Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса - Катя Москвич

провести их цифровую обработку. Процесс сбора всех данных и расчета корреляций занял у Деллера два дня, но в конце концов ему удалось построить изображение на экране компьютера, которое представляло собой карту с меткой, указывающей, откуда пришел FRB. “И мы воскликнули что-то вроде: «Боже, там есть галактика!» Это был действительно очень волнующий момент”, – улыбается Деллер.

Удивительно, но команда обнаружила, что родительская галактика источника всплеска находится примерно в четырех миллиардах световых лет от нас и сильно отличается от той, откуда посылает свои всплески репитер. “Эта галактика крупнее, и там меньше звездообразования, – говорит Шеннон. – В ней гораздо больше старых звезд”. Кроме того, похоже, что, в то время как репитер находится в очень плотной и довольно сильно намагниченной плазме, в соответствии с теорией, согласно которой магнетары находятся внутри плотных намагниченных остатков сверхновой, среда, в которой произошла однократная локализованная вспышка, совсем другая. Мы также знаем, что первый репитер соответствовал очень яркому радиоисточнику, при этом не будем забывать, насколько далеко от нас он находился. “В случае зарегистрированного нами источника всплеска мы ничего такого не видим, – говорит Шеннон. – Так имеют ли вообще эти объекты что-то общее друг с другом?”

На той же неделе в августе 2019 года, когда была опубликована статья Шеннона о локализации единичного всплеска, вышла еще одна статья, написанная командой радиообсерватории OVRO Калифорнийского технологического института, расположенной в горах Сьерра-Невада. Калтеховские астрономы, используя десять антенн по четыре с половиной метра в поперечнике, образующих антенную систему Deep Synoptic Array-10 (предшественницу будущей антенной системы Deep Synoptic Array со ста десятью антеннами), определили положение источника FRB, чья родительская галактика находится на расстоянии 7,9 миллиарда световых лет от нас. Этот единичный всплеск также произошел в галактике с очень слабым звездообразованием21.

Шеннон считает, что события, вызвавшие эти две вспышки, могли произойти с быстро эволюционирующей двойной системой, например, это могло быть слияние белых карликов или нейтронных звезд. Может оказаться, что все повторяющиеся всплески генерируются молодыми магнетарами, а единичные возникают при слияниях или еще каких-то катастрофах. Как что-то может породить такой мощный радиовсплеск, на много порядков превышающий все то, что мы находим в нашем Млечном Пути? “Пульсары – удивительные объекты. А эти штуки еще в миллиард раз удивительнее”, – взволнованно говорит Шеннон.

Теперь и на родине Шеннона, в Канаде, телескоп CHIME ловит FRB десятками. В январе 2019 года команда CHIME сообщила об обнаружении шести повторяющихся всплесков от FRB 180814. J0422 + 73, и это был второй зарегистрированный репитер после всплеска Спитлер и один из тринадцати FRB, обнаруженных CHIME на этапе проведения пусконаладочных работ в июле и августе 2018 года22.

Позже в том же году, когда был завершен монтаж канадского телескопа, астрономы зарегистрировали еще семнадцать всплесков: про восемь они сообщили в августе и еще про девять – в январе 2020 года23. Второй репитер астрономы локализовали в октябре 2019 года – его родительская галактика очень похожа на наш Млечный Путь, но совершенно не похожа на галактику, в которой живет источник первых повторяющихся всплесков. К тому времени, когда эта книга выйдет в свет, будет обнаружено еще много всплесков FRB – благодаря работе CHIME, ASKAP, Parkes и других телескопов, охотящихся за FRB по всему миру, ведь теперь астрономы гораздо лучше понимают, что они ищут[34].

Медленно, но верно эта незаконченная глава о тайнах происхождения быстрых радиовсплесков, кажется, приближается к финишу. Что касается теории SETI, то гипотеза Лоэба об отправляемых инопланетянами сигналах FRB, по словам Лоримера, не противоречит фундаментальным законам – энергетический баланс согласуется с наблюдениями. Он лично предпочитает находить природным явлениям в космосе простейшее объяснение, но считает, что теории, выглядящие научными, не должны отбрасываться, пока они не будут опровергнуты с помощью наблюдений. Окончательный ответ может появиться в ближайшее время. Астрономы уверены, что они найдут объяснение происхождению этих завораживающих радиовсплесков в небе в ближайшем будущем – а пока большинство делают ставки на нейтронные звезды.

Эпилог

“Мы сделаны из звездного вещества”. Эту ставшую знаменитой фразу однажды произнес Карл Саган. Более того, как я узнала за последние несколько лет, немалая часть окружающего нас мира тоже состоит из того же вещества, что и нейтронные звезды. А для образования большинства тяжелых элементов, таких как серебро, золото, платина и многие другие, требовалась энергия и особые условия, которые могли возникнуть только при столкновении двух нейтронных звезд.

Регистрация гравитационных волн, образованных при столкновении двух далеких от нас нейтронных звезд, оказалась одним из важнейших научных достижений последнего десятилетия. Для решения этой задачи объединились ученые, работающие в самых разных областях физики, и это стало поворотным моментом в новом подходе к исследованиям в области астрофизики. Так возникла многоканальная астрономия. Полученный результат, состоящий в измерении и распознавании гравитационных волн, а также возможности наблюдения и локализации произошедших очень давно, на расстоянии миллионов световых лет от нас, катастрофических событий, гораздо важнее, чем просто обнаружение ряби в ткани пространства-времени, доказывающее правоту теории Эйнштейна. Эти прорывные открытия снабдили ученых дополнительными “органами чувств” для восприятия Вселенной и открыли новое поле для захватывающих исследований, которые могут помочь нам понять природу многих явлений, все еще остающихся для нас загадкой. И наконец, ученые приблизились к тому, чтобы сконструировать инструменты, необходимые для изучения внутреннего строения нейтронных звезд, которое, несмотря на десятилетние исследования, по-прежнему остается одной из самых больших тайн космоса. Понимание того, как устроены нейтронные звезды, не только позволит нам выяснить, что заставляет эти сверхплотные объекты выживать, но еще и даст нам представление о фундаментальных принципах функционирования Вселенной.

Именно то, что на наших глазах с невероятной скоростью раскрывается тайна нейтронных звезд и их роли в космосе, заворожила меня и заставила объездить весь мир. Я познакомилась с учеными, работающими на самом переднем крае физики, благодаря которым мы – обычные люди – можем понять, как живет и развивается наша Вселенная. Эта книга – дань уважения всем ученым и мыслителям, астрономам, космологам, астрофизикам, физикам-ядерщикам и специалистам по физике элементарных частиц, а также исследователям, занятым изучением гравитационных волн, – всем тем, кто изучает различные загадочные свойства нейтронных звезд. Тем, кто из года в год неустанно регистрирует время прихода радиоимпульсов от пульсаров, рассеянных по небу. Их точные вычисления и разработанные ими прорывные технологии позволили нам чрезвычайно точно измерить массы этих далеких объектов и расстояние до них, и это невероятные достижения. Это также дань уважения инженерам, создающим новое поколение ультрасовременных телескопов и детекторов для регистрации электромагнитных