Glava X. Relikty obolochek sverhnovyh | Oglavlenie | Glava XII. Neskol'ko trudnyh voprosov

---

Glava XI. PUL'SARY - EShE ODIN VID RELIKTOV SVERHNOVYH

Pul'siruyushie radioistochniki

V nashe vremya astrofizika prinosit sensacionnyh otkrytii bol'she, chem kakaya-libo drugaya nauka, izuchayushaya prirodu. Tak, radioastronomiya tol'ko v shestidesyatyh godah obnaruzhila kvazary, kosmicheskie "mazery", reliktovoe teplovoe izluchenie Metagalaktiki, pul'sary. Rodivshayasya v tom zhe desyatiletii rentgenovskaya astronomiya otkryla v semidesyatyh godah sil'nye galakticheskie istochniki rentgenovskogo izlucheniya i sredi nih rentgenovskie pul'sary.

Istoriya otkrytiya pul'sarov ves'ma uvlekatel'na. Delo v tom, chto k momentu ih obnaruzheniya radioastronomiya uzhe bolee desyati let raspolagala moshnymi radioteleskopami, sposobnymi nablyudat' radioistochniki s bystrymi kolebaniyami intensivnosti (sekundy i doli sekund), no radioastronomam ne verilos' v real'nost' sushestvovaniya bystro pul'siruyushih radioistochnikov. Ved' chtoby radioistochnik proizvodil takie bystrye kolebaniya radioizlucheniya, on dolzhen imet' ochen' malye razmery, takie, naprimer, kak nasha planeta. No radioizluchayushih kosmicheskih ob'ektov takogo razmera astronomiya ne znala.

Konechno, radioizluchenie ot dalekih i poetomu malyh po vidimym uglovym razmeram radioistochnikov (kvazarov) ispytyvalo nebol'shie besporyadochnye kolebaniya prodolzhitel'nost'yu v sekundy i ih doli. Eto yavlenie obnaruzheno eshe v 1964 g. i nazvano mercaniem radioistochnikov. Prichina mercanii byla ustanovlena: prohozhdenie radiovoln ot udalennogo radioistochnika cherez oblaka mezhzvezdnogo gaza (plazmu). Izuchenie etih mercanii predstavlyalo nekotoryi interes dlya radioastronomii: po ih harakteru mozhno bylo vychislyat' uglovye razmery kvazarov.

S tochki zreniya radioastronomii eto byla odna iz mnogih nablyudatel'nyh zadach, imevshih cel'yu sbor svedenii o kvazarah, predstavlyavshih soboi ob'ekty neyasnoi prirody Poetomu dlya issledovaniya mercanii na mezhzvezdnoi plazme v Kembridzhe (Angliya) na Mallardskoi radioobservatorii byl dostroen v 1967 g. radioteleskop, kotoryi ne vydelyalsya sredi sushestvuyushih razmerami antenny, no imel ochen' vysokuyu chuvstvitel'nost' na svoei volne priema (3.7 m) i prisposoblenie dlya bystroi zapisi prinimaemogo radiosignala.

Mallardskaya ustanovka pod rukovodstvom professora A. H'yuisha stala poluchat' interesnye dannye o mercaniyah udalennyh radioistochnikov, i sredi nih v avguste togo zhe goda byl obnaruzhen odin dovol'no strannyi slabyi radiosignal. Sotrudnica observatorii miss S. Bell, izuchavshaya eti zapisi, pervonachal'no sochla ego sluchainoi pomehoi. No tot zhe strannyi signal nastoichivo prodolzhal poyavlyat'sya v zapisyah i v konce koncov zainteresoval radioastronomov. Dlitel'nost' radiosignala (ili ego "pul's") okazalas' vsego tret' sekundy, no cherez period tochno v 1.33 sekundy ili zhe cherez neskol'ko takih periodov (inogda "korrespondent" molchal po neskol'ko minut) snova poyavlyalsya slabyi radiosignal. Intensivnost' signala ot sluchaya k sluchayu kolebalas', no nastorazhivalo strogoe soblyudenie dliny perioda (ris. 31).

Ne signaly li eto razumnyh sushestv s drugih planetnyh sistem? Odnako zapisi radiosignalov ne pokazali nikakogo razumnogo koda i sledov kakoi-libo iskusstvennoi informacii. No ne isklyucheno, chto eto prosto sluchainye signaly s naselennoi razumnymi sushestvami planety. Vspomnim, naprimer, podschety I.S. Shklovskogo v ego knige "Vselennaya, zhizn', razum": nasha Zemlya izluchaet vo Vselennuyu dovol'no znachitel'nyi potok radioizlucheniya vsledstvie nepreryvnoi raboty mnogochislennyh radiostancii, teleperedatchikov, estestvennyh i iskusstvennyh elektricheskih razryadov v atmosfere i na poverhnosti planety. Mozhet byt' i tam, otkuda idet pul'siruyushee radioizluchenie, proishodit podobnoe?

No esli signaly idut s kakoi-nibud' planety, obrashayusheisya po orbite vokrug central'noi zvezdy, na periode radiopul'sacii dolzhna skazyvat'sya skorost' dvizheniya planety po orbite, kak skazyvaetsya i skorost' dvizheniya Zemli. Period pul'sacii pervogo radioistochnika byl izmeren s tochnost'yu do desyatimillionnoi doli sekundy, no nikakoi "sobstvennoi" orbital'noi skorosti radioistochnika obnaruzheno ne bylo. Net, eto ne bylo radioizlucheniem planety, podobnoi Zemle.

Ris. 31. Neskol'ko posledovatel'nyh zapisei impul'sov radioizlucheniya pul'sara SR 0808 ("krivye bleska"), poluchennyh na radioastronomicheskoi stancii Fizicheskogo instituta Akademii nauk SSSR v Pushine. Kazhdyi vsplesk radioizlucheniya svoeobrazen, nekotorye vspleski sil'ny, drugie - ochen' slaby.

Kembridzhskie radioastronomy vskore nashli eshe tri pul'siruyushih radioistochnika, i okonchatel'no stalo yasno, chto obnaruzheno novoe yavlenie prirody, nazvannoe imi pul'sarami.

Ob'ektami, kotorye imeyut ochen' korotkii period izmenenii, po predstavleniyu astrofizikov, mogli byt' tesnye dvoinye zvezdy (v etom sluchae period pul'sara - eto period obrasheniya radioizluchayushei komponenty po orbite), libo belye karliki, u kotoryh predpolagaetsya bystraya pul'saciya izluchayushei poverhnosti. No do otkrytiya pul'sarov ni u teh, ni u drugih ob'ektiv ne nablyudali da i ne predpolagali nikakogo znachitel'nogo radioizlucheniya. Krome nih pul'sarami mogli okazat'sya nikogda eshe ne obnaruzhivavshiesya, no tem ne menee davno predskazannye i razyskivaemye svyshe 30 let neitronnye zvezdy (predpolagaemye produkty evolyucii zvezd s massami 1,4-2 massy Solnca). V pol'zu neitronnyh zvezd govorili yavno nebol'shie razmery pul'sarov, no i v teoriyah neitronnyh zvezd do otkrytiya pul'sarov yavlenie pul'siruyushih radioizluchenii special'no ne predusmatrivalos', i v etom smysle obnaruzhennoe yavlenie pul'sarov takzhe bylo bol'shoi neozhidannost'yu.

Seichas izvestno uzhe bolee 320 pul'sarov i sredi nih izluchayushie s takim korotkim periodom, kotoryi ne. mozhet byt' ni u belyh karlikov, ni u dvoinyh zvezd. Byli takzhe vydvinuty i nekotorye teoreticheskie dovody, svidetel'stvuyushie o tom, chto pul'sary ne mogut byt' ni temi, ni drugimi. Takim obrazom, "konkurs vyigrali" neitronnye zvezdy.

