Загадки для знатоков: История открытия и исследования пульсаров. - Павел Амнуэль

Насколько же должен уменьшиться радиус нейтронной звезды, чтобы объяснить наблюдаемый скачок периода? Оказывается, радиус звезды Минковского в Крабовидной туманности в момент «звездотрясения» стал меньше на… сотую долю миллиметра! Всего-навсего.

Наблюдая торможение вращения пульсаров, можно достаточно надежно определить: действительно ли именно энергия вращения идет на ускорение газовой туманности, на излучение туманности и пульсара. Достаточно ли для всего этого одной вращательной энергии, или нужны еще иные источники?

Крабовидная туманность и южная звезда излучают во всех диапазонах длин волн ненамного больше, чем 1037 эрг/с. А какова величина потери вращательной энергии? Изменение энергии вращения пропорционально моменту инерции нейтронной звезды, угловой скорости вращения и изменению этой скорости. Южная звезда вращается с угловой скоростью 190 рад/с. Ежесекундно эта скорость уменьшается на 2,5*109 рад. А момент инерции нейтронной звезды примерно равен 3*1044 г*см2. Перемножив эти числа, получим, что вращательная энергия южной звезды ежесекундно уменьшается примерно на 1038 эрг. Этого вполне достаточно и для ускорения расширения туманности, и для ускорения релятивистских частиц, впрыскиваемых в туманность, и для излучения туманности и пульсара, и даже остается немного на другие виды излучений, которые наши приборы пока не воспринимают.

Так в 1969 году было окончательно доказано, что в Крабовидной туманности находится активная вращающаяся магнитная нейтронная звезда.

Нужно сказать, что нам очень повезло с самого начала нашего «расследования». Повезло в том, что мы начали расследовать гибель звезды в 1054 году, а не какую-нибудь другую вспышку сверхновой.

Сверхновая 1054 года — поистине уникальный объект. Вспышка была так ярка, что звезда-гостья была видна даже днем. Первым газообразным остатком сверхновой, обнаруженным астрофизиками, была Крабовидная туманность — остаток вспышки 1054 года. Первым остатком сверхновой, для которого удалось определить возраст, была Крабовидная туманность. Первым (и пока единственным) остатком, расширяющимся ускоренно, является Крабовидная туманность. Первым остатком сверхновой, в котором была обнаружена внутренняя активность, быстрые движения «жгутов», была Крабовидная туманность. Первый остаток сверхновой, в центре которого обнаружена оптическая звезда, — Крабовидная туманность. Южная звезда в Крабовидной туманности (звезда Минковского) стала первым объектом, о котором сказали — это, может быть, нейтронная звезда. Среди первых радиоисточников, обнаруженных на заре развития радиоастрономии, числится Крабовидная туманность. Одним из первых обнаруженных рентгеновских источников была Крабовидная туманность. Повезло даже в том, что Крабовидная туманность регулярно затмевается Луной, а ведь вероятность такого благоприятного расположения не так уж и велика. Именно наблюдение затмения Крабовидной туманности Луной позволило определить размеры рентгеновского источника в этом остатке сверхновой. Одним из первых пульсаров, открытых учеными, был пульсар в Крабовидной туманности. Этот пульсар обладает одним из самых коротких периодов вращения. Его пульсирующее излучение наблюдается в радио, оптическом и рентгеновском диапазонах. И наконец, пульсар в Крабовидной туманности — один из двух пульсаров, в недрах которых происходят «звездотрясения»…

Целый паноптикум астрофизических аномалий! И в чем нам особенно повезло, так это в том, что сверхновая 1054 года вспыхнула на расстоянии всего 6 тысяч световых лет от Солнца. Она ведь могла вспыхнуть и на противоположном крае Галактики! Кто знает, как пошло бы тогда развитие астрофизики?

Не приходим ли опять к противоречию? Мы стремимся, чтобы открытия делались не случайно, но ведь вспышка сверхновой 1054 года со всеми ее аномалиями — именно случай… Что ж, это прекрасное противоречие! Открытие делается случайно, и в то же время оно делается не случайно. В этом диалектика познания. Мы можем предсказать, что должно быть обнаружено некое явление, но не всегда удается сказать, в какой области неба, где именно это предсказанное явление искать. Предсказание свойств пульсаров и остатков сверхновых звезд — закономерность. Открытие Крабовидной туманности со всем арсеналом ее уникальных свойств — случайность. Единичное явление может быть и случайным, общее же свойство всегда закономерно вытекает из прошлого опыта.

