Беседы о рентгеновских лучах (второе издание) - Павел Власов

Объяснил его происхождение И. Шкловский (1953 год). Помогла идея, сформулированная в 1950 году шведскими физиками Альвеном и Херлфсоном и независимо немецким астрофизиком Кипенхойером. Но тщательно разработана она была главным образом в СССР, прежде всего И. Шкловским. Это позволило довести ее до уровня отточенной теории. Если не вдаваться в подробности, то суть ее такова.

Сильная незримая радиация, испускаемая остатками Сверхновой, генерируется сверхбыстрыми и сверхэнергичными электронами, «простреливающими» магнитные поля. Эффект этот именуется синхротронным, по названию ускорителей, в которых протекает аналогичный процесс.

Ну а где же наши добрые старые знакомые?

В 1963 году были зарегистрированы довольно интенсивные потоки рентгеновских лучей, которые исходят от Крабовидной туманности. Как ни удивительно, они той же природы, что и радиоволны Краба. Не тепловой, как в случае Солнца, нейтронных звезд или «черных дыр» с их колоссальными температурами, а именно синхротронной, обусловленной торможением быстрых электронов магнитными полями. Таково же, кстати, происхождение и слабого видимого свечения этой туманности.

В 1968–1969 годах выяснилось, что в Крабовидной туманности упрятан самый замечательный из всех известных пульсаров. В отличие от всех остальных он тройной: и рентгеновский, и радиоволновой, и оптический. Мигает 30 раз в секунду, притом синхронно во всех диапазонах.

В 1967 году мир узнал о великом астрономическом открытии XX века открытии пульсаров. К 1976 году на карте неба их насчитывалось уже почти двести (из десятков тысяч, которые, вероятно, существуют в галактике). Они, главным образом, радиоволновые (практически все). И в ничтожном меньшинстве — рентгеновские (например, уже упоминавшиеся Геркулес Х-1, Центавр Х-3). Последние, как мы знаем, являют собой системы, вызывающие ассоциацию с каруселью, на которой вихрем кружатся рыхлый Гулливер и сверхплотный лилипут.

Вспомним, что представляет собой малютка в такой паре. Это нейтронная звезда. А теперь вообразите, что она одинока и вращается сама по себе, подобно волчку, вокруг собственной оси. Перед нами модель радиопульсара. Полный оборот он совершает гораздо быстрее, чем наша планета, — не за сутки и даже не за минуты.

Иной — за 3,75 секунды (максимум), иной — за 0,033 секунды (минимум). И соответственно с той же периодичностью «мигает».

Разумеется, так лишь кажется тем, кто его наблюдает с Земли. Ибо сам пульсар, конечно, ничего не включает и не выключает, а только поворачивает, как маяк, свой прожекторный луч. Отсюда ясно: если такой источник существует в природе, скажем, в недрах туманности, оставленной той или иной Сверхновой, это еще не значит, что он непременно даст о себе знать землянам. Его собранная в пучок радиация может пробегать мимо, не задевая нашу планету. Понятно и другое: трудно переоценить роль космонавтики, открывшей перед учеными возможность забрасывать зонды с телескопами в далекие уголки вселенной.

Тройной «маяк» Крабовидной туманности виден, к счастью, хорошо. Полагают, что это сверхплотное шарообразное тело диаметром около 10 километров, оставшееся от Сверхновой 1054 года в результате коллапса.

Оно вращается с рекордной частотой — 30 раз в секунду. И с той же периодичностью — 1/30, точнее 0,033 секунды, — на Земле отмечаются всплески рентгеновского, видимого, радиоволнового излучения, синхронные во всех трех диапазонах.

Но вот что любопытно. Если пульсар столь компактен, то и наблюдаться должен в виде крохотной мерцающей звездочки. Между тем рентгеновский объект Телец Х-1, отождествленный с Крабом, как, впрочем, и радиоволновой (Телец А), — отнюдь не точечный, а диффузный, «размазанный» расплывающимся пятном.

Откуда это несоответствие?

Объяснение тут такое. Именно пульсар заставляет туманность светиться во всех трех упомянутых диапазонах. Ибо непрестанно впрыскивает в нее электроны, а те, как мы убедились, дают синхротронное излучение.

Делится он с ней и своим магнитным полем. Не будь этой «подкачки», Краб потух бы через сотню лет после вспышки Сверхновой. Между тем его мерцающая кисея наблюдается вот уже многие века. Расползается она опять-таки не без содействия непрерывно вливающихся в нее заряженных частиц и магнитных сил, распирающих ее изнутри.