Vazhneishei harakteristikoi pul'sarov yavlyaetsya dlina perioda mezhdu pul'saciyami. Izvestny pul'sary s periodami ot 0.033 do 4.3 s. Strogaya periodichnost' vspleskov radioizlucheniya pul'sarov ne isklyuchaet medlennogo izmeneniya ih periodov so vremenem; Dlya obnaruzheniya izmeneniya nuzhny dolgie i tshatel'nye nablyudeniya s uchetom vliyaniya orbital'nogo dvizheniya Zemli na znachenie perioda, chtoby isklyuchit' godovye kolebaniya pul'sacii. Issledovano uzhe bolee 200 pul'sarov, i u vseh periody sistematicheski uvelichivayutsya. Drugimi slovami, pul'sacii so vremenem zamedlyayutsya. Sledovatel'no, chem dlinnee period, tem starshe pul'sar. No v takom sluchae, esli schitat' prirost perioda ravnomernym v techenie vsego vremeni sushestvovaniya pul'sara, to, razdeliv period na skorost' ego izmeneniya v god, my naidem grubuyu ocenku ego vozrasta. Deistvitel'nyi vozrast, kak pokazyvaet teoriya, budet vdvoe men'she. Vozrasty pul'sarov zaklyucheny mezhdu 918 godami i 18 mln. let (tabl. 15).

Tablica 15. Neskol'ko interesnyh pul'sarov
Naimeno- vanie pul'sara	Period pul'sacii, s	Dlitel'nost' vspleska, s	Mera dispersii, ps/sm3	Rasstoyanie, ps	Narastanie perioda, millionnye doli s/god	Vozrast, let	Vidimaya zvezdnaya velichina	Primechanie
0525+21	3.745	0.181	51	2000	1.26	14 mln.	-	Dolgoperiodicheskii
0531+21	0.033	0.003	57	2000	13.34	918	17	Opticheskii pul'sar v Krabovidnoi tumannosti
0611+22	0.335	0.006	97	1500	1.89	90 tys.	-	Vozmozhno, svyazan s ostatkom sverhnovoi IC 443 v Voznichem
0809+74	1.292	0.041	6	190	0.005	125 tys.	Slabee 21	Odin iz pervyh otkrytyh pul'sarov
0833+45	0.098	0.002	69	500	3.95	11 tys.	25	Opticheskii pul'sar v ostatke sverhnovoi Parusa X
0943+10	1.098	0.050	15	300	0.111	5 mln.	-	Otkryt sovetskimi astronomami
0950+08	0.253	0.009	3	98	0.007	18 mln.	Slabee 24	Odin iz pervyh otkrytyh, blizhaishii? stareishii?
1133+16	1.188	0.028	5	210	0.118	5 mln.	To zhe	Odin iz pervyh otkrytyh
1154-62	0.401	0.049	267	6000	-	-	Slabee 20	Vblizi ostatka sverhnovoi
1648-42	0.844	0.305	540	?	-	-	-	S naibol'shei meroi dispersii
1845-19	4.308	0.070	20	670	-	-	-	Rekordno dlinnyi period
1913+16	0.059	0.010	167	5600	-	-	-	Pul'sar v dvoinoi sisteme
1919+21	1.337	0.031	12	420	0.042	16 mln.	Slabee 23	V slabom obolochechnom radioistochnike
1937-215	0.00156	-	100	2500	0.95	1 mln.	22	Samyi bystryi pul'sar, no staryi!
2021+51	0.529	0.007	23	760	0.096	3 mln.	-	Vblizi ostatka sverhnovoi HB 21 v Kassiopee

V sluchayah, kogda pul'sary obnaruzheny vnutri ostatkov sverhnovyh (Krabovidnaya tumannost'. Parusa X), ih vozrasty mozhno ustanovit' i drugimi sposobami. Dlya Krabovidnoi tumannosti pryamo izvestna data vspyshki ee sverhnovoi. Noveishie ocenki vozrasta ostatka sverhnovoi Parusa H shodyatsya s vozrastom, vychislennym po pul'saru. No etim eshe ne ogranichivayutsya osobennosti nazvannyh pul'sarov. V 1969 g. oba oni ispytali skachkoobraznoe umen'shenie perioda. U pul'sara Parusa H on umen'shilsya na 196 milliardnyh dolei sekundy, posle chego period snova stal sistematicheski vozrastat', a pul'sar v Krabovidnoi tumannosti umen'shil period na 77 trillionnyh doli sekundy. Oba eti pul'sara nablyudayutsya i opticheskimi sredstvami.

Zapisi izmeneniya intensivnosti radioizlucheniya pul'sara - eto svoego roda krivye bleska ego radioperemennosti. Otdel'nye vspleski, nazyvaemye takzhe impul'sami, u odnogo i togo zhe pul'sara kraine nepostoyanny po vidu i intensivnosti, no v srednem forma impul'sa okazyvaetsya ustoichivoi. Glavnaya prichina kolebanii intensivnosti vspleska - mercanie pri prohozhdenii radiovoln cherez mezhplanetnuyu i mezhzvezdnuyu plazmu. Osobenno otlichayutsya vspleski u pul'sara RR 0943, otkrytogo na Pushinskoi radioastronomicheskoi stancii Fizicheskogo instituta im. P.N. Lebedeva. On daet vsego 3-4 impul'sa v mesyac pri periodichnosti slabyh impul'sov v 1.098 s. Nekotorye pul'sary imeyut posredine intervala mezhdu glavnymi vspleskami eshe promezhutochnyi impul's (interimpul's) men'shei sily.

Hotya period pul'sacii na vseh dlinah voln odinakov nablyudeniya pokazyvayut, chto momenty vspleskov na bolee dlinnyh volnah nablyudayutsya pozzhe. Velichina zapazdyvaniya zavisit ot kolichestva elektronov mezhzvezdnoi plazmy, nahodyashihsya na puti ot pul'sarov do nablyudatelya. Etu velichinu, legko vychislyaemuyu po nablyudeniyam zapazdyvaniya impul'sov pul'sara na raznyh dlinah voln, prinyato nazyvat' meroi dispersii.

Esli by mezhzvezdnaya plazma v Galaktike byla razmeshena ravnomerno, to, razdeliv meru dispersii na koncentraciyu elektronov, my poluchili by ocenku rasstoyaniya do pul'sara (ris. 32). No mezhzvezdnaya sreda neodnorodna: gaz v nei sobran v oblaka, a vozle goryachih zvezd est' oblasti sil'no ionizovannogo gaza s vysokoi koncentraciei elektronov. Polagaya srednyuyu koncentraciyu elektronov v mezhzvezdnoi srede ravnoi 0.03 elektrona na 1 sm³, Mozhno grubo nahodit' rasstoyanie do teh pul'sarov, kotorye nahodyatsya vnutri galakticheskogo diska i izluchenie kotoryh pri sledovanii do nablyudatelya ne peresekalo oblastei sil'no ionizovannogo gaza. No esli pul'sar nahoditsya za predelami galakticheskogo diska, to po mere dispersii mozhno naiti lish' chast' rasstoyaniya, proidennogo ego signalom v galakticheskom diske, gde prisutstvuyut svobodnye elektrony, a chast', proidennaya vne diska, gde koncentraciya elektronov nichtozhna, ostanetsya neizvestnoi.

Ris. 32. Prohozhdenie korotkogo radioimpul'sa ot pul'sara cherez mezhzvezdnuyu sredu.
Popadaya v oblako mezhzvezdnoi plazmy, obladayushee povyshennoi koncentraciei elektronov, impul's ispytyvaet dispersiyu radiovoln i rasplyvaetsya. Nizkochastotnye (t. e. dlinnovolnovye) kolebaniya impul'sa poetomu zapazdyvayut.

V redkih sluchayah rasstoyaniya do pul'sarov mozhno ocenit' i drugimi sposobami. Tak, rasstoyaniya do pul'sarov, nahodyashihsya vnutri ostatkov sverhnovyh, mogut byt' naideny po sposobam, primenyaemym dlya otyskaniya rasstoyanii do etih ostatkov. Izluchenie dalekih pul'sarov, raspolozhennyh v oblasti nashei Galaktiki, v svoem sledovanii k Zemle peresekaet spiral'nye rukava. Holodnyi vodorod, skoncentrirovannyi v nih, pogloshaet izluchenie pul'sara na volne 21 sm. Vsledstvie vrasheniya Galaktiki pogloshenie, sozdavaemoe v kazhdom rukave, budet po dline volny nemnogo otlichat'sya ot poglosheniya v drugom rukave. Poetomu udaetsya rasshifrovat', kakie rukava peresek signal ot pul'sara i gde na sheme Galaktiki on dolzhen nahodit'sya.