* * *

Научные теории — это сложные системы, развивающиеся по свойственным им законам. Научные системы отражают реальные свойства систем природных. И природные системы развиваются по свойственным им законам. Каждый элемент системы может обладать всеми свойствами, присущими системе в целом, а может обладать лишь частью этих свойств. И может — в крайнем случае — отражать лишь одно-единственное из свойств системы. Крабовидная туманность — один из элементов природной системы «остатки сверхновых». К счастью, этот элемент обладает практически всеми свойствами целой системы!

Современной науке свойствен именно системный подход к изучаемым явлениям. Объект называют системой, если его можно каким-либо определенным образом расчленить на составные части — подсистемы, а подсистемы в свою очередь — на элементы. Развитие научных систем приводит к тому, что системы сменяют друг друга. Если в одной из систем возникает противоречие, то при устранении его возникает другая система представлений. Старая и новая системы представлений могут не сильно отличаться друг от друга — тогда смена систем происходит естественно, без кризисов. А может быть и так, что старую систему приходится ломать и строить новую. Так система представлений Эйнштейна об относительности пространства-времени сломала ньютоновскую систему представлений о пространстве как о вместилище явлений и о времени как о простой последовательности событий.

Вспомним морфологические ящики Ф. Цвикки. Это ведь тоже системы, объединяющие в своих клетках-элементах все наблюдаемые и ненаблюдаемые, но вероятные свойства тел и явлений. Со временем отдельные элементы системы (клеточки ящика) приходят в противоречие друг с другом. И тогда система нуждается в изменении. Мы дополняем морфологический ящик осью изменений и называем его фантограммой. Получается, что фантограмма — это надсистема, описывающая нашу систему во всех ее возможных изменениях. И беда не в том, что фантограммы (надсистемы) и морфологические ящики (системы) слишком велики, нет, беда в том, что мы не знаем пока, как работать с такими системами. Мы изменяем всю систему, где больше, где меньше, где уменьшаем, где увеличиваем, где используем прием динамизации, а где прием «наоборот». Мы строим (мысленно и чаще всего подсознательно) множество надсистем и не знаем, где искать то единственное решение, ту единственную клеточку, тот единственный элемент новой системы, который нам нужен и который является предсказанием открытия.

И еще одно надо сказать: каждый элемент системы, каждая клетка морфологического ящика тоже может являться системой со своими элементами. Системный подход многогранен. Говоря о фантограммах для системы «растение», мы сделали заключение, что менять можно не только систему (дерево), но и подсистему (вещество дерева) или надсистему (лес). В каждом случае возникает множество новых фантастических систем. Но и подсистема (вещество дерева) в свою очередь делима и представляет собой систему по отношению к своим ячейкам-подсистемам (например, ячейка — строение вещества). Фантограмма в принципе описывает гораздо более широкий класс явлений, чем тот, для описания которого ее строили. Описывает она и явления, которые, возможно, и не существуют в природе.

Когда Э. Хьюиш обнаружил первый пульсар, он был так поражен, что пренебрег «презумпцией естественности» и на время предположил, что сигналы имеют искусственное происхождение. Так Э. Хьюиш столкнулся с новой для себя системой — морфологическим ящиком «внеземной разум». Как многие ученые до и после него, Э. Хьюиш методом проб и ошибок выбрал одну из подсистем — ту, которая приходит на ум первой и именно поэтому, вероятно, является ошибочной. Э. Хьюиш предположил, что те, достигшие в дали космоса высокой ступени разумности, мыслят и действуют так же, как мыслим и действуем мы. Более того — как мыслим и действуем мы сейчас и как, возможно, не станем мыслить и действовать завтра.

В шестидесятых годах была популярной идея о поисках радиосигналов от ближайших звезд, проект ОЗМА поиска таких сигналов уже успел закончиться ничем, но энтузиазм еще не успел угаснуть. Разрабатывались варианты космических языков, космический корабль «Пионер», отправившийся в полет за пределы Солнечной системы, унес с собой табличку с изображениями людей и расположениями планет. А на Земле тысячи «очевидцев» наблюдали выход «маленьких зеленых человечков» из летающих тарелок — межзвездных кораблей инопланетян.