Беседы о рентгеновских лучах - Павел Власов

Правда, только учеными Востока, не Запада. Но в XI веке Европа практически не имела своей астрономии.

Новое светило, объявившееся тогда в созвездии Тельца, превосходило блеском Венеру, было видно даже днем. Засияв в июле, оно почти месяц оставалось третьим по яркости после Солнца и Луны. Потом померкло и через год-другой исчезло бесследно.

Бесследно? Но на том месте небосвода, которое довольно четко обозначено средневековыми наблюдателями, мерцает еле видимая светящаяся кисея, газовая туманность. Ее назвали Крабовидной.

Обнаружилось, что Краб едва заметно шевелится, как бы ползет, расплываясь вширь. В начале 40-х годов по скоростям этого расползания определили, что примерно 900 лет назад он представлял собой сгусток, сосредоточенный в очень малом объеме. Так было до XI-XII веков. До 1054 года?

Неужели отыскался след пропавшей гостьи? Действительно, почему бы не предположить, что именно она оставила после себя газовый шлейф? Но как, почему? Дыма без огня не бывает, и, как бы в подтверждение пословицы, в век атома была выдвинута гипотеза: перед нами "дым и пепел термоядерного пожара", бушевавшего в космосе и закончившегося грандиозным взрывом.

Такое вполне возможно. По части фейерверков дело во вселенной поставлено на широкую ногу. Они устраиваются в каждой галактике десятками за год, почитай, раз-другой за неделю. Делается это обычно с размахом. Одно из 100-200 миллиардов ее солнц разгорается вдруг с невиданной силой, увеличивая свою светимость в десятки и сотни тысяч раз. Притом надолго: на недели и даже месяцы. Потеряв около 0,00001 своей массы, оно рано или поздно тускнеет, возвращаясь к тому же примерно состоянию, что и до взрыва- Наконец успокаивается на века, стабилизируясь как карликовое, не очень яркое, но горячее небесное создание, которое через сотни или тысячи лет может повторить свой пиротехнический аттракцион.

Если эту вспышку заметят земляне, они увидят невесть откуда взявшуюся блистательную незнакомку там, где раньше ее не было ни в одном атласе. Такие звезды-гостьи называются новыми. Наряду с ними появляются и сверхновые, которые выглядят несравненно эффектнее, ибо увеличивают свою светимость не в сотни тысяч, но в сотни миллионов раз за какие-нибудь сутки. А через две-три недели - в миллиард раз.

Миллиард солнц на месте одного! И опять-таки надолго: лишь через три месяца блеск спадает в 25- 30 раз. На это "мероприятие" звезде приходится затрачивать гораздо больше средств: уже не 0,00001, а до 0,1 и даже 0,9 своей массы. В таких случаях небесному телу предоставляется уникальная возможность измениться неузнаваемо и даже пожертвовать собой ради невиданного зрелища. Здесь, правда, природа демонстрирует известную сдержанность, компенсируя размах события его редкостью: такое случается в каждой галактике не часто - несколько раз за тысячу лет.

Зато землянам может предстать фантастическая картина ночной феерии: светило ярче Луны. Даже днем оно хорошо различимо невооруженным глазом. А потом гаснет, оставляя после себя разбегающееся пылегазовое облако, рассеянное на миллиарды километров окрест (для сравнения: поперечник солнечной системы - 12 миллиардов километров).

Похоже, и впрямь Краб не что иное, как "прах" такой вот Сверхновой, вспыхнувшей в 1054 году. Это предположение стало общепризнанным еще полвека назад, когда узнали, что она наблюдалась в XI веке.

Но одно дело "фантазерские" гипотезы, другое - строго научные теории.

Почему, например, Краб уникален? Отчего столь замечательного следа не оставили другие сверхновые, скажем, 1006, 1572, 1604 или 1667 года? Надо было выяснить их природу, воссоздать биографию, которая не у всех одинакова.

Помогла новая астрономия, прежде всего радиоволновая, а затем рентгеновская. Она позволила обнаружить останки сверхновых, совершенно невидимые или плохо различимые в обычный телескоп (заслоненные, допустим, облаками межзвездной пыли и т. д.). До недавних пор скрывалась от наблюдателей, например, основная часть газа в подобных остатках: у него, как правило, чрезвычайно слабое излучение в оптическом диапазоне. Заатмосферные счетчики квантов жесткой радиации радикально изменили положение вещей.

Вернемся, однако, к Крабу. Действительно ли он "прах" той звезды, что столь ярко вспыхнула в 1054 году? Расследованием занимались многие. В 40-х годах оно увлекло астрофизика И. Шкловского, ныне членакорреспондента Академии наук СССР. Подумать только: по останкам, развеянным в дальних космических далях, определить, что произошло с безымянной гостьей в небесах 900 лет назад... Впрочем, не 900, а 6400!