Porazitel'noi osobennost'yu radiopul'sarov yavlyaetsya to, chto tol'ko v odnom sluchae iz svyshe trehsot izvestnyh seichas ob'ektov obnaruzheno periodicheskoe kolebanie periodov pul'sara, svidetel'stvuyushee o tom, chto on yavlyaetsya chlenom dvoinoi sistemy. Mezhdu tem, dvoinye zvezdy v Galaktike ne redkost', a ochen' chastyi sluchai. Vidimo, po kakim-to prichinam zvezdy, stanovyashiesya radiopul'sarami, ne vhodyat, kak pravilo, v dvoinye sistemy, libo zhe pri vspyshke sverhnovoi svyaz' mezhdu komponentami dvoinoi sistemy razryvaetsya i pul'sar priobretaet vysokuyu prostranstvennuyu skorost' kak kamen', vypushennyi iz prashi.

Edinstvennyi radiopul'sar, vhodyashii v dvoinuyu sistemu, byl otkryt v 1974 g. Ego period pul'sacii sostavlyaet 0.059 s, a period obrasheniya ego po orbite raven 7 ch 46 min. Po zakonam orbital'nogo dvizheniya rasstoyanie mezhdu nim i vtorym komponentom sistemy nemnogo bolee radiusa Solnca. Vtoroi komponent, sledovatel'no, mozhet byt' kompaktnym ob'ektom: belym karlikom ili neitronnoi zvezdoi bez pul'sarnyh harakteristik. No togda pochemu ne sbezhal pri vspyshke iz sistemy pul'sar? Eto poka ne vyyasneno. Zato krome radiopul'sarov byli naideny pul'sary inogo roda, okazavshiesya vo vseh sluchayah chlenami dvoinyh sistem.

V 1981 g. avstraliiskie radioastronomy obnaruzhili pervyi pul'sar v sosednei galaktike - v Bol'shom Magellanovom Oblake.

Opticheskie i rentgenovskie pul'sary

Otkrytie pul'sarov pervonachal'no oboshlo storonoi ob'ekt, s kotorogo nachinalos' bol'shinstvo vazhnyh otkrytii v ostatkah sverhnovyh,- Krabovidnuyu tumannost'. Delo izmenilos', odnako, v 1968 g., kogda snachala v Parusah X, a zatem v "Krabe" byli obnaruzheny radiopul'sary s samymi korotkimi periodami.

V yanvare 1969 g. raion pul'sara v Krabovidnoi tumannosti byl obsledovan opticheskim teleskopom s fotoelektricheskoi apparaturoi, sposobnoi registrirovat' bystrye kolebaniya bleska. Poiski okazalis' uspeshnymi: bylo otmecheno sushestvovanie opticheskogo ob'ekta s kolebaniyami bleska, imeyushimi takoi zhe period, kak i radiopul'sar v etoi tumannosti. Etim ob'ektom okazalas' zvezdochka 16-i velichiny v centre tumannosti, davno privlekavshaya k sebe vnimanie issledovatelei svoei strannost'yu. Ona imela kakoi-to nerazborchivyi spektr bez spektral'nyh linii. Issleduya v 1942 g. Krabovidnuyu tumannost', V. Baade ukazal na nee kak na vozmozhnyi zvezdnyi ostatok sverhnovoi, a I.S. Shklovskii v bolee pozdnie gody, podcherkivaya vozmozhnuyu osobuyu prirodu etoi zvezdy, predpolagal, chto ona yavlyaetsya istochnikom relyativistskih chastic i fotonov vysokoi energii. No vse eto byli lish' predpolozheniya, nuzhdavshiesya v nablyudatel'nyh dokazatel'stvah. I vot zvezda okazalas' opticheskim pul'sarom, imeyushim odinakovye s radiopul'sarom period i interimpul'sy, a fizicheski - kak my ustanovili - ona dolzhna byt' neitronnoi zvezdoi, rashod energii kotoroi dostatochen dlya podderzhaniya svecheniya i vseh vidov izluchenii Krabovidnoi tumannosti.

V proshlom provodilis' neodnokratnye special'nye izmereniya polozheniya pary central'nyh zvezd tumannosti s cel'yu obnaruzhit' ih godichnoe peremeshenie po nebu (sobstvennoe dvizhenie). Esli by pul'sar dvigalsya tol'ko poperek lucha zreniya, to ego skorost', sudya po sobstvennomu dvizheniyu i rasstoyaniyu Krabovidnoi tumannosti, byla by okolo 100 km/s. No on imeet eshe i skorost' vdol' lucha zreniya - luchevuyu skorost'. K sozhaleniyu, iz-za otsutstviya linii v spektre opticheskogo pul'sara ee izmerit' nevozmozhno. Sushestvuet predpolozhenie, chto zvezda, kotoraya v 1054 g. vzorvalas' kak sverhnovaya, otnositsya k gruppe goryachih zvezd klassov O n V, nazyvaemoi zvezdnoi associaciei Bliznecy-I, prostranstvenno raspolozhennoi po sosedstvu s Krabovidnoi tumannost'yu. V etom sluchae zvezda dolzhna imet' skorost' primerno takogo zhe poryadka, kak i vychislennaya po sobstvennomu dvizheniyu.

Interesno, chto mozhno rasschitat' mesto, gde nahodilsya, sudya po sobstvennomu dvizheniyu, pul'sar v moment vzryva sverhnovoi. Okazyvaetsya, ono neploho sovpadaet s tochkoi, iz kotoroi, kak kazhetsya, razletaetsya veshestvo Krabovidnoi tumannosti. Eto pryamo svidetel'stvuet o sovmestnom proishozhdenii pul'sara i tumannosti v processe vzryva zvezdy.

Estestvenno, chto posle otkrytiya opticheskogo pul'sara byli provedeny poiski i v drugih ostatkah sverhnovyh, osobenno v teh, gde uzhe naideny radiopul'sary. No tol'ko v 1977 g. avstraliiskim astronomam s pomosh'yu special'noi tehniki udalos' nashupat' pul'saciyu v opticheskom diapazone isklyuchitel'no slaboi zvezdochki 25-i velichiny v ostatke sverhnovoi Parusa X.

Tretii opticheskii pul'sar, R 1937-215, imel ne menee interesnuyu istoriyu. Ego nashli v 1982 g. v sozvezdii Lisichki po radioizlucheniyu. Ostatka sverhnovoi ne naideno. Period ppul'sacii okazalsya rekordno korotkim: v 20 raz men'shim, chem period pul'sara v "Krabe", a vozrast ocenen v million let.

Ris. 33. Forma impul'sov i interimpul'sov opticheskogo pul'sara v Krabovidnoi tumannosti v rentgenovskih i opticheskih luchah i na neskol'kih dlinah radiovoln.

Eshe odin syurpriz prepodnes pul'sar v Krabovidnoi tumannosti: raketnymi issledovaniyami s apparaturoi, chuvstvitel'noi k myagkim rentgenovskim lucham, bylo naideno, chto myagkoe rentgenovskoe izluchenie tumannosti imeet neskol'ko peremennyi harakter: primerno 5% etogo izlucheniya kolebalos' s takim zhe periodom, chto i pul'sar. Takim obrazom, pul'sar v Krabovidnoi tumannosti okazalsya ne tol'ko opticheskim, no i rentgenovskim (ris. 33).

Kogda posle soobshenii ob otkrytii rentgenovskogo pul'sara byli pereobrabotany nablyudeniya zhestkogo rentgenovskogo izlucheniya Krabovidnoi tumannosti, poluchennye v 1967 g. na stratostatah s avtomaticheskoi rentgenovskoi apparaturoi, to okazalos', chto 7% etogo izlucheniya tozhe bylo pul'siruyushim.

Rentgenovskii pul'sar, takim obrazom, mog byt' obnaruzhen ranee pervyh radiopul'sarov, no etogo ne proizoshlo, tak kak sushestvovanie bystryh kolebanii izlucheniya togda ne predpolagalos'.

