Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты

В отличие от множества других космических объектов, свечение которых (тепловое излучение) зависит в первую очередь от их температуры, излучение Крабовидной туманности имеет другую природу: его испускают высокоэнергетические электроны в сверхсильном магнитном поле оставшейся после взрыва SN 1054 нейтронной звезды – пульсара. Под воздействием этого магнитного поля заряженные частицы в туманности движутся по искривленным траекториям, из-за чего и возникает так называемое синхротронное излучение. Оно имеет ту же природу, что и свечение, которое наблюдали в 1947 году специалисты компании General Electric, проводившие эксперименты на ускорителе электронов – синхротроне.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Пульсар – космический маяк (–4500)

Еще одна сверхновая (1054)

– 4500 Пульсар – космический маяк

Пульсар – сильно намагниченная быстровращающаяся нейтронная звезда – выбрасывает в противоположных направлениях струи высокоэнергетических частиц – джеты, подобно мощным прожекторам обшаривающие окружающее пространство.

Во время коллапса – схлопывания ядра сверхновой звезды SN 1054, остались неизменными два его физических параметра: угловой момент и магнитный поток. Угловой момент пропорционален массе ядра, скорости его осевого вращения и квадрату радиуса. Магнитный поток пропорционален площади его поверхности (то есть тоже квадрату радиуса ядра) и напряженности его магнитного поля.

Сохранение этих двух величин во время схлопывания ядра вызывает увеличение скорости вращения и напряженности магнитного поля, пропорциональные квадрату относительного уменьшения радиуса. В конце концов нейтронная звезда, образующаяся в результате схлопывания ядра, сжимается до размеров астероида – до радиуса около пятнадцати километров, – и ее вращение разгоняется до пятидесяти оборотов в секунду. Создается магнитное поле в тысячу миллиарда раз мощнее, чем у Земли.

Знаменитый пульсар, притаившийся в недрах Крабовидной туманности, похож на гигантский, быстро вращающийся магнит, что-то вроде динамомашины, вырабатывающей для велосипедной фары напряжение в несколько вольт. Только на поверхности пульсара напряжение измеряется миллионами миллиарда вольт! Электрическое и магнитное поля разгоняют частицы до околосветовых скоростей и выбрасывают их двумя узкими пучками из магнитных полюсов пульсара. Под влиянием мощного магнитного поля траектории частиц искривляются, и разогнанные до огромных скоростей электроны испускают синхротронное излучение, фокусирующееся в узкие пучки вдоль оси вращения пульсара.

Но магнитная ось пульсара не совпадает с осью вращения. Поэтому пучок излучения прецессирует, описывая в окружающем пространстве гигантский конус. Испускаемый пульсаром в космические дали световой луч похож на прожектор маяка, периодически обшаривающий морское пространство. Пульсар в центре Крабовидной туманности открыли в 1968 году американский астрофизик Ричард Лавлейс и его коллеги на трехсотметровом радиотелескопе обсерватории Аресибо на севере Пуэрто-Рико. Их наблюдения подтвердили, что Крабовидная туманность представляет собой остаток сверхновой SN 1054. Скорость вращения пульсара, тридцать три оборота в секунду, доказывает, что он является нейтронной звездой – любой другой объект такое вращение разорвало бы на куски.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Еще одна сверхновая (1054)

Время открытий

Более пяти тысяч лет назад возникла письменность – и это стало началом человеческой истории. Продолжительность ее неизмеримо меньше тринадцати миллиарда и восьмисот миллионов лет, прошедших с момента Большого взрыва. Но последняя, пятая часть нашей книги, уже не сможет ограничиваться только последовательностью природных событий, влияющих на ход развития космоса.

В течение последних тысячелетий человек пытался понять мир. Тогда, пять тысяч лет назад, все началось с попыток измерять и регистрировать время. Затем, постепенно закладывая фундамент научного мышления, человечество начало разгадывать послания, получаемые из космоса. За открытиями, сделанными еще в древности, последовало расширение областей познания, произведенное великими философами античного мира. Их труды при посредничестве арабских и персидских мудрецов постепенно проникли на средневековый Запад.

Исследования европейских ученых, таких как Коперник, Кеплер, Галилей, Декарт, Ньютон, постепенно уничтожали невежество, и разум открыл двери в бесконечность.

Солнечная система была описана уравнениями, а всего несколько веков спустя уже вся Вселенная начала открывать нам свои самые сокровенные тайны.