Знание-сила, 2005 № 09 (939)

Начальный период быстрого вращения нейтронной звезды не может продолжаться очень долго. Но мир пульсаров причудлив, и в нем есть такой класс нейтронных звезд, которые время от времени не замедляют, а ускоряют свое вращение или сложным образом его меняют. Поскольку обычно пульсары, как уже сказано, «мигают» с величайшей регулярностью, точнее всяких электронных часов, то любые отклонения от такой регулярности легко заметить, разумеется, при наличии соответствующих методов наблюдения и приборов. Именно так был открыт новый класс пульсаров — так называемые «реставрированные».

Это странное название получили те старые пульсары, период вращения которых удлинился уже до нескольких секунд. Но затем они случайно оказались вблизи распухших перед смертью нормальных звезд. Попав в такую раздувшуюся газовую оболочку, старый пульсар благодаря своей массе начинает жадно притягивать звездный газ. Газ этот, под действием колоссальной силы тяжести пульсара, приобретает при падении на него огромную кинетическую энергию и передает ее пульсару, тем самым заново разгоняя и разгоняя его — порой до сотен оборотов в секунду. К настоящему времени обнаружено уже более ста таких «миллисекундных» пульсаров, и некоторые из них были пойманы, что называется, «на горячем» в буквальном смысле этого слова — в теснейшем соседстве с теми нормальными звездами, которые они доедают.

Миллисекундные пульсары подарили астрономам самые точные часы во Вселенной, а вот «бинарные пульсары» дали им возможность проверить эйнштейнову теорию гравитации. В этом очередном подклассе пульсаров было найдено два разных типа звезд, оба двойные и оба довольно редко встречающиеся. К первому типу относятся двойные звезды, в которых одним партнером является пульсар, а другим — бывший пульсар, то есть старая нейтронная звезда, уже переставшая быстро вращаться и энергично излучать. Второй, еще более редкий тип — двойная звезда, состоящая из двух активных пульсаров.

Первый бинарный пульсар был открыт в 1974 году астрономом Тэйлором и его аспирантом Хульсе. В этой звездной паре активный пульсар с периодом вращения 1/17 секунды обращался вокруг обычной, невращающейся нейтронной звезды. Близость двух нейтронных звезд-тяжеловесов создавала в пространстве между ними такое могучее гравитационное поле, в котором эффекты, предсказанные теорией Эйнштейна, должны были стать доступными измерению. В частности, можно было ожидать ощутимого замедления времени (отражающегося в изменении частоты излучения). искривления пространства и спирального сближения обеих звезд, которые при этом должны были терять «потенциальную» энергию, излучая ее в виде гравитационных волн. Хульсе и Тэйлор действительно обнаружили все эти эффекты теории Эйнштейна, за что по справедливости поделили Нобелевскую премию 1993 года.

А в начале 2004 года группа английского астронома Лайна открыла первую бинарную группу, состоящую из двух активных пульсаров, молодого, делающего 44 оборота в секунду, и старого, лениво поворачивающегося раз в 2,8 секунды. Эта пара все еще изучается, но уже установлено, что более быстрый пульсар излучает с какого-то небольшого участка своей поверхности мощный «ветер» заряженных частиц, который омывает медленный пульсар расходящимся конусом и искажает поле его излучения.

Все эти новые открытия позволили постепенно уточнить теорию строения и излучения пульсаров и шире — нейтронных звезд вообще, разработанную еще в семидесятые годы прошлого века. Причина излучения пульсаров оказалось самой трудной загадкой для теоретиков. Как показали расчеты, оно сильно искажается их огромными магнитными полями. Силовые линии магнитного поля охватывают испускаемые пульсаром мощные потоки заряженных частиц и электромагнитных волн (от радиоволн до рентгеновских лучей и гамма- излучения) и собирают их в узконаправленные пучки. Этот механизм до сих пор не вполне еще ясен, но очевидно, что в силу такого же, как на Земле, несовпадения оси магнитного поля и оси вращения эти направленные пучки излучения, испускаемого пульсаром, вращаются вместе с ним, как лучи маяка. Поэтому они улавливаются земными телескопами лишь в тот момент, когда поворачиваются точно в сторону Земли. Это происходит, разумеется, столько же раз в секунду, сколько раз в секунду поворачивается пульсар. Так возникают те «пульсации», благодаря которым пульсары и были обнаружены впервые.

Как уже сказано, на сегодняшний день число зарегистрированных пульсаров достигло полутора тысяч. Половина из них была обнаружена за первые 30 лет изучения, вторая — за последние 7 лет, когда австралийский 64- метровый радиотелескоп Паркс начал систематическую «охоту» за ними. Это количество позволяет уже сделать некоторые статистические обобщения.