V ballonnyh (aerostatnyh) i raketnyh eksperimentah teper' izmerili i gamma-izluchenie Krabovidnoi tumannosti. Ono tozhe nosit pul'siruyushii harakter s tem zhe periodom. K 1971 g. obnaruzheny sledy gamma-izlucheniya etogo ob'ekta do energii 150 MeV. Prichem, esli sudit' po padeniyu opticheskogo i rentgenovskogo izluchenii s dlinoi volny u tumannosti i u pul'sara, v rentgenovskom i gamma-izlucheniyah rol' pul'sara, sistematicheski vozrastaet i v gamma-izluchenii gospodstvuet tol'ko izluchenie pul'sara. Esli sopostavit' vse elektromagnitnoe izluchenie tumannosti i pul'sara na vseh dlinah voln, to stanovitsya ochevidnym, chto u opticheskih i rentgenovskih pul'sacii, po-vidimomu, odinakovyi mehanizm izlucheniya, a u radiopul'sacii svoi osobyi. Odinakovyi period teh i drugih govorit lish' o tom, chto oba mehanizma' rabotayut u poverhnosti odnogo i togo zhe ob'ekta.

No esli tak, to vozmozhny i takie pul'sary, u kotoryh imeetsya tol'ko radiopul'saciya, a sil'nogo opticheskogo i rentgenovskogo izlucheniya net. Mozhet byt', eto i est' nablyudaemye tipichnye radiopul'sary? No togda mogut byt' i opticheskie, i rentgenovskie pul'sary bez sil'nogo radioizlucheniya. Na takuyu vozmozhnost' ukazal sovetskii astrofizik V.L. Ginzburg, ssylayas' pri etom na istoriyu issledovaniya kvazarov. Oni tozhe byli obnaruzheny snachala po znachitel'nomu radioizlucheniyu, okazalis' sovpadayushimi so zvezdopodobnymi golubymi ob'ektami, a zatem bylo naideno mnozhestvo takih zvezdopodobnyh golubyh ob'ektov bez sil'nogo radioizlucheniya. I deistvitel'no, ta zhe istoriya povtorilas' s rentgenovskimi pul'sarami.

Pervye issledovaniya rentgenovskih istochnikov velis' na raketah. Posle tshatel'nogo izucheniya na meste nekotoryh istochnikov byli naideny opticheskie ob'ekty, okazavshiesya na vid normal'nymi golubymi zvezdami. Eto bylo zagadochno.

Mnogoe ob'yasnilos', kogda s 1970 g. nachalis' intensivnye issledovaniya uzhe s bortov sputnikov, osnashennyh rentgenovskimi teleskopami. Vskore bylo naideno, chto dva izvestnyh istochnika imeyut v rentgene pul'sacii. Eti pul'sacii obnaruzhivali takzhe periodicheskie kolebaniya, govoryashie ob orbital'nyh dvizheniyah etih chisto rentgenovskih pul'sarov. Istochnik Gerkules H-1 pul'siroval s periodom 1.24 s i imel orbital'nyi period 1.70 sut, a Centavr H-3, sootvetstvenno, 4.842 s i 2.087 sut.

Bolee togo, rentgenovskoe izluchenie istochnika Centavr H-3 periodicheski "vyklyuchaetsya" sovsem, kogda etot ob'ekt pri dvizhenii po orbite zatmevaetsya ne izluchayushim v rentgene komponentom dvoinoi sistemy. V principe, po dlitel'nosti pauzy mozhno vychislit' diametr poslednego. On poluchilsya sootvetstvuyushim diametru sverhgiganta. Imenno takoi goluboi sverhgigant i byl obnaruzhen v 1973 g. na meste Centavra H-3. A istochnik Gerkules H-1 byl otozhdestvlen s odnoi iz ranee izvestnyh peremennyh zvezd.

Teper' obnaruzheny rentgenovskie pul'sary s periodami pul'sacii ot dolei sekund do desyatkov minut. Osnovyvayas' na korotkih pul'saciyah i na edinstve prirody nablyudaemogo yavleniya, sleduet zaklyuchit', chto i zdes' my imeem delo s izlucheniem neitronnyh zvezd. No v otlichie ot neitronnyh zvezd, pul'siruyushih v radiodiapazone, periody rentgenovskih pul'sarov ne vozrastayut so vremenem, a postepenno ubyvayut. Rentgenovskie pul'sary imeyut, po-vidimomu, drugoi istochnik energii izlucheniya, e kotorym my poznakomimsya v konce etoi glavy.

Bol'shoi udachei dlya issledovatelei bylo obnaruzhenie v 1979 g. v sozvezdii Orla unikal'nogo nepul'siruyushego istochnika rentgenovskogo izlucheniya v ostatke sverhnovoi, oboznachennom W 50. Etot istochnik sovpal s kompaktnym radioistochnikom v ostatke sverhnovoi i so zvezdoi 14-i velichiny, kotoraya eshe ranee popala v katalog zvezd s neobychnymi spektrami i poluchila naimenovanie SS 433.

Spektr takogo ob'ekta, aktivnogo vo vseh spektral'nyh diapazonah, zasluzhival vnimatel'nogo izucheniya. V nem ne okazalos' linii poglosheniya, zato kazhdaya liniya izlucheniya vyglyadela troinoi: po obe storony glavnyh linii nahodilis' linii-sputniki. Oni sistematicheski peremeshalis' to navstrechu drug drugu, to v protivopolozhnom napravlenii periodom 164 dnya. Doplerovskoe smeshenie "sputnikov" v krainih polozheniyah sootvetstvovalo skorosti izluchayushego gaza -80000 km/s i +80000 km/s, t. e. prevyshalo chetvert' skorosti sveta! Vmeste s tem, sudya po nalichiyu linii vodoroda, temperatura etogo gaza byla poryadka 10 000 K.

Povedenie linii v spektre SS 433 ob'yasnyalos' tem, chto iz ego central'nogo ob'ekta v protivopolozhnyh napravleniyah bili dve sil'nye strui gaza, a sama liniya gazovyh strui obrashalas' s periodom 164 sut. Eto vskore podtverdilos', kogda s pomosh'yu orbital'nogo rentgenovskogo teleskopa "Observatorii im. Einshteina", bylo polucheno rentgenovskoe izobrazhenie SS 433. Na "rentgenovskom snimke" vidny obe uzkie strui, idushie ot SS 433 do periferii ostatka W 50.

Rasstoyanie do SS 433 okolo 4 kps, mezhzvezdnoe pogloshenie dostigaet 8 zvezdnyh velichin. S uchetom etogo obstoyatel'stva opticheskaya svetimost' ob'ekta poluchaetsya 1038 erg/s, rentgenovskaya 1035 erg/s i v radiodiapazone 1032 erg/s. Energiya dvizhushegosya v struyah gaza ravna 1038 erg/s. Podschitano, chto eta energiya mozhet razogret' obolochku W 50 za tysyachu let do temperatury v neskol'ko millionov kel'vinov.

Chto zhe soboi predstavlyaet etot ekzoticheskii ob'ekt? Put' k razgadke lezhit v izuchenii samogo ob'ekta. Central'nye komponenty spektral'nyh linii SS 433 pokazyvayut peremesheniya s periodom 13 sutok i izmeneniya skorosti dvizheniya ot -73 do +73 km/s. Po-vidimomu, zdes' my nablyudaem tesnuyu dvoinuyu sistemu, sostoyashuyu iz opticheski nablyudaemogo goryachego sverhgiganta klassov O ili V i nevidimogo v optike rentgenovskogo komponenta. Sverhgigant imeet massu bolee desyati solnechnyh, on razdulsya do predel'nyh granic sobstvennoi zony tyagoteniya popolnyaet, svoim gazom disk, okruzhayushii po ekvatoru vrasheniya rentgenovskii komponent. Ploskost' diska perpendikulyarna osi vrasheniya kompaktnogo ob'ekta, kakim yavlyaetsya rentgenovskii komponent, a ne lezhit v orbital'noi ploskosti dvoinoi sistemy. Poetomu disk i obe gazovye strui vedut sebya kak naklonno vrashayushiisya volchok, prichem os' ih vrasheniya precessiruet (opisyvaet konus), sovershaya odin oborot za 164 sut (eto izvestnoe yavlenie precessii vrashayushihsya tel)

Rentgenovskii komponent, pozhirayushii gaz diska i vybrasyvayushii strui, mozhet byt' neitronnoi zvezdoi. Schitaetsya, chto ona mozhet vybrasyvat' izbytok zahvachennogo gaza u svoih magnitnyh polyusov vdol' otkrytyh silovyh linii (v etom sluchae strui perpendikulyarny gazovomu disku). Po drugoi sheme neitronnaya zvezda otbrasyvaet izbytki gaza magnitnym vrashayushimsya polem v ploskosti ee magnitnogo ekvatora. Vybor mezhdu gipotezami eshe ne sdelan.

