Космические рубежи теории относительности

В конце 1960-х годов новую попытку в том же направлении сделали Тримбл и Торн из Калифорнийского технологического института (США). Были проанализированы списки известных спектрально-двойных звёзд, в результате чего выявилось восемь возможных кандидатов. Во всех этих случаях невидимый компонент должен быть чрезвычайно массивным. Однако Тримбл снова пришел к заключению, что в каждом из выявленных случаев невидимая звезда не должна оказаться обязательно чёрной дырой. Отнюдь не исключено, что массивная невидимая звезда является обычной звездой, которая просто исключительно слаба по блеску. Поскольку объяснение данных наблюдений оказалось возможным и без привлечения чёрных дыр, уверенного вывода сделать не удалось. Обнаружить чёрные дыры в двойных системах казалось невозможным.

РИС. 13.1. Спутник «Ухуру». Этот спутник регистрировал рентгеновское излучение от звёзд и галактик. После запуска в декабре 1970 г. с помощью «Ухуру» выявлено почти 200 источников рентгеновского излучения на небе. (НАСА.)

В субботу 12 декабря 1970 г. с пусковой установки в Индийском океане у берегов Кении был запущен на околоземную орбиту искусственный спутник. Этот день совпал с днем седьмой годовщины провозглашения независимости Кении, и в качестве признания гостеприимства кенийского народа спутник (это был «Эксплорер-42») окрестили «Ухуру», что на языке суахили означает «свобода». В отличие от всех других ранее запускавшихся спутников единственной задачей «Ухуру» были исследования по рентгеновской астрономии (рис. 13.1 и 13.2). Два рентгеновских телескопа обследовали небо и посылали сигналы на Землю всякий раз, когда обнаруживали рентгеновский источник. Ещё до запуска «Ухуру» астрономы провели рентгеновские наблюдения с помощью небольших ракет. В те немногие секунды, когда ракета поднималась выше поглощающих нижних слоёв земной атмосферы, удалось обнаружить несколько рентгеновских источников, после чего вся аппаратура падала обратно на Землю. Но со спутника «Ухуру» можно было проводить длительные наблюдения на протяжении многих часов и дней.

РИС. 13.2. Оборудование спутника «Ухуру». Спутник снабжен двумя рентгеновскими телескопами; источником питания служат четыре солнечные батареи. При медленном вращении спутника вокруг оси его телескопы сканируют небесную сферу в поисках рентгеновских источников.

К 1974 г. был исследован и каталогизирован в общей сложности 161 рентгеновский источник. Некоторые из этих источников связаны с далекими галактиками на огромных расстояниях от нашей Галактики, другие же оказались сравнительно недалеко - на типичных звёздных расстояниях от нас. При этом не менее восьми из 161 источника находятся в двойных звёздных системах. Их список дан в табл. 13.1. Здесь через 3U обозначен «Третий каталог Ухуру», а последующие числа указывают приблизительное положение источника на небе. «Обычные названия» - это часто те, которые были даны источникам при наблюдениях до запуска «Ухуру», во время кратковременных запусков ракет.

Таблица 13.1

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЗВЁЗДЫ В ДВОЙНЫХ СИСТЕМАХ

Номер по

каталогу

Обычное

название

Расстояние,

СВ. ГОД

Период обращения

по орбите, сут

3U 0115-73

SMC Х-1

190 000

3,9

3U 0900-40

Парус Х-1

8 000

8,9

3U 1118-60

Центавр Х-3

25 000

2,1

3U 1617-15

Скорпион Х-1

?

0,8

4U 1653 + 35

Геркулес Х-1

16 000

1,7

3U 1700-37

Нет названия

9 000

3,4

3U 1956+35

Лебедь Х-1

10 000

5,6

3U 2030+40

Лебедь Х-3

30 000

4,8

Поскольку все эти восемь источников являются членами двойных систем, астрономы в начале 1970-х годов столкнулись с фактом, что звёзды могут быть мощными источниками рентгеновского излучения. Но обычные звёзды, которые мы видим на небе ночью, не излучают рентгеновских лучей. Эти же рентгеновские звёзды должны быть чем-то необычным. Каждая из них излучает в рентгеновской области примерно в десять тысяч раз больше энергии, чем Солнце на всех остальных длинах волн вместе взятых.

Ключ к пониманию природы некоторых из этих рентгеновских звёзд появился при открытии пульсаций в рентгеновской области у четырёх из этих источников. Четыре звезды оказались рентгеновскими пульсарами, т.е. скорее всего вращающимися нейтронными звёздами. Это SMC Х-1 (период пульсаций 0,716 с), Парус Х-1 (период пульсаций 282,9 с), Центавр Х-3 (период пульсаций 4,842 с) и Геркулес Х-1 (период пульсаций 1,238 с). Чтобы понять детали механизма, определяющего генерирование рентгеновского излучения этих звёзд, астрофизикам пришлось начать с нескольких уже знакомых исходных представлений.