Загадки для знатоков. История открытия и исследования пульсаров

А что же стало с самой вспыхнувшей звездой? Неужели от нее не осталось ничего, кроме туманности?

Поиск звездного остатка вспышки 1054 года — другая, и тоже драматическая, история.

В конце двадцатых годов из Европы в США приехал работать немецкий астроном В. Бааде. На Маунт Вилсон он начал сотрудничать со швейцарским астрономом Ф. Цвикки, тоже покинувшим родину, чтобы поработать на больших телескопах Америки. Сотрудничество Бааде и Цвикки оказалось удивительно плодотворным. В 1934 году они опубликовали работу, в которой сразу пролили новый свет на проблему вспышек очень ярких новых звезд. Во-первых, Бааде и Цвикки дали таким звездам название. Пусть очень яркие новые звезды называются сверхновыми. Название довольно бессмысленное, потому-то оно привилось сразу и без обсуждений. Так же, как Краб. Чем меньше смысла в названии, тем оно легче запоминается.

В работе Бааде и Цвикки было много правильных идей. Они подошли к проблеме сверхновых звезд как теоретики, но использовали весь имевшийся в их распоряжении наблюдательный материал. Начали они с того, что решили разобраться в проблеме происхождения космических лучей. Космическими лучами называют высокоэнергичные частицы, лавиной падающие на Землю из космического пространства. Частицы такой большой энергии, какая встречается в космических лучах, ученые до сих пор не научились получать на самых мощных ускорителях. Откуда берутся эти частицы? Где их источник? Бааде и Цвикки впервые сказали: космические лучи могут генерироваться при вспышках сверхновых звезд. Два явления были объединены: сверхэнергичные частицы и сверхъяркие звездные вспышки. Таким было первое правильное предсказание Бааде и Цвикки. Вторая их идея была еще интереснее, и если можно так выразиться, еще правильнее. Бааде и Цвикки предсказали нейтронные звезды.

Вот как они рассуждали.

Оптическая светимость сверхновой звезды в максимуме яркости в сотни миллионов раз больше светимости Солнца. Солнце ежесекундно излучает около 4*10^З3 эргов — эта энергия уносится в космос квантами света всех длин волн. Значит, оптическое излучение сверхновой звезды составляет приблизительно 4*10⁴¹ эрг/с. Чтобы учесть излучение в невидимых диапазонах — ультрафиолетовом, инфракрасном и других, — Бааде и Цвикки увеличили оптическую светимость в 10 миллионов раз. Полная (или, как говорят астрономы, болометрическая) светимость сверхновой в максимуме яркости оказывается в таком случае около 10⁴⁸ эрг/с. Сверхновая светит несколько месяцев и за такой короткий срок успевает излучить до 10⁵³ эргов энергии.

Такие числа приводились в статье Бааде и Цвикки. А теперь несколько чисел для сравнения. Вся тепловая энергия, заключенная в обычной звезде, составляет около 10⁴⁷ эргов — в миллион раз меньше. Для того чтобы рассеять в пространстве все вещество Солнца, нужно совершить работу, равную 7*10⁴⁸ эргов — в 15 тысяч раз меньше, чем излучает сверх новая! Ясно, что при вспышке сверхновой со звездой происходит нечто катастрофическое. Во время вспышки новой звезды излучается 10⁴⁵ эргов. Такой взрыв звезда еще способна выдержать без ущерба для своего «здоровья», у нее вполне достаточно энергии и не для одной подобной вспышки. Но уж взрыва такого масштаба, как сверхновая, звезда перенести не в состоянии.

Нужно, впрочем, сказать, что множитель 10 миллионов, на который Бааде и Цвикки увеличили оптическую светимость сверхновой, довольно произволен. Современные оценки показывают, что полная энергия, излученная сверхновой за время вспышки, достигает 10⁵¹ эргов. Но существа дела эта поправка не меняет. Звезда не может пережить подобную катастрофу. Во что же она превращается? Если звезда погибает, что представляет собой ее «труп»?

Вот что писали Бааде и Цвикки:

«Со всеми подобающими оговорками мы выдвигаем гипотезу, что сверхновая представляет собой переходную стадию от обычной звезды к нейтронной, состоящей главным образом из нейтронов. Такая звезда может обладать очень малым радиусом и чрезвычайно высокой плотностью. Поскольку нейтроны могут быть упакованы гораздо более тесно, чем обычные ядра и электроны, энергия «гравитационной упаковки» в холодной нейтронной звезде может стать большой и при определенных условиях во много раз превосходить значения, соответствующие типичным ядерным упаковочным множителям. Предположение, что сверхновые испускают космические лучи, весьма удовлетворительно согласуется с большинством основных наблюдений космических лучей».

Идеи Бааде и Цвикки опередили свое время лет на тридцать! «Виновато» было богатое творческое воображение этих ученых. До них никто не предсказывал новых типов небесных тел. Новые явления на небе обычно открывают астрономы-наблюдатели. И лишь в процессе интерпретации наблюдений начинает проявлять себя творческое воображение теоретика. Тем интереснее, что нейтронные звезды были предсказаны теоретически.