Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты

Двойная звездная система, в которой звезды вращаются вокруг общего центра тяжести – обычное явление во Вселенной. Но среди нейтронных звезд это явление встречается редко. Процессы, в результате которых образуются эти чрезвычайно плотные тела, столь разрушительны, что, развиваясь в двойной системе, они, как правило, разрушают ее. В Млечном Пути нам известно всего несколько таких систем. В 1974 году американский радиоастроном Джозеф Тейлор и его студент Рассел Халс начали поиски пульсаров на гигантском радиотелескопе в Аресибо, в Пуэрто-Рико. В том же году им удалось обнаружить пульсар PSR 1913. Его поведение показало, что астрофизики имеют дело с нейтронной звездой, вращающейся на очень близком расстоянии вокруг другой звезды примерно такой же массы, но не излучающей – вполне возможно, тоже нейтронной.

Халс и Тейлор выяснили, что сигналы от пульсара поступают с очень высокой степенью регулярности; из этого они смогли очень точно вычислить орбитальные характеристики двойной системы нейтронных звезд, то есть период их взаимного обращения, который составил около восьми земных часов. Со временем ученым удалось обнаружить, что период обращения системы очень медленно уменьшается, в полном соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна. Из теории следует, что система двух нейтронных звезд должна порождать гравитационные волны. Это приводит к постепенной потере ею энергии, уменьшению периода обращения системы и сближению двух сверхплотных звезд друг с другом. В 1993 году Халс и Тейлор стали нобелевскими лауреатами по физике за доказательство (пока только косвенное) существования гравитационных волн.

Нейтронные звезды продолжают сближаться, и это заканчивается их слиянием, порождающим мощный всплеск гравитационных волн. В результате события образуется либо компактная звезда, либо черная дыра, окруженная поясом обломков – идеальный источник коротковолнового гамма-излучения. Этот объект может привести и к колоссальному взрыву – так называемой килоновой. Сто тридцать миллионов лет назад такой взрыв в результате слияния двух нейтронных звезд произошел в галактике NGC 4993. Это было подтверждено в 2017 году сразу тремя видами приемников: тремя гравитационно-волновыми установками, космическими гамма-телескопами, регистрирующими вспышки гамма-излучения, и наконец, космическими и наземными обсерваториями, работающими в оптическом и инфракрасном диапазонах и наблюдавшими вспышки света.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Катастрофическая смерть первой звезды (13,2 миллиарда лет назад)

Тайна килоновой (130 миллионов лет назад)

Пульсар – космический маяк (–4500)

Регистрация гравитационных волн (2016)

Через 600 миллионов лет Последнее полное затмение Солнца

Под влиянием приливных сил Луна отдаляется от Земли. Лунный диск уже не может полностью заслонить от Солнца земной: солнечные затмения отныне бывают только кольцевыми.

На поверхности Луны все еще остаются ретро-отражатели. Некоторые из них доставили на спутник Земли в ходе программы «Аполлон», другие установлены на луноходах – советских вездеходах, исследовавших Луну. Отражатели составляют сеть трехгранных углов – зеркальных триэдров – возвращающих луч света к источнику, который его испустил. Луч лазера, отправленный с Земли на такой отражатель, позволяет с большой точностью определить расстояние от Земли до Луны, если измерить время его пробега туда и обратно. Эта геодезическая технология, разработанная еще в 1970-х годах, позволила установить, что расстояние между Землей и Луной растет на тридцать восемь миллиметров в год.

Причиной тому приливные силы. Они не только действуют на земные океаны (о чем говорит само их название), но и стремятся синхронизировать вращение спутника планеты с осевым вращением самой этой планеты. В случае системы «Земля – Луна» длительность лунных суток совпадает с орбитальным периодом обращения Луны вокруг Земли. Но поскольку продолжительность земных суток чуть меньше, чем лунный орбитальный период, Земля постепенно замедляет вращение вокруг своей оси. Накопленная таким путем энергия вращения переходит в потенциальную энергию Луны, что приводит к постепенному удалению последней.

Луна отдаляется от Земли, а продолжительность земных суток удлиняется на одну двадцатую микросекунды в год. На длительных интервалах времени (сотни миллионов лет) накопленный эффект этих крошечных изменений становится довольно существенным: в девонский период, в эпоху расцвета папоротников, то есть четыреста миллионов лет назад, в году было четыреста дней, а в сутках – чуть меньше двадцати двух часов. С учетом вероятной эволюции Солнца можно предположить, что полная синхронизация системы «Земля – Луна», когда оба тела вращаются вокруг своих осей с тем же периодом, что и вокруг друг друга, вряд ли произойдет.