Neitronnye zvezdy - final evolyucii zvezd srednei massy

Itak, posle izucheniya pul'sarov stalo yasno, chto imi, veroyatnee vsego, mogut byt' neitronnye zvezdy, sushestvovanie kotoryh bylo predskazano eshe v 30-h godah L.D. Landau. V ih pol'zu govorili malye razmery i chrezvychaino bystroe vrashenie i, nakonec, to, chto oni rozhdayutsya v hode vzryvov sverhnovyh.

Predskazanie sushestvovaniya neitronnyh zvezd svyazano s issledovaniyami zaklyuchitel'nyh stadii Zvezdnoi evolyucii. V glave II my rassmatrivali pervonachal'nuyu i "yadernuyu" stadii evolyucii zvezd i otmetili, chto posle nakopleniya v centre zvezdy "zoly" - elementov gruppy zheleza - povyshenie temperatury za schet szhatiya zvezdnyh nedr uzhe ne vedet k yadernym reakciyam, soprovozhdayushimsya vydeleniem energii. Zvezda vstupaet v zaklyuchitel'nuyu, chisto gravitacionnuyu stadiyu evolyucii.

Esli pri kazhdom perehode na novyi "sort" yadernogo goryuchego sila tyagoteniya k centru pereveshivala gazovoe i svetovoe davlenie vnutrennih sloev zvezdy i vyzyvala szhatie do vklyucheniya novoi yadernoi reakcii s vydeleniem energii, to teper', poskol'ku "yadernaya pech'" zvezdy ne razgoraetsya, gazovoe davlenie uzhe ne ostanavlivaet gravitacionnogo szhatiya i sud'ba zvezdy okazyvaetsya celikom v zavisimosti ot ee massy.

V zvezdah maloi massy (k momentu szhatiya - ne bolee 1.4 mass Solnca) gravitacionnoe szhatie sozdaet plotnosti 10⁴-10¹⁰ g/sm³. Pri takih plotnostyah proishodit razrushenie atomnyh struktur. Vspomnim, chto atom sostoit iz yadra i okruzhayushih ego obolochek elektronov. Davlenie otryvaet elektrony, ostavlyaya yadra "golymi". V rezul'tate obrazuetsya vyrozhdennyi gaz, uprugost' kotorogo ostanavlivaet szhatie zvezdy. Voznikaet belyi karlik.

Esli zhe zvezda imeet srednyuyu massu ot 1.4 do 10 mass Solnca to davleniya vyrozhdennogo gaza okazyvaetsya nedostatochno dlya ostanovki gravitacionnogo szhatiya. Po odnoi iz teorii etogo processa pri temperature vyshe 5 mlrd. kel'vinov v nedrah zvezdy vazhnoe znachenie priobretayut reakcii s obrazovaniem neitrino - elementarnyh chastic, ne imeyushih zaryada i massy pokoya i poetomu besprepyatstvenno prohodyashih cherez zvezdnye nedra. Obrazuyushiesya neitrino unosyat znachitel'nuyu dolyu energii, vydelyaemoi pri gravitacionnom szhatii. Podschitano, chto neitrinnaya svetimost' (drugimi slovami, energeticheskaya otdacha neitrino) v eto vremya prevoshodit opticheskuyu svetimost' zvezdy. Otvod energii cherez neitrino pozvolyaet udvaivat' szhatie veshestva za 1 sekundu. Ni ravnovesie sloev zvezdy, ni plavnoe szhatie ih pri takih tempah stanovyatsya.nevozmozhnymi, gravitacionnoe szhatie priobretaet stremitel'nyi, katastroficheskii harakter, nastupaet, kak govoryat astrofiziki, gravitacionnyi kollaps (ris. 34).

Imeetsya li sila, sposobnaya ostanovit' razognavshiesya gravitaciei sloi zvezdy? Okazyvaetsya, takaya sila sushestvuet i zaklyuchaetsya v yadernom stroenii veshestva. Kogda szhatie sozdaet plotnosti 10¹²-10¹⁵ g/sm³, t. e. plotnosti, kakie po podschetam fizikov imeyut atomnye yadra, nachinaetsya razrushenie atomnyh yader. Oni raspadayutsya na neitrony i protony. Poslednie pogloshayut elektrony vyrozhdennogo gaza i prevrashayutsya v neitrony (pri etih reakciyah prodolzhayut vydelyat'sya neitrino). Proishodit, kak govoryat astrofiziki, neitronizaciya veshestva zvezdy. Fizicheski veshestvo zvezdy prevrashaetsya v svoego roda neitronnuyu zhidkost', imeyushuyu yadernuyu plotnost' i harakternuyu dlya zhidkostei maluyu szhimaemost' (uprugost').

Vneshne takaya zvezda predstavlyaet soboi kak by gigantskoe yadro atoma, perenasyshennogo neitronami, no neitrony, i nemnogochislennye protony v etom sverhyadre scepleny ne vnutriyadernymi, a gravitacionnymi silami.

Uprugost' neitronnoi zhidkosti i ostanavlivaet gravitacionnyi kollaps na urovne yadernoi plotnosti, esli massa zvezdy ne prevyshaet dvuh solnechnyh mass. Esli zhe massa zvezdy bol'she, to dlya zaderzhki kollapsa v zvezde dolzhen proizoiti sbros izlishnei massy putem vzryva ili spokoinogo istecheniya. Posle ostanovki kollapsa obrazuetsya neitronnaya zvezda. No esli obrazovanie belyh karlikov proishodit, po-vidimomu, spokoino, bez katastroficheskih vzryvov, obrazovanie neitronnoi zvezdy idet burno. Neitrino unosyat lish' chast' vysvobodivsheisya pri szhatii gravitacionnoi energii, ostal'naya ee chast' rashoduetsya na obrazovanie neustoichivyh yader, bystro raspadayushihsya s vydeleniem energii v forme vzryva. Pri vzryve voznikaet udarnaya volna, vybrasyvayushaya iz zvezdy naruzhnye sloi, obrazuetsya rasshiryayushayasya gazovaya obolochka, kotoruyu my i nablyudaem kak yavlenie sverhnovoi.

Ris. 34. Tri varianta final'noi stadii zvezdnoi evolyucii.
a - prevrashenie v belyi karlik, b - v sverhnovuyu s neitronnoi zvezdoi v centre, v - v chernuyu dyru - zvezdu, vpadayushuyu v relyativistskii kollaps.

Chto kasaetsya zvezd, prevoshodyashih po masse Solnce bolee chem v 10 raz, to dazhe posle istecheniya chasti izbytochnoi massy sila gravitacii v etom sluchae okazyvaetsya bol'she sily uprugosti neitronnoi zhidkosti, i kollaps budet prodolzhat'sya neogranichenno (fizike neizvestny sverhplotnye sostoyaniya za rubezhom yadernoi plotnosti veshestva). S tochki zreniya issledovatelya, nablyudayushego yavlenie etogo kollapsa zvezdy so storony, szhatie v silu nekotoryh zakonomernostei teorii otnositel'nosti priostanavlivaetsya, kogda radius kollapsiruyushei zvezdy stanovitsya ravnym tak nazyvaemomu radiusu Shvarcshil'da, i zvezda prevrashaetsya v "chernuyu dyru". Izluchenie takogo ob'ekta uzhe ne smozhet vyhodit' naruzhu, i my ego ne uvidim. Odnako, esli eta zvezda byla komponentom dvoinoi sistemy, ee prityazhenie skazhetsya na haraktere dvizheniya drugogo komponenta, kotoryi mozhet byt' obychnoi zvezdoi. Takie dvoinye zvezdy s nevidimymi komponentami vstrechayutsya. Esli zhe kollapsiruyushaya zvezda yavlyaetsya chlenom tesnoi dvoinoi sistemy, to peretekayushii so sputnika gaz budet razgonyat'sya v gravitacionnom pole chernoi dyry do kolossal'nyh skorostei i razogreetsya do temperatur v milliony kel'vinov. My mozhem obnaruzhivat' svechenie padayushego na kollapsiruyushuyu zvezdu gaza v rentgenovskih luchah. Otmetim, chto radiusy chernyh dyr, ili radiusy Shvarcshil'da massivnyh zvezd sostavlyayut 1-3 km.

