Neil Gehrels: астрофизик NASA, чей телескоп Swift падает на Землю

Neil Gehrels

Photo: NASA GSFC / Public domain, via Wikimedia Commons

Родился	3 октября 1952 г. Lake Geneva, Wisconsin, United States
Умер	6 февраля 2017 г. (64)
Род занятий	Астрофизик
Награды	Медаль Генри Дрейпера · Медаль NASA за выдающиеся научные достижения · Премия Дэна Дэвида

Почти два десятилетия спутник NASA мог засечь вспышку на краю Вселенной, примерно за минуту развернуться в её сторону и передать координаты наземным телескопам, пока свечение ещё не погасло. В последние годы он носил имя Нила Герелса — астрофизика из Центра космических полётов имени Годдарда, который провёл миссию путь от предложения до орбиты. Теперь наблюдения завершены. Аппарат снижается сквозь верхние слои атмосферы, и попыток спасти его больше не осталось. Между тем другой телескоп, на ранних этапах планирования которого Герелс тоже направлял работу, держит курс к точке наблюдения далеко за Луной. Он не дожил до обоих событий.

Герелс родился в Лейк-Дженива, штат Висконсин, а вырос среди телескопов: его отец, астроном Том Герелс, работал с ними. Некоторое время семья жила при обсерватории Макдональд в Техасе, а когда Нилу исполнилось четырнадцать, обосновалась в Тусоне. В Университете Аризоны он собирался стать композитором классической музыки, но окончил вуз, получив дипломы по музыке и физике. В итоге победила физика. Такое сочетание не столь необычно, как может показаться: миссия, с которой его имя стало неразрывно связано, требовала точно выбрать момент и синхронно задействовать приборы.

В Калифорнийском технологическом институте, где в 1982 году он защитил диссертацию по физике под руководством Рокуса Фогта и Эдварда К. Стоуна, одной из первых его задач стала калибровка прибора для регистрации космических лучей, предназначенного для аппарата Voyager. Когда в 1979 году оба зонда Voyager пролетели мимо Юпитера, прибор обнаружил неожиданное. Считалось, что энергичные частицы в магнитосфере планеты состоят преимущественно из водорода и гелия; Герелс же выяснил, что в ней преобладают кислород и сера. Источником этих элементов оказались вулканы Ио. Эта работа стала темой его диссертации. Там же он познакомился с Эллен Уильямс, студенткой-физиком; они поженились в 1980 году.

В 1981 году он пришёл на постдокторскую позицию в Центр космических полётов имени Годдарда NASA в Мэриленде и оставался там до конца жизни. Одним из первых его проектов стал GRIS — гамма-спектрометр на аэростате, почти готовый к запуску, когда в южном небе появилась Сверхновая 1987A. Прибор отправили в полёт в спешке и зарегистрировали гамма-линию распада кобальта-56. Линия оказалась расширенной и смещённой — это стало одним из первых весомых свидетельств того, что обломки взорвавшейся звезды перемешаны и распределены несимметрично. Годом ранее Герелс опубликовал короткую статью о том, как рассчитывать доверительные границы, когда число зарегистрированных событий совсем невелико. Астрономы, работающие с малыми выборками, ссылаются на неё до сих пор. С запуска Комптоновской гамма-обсерватории в 1991 году и до её сведения с орбиты в 2000-м он был научным руководителем проекта, а с 1995 года возглавлял лабораторию астрофизики частиц в Годдарде.

Именно Swift принёс ему известность. Гамма-всплески длятся секунды или меньше, и долгие годы учёные не могли достаточно быстро определить их местоположение, чтобы изучить послесвечение. Герелс возглавил разработку предложения о создании спутника, который обнаруживал бы всплеск, самостоятельно наводил на него рентгеновский и ультрафиолетово-оптический телескопы, не дожидаясь команд с Земли, и рассылал координаты обсерваториям по всему миру. С 1999 года и до своей смерти он был главным исследователем миссии — от запуска 20 ноября 2004 года до последующей эксплуатации аппарата. В 2005 году он руководил подготовкой статьи в Nature, связавшей короткий всплеск со старой эллиптической галактикой. Это стало свидетельством того, что короткие всплески возникают при слиянии компактных объектов, например нейтронных звёзд, а не при коллапсе массивных звёзд. Swift проектировали на два года работы. Он наблюдал более двух тысяч всплесков и задолго до завершения миссии превратился в универсальную систему оповещения о любых внезапных вспышках в небе.

