Знание - сила, 2005 № 09 (939)

Коллектив авторов

Как уже сказано, на сегодняшний день число зарегистрированных пульсаров достигло полутора тысяч. Половина из них была обнаружена за первые 30 лет изучения, вторая — за последние 7 лет, когда австралийский 64- метровый радиотелескоп Паркс начал систематическую «охоту» за ними. Это количество позволяет уже сделать некоторые статистические обобщения.

Такая статистика показывает, что большинство пульсаров относится к классу «обычных», с периодами вращения от десятых и сотых долей секунды до секунды. Возраст этих пульсаров составляет от 1 до 10 миллионов лет. Меньшую часть пульсаров составляют «миллисекундные» («реставрированные») с возрастом порядка 1 — 10 миллиардов лет. Можно набросать и некий общий сценарий, историю жизни типичного пульсара. Первые 10

тысяч лет своей жизни, а то и больше, он проводит внутри расширяющейся оболочки бывшей сверхновой, подгоняя ее ураганными потоками излучения и заряженных частиц, которые непрерывно испускаются с его поверхности. После этого бурного «детства» наступает не менее бурная «зрелость», и пульсар переходит в класс обычных «радиопульсаров», постепенно замедляя, однако, свое вращение, пока, по истечении миллионов лет, оно не спадает до нескольких оборотов в секунду. Еще позже в своей жизни некоторые из этих старых медленных пульсаров переживают своего рода «вторую молодость» — по счастливой случайности попадают в «переработку» в топке умирающей звезды и, высасывая ее газ, возрождаются к жизни, превращаясь в сверхбыстрые «миллисекундные» пульсары.

Мир пульсаров поистине причудлив и богат неожиданностями. Время открытий в этой области далеко еще не закончилось. Так, в 1992 году у одного из пульсаров была открыта своя планетная система — две большие планеты размером с Юпитер и одна поменьше. Еще более сенсационным оказалось обнаружение в 1998 году совершенно нового класса пульсаров (и нейтронных звезд вообще) — так называемых «магнитаров».

...к громовым магнитарам

Настоящая сенсация должна быть подобна революционной идее — она должна овладевать массами и побуждать их к экстраординарным поступкам. Например, броситься к компьютеру и написать запрос ученому соседу (а все мы — соседи по интернету): «Не эта ли вспышка магнитара была причиной недавнего цунами в Юго- Восточной Азии?»

Еще вчера человек представления не имел, что на свете существуют какие-то там магнетары, никогда в жизни не слышал даже этого слова, а если бы услышал, то, скорее всего, опасливо сплюнул бы через левое плечо, за которым всегда находится нечистая сила. Но вот газеты принесли сенсацию: «Вспышка магнитара по ту сторону Млечного пути, достигшая Земли 27 декабря 2004 года, была такой мощной, что, произойди она поближе, наша атмосфера лишилась бы своего озона, а мы все — своих кредитных карточек» — и вот гражданин-налогоплательщик срывается с места и бросается к компьютеру с законным возмущением: «Как это, чтобы какой- то там магнитар размагнитил мою кредитную карточку?* Я жаловаться буду! Распустили, понимаешь!»

Успокоим читателя: к недавнему цунами упомянутый магнитар не имеет никакого отношения и нашим кредитным карточкам ничего не грозит, потому что активные магнитары в природе вообще весьма редки, их на сегодняшний день во всей нашей галактике обнаружено всего 11 штук, и за все время существования Земли, за все ее невообразимые четыре с половиной миллиарда лет ни один магнитар, судя по всему, вблизи нашей Солнечной системы не вспыхивал. Хотя, впрочем...

Давайте попробуем разобраться по порядку. Магнитары — это весьма экзотическая разновидность пульсаров, грубо говоря — это сверхнамагниченные (как указывает само их название), очень медленные и очень молодые пульсары. Однако мысль о существовании нейтронных звезд, одновременно и очень молодых, и очень медленно вращающихся, и сильно намагниченных, кажется противоречивой и, будучи впервые высказанной еще в 1987 году, встретила понятное недоверие ученых.

