Суперобъекты. Звезды размером с город

Сама идея магнитара появилась, как это нередко бывает, после того, как их обнаружили. История придумывания магнитаров такова. В начале 1990-х годов независимо друг от друга появилось две работы, где фигурировали нейтронные звезды с очень сильными магнитными полями. Во-первых, они были использованы в работе Владимира Усова для объяснения космических гамма-всплесков. Это загадка, которая в течение примерно 30 лет мучила астрофизиков. Гамма-всплески были обнаружены американскими спутниками-разведчиками (в СССР их наверняка называли «спутниками-шпионами»), которые должны были следить за ядерными испытаниями, проводимыми в первую очередь Советским Союзом и Китаем. Однако спутники начали видеть гамма-вспышки, которые приходят откуда-то из космоса. И вот с конца 60-х по конец 90-х годов ХХ века люди вообще не знали, что это такое, где происходит, и, конечно, было страшно интересно. Было придумано множество разных гипотез: начиная с того, что это происходит прямо в Солнечной системе, заканчивая гипотезой о далеких всплесках на космологических расстояниях, что в итоге и оказалось правильным.

Одна из идей, касающихся возможной природы космических гамма-всплесков, была такой (ее как раз и придумал Владимир Усов). Пусть рождается нейтронная звезда, которая обладает очень большим магнитным полем – примерно 1015 Гаусс, это в миллион миллиардов раз больше, чем на Земле или Солнце. Второе предположение состоит в том, что новорожденный компактный объект очень быстро вращается, делая оборот, скажем, за одну миллисекунду (что близко к предельному периоду вращения нейтронных звезд). В результате получается исключительно мощный источник энергии. Источником энергии служит вращение нейтронной звезды, которое быстро высвечивается благодаря сильному полю и быстрому вращению. Это как бы такой суперрадиопульсар. При этом вращение быстро замедляется (ведь высвечивается в первую очередь именно энергия вращения). Поэтому мы будем видеть довольно короткую вспышку – краткую активность с быстрым спаданием блеска. Излучение такого источника довольно легко сделать направленным, а также поместить заметную долю потока в самый жесткий диапазон спектра. Получим гамма-всплеск.

Кривая блеска первого зарегистрированного гамма-всплеска. Это событие произошло 2 июля 1967 года. Разгадку природы этих событий пришлось ждать 30 лет.

Другая работа – это статья Кристофера Томсона и Роберта Дункана, также опубликованная в 1992 году. Они придумали механизм образования нейтронных звезд с очень сильными магнитными полями – в сотни раз больше, чем у обычных радиопульсаров. Потом они продолжили разрабатывать свою идею в целой серии статей. Они-то, собственно, и придумали магнитары в современном понимании как объекты, которыми можно было объяснять разные источники (а заодно ввели в обиход астрофизиков это слово). Но самое главные среди них – так называемые источники мягких повторяющихся гамма-всплесков. Гипотезу о том, что эти источники могут являться магнитарами, Дункан и Томпсон высказали уже в первой своей статье в 1992 году.

Открытие магнитаров

Источники мягких повторяющихся гамма-всплесков, как это ни странно, излучают мягкие повторяющиеся гамма-всплески. Обнаружены (точнее, выделены как отдельный класс объектов, связанных с нейтронными звездами) они были в 1979 году. На мой взгляд, это по крайней мере одно из самых красивых открытий, которое было сделано советской и российской астрофизикой. А может быть, не только самое красивое, но и самое важное. И уж совершенно точно, это самое красивое открытие, которое было сделано советской или российской астрофизикой с помощью установок, стоящих на спутниках.

5 марта 1979 года вспыхнул гамма-источник. Вспыхнул он в направлении Большого Магелланова облака – близкой к нам карликовой галактики. Как оказалось, источник действительно в ней и находится (детальный анализ потребовал некоторого времени, но в итоге советско-французская группа исследователей однозначно показала, что источник находится в остатке сверхновой в Магеллановом облаке). После основного пика излучения приборы «Конус», установленные на аппаратах Венера и созданные научной группой Евгения Мазеца из ФТИ им. Иоффе, зарегистрировали пульсирующий хвост. Было обнаружено, что источник обладает строгим периодом в несколько секунд. В принципе, это сразу указывает на нейтронную звезду – не так уж много в природе объектов, которые могут очень надежно выдерживать период несколько секунд. Действительно, сейчас мы знаем, что это одиночная нейтронная звезда, которая выдает столь мощные гамма-вспышки. А вспышка-то и в самом деле была на загляденее! Приборы просто ослепли и не смогли зарегистрировать максимум блеска – так ярко сияло. На одну десятую долю секунды магнитар стал ярче не слишком крупной галактики, и все это излучение приходилось на жесткий рентгеновский и мягкий гамма-диапазон.