Герелс продолжал расширять круг задач. Он был заместителем научного руководителя проекта космического гамма-телескопа Fermi и входил в научную коллаборацию LIGO. В 2016 году он стал соавтором стратегии поиска свечения от гравитационно-волновых событий: для этого предлагалось наводить телескопы на вероятные галактики-хозяева таких событий. Предсказанное этой работой событие произошло в августе 2017 года, когда слились две нейтронные звезды, а Swift зарегистрировал ультрафиолетовое свечение последствий столкновения. К тому времени Герелса уже шесть месяцев не было в живых: он умер от рака поджелудочной железы 6 февраля 2017 года в возрасте 64 лет.

Причесанная версия его истории — один человек и одна обсерватория, носящая его имя, — не отражает ни его подхода к работе, ни того, насколько уязвимыми были его проекты. В 2007 году премию Бруно Росси, а в 2009-м медаль Генри Дрейпера он получил вместе с командой Swift; самой миссией управляли из Университета штата Пенсильвания при участии партнёров из Великобритании и Италии. Переименование аппарата в 2018 году стало признанием заслуг человека, который сплотил эту коалицию, но одновременно затушевало, сколько людей стояло за проектом. Да и сами аппараты никогда не были в безопасности. Разработанный при участии Герелса широкоугольный телескоп, тогда известный как WFIRST, Белый дом предлагал отменить в 2018-м и вновь в 2025 году. Проект удалось сохранить благодаря Конгрессу и пересмотренному бюджету. Конец Swift наступил после того, как NASA поставило его спасение в зависимость от коммерческого буксира LINK компании Katalyst: тот должен был захватить стареющий спутник и поднять его на более высокую орбиту. Буксир запустили в июле 2026 года, но в августе от подъёма орбиты отказались из-за проблем с управлением ориентацией. Попытка спасти спутник, изначально не рассчитанный на обслуживание, стала рискованным экспериментом нового типа — и на кону оказалась обсерватория Герелса.

Два исхода разделили всего несколько недель. Космический телескоп «Нэнси Грейс Роман» — переименованный WFIRST — стартовал на ракете Falcon Heavy с космического центра Кеннеди 30 августа 2026 года и направился к точке L2 системы Солнце—Земля; первые научные изображения ожидаются в начале 2027-го. По размеру его зеркало сопоставимо с зеркалом Hubble, но камера охватывает участок неба примерно в сто раз больше. На этом основаны обзоры тёмной энергии и экзопланет, которые Герелс помог спланировать. Swift провёл последнее наблюдение 20 октября 2026 года, когда его орбита опустилась примерно ниже 275 километров; NASA ожидает, что в течение нескольких недель аппарат войдёт в атмосферу. Архив миссии, в котором хранится более 1,5 миллиона ультрафиолетовых и оптических изображений, останется открытым.

Вне лаборатории Герелс занимался альпинизмом. В 2006-м и снова в 2015 году он за шесть дней в одиночку проходил маршрут The Nose на скале Эль-Капитан в Йосемити. Эллен Уильямс впоследствии возглавила ARPA-E при Министерстве энергетики; у них было двое детей. В 2010 году Герелса избрали в Национальную академию наук, а его имя получил астероид 16000 Neilgehrels. Кроме того, в 2017 году он стал одним из трёх лауреатов премии Dan David Prize вместе со Шринивасом Кулкарни и Анджеем Удальским.

Если оглянуться на его путь, становится ясно: самый долговечный результат миссии — привычка, которую она формирует у других. Благодаря Swift целое поколение астрономов научилось ждать оповещения и в считаные минуты наводить телескопы на нужный участок неба; Roman предоставит им карты, которые не под силу целиком обработать одной команде. Спутник, носивший имя Герелса, сгорит в атмосфере. Но выработанная им реакция не зависит от того, остаётся ли он на орбите.

Теги: гамма-всплески, Nancy Grace Roman Space Telescope, Neil Gehrels, Compton Gamma Ray Observatory, Edward C. Stone, Goddard Space Flight Center