Мысль эта, однако, не была чисто спекулятивной. Ее породило странное событие, произошедшее 5

марта 1979 года, когда астрономические приборы зарегистрировали колоссальный поток гамма-излучения, продолжавшийся всего две десятые секунды, но по энергии равный всему излучению Солнца за 10000 лет. Астрономия знает подобные гамма- вспышки, но они обычно очень коротки и сразу же обрываются; в данном же случае налицо была загадочная особенность: после первого импульса вспышка продолжалась еще 200 секунд, и все это время демонстрировала отчетливые и регулярные пульсации с периодом в 8 секунд каждая.

Место вспышки совпадало с остатком сверхновой звезды в Большом Магеллановом облаке. И периодичность, и место вспышки говорили о пульсаре, причем о пульсаре старом, уже успевшем сильно затормозиться (молодые пульсары, как мы помним, совершают десятки оборотов в секунду), а между тем та сверхновая, на месте которой наблюдался этот пульсар, взорвалась сравнительно недавно — несколько тысяч лет тому назад. Обычным путем, то есть постепенным сбрасыванием вращательной энергии, пульсар так быстро затормозиться не мог, и поэтому возникла мысль, что его тормозит какое-то поле.

Мысль, может быть, и заглохла бы, но в 1986 году астрофизики, обсуждая свои новые открытия на конференции в Тулоне, во Франции, пришли к выводу, что есть явные признаки существования еще двух объектов такого же типа. Каждый испускал мягкие гамма-лучи и каждый испускал их в виде повторяющихся вспышек, то есть периодически. Все три звезды тут же получили понятное название SGR (soft gamma repeaters, или в свободном переводе «мягкие гамма-заики», потому что они как бы не могли выговорить свою вспышку сразу) и каталоговые обозначения: SGR 0526-66 (тот, что в Магеллановом облаке), SGR 1806-20 и (самый активный) SGR 1900-14.

Тогда-то два молодых теоретика, Роберт Дункан и Кристофер Томпсон, выступили с высказанной выше идеей, утверждая, что во всех трех случаях налицо какой-то новый тип пульсаров - пульсары сверхмагнитные, или магнитары, как они их назвали впоследствии. Именно колоссальное магнитное поле, заявили Дункан и Томпсон, играет роль того загадочного тормоза, который так стремительно превращает бешено вращавшийся нейтронный остаток сверхновой звезды в сверхмедленный пульсар. По расчетам Дункана и Томпсона, при достаточной массе исходной сверхновой звезды и очень быстром (до 1000 оборотов в секунду) начальном вращении ее нейтронного остатка, в нем может возникнуть и закрепиться магнитное поле, в 1000 раз большее, чем у обычного пульсара.

Вращение «нейтронной жидкости» в таком поле должно порождать сильнейшие токи, которые будут поддерживать это насыщенное энергией состояние крохотной звезды. Как объяснял Томпсон, «в магнитаре колоссальное магнитное поле скручено внутри звезды, точно чудовищно сжатая спираль. Стремясь развернуться, эта пружина время от времени взрывает твердую кору магнитара, и в этом „звездотрясении“ высвобождается огромная энергия, которая испускается в виде вспышки мягкого гамма-излучения. Благодаря встряске магнитное поле несколько перестраивается, скорость вращения магнитара резко спадает, но все равно остается очень большой, и потому спустя некоторое время этот процесс повторяется — снова и снова, пока магнитар окончательно не замедлится».

Дункан и Томпсон впервые опубликовали свою теорию в 1992 году, но, как уже сказано, были встречены с недоверием. Однако в мае 1998 года группа астронома Хриссы Кувельюту опубликовала данные длительных исследований звезды SGR 1806-20. Из этих данных неопровержимо следовало, что звезда представляет собой типичный молодой пульсар с атипично медленным вращением. По своим параметрам звезда походила на те магнитары, существование которых постулировали Дункан и Томпсон. Этот вывод был подкреплен произошедшей незадолго до того (в декабре 1997 года) гамма-вспышкой звезды SGR 1900-14. Группа Кувельюту исследовала и эту вспышку и установила, что ее источником является другой сверхмедленный пульсар. После открытий Кувельюту возможность существования магнитаров была признана всеми.