Звездочёты. 100 научных сказок - Николай Николаевич Горькавый

раздумывал о природе ныне такой знаменитой Крабовидной туманности. Эта туманность оказалась к тому же ярчайшим источником радиоизлучения. Я пытался объяснить это радиоизлучение как „продолжение“ её оптического излучения. Никто тогда не сомневался, что последнее сводится к давно уже известному тепловому излучению образующих туманность горячих газов. Именно таким способом излучали все известные тогда астрономам газовые туманности. Увы, мои попытки потерпели фиаско – слишком интенсивным было радиоизлучение Крабовидной туманности, чтобы быть продолжением её оптического излучения».

Шкловский вспоминает и момент разгадки: «…я накануне нового… 1953 года понял природу радиоизлучения этой туманности. Всё дело – в космических лучах, которыми буквально „начинена“ Крабовидная туманность! Вернее, в электронах сверхвысоких энергий, которые, двигаясь в магнитных полях туманности, должны излучать электромагнитные волны».

Никки усмехнулась:

– Мозг учёного работает в любой обстановке. Окончательное решение природы излучения Крабовидной туманности пришло к Шкловскому в переполненном трамвае: «Тут подошёл набитый до отказа мой трамвай, куда я, что называется, „ввинтился“. Я висел на поручне в этой немыслимой тесноте… И вдруг молнией пронзила мысль… „Ведь если нельзя было объяснить радиоизлучение «Краба» продолжением его оптического теплового излучения, то почему бы не объяснить оптическое излучение этой туманности продолжением её радиоизлучения, имеющего заведомо нетепловую природу? Значит, оптическое излучение «Краба» тоже нетепловое, оно порождается «релятивистскими» электронами, но с энергией ещё в сотни раз большей, чем у тех, которые вызывают радиоизлучение!“

Трамвай тащился до Останкино минут 45. Я был в каком-то сомнамбулическом состоянии. За эти 45 минут я в уме выполнил весь теоретический расчёт этого излучения. Приехав домой, я тут же без единой помарки написал статью в „Доклады Академии наук“. Думаю, что это лучшая моя работа. Она вызвала настоящий взрыв дальнейших исследований во многих странах. Круги от этого взрыва расходятся до сих пор».

– Вот так, в трамвае, можно написать научную работу? – удивилась Галатея.

Дзинтара, которая тоже слушала историю Никки, улыбнулась:

– Сделать научное открытие можно очень быстро, но только при условии, что ты думал над проблемой долгие годы.

– Даже в переполненном трамвае! – добавил Андрей. – Но мне не понятно, что такое нетепловое оптическое излучение?

Никки ответила:

– Тепловое излучение – это излучение нагретого тела. Его спектр описывается формулой Планка, по которой можно вычислить, в каком соотношении находится видимое свечение и радиоизлучение космического объекта. Наблюдаемое излучение Крабовидной туманности никак не вписывалась в формулу Планка. Шкловский предположил, что радиоизлучение и оптическое свечение этой туманности связано с электронами, которые вращаются вокруг линий магнитного поля и излучают не как нагретое тело Планка, а скорее как контур Герца. На них не распространяется формула Планка, поэтому Шкловскому удалось согласовать наблюдения со своей новой теорией.

Гостья продолжила:

– Шкловский исследовал самые разные излучения космических объектов: от радиоволн до рентгена. Например, он заинтересовался рентгеновским излучением космического объекта Скорпион Х-1. В апреле 1967 года Шкловский опубликовал статью, в которой доказывал, что это излучение рождается при падении газа на нейтронную звезду.

Никки откинулась на спинку кресла и задумчиво, даже с некоторой мечтательностью заговорила:

– Нейтронная звезда – последняя ступенька перед чёрной дырой. Стоит звезде в несколько раз увеличить свою массу, и она сколлапсирует, сожмётся до радиуса чёрной дыры, который вычислил немецкий астроном Карл Шварцшильд. Уровень искривления пространства вокруг нейтронных звёзд и чёрных дыр сопоставим, но нейтронные звёзды с их излучениями гораздо легче исследовать, чем невидимые чёрные дыры.

