Знание-сила, 2005 № 09 (939)

От причудливого мира пульсаров...

Что ни месяц, научные журналы приносят очередную новость. Вот передо мной три недавних сообщения. Декабрь 2004: зарегистрирован сильнейший всплеск электромагнитного излучения от пульсара, находящегося в 12 тысячах световых лет от Солнца. Вспышка продолжалась всего 15 миллиардных долей секунды, но была на порядок мощнее всех ранее зарегистрированных. Январь 2005: экзотическая группа пульсаров обнаружена в одном из плотных звездных скоплений вблизи центра Млечного пути, в 28 тысячах световых лет от Солнца. Здесь найдено свыше 20 новых пульсаров, среди которых четыре относятся к числу самых быстро вращающихся, а два — к числу наиболее массивных из всех обнаруженных до сих пор. Февраль 2005: открыт новый быстро вращающийся пульсар, который может оказаться очередным источником для наблюдения гравитационных волн. И так далее.

То и дело натыкаясь на такого рода интри1ующие заголовки, невольно захочешь понять, что же такое эти пульсары, и почему они вращаются, и что за вспышки они излучают. В космосе есть много причудливых и странных объектов — чего стоят одни только «черные дыры»! — но пульсары, несомненно, являются едва ли не самыми фантастическими. Все их физические параметры поражают, точнее сказать — подавляют воображение. Плотность вещества — самая большая в звездной Вселенной. Притяжение на поверхности — в миллион раз сильнее, чем на Земле. Температура — в тысячу раз больше, чем на Солнце. Магнитное поле - в миллиарды раз больше земного. Скорость движения — самая большая из известных вообще. И тому подобное.

Само слово «пульсар» наводит на мысль о каких-то пульсациях. И действительно, главной особенностью пульсаров является их пульсирующее излучение. Радиоволны от всякого пульсара приходят к нам в виде очень короткого всплеска, потом на короткое время исчезают совсем и снова появляются — и все это со строгой регулярностью, с точностью до миллиардных долей секунды.

Астрономам и прежде были известны источники излучения, периодически меняющие яркость, — например, долгопериодические цефеиды. Оболочка этих звезд периодически сжимается и расширяется, и это меняет их яркость. Но у этих звезд, как говорит само их название, период пульсаций яркости довольно большой, порядка нескольких дней. У пульсаров же — очень маленький: десятые, сотые, а то и тысячные доли секунды. Обычная звезда, радиус которой составляет порядка миллиона километров, не может так быстро менять свои размеры. Значит, пульсар должен иметь очень небольшой радиус.

С другой стороны, «мигания» пульсара могут быть следствием не пульсаций его объема, а вращения звезды как целого—что-то наподобие маяка. Это, однако, накладывает дополнительное ограничение. Звезда, вращающаяся десятки раз в секунду, должна быть не только достаточно маленькой, но и достаточно плотной, иначе ее разорвут центробежные силы. Науке известно два класса звезд малого размера и высокой плотности — это белые карлики, образующиеся из обычных, не очень массивных звезд после выгорания в них термоядерного горючего, и так называемые нейтронные звезды, образующиеся из остатков очень массивных звезд после их превращения в сверхновую.

Первый пульсар был открыт в 1967 году радиоастрономом Энтони Хьюишем и его аспиранткой Джоселин Белл Барнелл. К тому времени, когда статья Хьюиша и Белл, содержавшая сообщение об этом открытии, появилась в журнале «Nature», авторы уже пришли к заключению, что «источником этих сигналов могут быть либо белые карлики, либо нейтронные звезды». Вскоре, однако, группа нашла еще один пульсар, на сей раз в центре Крабовидной туманности, который посылал целых 30 радиоимпульсов в секунду. Никакой белый карлик не мог бы уцелеть при такой скорости вращения, и это решило спор в пользу нейтронных звезд.

История пульсаров развивалась дальше, причем весьма бурно, о чем свидетельствуют открытые на сегодняшний день полторы тысячи таких звезд. Почти все они находятся в пределах нашей галактики Млечный путь, в нескольких тысячах или десятках тысяч световых лет от Солнца, и лишь 9 обнаружено в Магеллановых облаках (звездных скоплениях, которые являются спутниками Млечного пути); в других галактиках пульсары (пока) не найдены. Пульсары движутся в космическом пространстве с огромными скоростями, намного быстрее обычных звезд, и не случайно именно пульсару принадлежит рекорд среди всех измеренных звездных скоростей. 1200 километров в секунду — такова головокружительная скорость, с которой этот маленький гигант большого веса пересекает сейчас туманность Гитары, образованную в космическом газе его движением (и курьезно похожую по форме на гитару).