Нейтронные звезды

C точки зрения физиков, нейтронные звезды самые интересные астрономические объекты: тут и сильное гравитационное поле, и сверхсильные магнитные поля, и сверхтекучесть, и сверхпроводимость, и сверхвысокие плотности, присущие лишь экзотическим формам вещества! Давайте познакомимся с этими удивительными созданиями природы.

Открытие нейтронных звезд

После Второй мировой войны в Англии бурно развивалась радиоастрономия. Это было связано в первую очередь с развитием радиолокации во время войны. Англичане преуспели в создании и развитии радиолокационной техники (именно радиолокационные разработки служили предметом «обмена» на ядерные секреты, полученные в США, в рамках совместных военно-научных проектов). После войны в распоряжении англичан оказалось достаточно много радиотехники и, что очень важно, много высококлассных специалистов, занимавшихся ее применением для военных целей. Теперь они могли перейти к более мирным занятиям, например, к астрономическим наблюдениям (в нашей стране многие участники разработки ядерного оружия позднее также занялись астрофизическими проблемами; самые известные среди них — Я. Б. Зельдович и А. Д. Сахаров). История случайного открытия нейтронных звезд (радиопульсаров) весьма драматична: считается, что основной автор открытия, английский радиоастроном Джоселин Белл (Bell), была несправедливо обделена Нобелевским комитетом, присудившим в 1974 г. премию ее научному руководителю Энтони Хьюишу (Hewish) и одновременно, за метод апертурного синтеза — Мартину Райлу (Ryle).

Джоселин Белл проводила наблюдения космических источников радиоизлучения на волне 3,68 м, изучая их мерцания, вызванные прохождением сигнала сквозь неоднородную околосолнечную плазму (т. е. наблюдения должны были вестись днем!). Характерное время мерцаний — доли секунды. Для изучения быстрой переменности радиоисточников мисс Белл использовала самую совершенную аппаратуру. Кроме того, имевшийся в ее распоряжении кембриджский радиотелескоп был одним из лучших. Его размеры превосходили километр, хотя стоимость была невысока, и строился он в значительной мере усилиями студентов и аспирантов. Кроме того, стоит отметить, что это были не разовые наблюдения, а практически обзор всего неба. В общем, чтобы сделать «случайное» открытие, необходимо было проводить длительные наблюдения на одном из лучших инструментов своего времени, да еще, как мы увидим далее, иметь незаурядные интуицию и настойчивость. 24-летняя Джоселин проявила замечательную интуицию и не выключала самописец, регистрировавший данные, на ночь (хотя никаких мерцаний на околосолнечной плазме ночью быть не могло). Однажды, разбирая ночные записи, она обнаружила «помеху». Несмотря на первоначальную уверенность коллег в ее земном происхождении, Джоселин продолжила наблюдения, и выяснилось, что «помеха» появляется каждые 23 часа 56 минут, что соответствовало вращению Земли относительно звезд; значит, ее источник находился на небе.

Строгая периодичность сигнала (период чуть более 1 секунды) и указания на малые, планетные размеры источника навели исследователей на мысль об искусственной природе радиоизлучения. Поэтому они обозначили новый источник LGM-1 (Little Green Men), добровольно засекретили свои исследования и на несколько месяцев отказались от их публикации.

К январю 1968 г., просмотрев более 6 километров записей на бумажной ленте самописца, английские радиоастрономы обнаружили уже 4 пульсирующих источника. Не слишком ли много «зеленых человечков»? К тому же ни один из этих источников не показывал признаков обращения потенциальной обитаемой планеты вокруг своего солнца. Поэтому исследователи стали склоняться к мысли о естественном происхождении сигналов. Наконец в феврале 1968 г. в журнале «Nature» появилась статья пяти кембриджских авторов с описанием удивительного открытия. В списке авторов первой стояла фамилия Хьюиша (он был руководителем проекта), а фамилия Белл — второй.

Так были открыты загадочные нейтронные звезды, предсказанные еще в 1932 г. Львом Давидовичем Ландау.