Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Не сразу, но все же довольно скоро пришло понимание: пуль­сарами могут быть только быстро вращающиеся намагниченные нейтронные звезды. Только у них период вращения может быть порядка секунды и даже сотых долей секунды — никакие дру­гие объекты не могут вращаться так быстро, а пульсация объекта не может объяснить строгую периодичность импульсов. Некие излучающие области бешено вращающихся нейтронных звезд работают по принципу проблескового маячка, и если мы оказы­ваемся в пределах конуса излучения, то принимаем периодиче­ские импульсы.

Короче говоря, нейтронные звезды искали не там, где нужно. Никому не приходило в голову, что эти объекты излучают столь­ко энергии, да еще и направленно.

Собственно, излучение возникает не на поверхности ней­тронной звезды, а в ее магнитосфере. Поясним. Если бы Солнце сжалось в нейтронную звезду, напряженность магнитного поля у его поверхности была бы огромна. Вращающийся намагни­ченный проводник создает вокруг себя электрическое поле. Составляющая этого поля, перпендикулярная к поверхности про­водника, будет стремиться вырвать из него заряды — электроны и ионы. И действительно вырывает. Электрическое поле разго­няет электроны и ионы «пульсарного ветра» до релятивистских энергий. Заряженные частицы вытекают из магнитосферы по силовым линиям, открытым в бесконечность. Но ведь нейтрон­ная звезда бешено вращается, и вместе с нею, разумеется, враща­ются вытекшие из нее заряды. Вблизи нейтронной звезды они будут вращаться с ее же угловой скоростью («твердотельное» вращение), но когда на некотором удалении линейная скорость вращения сравняется со скоростью света, релятивистские заря­ды уже не могут удаляться от нейтронной звезды по правильной спирали. У них появляется тангенциальная к силовым линиям магнитного поля составляющая скорости, рождая синхротрон- ное излучение огромной мощности. Его-то мы и наблюдаем

190

в импульсах от пульсара — конечно, если мы попадаем в конус излучения. Опять-таки, если полюса магнитного поля нейтрон­ной звезды совпадают с полюсами ее вращения, никаких импуль­сов не будет. Но так, по-видимому, бывает редко. Несовпадение магнитных полюсов с географическими — настолько заурядное явление, что ему не удивляется даже школьник, изучающий фи­зическую географию.

Вечно ли будем «мигать» пульсар? Нет. Теория предсказыва­ет, что примерно через ю млн лет нейтронная звезда перестанет быть пульсаром. Оно и неудивительно: ведь на поддержание из­лучения пульсар должен тратить энергию. Хуже того: теория ука­зывает на то, что лишь одна тысячная часть излучения пульсара наблюдается нами в виде импульсов, а остальные 99,9% прихо­дятся на излучение, не регистрируемое с Земли. Откуда же бе­рется энергия?

Из вращения. Хотя по стабильности посылки импульсов пуль­сары могут поспорить с молекулярными часами, все же наблю­дается постепенное увеличение их периодов. Например, пульсар в Крабовидной туманности «тикает» один раз в 0,033 секунды, однако этот период увеличивается на 0,0000000364 секунды в сутки. Теряемая энергия вращения заставляет пульсар «мигать», а Крабовидную (или какую-нибудь иную, если она вообще есть) туманность — светиться.

В1969 году был обнаружен прелюбопытный эффект: на фоне медленного увеличения периода пульсара PSR 0833-45 произо­шло скачкообразное уменьшение его периода. Следовательно, такое же скачкообразное ускорение вращения испытала ней­тронная звезда. Подобное явление с тех пор наблюдалось мно­го раз у самых разных пульсаров. С чего бы возникнуть таким сбоям? Предполагалось наличие у нейтронных звезд своео­бразной коры со свойствами твердого тела. А коли так, то за­медление вращения звезды меняет ее фигуру и приводит к на­растанию напряжений в коре, которые должны периодически сбрасываться. При вертикальных подвижках коры с амплиту­дой всего-навсего 1 мкм и должны наблюдаться скачки периода

191

вращения. Это явление моментально было окрещено «звездо- трясениями».

Однако в последние годы астрономы полагают, что причина по крайней мере некоторых звездотрясений лежит глубже, под корой нейтронной звезды, в плотной мантии, состоящей из тя­желых ядер и пронизанной потоками сверхтекучей нейтронной жидкости. Здесь существенны квантовые эффекты.

Конечно, звездотрясения и связанные с ними скачкообраз­ные ускорения вращения нейтронной звезды могут лишь немно­го притормозить общее замедление ее вращения, но не отменить его совсем. Со временем пульсар успокаивается. К тому времени его период составляет уже несколько секунд, и его скорость вра­щения недостаточна для генерации потока излучения, который мог бы регистрироваться на Земле. Старые нейтронные звезды успокаиваются, как и подобает трупам звезд.