Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса - Катя Москвич

Хьюиш: они подозревали белые карлики. Но ученые знали, что период одного из источников 0,25 секунды слишком мал для белых карликов. “На это возразить нечего, – рассказывает Лонгейр, – нельзя заставить белые карлики вращаться так быстро”.

И все же колебания белого карлика нельзя было исключать, и поэтому в своей статье “Наблюдение быстро пульсирующего радиоисточника” Хьюиш и его команда в порядке рабочей гипотезы указали на то, что пульсации, которые они видели, могут быть результатом колебаний или белого карлика, или нейтронной звезды25.

Название “пульсар” появилось несколько позже, только через несколько недель после этой публикации. Энтони Михаэлис, научный корреспондент газеты Daily Telegraph, спросил Хьюиша, как он предполагает назвать эти новые звезды, и продолжил: “Поскольку они пульсируют, может, название «пульсар» подойдет?” Хьюиш ответил: “Да, вполне подходит”. Михаэлис это запомнил, и 5 марта 1968 года в своей статье написал, что название “пульсар” (“пульсирующая звезда”), скорее всего, закрепится за этим новым небесным объектом26.

Но присвоение имени – не решение основной проблемы. Что же такое эти новые пульсирующие звезды? Нейтронные звезды вполне могли бы быть подходящими кандидатами, но тогда никто не верил, что их когда-нибудь удастся обнаружить. Теория предсказывала: мало того, что эти звезды должны быть крохотного размера – диаметром со средний по величине город, – они еще не должны излучать тепло, а значит, их чрезвычайно сложно обнаружить, по крайней мере в оптическом или радиодиапазоне.

Дело не в том, что никто не искал пульсирующие источники радиоволн. В 1951 году на заседании Королевского астрономического общества в Лондоне австрийский астрофизик Томас (Томми) Голд сделал доклад, называвшийся “Происхождение космического радиошума”, в котором говорил о возможности существования таких объектов. Но его никто не услышал. А совсем незадолго до того, как Белл обнаружила эту свою первую закорючку на, казалось, нескончаемо выползающей из самописца ленте, астрофизик Франко Пачини, работавший тогда в Корнеллском университете, представил статью в журнал Nature, где описал модель вращающейся и пульсирующей нейтронной звезды. Эта статья была опубликована в ноябре 1967 года, именно тогда, когда кембриджская группа хранила свое открытие за семью печатями. Пачини предположил, что из быстро вращающейся нейтронной звезды с магнитным полем должен вырываться доступный наблюдению узконаправленный поток излучения. Он также писал, что это излучение может исходить от вещества, оставшегося после взрыва сверхновой вокруг нейтронной звезды. Цвикки еще в 1933 году первый говорил о чем-то подобном27.

Открытие Белл, о котором стало известно через несколько месяцев после публикации статьи Пачини, произвело эффект разорвавшейся бомбы. Голд счел, что он реабилитирован, и независимо от Пачини предложил объяснение нового открытия на основании своей гипотезы о природе пульсирующих источников радиоволн. Он полагал, что странные пульсации появляются из-за вращения нейтронной звезды. Согласно Голду, регулярные пульсации связаны с тем, что находящееся в состоянии плазмы вещество магнитосферы (он ввел этот термин) нейтронной звезды разгоняется до скорости, сравнимой со скоростью света. Это происходит как вследствие высокой скорости вращения, так и из-за сильного магнитного поля нейтронной звезды. Однако, как и в 1951 году, в 1968-м научное сообщество неодобрительно восприняло теоретические построения Голда. Его доклад даже не приняли на первую научную конференцию по пульсарам, состоявшуюся в мае 1968 года в Нью-Йорке. Члены оргкомитета, по их собственному выражению, решили, что таким образом они воспрепятствуют распространению всяких нелепых теорий. Голд приводит их ответ в своих воспоминаниях: “Ваше предположение настолько безосновательно, что, если мы примем ваш доклад, конца не будет другим, столь же безумным работам, которые мы будем вынуждены принять”28.

Эта конференция проходила 21 и 22 мая. На той же неделе Голд послал свою статью в Nature, где она и была опубликована 25 мая. Похоже, редактор Nature разбирался в этом вопросе лучше, чем организаторы конференции. В самом деле, уже через два месяца в созвездии Паруса и в Крабовидной туманности астрономы обнаружили два новых пульсара. Это стало наглядной демонстрацией явной связи между нейтронной звездой и взрывом сверхновой (см. главу 3). Кроме того, при изучении пульсара в Крабовидной туманности стало ясно, что интервал между пульсациями хотя и очень понемногу, но увеличивается со временем. Это означает, что пульсар замедляется. И еще это означает, что он вращается. До этого открытия не было понятно, вращаются нейтронные звезды или колеблются. Если что-то, например такие звезды, как белые карлики, колеблется, со временем колебания становятся все быстрее и быстрее. Очевидно, новые замедляющиеся объекты – это не белые карлики, а, скорее всего, вращающиеся нейтронные звезды. Пожалуй, пульсар в Крабовидной туманности остается самым известным пульсаром, ярко сверкающим в своей великолепной резиденции.

После открытия Белл астрономы по всему миру прильнули к своим телескопам. Намереваясь оставить свой след в этой новой, увлекательной области радиоастрономии, они пытались обнаружить на небе новые пульсары. Несколько десятилетий радиотелескоп обсерватории Parkes в штате Новый Южный Уэльс в Австралии был одним из лучших инструментов для открытия пульсаров. Кроме того, этот радиотелескоп знаменит еще и тем, что 20 июля 1969 года его радиоантенна в числе немногих других оказалась способна принять сигнал прямой телевизионной трансляции посадки на Луну “Аполлона-11”29.

Поэтому я решила, что теперь следует направиться в обсерваторию Parkes. Справившись с чем-то вроде ностальгии, я оставила сельский Кембриджшир и заброшенную “Межпланетную сцинтилляционную матрицу”, где когда-то молоденькая Джоселин Белл безбоязненно взяла в руки кувалду, чтобы построить радиоастрономию будущего.

Добраться до Parkes не так-то просто: как и большинство крупных телескопов, он располагается в безлюдном месте. Из Мельбурна я ехала на машине вместе с Мэтью Бейлзом и его магистрантом Рене Спиваком, начинающим астрономом из Висконсина. Он получил домашнее образование и надеется повторить судьбу Джоселин Белл. Еще с нами в машине – юное дарование, двенадцатилетний Рудра Сехри. Мальчик слушает летний курс физики в университете, написал четырехсотстраничную книгу о новых технологиях и ради удовольствия преобразовывает излучение пульсаров в музыку. Про гравитационные волны он знает больше, чем большинство людей когда-либо будут знать. Недавно он попросил у Бейлза разрешение время от времени приезжать в Технологический университет Суинберна, чтобы поработать с архивом данных о пульсарах. Рудра радуется поездке, хотя добираться предстоит двенадцать часов.

Бейлз может без конца рассказывать про пульсары, и, если, конечно, вы увлекаетесь радиоастрономией, это делает длинную поездку достаточно интересной. В субботу, в конце дня, мы наконец добираемся до небольшого городка Паркс, где проживает одиннадцать с половиной тысяч человек. Я в восторге. Для меня эта поездка вроде запоздалого подарка на день рождения. Сам день рождения я отметила в воздухе, во время полета в Мельбурн, совсем одна. Бейлз