No vernemsya k neitronnym zvezdam. Ih vnutrennyaya struktura izuchalas' eshe do otkrytiya pul'sarov, i mnogoe uzhe bylo ustanovleno. Predpolagaetsya, chto massa neitronnoi zvezdy priblizitel'no ravna masse Solnca, hotya mozhet okazat'sya i nemnogo bol'she ili vdvoe men'she. Radius zvezdy okolo 10 km, plotnost' veshestva v centre zvezdy dostigaet 10¹⁵ g/sm³, t. e. okolo 1 mlrd. t v sm³. K poverhnosti plotnost' postepenno ubyvaet. Granica chisto neitronnogo veshestva - sfera radiusom okolo 9 km, ee plotnost' okolo 10¹¹ g/sm³, a temperatura vsego neitronnogo koma zvezdy. okolo 0,5 mlrd. kel'vinov. Vo vneshnem sloe neitronnoi zvezdy imeyutsya uzhe i atomnye yadra i elektrony, plotnost' veshestva snizhaetsya do 10⁷ g/sm³, a temperatura -do 1 mln. kel'vinov.

Ris. 35. Stroenie neitronnoi zvezdy po dannym o radioizluchenii pul'sara.

Esli idti ot periferii neitronnoi zvezdy k ee centru, to, po sovremennym predstavleniyam, v nei mozhno vydelit' neskol'ko udivitel'nyh po svoistvam sloev (ris. 35). Samyi vneshnii sloi, gde ubyvayut i temperatura, i plotnost', imeet takoi zhe sostav, kak i veshestvo belyh karlikov, t. e. yavlyaetsya plazmoi iz elektronov i yader (glavnym obrazom zheleza). No raschety pokazali, chto pri teh kombinaciyah temperatur i plotnostei, kotorye imeyutsya v obolochke neitronnoi zvezdy, plazma mozhet sushestvovat' ne tol'ko v gazoobraznom, no i v zhidkom i dazhe tverdom vide! Poetomu predpolagayut, chto pod naruzhnym tonkim sloem (vsego, skazhem, v odin santimetr) raspolozhena tverdaya korka plazmy. Pod tverdoi zhe obolochkoi nahoditsya neitronnaya zhidkost', v kotoroi imeyutsya otdel'nye protony. Poetomu etot sloi pri vysokoi plotnosti i sushestvennom vliyanii yadernyh sil mozhet obladat' udivitel'nymi fizicheskimi svoistvami - sverhtekuchest'yu i sverhprovodimost'yu. Kak my uvidim dalee, eti predpolozheniya o svoistvah neitronnoi zhidkosti nashli podtverzhdenie v skachkoobraznyh izmeneniyah periodov pul'sarov.

Evolyuciya neitronnoi zvezdy posle obrazovaniya iz obychnoi sravnitel'no prosta. V rezul'tate neitrinnogo i elektromagnitnogo izluchenii molodaya neitronnaya zvezda v moment obrazovaniya bystro ostyvaet do svoih obychnyh temperatur, posle chego mozhet sushestvovat' sotni millionov i dazhe milliardy let, proidya, ochevidno, stadiyu pul'sara. Poka neyasno, vse li neitronnye zvezdy dolzhny snachala stanovit'sya pul'sarami ili zhe est' sredi nih "nemye". Yasno odno, chto i posle togo, kak ugasnut pul'sacii elektromagnitnogo izlucheniya neitronnoi zvezdy, ona budet prodolzhat' sushestvovat' v svoem ustoichivom sostoyanii.

Pochemu neitronnaya zvezda okazalas' pul'sarom?

Nablyudeniya pul'sarov ubedili nas v tom, chto eto neitronnye zvezdy. No do otkrytiya pul'sarov bystrye kolebaniya izlucheniya neitronnyh zvezd teoreticheski ne predskazyvalis'. Teoriya, takim obrazom, proshla mimo vazhnogo svoistva neitronnyh zvezd. Poetomu teoretikam prishlos' iskat' otvet, pochemu neitronnaya zvezda dolzhna byt' pul'sarom. V nekotorom otnoshenii teoriya byla blizka k takomu predskazaniyu, tak kak pul'saciya izlucheniya nesomnenno byla svyazana s vazhneishimi svoistvami neitronnyh zvezd: bystrym vrasheniem i bol'shim magnitnym polem. Tem ne menee do sih por net polnogo ob'yasneniya vozniknoveniya pul'siruyushego izlucheniya neitronnyh zvezd, hotya predlagayutsya razlichnye gipotezy, ob'yasnyayushie otdel'nye osobennosti yavleniya.

Bystroe osevoe vrashenie i svyazannyi s nim korotkii period vrasheniya neitronnoi zvezdy imeyut prostoe mehanicheskoe ob'yasnenie. Soglasno zakonu, sohraneniya momenta vrasheniya zvezda, umen'shaya vsledstvie gravitacionnogo kollapsa svoi radius s normal'nyh razmerov do 10 km - primerno v sto tysyach raz, - dolzhna umen'shit' period svoego obrasheniya obratno proporcional'no kvadratu radiusa, t. e. v nashem sluchae v 10 mlrd. raz. Esli vzyat' dlya primera period osevogo vrasheniya Solnca (okolo 25 sutok), to on umen'shilsya by do 0.002 s. Zametim, odnako, chto dlya zvezdy s massoi Solnca i radiusom 10 km takoi period vrasheniya byl by nevozmozhen iz-za bol'shoi centrobezhnoi sily na poverhnosti, kotoraya prevysila by silu tyagoteniya zvezdy. V deistvitel'nosti samyi korotkii period dlya takogo ob'ekta ne men'she 0.016 s. S takim periodom vrasheniya nachinaet sushestvovanie neitronnaya zvezda radiusom 10 km i s massoi, ravnoi solnechnoi (nachal'nyi period ee vrasheniya byl by, po-vidimomu, okolo 200 sutok, chto vpolne sootvetstvuet real'nomu periodu vrasheniya krasnogo giganta).

Kak my videli, posle obrazovaniya neitronnaya zvezda postepenno uvelichivaet period, drugimi slovami, ona tormozit svoe osevoe vrashenie. Podschety dlya pul'sara Krabovidnoi tumannosti dayut zapas mehanicheskoi energii osevogo vrasheniya okolo 1050 ergov, a izmenenie perioda ego pul'sacii ukazyvaet. na poteri energii vrasheniya poryadka 1038 erg/s. S drugoi storony, mozhno podschitat' moshnost' vsego izlucheniya samoi Krabovidnoi tumannosti, okruzhayushei pul'sar. Ona tozhe poluchaetsya okolo 1038 erg/s. Sledovatel'no, mehanicheskaya energiya neitronnoi zvezdy kakim-to putem nepreryvno prevrashaetsya v elektromagnitnuyu, rashoduemuyu na podderzhanie izlucheniya Krabovidnoi tumannosti. Takim obrazom, izmenenie perioda pul'sacii pul'sara Krabovidnoi tumannosti podtverdilo predpolozheniya I.S. Shklovskogo o tom, chto izluchenie etogo ostatka sverhnovoi podderzhivaetsya neitronnoi zvezdoi.

