Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса - Москвич Катя. Страница 21

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 пульсар Вела, но теперь впервые в оптическом диапазоне.

Ровно в тот же день, когда в Nature поступила статья о пульсаре Вела, два астронома, Дэвид Стелин и Эдвард Рифенштейн, работавшие в Соединенных Штатах на радиотелескопе Green Bank примерно в двух часах езды от города Шарлоттсвилла в Западной Вирджинии, обнаружили в Крабовидной туманности странные радиоимпульсы. Крабовидная туманность – остаток взрыва другой сверхновой, в созвездии Телец. Как я уже говорила, китайские астрономы видели эту яркую сверхновую в 1054 году. А в 1850 году астроном Уильям Парсонс, проведя много ночей у своего 36-дюймового телескопа, зарисовал оставшуюся после нее туманность. Его рисунок напоминал краба, и поэтому туманность стали называть Крабовидной.

А через месяц после открытия Стелина и Рифенштейна, сделанного с помощью телескопа Green Bank, магистрант Корнеллского университета Ричард Лавлейс обнаружил, что радиосигнал, идущий из Крабовидной туманности, поступает через регулярные интервалы – каждые 33 миллисекунды. Он работал на радиотелескопе обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико – большом отражателе, вмонтированном в естественную карстовую воронку. Позднее этот радиотелескоп стал знаменит благодаря и сериалу “Контакт” (еще в съемках этого фильма участвовал телескоп Very Large Array в Нью-Мексико), и семнадцатому фильму бондианы “Золотой глаз”. Результаты телескопов Green Bank и Arecibo подтвердили гипотезу астронома Франко Пачини, который за несколько месяцев до того опубликовал статью, где приводил аргументы за то, что внутри Крабовидной туманности должен быть пульсар¹².

Итак, теперь имелось два пульсара, ярко сиявших среди остатков сверхновой. Кусочки пазла встали на свои места. Так подтвердились все интуитивные предсказания Фрица Цвикки, сделанные им в 1933 году. Нейтронные звезды – сверхплотные, крошечные, быстро вращающиеся и сильно намагниченные – стали абсолютно реальны.

Вспышка сверхновой – явление редкое. В галактиках, сравнимых по размеру с Млечным Путем, такое случается примерно два раза в столетие. Наша Галактика, вмещающая около трехсот миллиардов звезд, уже “отстает от расписания”. Наиболее “молодая” из известных сверхновых взорвалась в центре Млечного Пути примерно в 1870 году. Однако видно ее не было – скрывала космическая пыль. Теперь астрономы могут наблюдать остаток этой сверхновой как яркий источник радио- и рентгеновского излучения. В видимой Вселенной по крайней мере два триллиона галактик, и это значит, что каждую секунду где-то в бескрайних просторах космоса десять звезд становятся сверхновыми¹³.

Похоже, нет никакой регулярности в том, где и когда может появиться сверхновая, и поэтому отследить их очень трудно. Астрономы с помощью телескопов-роботов проводят широкий обзор неба, то есть мониторинг всех вспышек в различных диапазонах длин волн. Компьютерные алгоритмы проверяют полученные данные и отбирают многообещающих кандидатов в сверхновые, а астрономы пытаются срочно забронировать время для работы на мощных телескопах, чтобы исследовать электромагнитный спектр вспышки – ее астрофизические “отпечатки”. Маттео Кантьелло, астрофизик из Принстонского университета, называет такой анализ звездной криминалистической экспертизой: мы знаем, что звезда умерла, а теперь хотим точно выяснить почему и как. Наблюдение последних часов жизни звезды – если таковое возможно – может дать астрономам необычайно важную информацию о сверхновых. В частности, демонстрирует ли умирающая звезда заранее, за несколько месяцев, недель или дней, признаки неизбежного взрыва.