Ибо в 1054 году сигнал о катастрофе, преодолев расстояние в 5500 световых лет, только-только докатился до Земли.

Право, такому сюжету могли бы позавидовать" покойные А. Конан-Дойль и А. Кристи, ныне здравствующий Ж- Сименон и иже с ними. А ведь то была бы документальная повесть! Но перед ней побледнели бы многие выдумки, которыми восхищаются любители детективного жанра.

Если в 1604 году Сверхновой занимались такие корифеи, как И. Кеплер, в 1572-м - Т. Браге, то в 1054-м - звездочеты средневековья. "Гостья" XI века оказалась наименее изученной. И наиболее интересной.

И вот, словно заправский архивариус, листает и листает астрофизик И. Шкловский пожелтевшие страницы старинных изданий. Сопоставляет исторические свидетельства, проверяет, ищет в летописях все, что относится к волнующим его загадкам и догадкам. От исследований современных астрофизиков - к кабалистике древних астрологов и опять от средневековых документов - к формулам XX столетия.

Проходят годы, прежде чем картина становится более или менее ясной. Как же она выглядит сегодня, если забежать вперед?

Когда светило распылилось, его микрочастицы разлетелись во все стороны с колоссальными скоростями (10-20 тысяч километров в секунду). Протоны (положительно заряженные ядра водорода) сумели пробиться сквозь паутину магнитных силовых линий, опутавших туманность. И смешались с космическими лучами, которые заполняют вселенную.

А вот электроны, каждый из которых имеет куда меньшую массу (0,0005 протонной), не смогли вырваться на свободу. Их удержали цепкие клешни Краба, если можно назвать так его магнитные поля.

Однако, продолжая там свое движение по траектории, эти заряженные частицы не могут не испускать излучения. Притом сильного, ибо скорость (а значит, и энергия) у них весьма велика. Между тем белесая кисея туманности едва видна в обычный телескоп. Что ж, электромагнитные колебания, которые она генерирует, могут быть мощными совсем не в оптическом диапазоне. Тогда в каком же? Оказывается, у Краба они наиболее интенсивны в радиоволновом.

Проверить этот расчет экспериментально по просьбе И. Шкловского пытались еще в 1949 году сотрудники Крымской обсерватории. Но имевшийся у них тогда радибтелескоп мог "прослушивать" туманность, лишь когда она восходила над морем, а там ее закрывали горы... Все же радиоизлучение обнаружили. Это сделали австралийские ученые в том же 1949 году, подтвердив тем самым мысль, высказанную И. Шкловским годом раньше. Для них оно оказалось "неожиданно мощным".

Объяснил его происхождение И. Шкловский (1953 год). Помогла идея, сформулированная в 1950году шведскими физиками Альвеном и Херлфсоном и независимо немецким астрофизиком Кипенхойером. Но тщательно разработана она была главным образом в СССР, прежде всего И. Шкловским. Это позволило довести ее до уровня отточенной теории. Если не вдаваться в подробности, то суть ее такова.

Сильная незримая радиация, испускаемая остатками Сверхновой, генерируется сверхбыстрыми и сверхэнергичными электронами, "простреливающими" магнитные поля. Эффект этот именуется с_и_н_х_р_о_т_р_о_н_н_ы_м, по названию ускорителей, в которых протекает аналогичный процесс.

Ну а где же наши добрые старые знакомые?

В 1963 году были зарегистрированы довольно интенсивные потоки рентгеновских лучей, которые исходят от Крабовидной туманности. Как ни удивительно, они той же природы, что и радиоволны Краба. Не тепловой, как в случае Солнца, нейтронных звезд или "черных дыр" с их колоссальными температурами, а именно синхротронной, обусловленной торможением быстрых электронов магнитными полями. Таково же, кстати, происхождение и слабого видимого свечения этой туманности.

В 1968-1969 годах выяснилось, что в Крабовидной туманности упрятан самый замечательный из всех известных пульсаров. В отличие от всех остальных он тройной: и рентгеновский, и радиоволновой, и оптический. Мигает 30 раз в секунду, притом синхронно во всех диапазонах.

В 1967 году мир узнал о великом астрономическом открытии XX века открытии пульсаров. К 1976 году на карте неба их насчитывалось уже почти двести (из десятков тысяч, которые, вероятно, существуют в галактике). Они, главным образом, радиоволновые (практически все). И в ничтожном меньшинстве - рентгеновские (например, уже упоминавшиеся Геркулес Х-1, Центавр Х-3). Последние, как мы знаем, являют собой системы, вызывающие ассоциацию с каруселью, на которой вихрем кружатся рыхлый Гулливер и сверхплотный лилипут.