Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты - Жак Поль

огромной скоростью и сильно намагниченное. Обычно коллапс ядра звезды повышает напряженность ее магнитного поля: у пульсаров оно достигает сотни миллионов тесла. Это в тысячу миллиарда более сильное магнитное поле, чем у Земли.

В момент образования пульсар в Стрельце вращался вокруг своей оси с частотой более ста оборотов в секунду – поэтому к влиянию самого коллапса добавился эффект динамо, повысивший напряженность магнитного поля до сотни миллиарда тесла! Такой гипернамагниченный пульсар называется «магнетар». Его сверхсильное магнитное поле действует на кору нейтронной звезды, которая время от времени лопается, вызывая мощный выброс энергии магнитного поля. Эта энергия уносится гигантской вспышкой гамма-излучения.

В 2014 году европейские астрофизики показали, что звезды, превратившиеся в магнетары, изначально входили в состав очень массивных двойных звездных систем. Звезды в такой паре обращаются вокруг общего центра тяжести и связаны настолько тесно, что между ними начинается обмен веществом. Более массивная звезда отдает часть внешней оболочки своему менее массивному компаньону. Кроме того, ее влияние заставляет его вращаться все быстрее, что приводит к образованию магнитного поля высокой напряженности. Благодаря обмену веществом звезда-компаньон в свою очередь становится чрезвычайно массивной, а затем сбрасывает в окружающее пространство ранее поглощенную материю и коллапсирует в магнетар.

Магнетар в Стрельце заинтересовал астрофизиков еще в начале 1980-х годов. Из-за периодически испускаемых им импульсов гамма-излучения ученые присвоили ему обозначение SGR 1806-20 – этой аббревиатурой помечаются источники повторяющихся всплесков мягкого гамма-излучения, так называемые мягкие гамма-рипитеры. Третий из серии повторяющихся всплесков, достигший Земли 24 декабря 2004 года, был более мощным. Несмотря на то что гамма-излучение пришло от далекой звезды, оно смогло создать в земной атмосфере потенциально опасную зону на высоте всего двадцати километров – лишь чуть выше стандартной высоты полетов больших пассажирских самолетов!

☛ СМ. ТАКЖЕ

Образование диска Млечного Пути (8,8 миллиарда лет назад)

Пульсар – космический маяк (–4500)

– 33 900

Быстрее света?

Черная дыра выбросила два пучка вещества со скоростями, на первый взгляд превышавшими скорость света! Однако это оказалось лишь иллюзией, связанной с принципом относительности.

Сцена преступления на расстоянии в тридцать четыре тысячи световых лет от нас в глубинах Млечного Пути выглядела шокирующе: черная дыра, возникшая в результате эволюции массивной звезды, жесткими рывками вытягивала вещество из своего партнера, красного гиганта. Тем не менее подобное поведение встречается сплошь и рядом – звездный каннибализм нередок в двойных звездных системах, где тела тесно связаны между собой силами притяжения. Менее привычной характеристикой в этой ситуации выглядела масса преступницы – всего четырнадцать солнечных. А ведь это очень важная характеристика для черной дыры, образовавшейся из звезды. Еще более странным ученым показалось то, что, насытившись, эта дыра извергает в противоположные стороны пучки частиц, разогнанные до девяти десятых скорости света!

Единственными свидетелями этого события были излучения, испускаемые на каждой его стадии: рентгеновские и гамма-лучи в фазе аккреции, радиоволны в фазе выброса. Сорок тысяч лет спустя, когда все эти лучи достигли Земли, внимание астрономов привлекли прежде всего рентгеновский и гамма спектры. В 1992 году международная группа астрофизиков с помощью широкоугольной камеры, установленной на борту российской орбитальной обсерватории «Гранат», зафиксировала это событие и присвоила ему код GRS 1915+105. Наблюдения с французским рентгеновским телескопом SIGMA, основным инструментом обсерватории «Гранат», подтвердили, что объект обладает всеми типичными свойствами двойной системы с черной дырой.

Телескоп SIGMA позволил определить положение GRS 1915+105 на небе гораздо точнее, чем это сделали в 1994 году французский астроном аргентинского происхождения Феликс Мирабель и мексиканский астроном Луис Родригес с помощью американского радиоинтерферометра высокого разрешения VLA. Двойная система с черной дырой находилась как раз в фазе выброса, и наблюдатели были потрясены, обнаружив, что скорость выбрасываемых пучков частиц превышала скорость света!

Этот странный результат, казалось, противоречил фундаментальному принципу относительности, согласно которому «скорость света одинакова во всех системах отсчета, движущихся равномерно и прямолинейно». Простое правило сложения скоростей не действует, когда скорости объектов близки к световой. Однако, поскольку астрофизики наблюдали распространение пучков частиц под углом, в проекции на луч зрения, у них возникла иллюзия, что скорость пучков превышает световую! Таким образом, скорость света пока осталась незыблемой границей, преодолимой только в фантастических романах.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Пир черной дыры (7 миллионов лет назад)

Новая звезда в системе с черной дырой (–16 тысяч)

Радиус Шварцшильда (1916)

– 24 650

Антиматерия в центре галактики

Таинственные источники антиматерии испускают десять миллиарда тонн античастиц в секунду. Их аннигиляция породила гамма-излучение, обнаруженное космической лабораторией INTEGRAL.

Из-за сильного межзвездного поглощения света, которое не дает увидеть звезды, удаленные от нас больше, чем на десять тысяч световых лет, астрофизики долго не могли исследовать центральные области Млечного Пути. Сегодня эта проблема решена благодаря развитию приемников инфракрасного излучения, которое гораздо меньше поглощается межзвездной пылью. Теперь астрофизики знают, что, как и многие другие спиральные галактики, Млечный Путь представляет собой звездный диск с центральной сферой радиусом в три тысячи световых лет – балджем. Инфракрасные данные показывают, что балдж, за исключением его центральной части – ядра, – состоит в основном из старых звезд.

В галактическом балдже были обнаружены загадочные и очень активные источники антиматерии: каждую секунду там образуется десять миллиарда тонн позитронов – античастиц электрона. В разреженной межзвездной среде балджа эти позитроны рано или поздно аннигилируют с электронами, порождая гамма-излучение с определенной длиной волны. Примерно за двадцать семь тысяч лет аннигиляционное излучение достигает Земли. Исследователи, наблюдающие его с 1970-х годов, предполагают, что таинственный источник позитронов находится где-то в центре Млечного Пути. Теперь многое зависит от наблюдений с борта международной орбитальной обсерватории INTEGRAL, начатых еще в 2002 году: в ее программу входит уточнение координат источника.

Какой же механизм может порождать такое количество позитронов в галактическом балдже? Американский астрофизик Петер Милн и его коллеги предполагают, что эту роль играют термоядерные сверхновые: взрывы белых карликов в двойных звездных системах. При взрывах сверхновых этого типа выбрасывается радиоактивный никель-56, распадающийся с образованием позитронов. Однако частота таких событий в балдже не очень высока. Поэтому французская физик Селин Бем и ее группа в 2003 году предложили гораздо более экзотический сценарий: позитроны могут быть продуктом аннигиляции гипотетической «легкой темной материи», скопившейся в центральных районах Галактики.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Материя побеждает антиматерию (10–6 секунд после начала расширения Вселенной)

Образование диска Млечного Пути (8,8 миллиарда лет назад)

– 24 650

Сверхмассивная черная дыра

В самом сердце Млечного Пути, в пространстве, почти лишенном межзвездного вещества, притаилась огромная черная дыра массой в четыре миллиона Солнц.

Вероятно, в центре любой