Извечные тайны неба

Неэкономно расходуя энергию, красный гигант в короткий срок растрачивает остатки водорода. Подогрев оболочки прекращается, и в дальнейшем она рассеивается в пространстве. Небольшое ядро наблюдается теперь как очень плотная и горячая звезда – белый карлик.

Независимо от того, справедлива или не справедлива изложенная теория, можно считать установленным фактом, что «жизнь» звезды – это поединок двух противоборствующих сил. Давление горячих газов изнутри постоянно стремится увеличить размеры звезды. Напротив, гравитационные силы взаимного притяжения всех составляющих звезду частиц вещества стремятся как можно больше сжать ее.

Звезда остается в обычном «уравновешенном» состоянии, пока давление горячих газов и гравитационное сжатие взаимно компенсируются. В результате выгорания водородного «топлива» действие гравитационных сил оказывается резко преобладающим. Тогда наступает стремительное сжатие звезды.

Теория рассматривает три варианта «агонии» состарившихся звезд.

Звезды с массой меньше 1,2-1,4 массы Солнца, как описано выше, сжимаются до состояния белых карликов. Все атомы в недрах белых карликов разрушены на составляющие их элементарные частицы. Вещество белых карликов состоит из «стиснутых» атомных ядер и электронов.

Если исходная масса звезды превосходила массу Солнца более чем в 1,2-1,4 раза, то звезда сжимается гораздо сильнее: до состояния тусклой и сверхплотной нейтронной звезды. Недра подобной звезды должны состоять из нейтронов, образующихся при сверхбольших плотностях за счет слияния протонов с электронами.

Существование нейтронных звезд было давно предсказано теоретически, но обнаружить их оказалось далеко не просто.

Жизненный путь звезд глазами художника (масса звезд указана в долях массы Солнца).

И. С. Шкловский образно называл нейтронные звезды неуловимой «синей птицей» астрофизиков-теоретиков, о которой они мечтали на протяжении трех десятилетий.

Открытие нейтронных звезд, как водится, было сделано совершенно случайно. В августе 1967 г. Жаклин Белл – аспирантка известного английского радиоастронома Энтони Хьюиша – в старинном университетском городке Кембридже во время рядовых наблюдений мерцания радиоисточников обнаружила поступающие из одной точки неба очень короткие и очень правильные радиоимпульсы, напоминающие быстро чередующиеся точки азбуки Морзе.

«Это казалось нелепым, – вспоминал позднее Э. Хьюиш. – Столь регулярные импульсы просто не могли приходить из „звездного пространства“».

Полгода – беспрецедентный случай в современной астрономии! – открытие держалось в строжайшей тайне, а неведомый радиоисточник среди персонала обсерватории получил сокращенное обозначение LGM. Оно происходило от начальных букв английских слов little green men – «маленькие зеленые человечки», как в шутку порой называют на Западе выдуманных обитателей других миров. Только когда дальнейшие исследования полностью исключили возможность искусственного происхождения регистрируемых в Кембридже сигналов, новость была предана огласке. Это произошло в начале 1968 г.

При последующих поисках за короткий срок было обнаружено несколько десятков загадочных источников правильных радиоимпульсов. Интервалы между импульсами этих источников были различными – от одного всплеска каждые 4 с до быстрых мерцаний, чередующихся через несколько сотых долей секунды. За вновь открытыми объектами Вселенной укрепилось название пульсирующих радиоисточников, или сокращенно пульсаров.

Скрупулезные теоретические выкладки показали, что всплески радиоизлучения пульсаров, отличающиеся исключительно высокой равномерностью, обязаны своим происхождением их вращению. Пульсары окружены магнитными полями, напряженность которых в миллионы раз превосходит напряженность самых мощных магнитных полей, когда-либо созданных в условиях Земли. Собственные магнитные поля как бы фокусируют радиоизлучение пульсаров в узкие пучки, и они становятся похожими на вращающиеся космические радиомаяки. Когда луч такого маяка-пульсара поворачивается к Земле, мы наблюдаем очередной всплеск его радиоизлучения.

Один из пульсаров оказался расположенным в центре старой знакомой – Крабовидной туманности. Частота его пульсаций достигает 30 импульсов в секунду. Очевидно, что вращаться вокруг своей оси со скоростью 30 об/с, как это делает пульсар Крабовидной туманности, и не разлететься при этом на куски под действием сил инерции может только очень малое по своим размерам тело. Различные оценки привели к одним и тем же результатам: размеры пульсаров очень скромны, гораздо меньше размеров даже небольших планет вроде Земли – порядка 10 км.

В итоге мало-помалу были собраны исчерпывающие доказательства того, что пульсары действительно представляют собой теоретически предсказанные тремя десятилетиями ранее нейтронные звезды – звезды, находящиеся в последней стадии своей эволюции.