Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса - Катя Москвич

Я встретилась с Экерсом в главном офисе CSIRO, расположенном примерно в двадцати минутах от центра Сиднея. “Кабинет Цвикки располагался на цокольном этаже того же здания, что и мой, – вспоминает Экерс. – Цвикки мне нравился, и мы часто общались, но, насколько я помню, он никогда не принимал участия в обсуждениях связи нейтронной звезды с пульсаром. В Калтехе тогда многие об этом говорили, но по каким-то причинам он в этих разговорах не участвовал”.

К тому времени Цвикки интересовали уже другие проблемы. Он был одним из тех достаточно редко встречающихся физиков, кто за время своей научной карьеры брался за задачи из разных областей физики. Кроме того, что Цвикки внес большой вклад в теорию нейтронных звезд, он указал на то, что во Вселенной, возможно, “недостает” большого количества вещества. (Подробнее о том, как Цвикки открыл темную материю, см. главу 6.)

В 1968 году, как раз тогда, когда вышла статья Белл и Энтони Хьюиша о пульсаре LGM-1, ученые сразу заговорили о том, что источником этих загадочных пульсаций могут быть быстро вращающиеся нейтронные звезды.

Цвикки больше волновало окончание работы над “Каталогом галактик и скоплений галактик”, составленным на основании наблюдений, выполненных в Паломарской обсерватории. Этот каталог, опубликованный Калифорнийским технологическим институтом, состоит из шести томов и содержит тщательно проверенные данные о 29418 галактиках и 9134 скоплениях галактик11.

По словам Экерса, отсутствие тогда у Цвикки интереса к нейтронным звездам, возможно, объяснялось просто тем, что они внезапно перестали быть теоретической возможностью. Теперь ученые моделировали эти новооткрытые объекты, а Цвикки, как выразился Экерс, был скорее о том, как, жестикулируя, генерировать великие идеи, основываясь главным образом на интуиции, и “поэтому, когда потребовался детальный анализ, он уже не считал нейтронные звезды чем-то интересным”. Цвикки умер в Пасадене в Калифорнии через несколько лет после открытия нейтронных звезд. Он похоронен на маленьком кладбище городка Моллис в Швейцарии. Поездку туда я внесла в список того, что мне надо сделать в жизни. Я хочу отдать дань уважения этому человеку.

Хотя открытие нейтронных звезд так и не заинтересовало швейцарского эксцентрика, новую тему быстро подхватили другие астрономы, повернувшие свои телескопы в направлении пульсаров. Астрономы напряженно следили не только за нейтронными звездами, но и за связанными с ними туманностями, поскольку, опять же в соответствии с теорией Цвикки, они были тем, что осталось после смерти массивных звезд. Один из телескопов, который использовали для этих целей, принадлежит радиообсерватории Молонгло, расположенной приблизительно в часе езды от столицы Австралии Канберры и примерно в четырех часах езды от Parkes. Крестообразный радиотелескоп Molonglo — фантастическая конструкция с двумя перпендикулярными плечами, каждое в милю длиной. Такую радиоантенну называют “крест Миллса”. Плечи телескопа имеют форму разрезанных пополам цилиндров: параболическая форма поперечного сечения антенн используется для фокусировки сигнала. Двигая антенну вверх или вниз, можно вращать один из цилиндрических параболоидов вокруг его длинной оси.

Телескоп заработал на полную мощность в 1967 году – именно тогда, когда так эффектно состоялась премьера первого пульсара LGM-1. Molonglo сконструирован для наблюдения источников радиоизлучения, так что пульсары, можно сказать, по его части. Относительно небольшой диаметр цилиндра в сравнении с большими одиночными отражателями означает, что у этого телескопа полоса сканирования неба гораздо шире – и поэтому отыскивать пульсары он может гораздо быстрее. “Собирать” пульсары Molonglo начал сразу, причем в таком количестве, что за первые два десятилетия существования астрономии пульсаров фактически более половины всех пульсаров и остатков сверхновых были обнаружены именно этой обсерваторией. С шестидесятых годов телескоп много раз модернизировали, так что теперь он называется MOST (Molonglo Observatory Synthesis Telescope, “телескоп апертурного синтеза обсерватории Молонгло”). Сюда я приехала с Мэтью Бейлзом в феврале 2019 года. Стояла ветреная и пасмурная погода, а мелкий дождь развеял последние мечты о солнечном дне австралийского лета. Дежурный оператор телескопа приветствовал нас около небольшого домика, служившего аппаратной и центром сбора данных. Здесь хранятся результаты космического сканирования за несколько десятилетий. Он подвел нас к радиотелескопу, больше напоминавшему гигантское ирригационное оборудование для сельского хозяйства, чем точный астрономический инструмент. Принадлежащее местному фермеру стадо овец только усиливало это впечатление. Овец мы спугнули, и они быстро ретировались, прячась от усиливающегося дождя под направленным с севера на юг плечом радиотелескопа.

В пятницу 4 октября 1968 года именно этот радиотелескоп еще раз подтвердил, что Цвикки был прав. В тот день в небольшой аппаратной Molonglo астроном Майкл Лардж проводил наблюдения новооткрытых пульсаров. Он внимательно следил за данными на ленте самописца и вдруг увидел, как оба пера начали выписывать какие-то беспорядочные каракули. Лардж понял, что обнаружил далекое космическое тело. “Увидев это, он немедленно попытался со мной связаться”, – рассказывает астроном Алан Воган, работавший тогда в Молонгло над диссертацией под руководством Ларджа. В обязанности Вогана входило повышение чувствительности телескопа. Однако в тот день он пошел на христианскую конференцию, и связаться с ним оказалось нелегко. Ларджу удалось это сделать, только позвонив Алану домой. Его мать дала номер телефона центра, где проходила конференция. Лардж был очень возбужден, и Воган сразу же сел на поезд, идущий в Молонгло. Он успел туда как раз вовремя, к моменту следующего наблюдения, через двадцать четыре часа после первого.

“Мы выполнили большое число предварительных измерений, и, что удивительно, этот объект пульсировал очень быстро по сравнению со всеми известными в то время пульсарами”, – рассказывает Воган.

Действительно, число пульсаций этой нейтронной звезды оказалось порядка одиннадцати за секунду, тогда как периодичность шести других известных тогда пульсаров (два обнаружены телескопом Molonglo, а оставшиеся четыре – Белл) составляла около одной секунды.

Воган и Лардж в спешном порядке решили показать свои данные в Сиднейском университете. Координаты нового пульсара они упомянули в разговоре со своим коллегой Бернардом Миллсом, одним из создателей радиотелескопа Molonglo. “Берни сразу сообразил, что источник находится на месте остатка сверхновой”, – вспоминает Воган. У туманности – остатка массивной звезды, умершей около пятидесяти тысяч лет назад, – было вращающееся, сильно намагниченное ядро. Этот пульсар, получивший название “пульсар Вела” (Vela Pulsar, пульсар в Парусах), стал первым прямым свидетельством связи между нейтронной звездой и взрывом сверхновой. Исследователи очень быстро подготовили статью для журнала Nature, где ее напечатали через три недели после самого открытия – 26 октября 1968 года. По словам Вогана, они были очень возбуждены, но не стали почивать на лаврах, а продолжили работу по поиску новых пульсаров. Примерно через десять лет, в 1977 году, астрономы с помощью Anglo-Australian Telescope, расположенного в обсерватории Сайдинг-Спринг, тоже наблюдали