Вот и получается, будто умершая звезда оставила после себя не только «прах», но и свое «сердце», которое не просто пульсирует, но поддерживает жизнь Краба, вливая в него «свежую кровь», помогая ему «ползти».

Картина, как видно, иная, чем в случае Геркулеса Х-1 или Центавра Х-3. Там сверхплотный лилипут «обирает» рыхлого Гулливера, оттягивая на себя плазму газообразного раскаленного партнера. Особенно ненасытна «черная дыра» Лебедя Х-1. Как бы то ни было, там и тут рождается рентгеновская радиация. У остальных ее небесных генераторов тоже, как правило, преобладает один из этих двух механизмов: либо тепловой, либо синхротронный.

Если вспомнить, что открытие пульсаров считают едва ли не величайшим в современной астрономии, то можно представить, как была воспринята весть о самом удивительном из них — тройном. Ошеломляющая новость! «Я никогда не забуду своего ощущения, когда узнал об этом, — признается профессор И. Шкловский. — И вот, пожалуйста: в дополнение ко всем связанным с этой туманностью „чудесам“ там находится пульсар, да еще какой!»

Сенсация вызвала кипение страстей, и ученый вспоминает, как сам затеял спор с авторами открытия, двумя американцами. Оба уверяли, что внутри Краба — два пульсара. «Вот это уже не лезло ни в какие ворота! темпераментно рассказывает И. Шкловский в своей книге „Звезды: их рождение, жизнь и смерть“. — Как раз в это время я был в США и, помню, заключил пари с американскими коллегами. Я утверждал, что в Крабовидной туманности может быть только один пульсар, а они, посмеиваясь и указывая на записи импульсов, говорили: два! Ставка была „принципиальная“; один доллар против одного рубля».

Как выяснилось, второй «маяк» и впрямь действует, причем с рекордно длинным периодом (3,75 секунды), но не внутри туманности, а вне ее. И вообще не связан с ней генетически, как первый, с рекордно коротким периодом (0,033 секунды). «Мне кажется, — заключает с улыбкой советский астрофизик, — я имею все основания считать, что пари выиграно мною, хотя пульсаров оказалось все-таки два. Я не потерял надежды получить свой доллар, который, правда, с тех пор успел подешеветь почти на 30 процентов».

От Краба продолжают ждать новых сюрпризов.

Сколько раз подтверждал он свою репутацию едва ли ли не самого замечательного небесного объекта!

Минувшее: отчего вымерли динозавры? Грядущее: что будет после нас с людьми?

— Академик Л. Арцимович как-то пошутил: «Наука есть лучший современный способ удовлетворять любопытство отдельных лиц за счет государства». Нельзя забывать, что и драгоценная информация — штука дорогостоящая. Если же рентгеновская астрономия увлекательна, то не увлекает ли она слишком далеко от грешной земли? Пусть она полезна для теории. А для практики?

— Фундаментальная наука в отличие от прикладной не ставит перед собой задачу вносить сиюминутный вклад в народное хозяйство. Но недаром говорят: нет ничего практичней хорошей теории. Она может быть поистине революционной для техники.

— То ли будет, то ли нет… Не лучше ли синица в руках, чем журавль в облаках? Или Лебедь Х-1 вместе с Крабом и иже с ними…

— «А какое будущее ожидает вашего ребенка»? Так вопросом на вопрос ответил М. Фарадей, когда у него поинтересовались перспективами его «абстрактного» открытия, которое впоследствии дало жизнь электрогенераторам и электромоторам.

…Многие десятки и сотни миллионов лет назад, когда на Земле и духу человеческого не было, нашу планету населяли гигантские пресмыкающиеся. Иные были высотой с 3-5-этажный дом, длиной в десятки метров.

Тонны стальных мышц, закованные в бронеподобную шкуру; страшные челюсти, способные сокрушать древесные стволы; могучий хвост, наносящий жертве смертоносные удары…

Все это делало ящеров властелинами фауны, а обилие растительной и животной пищи среди роскошной зелени в теплом климате обещало им безбедное существование. Тем не менее колоссы мезозойской эры вымерли повсеместно примерно 70 миллионов лет назад.

Почему?

Гипотез немало. Одна из них связана с влиянием небесных таинственных невидимок.

В 1957 году И. Шкловский и В. Красовский высказали предположение, что гибель огромных рептилий вызвана стойким увеличением интенсивности космических лучей. Вероятно, десятикратным и даже стократным. Это вполне могло произойти, если где-то неподалеку от солнечной системы вспыхнула Сверхновая. Радиация — как корпускулярная, так и волновая (в частности, рентгеновская) — губительно повлияла на наследственность звероящеров, что и привело к искоренению их рода.