Загадки для знатоков. История открытия и исследования пульсаров

Предисловие

Прогресс любой из естественных наук определяется главным образом развитием техники. Именно благодаря быстрому развитию техники в последние несколько десятилетий удалось решить большое число научных проблем, волновавших людей на протяжении многих веков. Подчас те или иные технические новшества приводят к поистине революционным преобразованиям науки. В истории астрономии, обсуждению одной из страниц которой посвящена данная книга, можно выделить две такие революции. Первая произошла более трехсот лет назад и связана с началом использования оптических телескопов для проведения астрономических наблюдений. Вторая же началась около полувека назад, когда впервые удалось выйти за пределы оптического диапазона частот электромагнитных волн и зарегистрировать космическое радиоизлучение. Эта революция, заметно ослабевая, продолжается сейчас. Вызвана она созданием высокочувствительных приемников излучения в различных диапазонах частот, а также возможностью выноса телескопов за пределы земной атмосферы, непрозрачной для инфракрасного, жесткого ультрафиолетового и более высокочастотного излучения.

В настоящее время с помощью десятков и сотен телескопов, установленных как на Земле, так и на космических аппаратах, находящихся за пределами земной атмосферы, ведутся непрерывные наблюдения Вселенной в радио-, субмиллиметровом, инфракрасном, оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах, а также в диапазоне жестких и сверхжестких гамма-лучей. Интервал частот регистрируемого сейчас космического электромагнитного излучения огромен. Он простирается от 10⁷ герц (длинноволновое радиоизлучение) до 10²⁷ герц (сверхжесткое гамма-излучение). Для сравнения отметим, что внутри оптического диапазона частота излучения меняется лишь в 2 раза, то есть оптика является ничтожно узкой «щелью» внутри всего интервала частот электромагнитных волн, в котором ведутся сейчас исследования Вселенной.

Всеволновый характер современной наблюдательной астрономии привел к открытию целых классов новых астрономических объектов. К их числу относятся квазары, пульсары, мощные галактические источники рентгеновского излучения, источники сильных всплесков гамма-излучения с длительностью от долей секунды до нескольких десятков секунд. Некоторые из этих объектов (например, подавляющее число пульсаров) не удается даже наблюдать в оптическом диапазоне частот. Природа некоторых из обнаруженных за последние несколько десятилетий астрономических объектов (например, квазаров) до сих пор остается интригующей загадкой.

В этом отношении больше «повезло» пульсарам, природа которых была понята очень быстро. Так, уже через несколько месяцев после их открытия стало ясно, что пульсары — это нейтронные звезды, о которых много говорили и спорили астрономы на протяжении примерно тридцати лет. Открытие пульсаров позволило ответить на большое число вопросов о конечных стадиях эволюции звезд, взрывах Сверхновых звезд и активности газовых оболочек, сброшенных при этих взрывах.

Много загадок хранят пульсары. К числу наиважнейших из них относится природа чрезвычайно сильного радиоизлучения, которое, подобно лучу прожектора, узким пучком испускается из пульсара.

В данной книге рассказывается об открытии нейтронных звезд и выяснении той роли, которую они играют при взрывах Сверхновых. Изложение построено в виде детектива. Автор как бы проживает сотни лет, расследуя, что же произошло со вспыхнувшей, а затем погасшей звездой. Основанием для проведения «следствия» является «заявление» китайского императора о том, что вспыхнувшую звезду кто-то убил, поскольку она очень яркая и затмевает другие звезды и со временем может затмить даже Солнце.

В результате расследования, проведенного автором с участием большого числа ученых разных времен и народов, обнаружены очень интересные астрономические объекты — нейтронные звезды, а также удалось узнать очень многое о судьбе вспыхнувшей звезды. Судьба вспыхивающих звезд, а также детали и методы научного расследования, которое столь успешно закончилось, безусловно, представляют интерес для читателей, увлеченных наукой и научным поиском.

В. В. Усов, доктор физико-математических наук

Введение

— Душно, — сказал Сын Неба.

Двое слуг почтительно приблизились и, с трудом приподняв плетеное ложе вместе с владыкой, перенесли его в глубь веранды. Здесь было ненамного прохладнее. Над прекрасным городом Кайфыном, столицей Поднебесной империи, повисло дневное марево. Далекие дома терялись в дымке, близкие колебались, будто при землетрясении. Ветра не было. Мыслей тоже.

Голова старого императора Чжао Чженя склонилась на плечо. Сын Неба спал. Неслышно открылась маленькая дверка, и на веранду, тяжело дыша, красный от усилий, которые ему пришлось затратить, чтобы взобраться на верхний этаж, вошел цзайсян [1] Инь Чжу. Он повел по сторонам маленькими глазками, увидел спящего императора и скривился в мгновенной усмешке.

— Великий изволит почивать, — сказал он кому-то невидимому в темноте коридора. На свет выступила тщедушная фигурка. Это был Янг Вэй-Тэ — начальник астрономического управления при великой особе императора. Он служил Сыну Неба без малого двадцать лет и хорошо изучил его привычки. Первый министр Инь Чжу лишь недавно возвысился до своего поста — начал он с должности писца.

— Это ты, — сказал старый император Чжао Чжень, отрешаясь то ли от тяжких государственных дум, то ли от дурманящего сна. — Я ждал тебя вечером, Янг Вэй-Тэ. Ты слишком тороплив.

— Никакое стремление быть полезным владыке не может оказаться торопливым или преждевременным, — почтительно сказал Янг Вэй-Тэ.

Взгляд императора стал острым, будто хотел прочесть в мыслях придворного астронома принесенную им новость, прежде чем тот выразит мысль словами. Старый Чжао Чжень испытывал слабость к небесным светилам. Их предначертаниям он верил порой больше, чем идеям своих министров.

— Говори, — приказал император, жестом прогнав с веранды слуг с опахалами и заодно цзайсяна Инь Чжу, этого выскочку. Министр отступил в темноту коридора без видимого неудовольствия, он уже знал, о чем хочет сообщить начальник астрономического управления. Дверь бесшумно закрылась.

— О великий, — начал Янг Вэй-Тэ, — вот уже четвертый день я наблюдаю небывалое явление на небе, там, где должно находиться созвездие Тьен-Куан, скрытое сейчас от наших взоров светом дня. Сразу после восхода солнца я замечаю на небе звезду-гостью. Она наливается соком и набухает, подобно созревшему плоду. Цвет ее желтый, но иногда, если смотреть на нее очень долго, кажется красноватым.

— Звезда-гостья видна днем? — недоверчиво спросил император. Он знал, что астроном не лжет, он уже понял, что это — знамение, которого он ждал с начала своего царствования. Все в нем напряглось в ожидании слов, которые сейчас должен произнести Янг Вэй-Тэ.

— Звезда-гостья видна днем, — эхом отозвался астроном. — Я проверил гороскоп по своим таблицам. Звезда-гостья не затмит Альдебарана. Цвет ее предвещает покой стране и плодородие почвам. Расположение ее благоприятствует твоему царствованию, которое будет столь же ярким.

— Почему звезда-гостья не появилась, когда я был молод, только взошел на престол и впереди была вся жизнь? — требовательно сказал император.

Астроном не мог дать ответа, Чжао Чжень и не ждал его, он просто думал вслух: «Почему она вспыхнула теперь, когда я стар и не способен более на великие дела?»

Император впервые произнес при постороннем такие кощунственные слова, звучавшие ранее лишь в его мозгу, да и то в периоды величайшего недовольства собой. Поистине жара размягчает душу.

— Я хочу видеть, — сказал император, поднимаясь с ложа.