Глазами физика

Примерно через полтора года после того, как мы открыли Rapid Burster, мы заметили в характеристиках его вспышек нечто такое, что превратило этот таинственный барстер в Розеттский камень, ключ к дешифровке рентгеновских вспышек. Осенью 1977 года, когда Rapid Burster снова стал активным, мой аспирант Герман Маршалл очень внимательно проанализировал характеристики рентгеновских вспышек и обнаружил среди самых быстрых из них вспышки иного рода, которые наблюдались гораздо реже, примерно каждые три-четыре часа. Эти особые вспышки, как мы их называли сначала, имели те же характеристики остывающего абсолютно черного тела, которые были присущи всем вспышкам других барстеров. Иными словами, возможно, то, что мы называли особыми вспышками (вскоре мы переименовали их во вспышки I типа, а Rapid Burster во вспышки II типа), – вовсе не было чем-то особенным. Вспышки II типа явно были результатом пульсирующей аккреции – в этом никто не сомневался, – но вспышки I типа, скорее всего, все же являлись продуктом термоядерных вспышек. Чуть позже я расскажу, как мы это выяснили, – потерпите еще немного.

Рентгеновские вспышки Rapid Burster, обнаруженные с использованием SAS-3 осенью 1977 года. Высота линии отображает количество выявленных рентгеновских лучей в одну секунду, а горизонтальная ось – время. На каждой панели представлено около 300 секунд данных. Быстро повторяющиеся вспышки Типа II пронумерованы последовательно. На каждой панели видна одна «особая вспышка»; все они имеют разные номера. Это вспышки Типа I (термоядерные). Рисунок взят из статьи Хоффмана, Маршалла и Левина в Nature, от 16 февраля 1978 г.

Осенью 1978 года мой коллега из МТИ Пол Джосс произвел тщательные расчеты, чтобы выяснить природу термоядерных вспышек на поверхности нейтронных звезд, и пришел к выводу, что накопленный водород сначала постепенно сливается с гелием, но этот гелий, достигнув критической массы, давления и температуры, может взорваться, следствием чего становится термоядерная вспышка (то есть вспышка I типа). В связи с этим была высказана идея, что энергия рентгеновских лучей, высвобождаемая в результате стабильной аккреции, должна примерно в 100 раз превосходить энергию, выделяемую термоядерной вспышкой. Иными словами, доступная гравитационная потенциальная энергия была примерно в 100 раз больше, чем доступная ядерная энергия.

Мы измерили общее количество энергии, излученной Rapid Burster в форме рентгеновских лучей за пять с половиной дней наших наблюдений осенью 1977 года, и обнаружили, что вспышки II типа излучают в 120 раз больше энергии, чем «особые» вспышки I типа. Это стало для нас решающим аргументом! Теперь мы точно знали, что Rapid Burster – рентгеновская двойная, что вспышки I типа – результат термоядерных вспышек на поверхности аккрецирующей нейтронной звезды, а вспышки II типа – следствие освобождения гравитационной потенциальной энергии материей, перетекающей из звезды-донора в нейтронную звезду. Во всем этом больше не было никаких сомнений; с того момента мы знали, что все барстеры I типа представляют собой рентгеновские двойные системы нейтронных звезд. В то же время мы окончательно утвердись во мнении, что черные дыры не могут быть источником термоядерных вспышек, поскольку они не имеют поверхности.

Хотя к 1978 году большинство астрофизиков убедились, что источниками вспышек были аккрецирующие нейтронные звезды, Гриндлей в Гарварде продолжал настаивать на том, что эти вспышки – продукт массивных черных дыр. Он даже опубликовал в 1978 году статью, в которой пытался объяснить, как очень массивные черные дыры это делают. Я же вам говорил, что ученые порой чрезвычайно сильно привязаны к своим теориям. Кембриджская газета The Real Paper опубликовала длинную статью под названием «Гарвард и МТИ на краю пропасти», разместив в ней фото Гриндлея и мое.

Окончательные доказательства бинарного характера источников вспышек были получены в 1981 году, когда мы с моим датским другом Хольгером Педерсеном и Йаном ван Парадийсом обнаружили 3,8-часовой орбитальный период обращения источника вспышек MXB 1636-53. Тем не менее Гриндлей согласился с нашей теорией только в 1984 году.