Posmotrim teper', otkuda voznikaet bol'shoe magnitnoe pole neitronnoi zvezdy. Pri szhatii zvezdy vsledstvie gravitacionnogo kollapsa magnitnyi potok (t. e. chislo silovyh linii magnitnogo polya zvezdy) dolzhen sohranyat'sya neizmennym. Vsledstvie etogo pri szhatii radiusa zvezdy v sto tysyach raz ee poverhnost' umen'shitsya v desyat' milliardov raz i sootvetstvenno vozrastet chislo silovyh linii na edinicu, poverhnosti zvezdy (napryazhennost' magnitnogo polya) - u obychnyh zvezd napryazhennost' magnitnogo polya na poverhnosti 100-1000 E (naprimer, v solnechnyh pyatnah), sledovatel'no, u neitronnoi zvezdy ono budet 10¹²-10¹³ E.

Pri takom bol'shom magnitnom pole v nem sosredotochena magnitnaya energiya zvezdy; okolo 10⁴³ ergov. Plotnost' ee poluchaetsya okolo 4 kg/sm³, togda kak plotnost' plazmennoi obolochki neitronnoi zvezdy blizka k plotnosti mezhzvezdnoi sredy, Takim obrazom, v plazmennoi obolochke gospodstvuet neobychaino sil'noe magnitnoe pole. Imenno v ego svoistvah, ochevidno, zaklyuchayutsya sekrety pul'siruyushego izlucheniya.

Ris. 36. Dipol'nyi harakter magnitnogo polya pul'sara.
Magnitnaya os' (a) pul'sara ne Sovpadaet s os'yu ego vrasheniya (b). Izluchenie pul'sara napravleno v konuse (v) vdol' magnitnoi osi i vosprinimaetsya nashei apparaturoi, kogda magnitnaya os' s izluchayushim konusom peresekaet nash luch zreniya ( g - magnitnye silovye linii, d-traektoriya zaryada. e - sinhrotronnoe izluchenie, SC - diametr "svetovogo cilindra", na poverhnosti kotorogo skorosti chastic, uchastvuyushih vo vrashenii neitronnoi zvezdy, dostigayut skorosti sveta).

Amerikanskii astrofizik T. Gold ukazal na vazhnuyu rol' magnitnogo polya (magnitosfery) neitronnoi zvezdy v obrazovanii kosmicheskogo izlucheniya idushego iz ostatkov sverhnovyh. Magnitosfera zhestko, kak odno celoe, vrashaetsya vmeste so zvezdoi, poetomu zaryady, nahodyashiesya v ee plazmennoi obolochke, mogut uskoryat'sya centrobezhnoi siloi osevogo vrasheniya zvezdy vdol' teh magnitnyh silovyh linii, kotorye udalyayutsya ot poverhnosti zvezdy (ris. 36). No ochevidno takzhe, chto na rasstoyanii ot zvezdy, gde skorost' razgona priblizitsya k svetovoi, magnitnoe pole uzhe ne mozhet udorozhat' zaryady i oni vyletayut iz svoei centrifuga v kachestve znakomyh nam relyativistskih elektronov, protonov, pozitronov i legkih yader, t. e. kosmicheskih luchei. Zaryady, nabiraya v magnitosfere skorost', unosyat znachitel'nuyu dolyu energii vrasheniya neitronnoi zvezdy, vsledstvie chego ee vrashenie dolzhno sistematicheski tormozit'sya. Kak my znaem, kosmicheskie luchi, vyskol'znuv iz magnitosfery zvezdy, okazyvayutsya v magnitnoi lovushke, sozdannoi zaputannym magnitnym polem ostatka sverhnovoi. Oni i sozdayut sinhrotronnoe izluchenie, naprimer, Krabovidnoi tumannosti vo vseh oblastyah dlin voln.

No dolzhny li bystro ischerpat'sya zaryady, esli magnitnoe pole vymetaet ih iz magnitosfery zvezdy? Net, iz osnov teorii, elektromagnetizma izvestno chto vrashayusheesya magnitnoe pole induciruet vokrug sebya elektricheskoe pole. Napryazhennost' ego nad poverhnost'yu neitronnoi zvezdy okolo 10¹¹ V/sm. Eto elektricheskoe pole postoyanno sryvaet s poverhnosti zvezdy zaryady v magnitosferu i podderzhivaet ee plotnost' na odnom urovne.

Udivitel'no tochnaya periodichnost' impul'sov pul'sara i ih kratkovremennost' ukazyvayut na izluchenie v uzkom puchke podobno prozhektoru. Inogda ego sravnivayut s mayakom, na bashne kotorogo nahoditsya istochnik napravlennogo sveta, ravnomerno vrashayushiisya vokrug vertikal'noi osi. S morya korabli vidyat takoi mayak v temnote kak ravnomerno vspyhivayushii (pul'siruyushii) signal. Izmenenie polyarizacii radioizlucheniya pul'sara v techenie vspleska svidetel'stvuet, chto istochnik pul'siruyushego izlucheniya na neitronnoi zvezde takzhe uchastvuet vo vrashenii.

V zavisimosti ot prirody izluchatelya on mozhet nahodit'sya, veroyatno, libo na poverhnosti, libo v magnitosfere, vrashayusheisya vmeste so zvezdoi.

Kak pokazyvayut nablyudeniya, oblast', gde obrazuetsya pul'siruyushee izluchenie, ochen' nevelika, no daet ochen' moshnye potoki - 10¹⁴-10¹⁷ Vt/sm² v radiovolnah 10²⁰ Vt/sm² - v opticheskih volnah. Takim moshnym potokam pri malyh razmerah izluchayushih oblastei (o chem svidetel'stvuyut, kak my uzhe govorili, malye dlitel'nosti vspleskov sravnitel'no s periodom pul'sacii) sootvetstvuet nevoobrazimoi velichiny temperatura: 10²⁴ kel'vinov. Real'nye temperatury takoi velichiny otsutstvuyut dazhe v centrah samyh goryachih zvezd i vryad li osushestvlyalis' v nachal'nuyu epohu rasshireniya Vselennoi. Esli takaya temperatura izluchayushei oblasti byla by real'na, to my obnaruzhili by ochen' sil'noe gamma-izluchenie, energeticheski namnogo prevoshodyashee deistvitel'no obnaruzhivaemoe radioizluchenie. Mezhdu tem sil'nogo gamma-izlucheniya ne nablyudaetsya, sledovatel'no, izluchenie imeet yavno neteplovoi harakter, i vysokaya yarkost' ego govorit ne ob osobom teplovom rezhime, a o specificheskom fizicheskom processe takogo svecheniya. Polagayut, chto pul'siruyushee izluchenie neitronnyh zvezd voznikaet v rezul'tate processa s energeticheskoi nakachkoi, takoi, kakaya osushestvlyaetsya v mazerah i lazerah {v mazerah izluchenie atomov i molekul proishodit v radiodiapazone, a v lazerah v opticheskom). V astrofizike naideno neskol'ko yavlenii takoi prirody: nekotorye vspleski radioizlucheniya Solnca i izluchenie kosmicheskih mazerov. Imenno mazernye processy mogut sozdavat' vysokie po yarkosti, prozhektorno napravlennye i polyarizovannye puchki izlucheniya, kotorye analogichny nablyudaemym u pul'sarov.

Pervonachal'no predpolagalos', chto istochnikami takogo izlucheniya mogut byt' svoego roda pyatna na poverhnosti neitronnoi zvezdy (bylo dazhe predpolozhenie o vulkanah v kristallizovannoi kore), no vskore stalo yasno, chto zdes' vazhnuyu rol' igraet harakter magnitnogo polya neitronnoi zvezdy. V kosmose my chashe vstrechaemsya s dvuhpolyusnym (dipol'nym) magnetizmom, primerom mogut sluzhit' magnitnye polya planet Zemli i Marsa, hotya magnitnoe pole Solnca imeet inoi harakter. No sushestvuyut, po-vidimomu, i zvezdy s dipol'nym momentom magnitnogo polya. Silovye linii v nem idut ot poverhnosti zvezdy tol'ko u magnitnyh polyusov. Imenno vdol' magnitnoi osi neitronnoi zvezdy i dolzhny rabotat' centrifuga, rozhdayushaya kosmicheskie luchi, i mazernyi mehanizm izlucheniya. Pravda, esli magnitnaya os' i os' vrasheniya sovpadayut, to eto izluchenie budet zamecheno lish' v tom sluchae, kogda os' napravlena na nablyudatelya, i ob'ekt ne budet kazat'sya pul'siruyushim. No eto isklyuchitel'no redkii sluchai. Sushestvovanie pul'sarov svidetel'stvuet o tom, chto obychno magnitnaya os' ne sovpadaet s os'yu vrasheniya neitronnoi zvezdy. V etom sluchae budet osushestvlyat'sya pul'saciya izlucheniya po principu vrashayushegosya mayaka.

