Нейтронные звезды подтвердили общую теорию относительности с точностью до 0,05%

Все Межпланетные новости

Начиналось все довольно банально. Известный уже к середине 1960-х британский радиоастроном Энтони Хьюиш поручил своей аспирантке Джоселин Белл сделать собственный телескоп для исследования небесного фона и поисков новых квазаров. С помощью своих коллег она намотала на сотни деревянных столбов километры и километры проволоки, создав тем самым весьма чувствительную антенну, на которую и стали приходить странные регулярные сигналы.

Поначалу Джоселин думала, что это помехи, создаваемые расположенной неподалеку то ли военной, то ли коммерческой станцией. Потом стала проверять технические параметры своих проволочных заграждений. В конечном итоге Джоселин пришла к выводу о том, что сигналы имеют космическое происхождение.

Вместе с руководителем они поначалу даже испугались, подумав о «маленьких зеленых человечках», посылающих в космос эдакий закодированный месседж из глубин необъятного космоса. Полгода они скрывали ото всех открытие Белл, пока наконец в 1968 году не опубликовали в журнале Nature свой совместный отчет о пульсирующих сигналах.

Статья произвела эффект разорвавшейся бомбы. Весь мир заговорил об объектах, название которых родилось буквально в одночасье – пульсары. Подключившиеся теоретики довольно быстро рассчитали, что речь идет о естественном этапе эволюции небольших звезд, гелиевая сердцевина которых выгорела, а оставшаяся масса под действием гравитации коллапсировала («схлопнулась») сама на себя. В результате электроны оказались имплантированными в протоны с образованием нейтронов. Так возникают нейтронные звезды, масса которых достигает 1030 тонн, а диаметр не превышает 20 км. Сама Белл, говоря о плотности подобных небесных объектов, приводит такое сравнение: «Представьте себе, что все человечество «упаковали» в один небольшой наперсток!»

Гигантская энергия, сконцентрированная буквально в точке пространства, заставляет нейтронную звезду вращаться со скоростью несколько оборотов в секунду. Поскольку пульсары вращаются с одинаковой скоростью, они являются одними из самых точных часов. Открытие пульсаров позволило поставить первые реальные эксперименты по проверке эйнштейновского релятивизма. Сегодня удалось получить подтверждение общей теории относительности с точностью до 0,05%.

Со временем стало ясно, что пульсары представляют собой потухшие остатки относительно небольших звезд разной массы. Если масса звезды при ее рождении не превышает 100 солнечных, а содержание гелия составляет 2-40 масс нашего светила, то ее эволюция приводит к формированию маленького пульсара, в центре которого формируется черная дыра. Все может закончиться не слишком яркой вспышкой сверхновой.

Открытие пульсаров подхлестнуло развитие космологии, которую физики признали твердой наукой (по аналогии с твердыми валютами). Еще 15 лет назад наш ученый Владимир Усов опубликовал в Nature статью, в которой чисто теоретически рассматривал возможность существования миллисекундных пульсаров, то есть вращающихся с частотой более 700 оборотов в секунду. Они должны были обладать гигантскими магнитными полями и представлять из себя источники мощнейшего гамма-излучения (даже не рентгеновского, а еще более мощного)!

Никто тогда себе и представить не мог, что всего лишь через какие-то полтора десятка лет эти «блазары», или GRB – Gamma-Ray Bursts, будут действительно открыты в глубинах Вселенной. Это одно из самых замечательных открытий, сделанных в 2007 году. Я не удивлюсь, если оно будет удостоено ближайшей нобелевской награды.

Изучение пульсаров не прекращается благодаря все новым спутникам, космическим платформам и наземным телескопам. В одном из недавних номеров Nature была опубликована статья Сергея Блинникова из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе, где некогда «ковалась» первая американская атомная бомба. В данной статье он разбирает природу вспышки сверхновой 2006 года (SN2006gy – Super-Nova), которая как минимум в 10 раз мощнее обычной.

Ученый считает, что классический коллапс сердцевины звезды – не единственный механизм вспышек. В массивных звездах давление масс и гравитация приводят к образованию пар электронов и их античастиц позитронов – так называемых пар нестабильности. Они настолько возбуждены, что начинают гореть со взрывом. Энергия сердцевины звезд катастрофически уменьшается, и за их коллапсом следует второй взрыв с выбросом нескольких солнечных масс материи. Столкновение двух взрывных волн приводит к излучению огромного количества света, которое как минимум в 10 раз больше светимости обычной сверхновой.

Пока это теория, основанная на расчетах энергетических потоков, приходящих к нам из космоса от пульсирующих объектов. Но вполне возможно, что в недалеком будущем мы станем свидетелями рождения других сверхновых, подтверждающих правоту Блинникова. И может случиться так, что за пульсары дадут вторую Нобелевскую премию. Первую дали в 1974 году одному лишь Хьюишу. Видимо, нобелевские эксперты посчитали, что негоже высокую награду давать аспиранткам. Руководитель же на соблюдении научного паритета не настоял, хотя в истории нобелевских премий один такой пример имеется. Джоселин Белл на протяжении 40 лет приходится оправдывать своего босса