Суперобъекты. Звезды размером с город
Шрифт:
Это должно быть очень интересно наблюдать. Кроме того, это очень важно для фундаментальной физики. Поэтому уже построено несколько специальных гравитационно-волновых антенн. Чтобы представить себе, насколько это существенно, можно вспомнить вот что. Когда американцы планировали постройку своих антенн LIGO, одновременно планировался сверхпроводящий суперколлайдер, который должен был бы быть построен в Техасе. Его целью было открыть бозон Хиггса. Потом возникла необходимость сокращения научных бюджетов, и нужно было закрывать какой-то крупный проект. Так вот, фактически научное сообщество выбрало гравитационные волны вместо бозона Хиггса (конечно, коллайдер намного дороже гравитационно-волновой антенны, тем не менее при стоимости более полумиллиарда долларов LIGO – это самый
Возможно, еще одна Нобелевская премия будет когда-нибудь вручена за определение свойств вещества в недрах нейтронных звезд. Из чего состоят нейтронные звезды в самой сердцевине – это действительно один из самых больших вопросов в ядерной физике. Для ответа на него у астрономов есть интересный способ.
Снова представьте, что мы берем какой-то кусок вещества и начинаем его сжимать. Как мы можем это сделать? Скажем, можем взять нейтронную звезду и тихонечко кидать на нее вещество. Она будет становиться все массивнее, будет сама на себя сильнее давить, поджиматься, и плотность в центре будет расти. Мы не можем это делать бесконечно. В какой-то момент плотность достигнет критической, и вещество перестанет сопротивляться гравитации. Наша нейтронная звезда схлопнется в черную дыру. Если мы узнаем, когда это происходит, т. е. узнаем, какими могут быть самые массивные нейтронные звезды, то, по сути, мы ответим на этот важный вопрос в ядерной физике, связанный с поведением вещества при высокой плотности.
Как это сделать? Конечно, было бы здорово наблюдать какой-нибудь рентгеновский источник с нейтронной звездой, видеть периодически меняющееся излучение с поверхности нейтронной звезды, и вдруг «хоп!» – она исчезнет. Источник, может быть, и останется рентгеновским источником, останется аккреционный диск, но выглядеть он будет уже совсем по-другому (например, исчезнут пульсации рентгеновского излучения, возникающие из-за вращения нейтронной звезды), потому что там будет черная дыра.
Это было бы потрясающе, но застать сам момент превращений крайне маловероятно (может быть, нам помогут наблюдения слияния нейтронных звезд: в редких случаях они могут заканчиваться образованием черной дыры). Поэтому можно пойти другим путем, как обычно. Например, можно просто искать все более и более массивные нейтронные звезды. Это перспективное направление исследований, и астрономы, изучающие двойные радиопульсары, именно этой дорогой и идут. Здесь, правда, многое будет зависеть от везения.
Более надежный способ получить данные о поведении вещества в недрах компактных объектов – это одновременно очень точно измерить для какой-нибудь нейтронной звезды массу и ее размер. Для этого сейчас создаются специальные космические проекты. Один из новых приборов будет установлен на Международной космической станции, другие планируется запустить как отдельные спутники. Возможно, астрономам удастся решить эту загадку – из чего же состоят нейтронные звезды. И, таким образом, заработать Нобелевскую премию по физике.
Нобелевская медаль
Послесловие
Писать книгу о нейтронных звездах сложно не только потому, что эта тема связана со сложной физикой. Это еще и очень быстро развивающаяся часть астрофизики: постоянно появляются новые данные. За ними трудно уследить, но о них очень хочется рассказать. Наверное, какие-то прогнозы, о которых шла речь в книге, сейчас, когда вы держите ее в руках и уже заканчиваете чтение, не сбылись, а упомянутые гипотезы и модели оказались отброшенными. Надеюсь, что немногие.
Поток астрономических
Чтобы не утонуть в этом море информации, можно воспользоваться моими обзорами астрофизической части архива. Они доступны по адресуНапример, если вас интересуют современные данные по какому-то классу нейтронных звезд и то, как они вписываются в общую картину астрофизических знаний, то вы сразу идете в раздел «Нейтронные звезды» и ищете обзоры, которые там специально выделены. Это позволит вам быть в курсе самых свежих научных результатов на высоком уровне. А кроме того, вы можете посмотреть списки и краткое изложение работ, которые сильнее всего привлекли мое внимание. На основе этих обзоров в начале января я делаю сводку самых интересных астрофизических статей за прошедший год. Их можно найти, например, в разделе «Наука» портала gazeta.ru.
На русском языке лучший источник свежих научных обзоров по физике и астрофизике – журнал «Успехи физических наук» (ufn.ru). Есть там и большое количество статей по компактным объектам, их эволюции и ее моделированию, аккреции и т. д. Наиболее полный сейчас вводный курс астрофизики на русском языке, рассчитанный в первую очередь на студентов-физиков, – книга «Общая астрофизика» Анатолия Засова и Константина Постнова. Популярным курсом астрономии может служить четырехтомник под редакцией Владимира Сурдина («Небо и телескоп», «Солнечная система», «Звезды», «Галактики»).
Безусловно, много полезной информации можно почерпнуть в Интернете. На мой взгляд, всегда важно обращать внимание на источник. Наибольшее доверие (в любой области) у меня вызывают статьи и лекции активных ученых, рассказывающих о близкой им области исследований (а вот ситуация, когда, пусть даже хороший, врач пишет об основах квантовой механики, вызывает здоровое подозрение). С этой точки зрения подборка материалов на сайтах «ПостНаука» и Элементы.ру станет прекрасным началом для знакомства, поскольку оба проекта тщательно отбирают своих авторов и спикеров.
Однако практика показывает, что для получения на русском языке свежей научной информации в популярном виде, важно не только читать книги или сидеть в Интернете, но и ходить на лекции действующих (sic!) ученых и задавать вопросы. Благо, популярных лекций сейчас проводится много. Поэтому обратите внимание на различные лектории и не пропускайте фестивали науки. При непосредственном общении удается лучше разобраться во всяких тонкостях и хитросплетениях.
Изучение свойств нейтронных звезд тесно переплетено с одновременным использованием моделей и методов из самых разных областей физики. Ученые пытаются выяснить, можно ли что-то сказать о самых фундаментальных вопросах, работая с этими естественными уникальными лабораториями. Как на параметрах компактных объектов может сказаться существование дополнительных измерений? Можем ли мы, изучая остывание нейтронных звезд, узнать что-то новое об эволюции фундаментальных констант? Какова роль новых частиц в наблюдаемых проявлениях звездных остатков? По разным вопросам фундаментальной физики сейчас есть много хороших популярных книг. О большинстве из них можно узнать в «Книжном клубе» на сайте Элементы.ру и в разделе «Книги» на «ПостНауке».