Iz skazannogo sleduet, chto ne vse molodye neitronnye zvezdy mogut nami nablyudat'sya v vide pul'sarov, a tol'ko te, u kotoryh magnitnaya os' pri vrashenii okazyvaetsya blizkoi k luchu zreniya. Poetomu konus puchka izlucheniya pul'sara peresekaet - ego. No takie sovpadeniya, estestvenno, redki iz-za uzosti puchkov, vsledstvie chego v bol'shinstve ostatkov obolochek sverhnovyh i ne obnaruzheno pul'sarov, hotya imenno oni, mozhet byt', otvetstvenny za izluchenie ostatkov. Prosto signaly ih mayakov proskal'zyvayut daleko ot Zemli.

Itak, tol'ko chto obrazovavshayasya neitronnaya zvezda yavlyaetsya pul'sarom, no, rashoduya svoyu energiyu vrasheniya na rozhdenie kosmicheskih luchei, ona za 10-100 mln. let dolzhna ischerpat' znachitel'nuyu chast' svoei energii i pogasit' svoe pul'siruyushee izluchenie. K etomu vremeni moshnost' pul'sara slabeet, vyrabatyvaemye im relyativistskie chasticy imeyut maluyu energiyu i ne vymetayut tak daleko mezhzvezdnyi gaz vokrug magnitosfery zvezdy, kak eto oni delali ran'she. Pri moshnosti izlucheniya pul'sara nizhe 10²⁵ Vt razmery zony vymetennogo mezhzvezdnogo gaza stanovyatsya men'she radiusa deistviya sil gravitacii i gaz uzhe mozhet padat' na plotnuyu poverhnost' neitronnoi zvezdy.

Padenie mezhzvezdnogo gaza na neitronnuyu zvezdu okazyvaetsya neozhidannym podarkom dlya nee. No zdes' ne poluchaetsya prostoe povtorenie yavleniya radiopul'sara. Gigantskoe tyagotenie zvezdy razgonyaet padayushie k ee poverhnosti chasticy do skorostei okolo 100000 km/s. Krome togo, chasticy, ionizuyas' izlucheniem zvezdy, stanovyatsya zaryazhennymi i podvergayutsya vozdeistviyu magnitnogo polya zvezdy, kotoroe gonit zaryady vdol' silovyh linii k ee polyusam. Imenno vozle magnitnyh polyusov, gde silovye linii vhodyat v poverhnost' zvezdy, chasticy stalkivayutsya s poverhnost'yu. Pri etom znachitel'naya dolya ih massy (20-50%) prevrashaetsya v energiyu. Eto v desyatki raz bolee effektivnyi istochnik energii chem termoyadernye processy (o nem vpervye upomyanul Ya.B. Zel'dovich). Takim putem plazma neitronnoi zvezdy u magnitnyh polyusov nagrevaetsya do desyatkov millionov kel'vinov i nachinaet izluchat' rentgenovskie luchi. Neitronnaya zvezda snova, proyavlyaet sebya kak pul'sar, no na etot raz kak rentgenovskii.

Nesmotrya na maluyu plotnost' mezhzvezdnogo gaza ego vse zhe okazyvaetsya dostatochno, chtoby prodlit' stadiyu pul'sara vdvoe. Esli zhe neitronnaya zvezda obrazovalas' v tesnoi dvoinoi sisteme, to materialom dlya pitaniya energiei rentgenovskogo pul'sara stanovitsya gaz, vybrasyvaemyi sosednei normal'noi zvezdoi. Esli eta zvezda imeet vysokuyu temperaturu na poverhnosti, to sil'nyi potok energii iz ee nedr sduvaet v okruzhayushee prostranstvo, razrezhennuyu plazmennuyu obolochku (zvezdnuyu koronu, a samo yavlenie, kak my znaem, nosit nazvanie "zvezdnogo vetra"). Chasticy zvezdnogo vetra, prihodyashie k neitronnoi zvezde, i stanovyatsya dobychei rentgenovskogo pul'sara. Kogda zhe zvezda predstavlyaet soboi razrezhennyi holodnyi sverhgigant, zapolnyayushii celikom zonu, gde sobstvennaya sila ego tyagoteniya prevyshaet tyagotenie pul'siruyushego kompan'ona, to, kak my uzhe videli v sluchae novyh zvezd (sm. ris. 14), cherez bresh' v zone tyagoteniya veshestvo ot sverhgiganta popadaet v zonu tyagoteniya neitronnoi zvezdy. Estestvenno, chto rentgenovskaya stadiya pul'sara v tesnoi dvoinoi sisteme mozhet dlit'sya namnogo dol'she, chem u odinokoi neitronnoi zvezdy.

V tesnoi dvoinoi sisteme mezhdu stadiei radiopul'sara i stadiei pozhiraniya mezhzvezdnogo veshestva rentgenovskim pul'sarom imeetsya kratkovremennaya epoha, kogda magnitosfera neitronnoi zvezdy uzhe slaba dlya sozdaniya sil'nogo radioizlucheniya, no dostatochno sil'na, chtoby otbrasyvat' chasticy zvezdnogo vetra. Poluchaetsya yavlenie, pohozhee na otbrasyvanie vozdushnym vintom sil'nogo potoka vozduha. Po analogii eta perehodnaya stadiya nosit nazvanie "propellera".

Zavershaya na etom opisanie svoistva pul'sarov i gipotez, ob'yasnyayushih osnovnye, ih svoistva, my dolzhny otmetit', chto, nesmotrya na bol'shoi razmah nablyudatel'nyh i teoreticheskih issledovanii pul'sarov, a eshe ranee - neitronnyh zvezd, poka eshe ne naideno okonchatel'noi, universal'noi shemy, ob'yasnyayushei vse yavleniya, nablyudaemye v pul'sarah. No neoslabevayushii interes k nim sozdaet uverennost', chto v nedalekom budushem teoriya pul'sarov budet zavershena.

V konce koncov pul'sary okazalis' chast'yu problemy sverhnovyh zvezd, neozhidannoi po bogatstvu faktov illyustraciei final'noi stadii yadra vzorvavsheisya zvezdy. Eto s novoi siloi vozvrashaet astrofizikov k izucheniyu central'noi problemy: k prichinam vzryva sverhnovoi, k mehanizmu ee vzryvnogo processa, k stadii razgoraniya ee vspyshki, kogda vneshnyaya i vnutrennyaya oblasti zvezdy ustremlyayutsya v protivopolozhnyh napravleniyah - obolochka razletaetsya, a yadro szhimaetsya v neitronnuyu zvezdu. Uzhe seichas, do okonchatel'nogo resheniya osnovnyh: zagadok pul'sarov, priobretaet vazhnost' vopros o vzaimodeistvii neitronnoi zvezdy s ostatkom sverhnovoi. I takih voprosov v probleme sverhnovyh eshe nemalo.

---

Glava X. Relikty obolochek sverhnovyh | Oglavlenie | Glava XII. Neskol'ko trudnyh voprosov

Publikacii s klyuchevymi slovami: novye zvezdy - Sverhnovye - ostatok Sverhnovoi - Pul'sar Publikacii so slovami: novye zvezdy - Sverhnovye - ostatok Sverhnovoi - Pul'sar
Sm. takzhe: Ostatok sverhnovoi tumannost' Rusalka Ostatok sverhnovoi CTA 1 Volokna ostatka sverhnovoi v Parusah Neobychnaya tumannost' Pa 30 Ozvuchennyi ostatok sverhnovoi tumannost' Meduza Ostatok sverhnovoi Simeiz 147 Udarnaya volna ot sverhnovoi v tumannosti Karandash Vse publikacii na tu zhe temu >>