Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

Двумя годами ранее японский спутник AS С А уже наблюдал этот SGR, определил его точное положение, но не установил период вращения звезды. А теперь группе Кувелиоту удалось показать, что импульсы рентгеновского излучения появляются каждые 7,5 секунды. При вращении нейтронной звезды вращаются и горячие пятна ее магнитосферы: они то видны, то не видны. Следовательно, период вращения звезды составляет 7,5 секунды, что очень близко к 8 секундам – периоду пульсаций, наблюдавшихся в марте 1979 года.

Кувелиоту начала наблюдение этого объекта. Она хотела вычислить период его вращения и скорость, с которой вращение замедляется. Так можно было бы выяснить, верен ли вывод Томпсона и Дункана, утверждавших, что чрезвычайно сильное магнитное поле приводит к очень быстрому замедлению магнетара. Фактически Кувелиоту начала “хронометрировать” этот объект. Хронометрирование – широко используемый метод наблюдения пульсаров, сводящийся к тому, что в течение нескольких лет максимально точно определяют моменты прихода одного или нескольких импульсов. Ученые надеются заметить изменения во времени прихода импульсов, поскольку это может быть проявлением возмущения ткани пространства, например, при обращении нейтронной звезды и ее компаньона в двойной системе вокруг общего центра масс. (Более подробно о методе хронометрирования см. в разделе “Чуть глубже: Хронометрирование пульсаров”.)

Исходные данные Кувелиоту были еле заметны и зашумлены, и поэтому ее техника хронометрирования слегка отличалась от обычно используемой радиоастрономами в случае пульсаров. Данные наблюдения радиопульсаров необычайно точны, что позволяет связать между собой периоды вращения в разное время. Например, предположим, что при каждом вращении радиояркость демонстрирует два пика – большой и маленький. Тогда период вращения можно измерить столь аккуратно, что возможно будет очень точно предсказать время появления большого пика в будущем, учитывая, что при следующем измерении – через несколько дней или месяцев – время его появления из-за замедления вращения звезды слегка сдвигается. Метод, использованный Кувелиоту, был несколько проще. Он основывался на приеме, используемом астрономами при хронометрировании аккрецирующих рентгеновских пульсаров. Периодичность рентгеновского сигнала измеряется в пределах нескольких часов. Затем, через какое-то время, то же самое измерение повторяется. Но, поскольку точность измерения ниже, чем для радиопульсаров, связать периоды вращения для этих двух интервалов труднее.

Как и следовало ожидать, после пяти лет хронометрирования стало ясно, что период вращения SGR уменьшился на две тысячные, что означало его уменьшение на одну секунду каждые триста лет, то есть быстрее, чем у любого известного радиопульсара. Кувелиоту выполнила расчет и обнаружила, что, если звезда замедляется с такой скоростью, отдавая энергию и угловой момент магнитному полю, его напряженность должна быть 8x10¹⁴ гауссов. Это значение, очень близкое к оценке Дункана и Томпсона, превышало магнитное поле любого известного пульсара или другого объекта во Вселенной. “Точности измерений Хрисы хватало, чтобы показать, какое большое значение имеет скорость замедления вращения SGR, – рассказывает Томпсон. – Этого было достаточно”.

Результат воодушевил Кувелиоту, но для полной уверенности она направила свои данные для проверки двум другим группам, не сообщив им заранее, какой период получился у нее. Совпали и период, и скорость его изменения. Теперь она осознала важность сделанного открытия. Из Центра космических полетов имени Джорджа Маршалла в городе Хантсвилл, Алабама, она связалась с Дунканом и Томпсоном. “Теперь мы были абсолютно уверены, что все это реальность. Мы чуть не прыгали от радости, – рассказывает Кувелиоту, – и начали готовить статью для Nature. Вот как все было. А еще мы начали использовать название «магнетар», поскольку это был первый пример магнетара”.

Статья в Nature вышла 21 мая 1998 года и вызвала большой интерес среди астрономов. “Для меня это грандиозное событие. Невероятное ощущение – первой обнаружить источник этих мягких повторяющихся гамма-всплесков, – рассказывает Кувелиоту. – Ведь я всегда говорила, что это что-то новое, и продолжала это утверждать, пока наконец не измерила магнитное поле. Я оказалась права – это действительно новый источник, поскольку его магнитное поле столь велико”.