Нейтронная звезда – изумительно красивый объект.

Его раскалённая поверхность состоит из полимерного железа, которое в миллион раз прочнее земной стали. Под этой корой простираются слои сверхтекучей нейтронной жидкости и сверхтяжёлых радиоактивных ядер, которые нестабильны в земных условиях. Ещё глубже нейтронная звезда представляет собой многокилометровый шар из ядерной материи или гигантское атомное ядро, которое не укладывается в обычную таблицу Менделеева.

Нейтронные звёзды относятся к чёрным дырам, как девушка с красивой прической к лысой женщине. Физики так и говорят: «Чёрные дыры не имеют волос». В отличие от нейтронных звёзд, чёрные дыры – предельно вырожденные объекты, у которых для внешнего наблюдателя доступны лишь несколько параметров: масса, скорость вращения и электрический заряд.

Поэтому нейтронные звёзды, которые наблюдаются на небе как пульсары, надолго останутся главной природной лабораторией для изучения искривлённого пространства. Если в каждый момент мы наблюдаем только половину Солнца, пульсар посылает нам лучи с поверхности раза в полтора большей, чем передняя полусфера, – из-за искривления пространства мы видим не только переднюю половину пульсара, но и часть задней.

Тут Никки спохватилась:

– Вернёмся к Шкловскому. Когда он опубликовал свою статью о Скорпионе Х-1, пульсары ещё не были открыты – только через несколько месяцев, в июне 1967 года, английская аспирантка Джоселин Белл поймала первый сигнал от пульсара. Сейчас изучение пульсаров является одним из самых интересных направлений в астрономии, и все исследователи согласны со Шкловским в том, что рентгеновские пульсары получают свою энергию из падения вещества на поверхность нейтронной звезды.

Но Иосиф Самуилович был не просто астрономом-исследователем. Он был человеком космической эры, который всерьёз размышлял об обитаемости Вселенной и инопланетных цивилизациях. Он вспоминал октябрь 1961 года: «За четыре года до этого был запущен первый советский спутник, и энтузиазм, вызванный этим памятным событием, не остывал. Тогда наши космические дела были на подъёме. Только что мир стал свидетелем феерического полёта Гагарина. Позади был восторг, вызванный зрелищем обратной стороны Луны. Неизгладимое впечатление произвёл наш первый успешный полёт к Венере. Постоянно во мне жило ощущение, что я участник грандиозных по своей значимости исторических событий. Гордость и восторг переполняли меня».

Шкловский активно участвовал в развитии космонавтики. Для наблюдения ракет, летящих к Луне, он предложил идею «искусственной кометы». Лунник в полёте должен был выпускать небольшие порции атомов натрия, светившиеся в лучах Солнца ярким жёлтым светом и показывавшие траекторию космического аппарата. Шкловский так описал испытание «искусственной кометы», которое он наблюдал с космодрома Капустин Яр после старта ракеты: «Светящаяся точка – ракета – перестала быть видимой. Неужели катастрофическая неудача? И вдруг прямо в зените блеснула яркая искра. А потом по небу, как чернила по скатерти, стало расползаться ослепительно-красивое, ярчайшее пятно апельсинового цвета. Оно расплывалось медленно, и через полчаса его протяженность достигла 20 градусов. И только потом оно стало постепенно гаснуть…»

– Наверное, это светилась знаменитая двойная линия натрия, так называемый «проходимец»! – блеснул эрудицией Андрей.

Никки кивнула, ничуть не удивившись:

– За проект «искусственной кометы» Шкловский получил Ленинскую премию – высшую научную награду Советского Союза.

В 1962 году, к пятилетию запуска первого спутника Земли, Иосиф Шкловский опубликовал книгу «Вселенная. Жизнь. Разум»,