Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса - Москвич Катя

Раздосадованная отсутствием единого мнения о природе этого странного источника, 21 декабря, незадолго до отъезда домой на Рождество, Белл еще раз зашла в лабораторию. Вечер только начинался, и она хотела отдать долги – просмотреть графики на лентах самописцев, продолжавших двигаться со скоростью около тридцати с половиной метров в день. Ближе к десяти часам вечера, как раз перед закрытием лаборатории, она ахнула: на ленте был кусочек закорючки, похожей на первую – на “загривок”. Но теперь источник находился в совсем другом месте, как раз напротив[8] Кассиопеи А – остатка сверхновой в созвездии Кассиопея и очень яркого радиоисточника. Паразитные сигналы от Кассиопеи А затрудняли наблюдение. Заинтригованная, Белл пошла к радиотелескопу, чтобы контролировать наблюдения в то время, когда эту часть неба будет видно лучше всего. Она добралась до поля в два часа пополуночи. Стояла морозная звездная ночь. Приемник телескопа из-за холода работал плохо. Белл вспоминает, что выругала приемник и подышала на него. Ей удалось заставить его проработать пять минут, но и этого оказалось достаточно, чтобы обнаружить еще одну, длившуюся 1,19 секунды последовательность всплесков. Новый пульсирующий источник был очень похож на первый, но располагался в совсем другой части неба. Белл почувствовала невероятное облегчение – теперь, здесь и сейчас, она уже точно знала, что это не сигналящие инопланетяне: маловероятно, что два их племени будут почти одновременно посылать сигналы из разных концов Галактики. “Можно один раз столкнуться с чем-то странным, с необычной аномалией, но, когда обнаруживаешь ее дважды, понимаешь, что это не аномалия, а что-то совсем новое, – говорит Белл. – Еще непонятно, что это такое, но абсолютно ясно, что мы имеем дело с астрономическим объектом нового типа”.

Вскоре состоялась помолвка Белл, а в начале января, возвратившись в лабораторию после каникул, она обнаружила третий и четвертый сигналы. В феврале ученые подготовили статью и представили ее в научный журнал Nature23. За несколько дней до публикации статьи, в конце февраля 1968 года, вспоминает Лонгейр, Хьюиш сделал доклад на семинаре. Хьюиш признался, что и сам не знает, что это за сигнал. Самое приемлемое объяснение, которое Хьюиш мог дать ошеломленной толпе, что этот источник – пульсирующий белый карлик.

Статья вышла в конце февраля. Авторы очень осторожно высказывались о природе пульсирующего сигнала из космоса. Журналисты пришли в еще большее возбуждение, узнав, что открытие сделал студент и, более того, этот студент – девушка. В то время женщин-физиков было еще меньше, чем сегодня, а до 1948 года женщины вообще не могли быть полноправными членами Кембриджского университета. Белл фотографировали сидя, стоя, в лаборатории, где она якобы внимательно изучает какие-то научные документы. Один журналист даже попросил Белл пробежаться, размахивая руками и изображая радость, ведь она как-никак только что сделала открытие! Ей задавали, как казалось журналистам, самые уместные вопросы. Например, они спрашивали, выше ли она принцессы Маргарет и сколько у нее любовников24. Хотя, возможно, средства массовой информации больше внимания уделяли Белл, а не Хьюишу, номинантом на Нобелевскую премию по физике стал руководитель. Совместно с Райлом Хьюиш получил эту премию в 1974 году.

“Я думаю, сегодня, вероятно, все сложилось бы по-другому”, – мягко говорит Белл и отворачивается. На протяжении многих лет она старалась привлекать женщин к занятиям наукой, содействовать тем из них, кто занимается точными науками и математикой, разрабатывает новые технологии или стал инженером-конструктором. “Сегодня женщина – научный работник – явление вполне обычное, но ситуация еще не совсем нормальная”, – говорит Белл. Вскоре после защиты диссертации она вышла замуж и уехала с мужем, который, будучи госслужащим, часто менял место жительства. Белл перестала заниматься пульсарами, но науку не бросила. Переключившись на рентгеновскую астрономию, Белл вошла в рабочую группу британско-американской орбитальной рентгеновской обсерватории Ariel 5. Хотя Нобелевский комитет обошел Белл стороной, ей вручили многочисленные награды, включая премию по фундаментальной физике за 2018 год[9]. С 2002 по 2004 год Белл была президентом Королевского астрономического общества. Прошло много десятилетий, а Белл все еще часто приглашают в качестве докладчика на многие международные конференции по всему миру.

Сразу после публикации 24 февраля 1968 года статьи Белл и Хьюиша исследователи по всему миру бросились выяснять, что же было источником этих таинственных пульсаций. Нейтронные звезды не были в приоритете у Белл и Хьюиш: они подозревали белые карлики. Но ученые знали, что период одного из источников 0,25 секунды слишком мал для белых карликов. “На это возразить нечего, – рассказывает Лонгейр, – нельзя заставить белые карлики вращаться так быстро”.

И все же колебания белого карлика нельзя было исключать, и поэтому в своей статье “Наблюдение быстро пульсирующего радиоисточника” Хьюиш и его команда в порядке рабочей гипотезы указали на то, что пульсации, которые они видели, могут быть результатом колебаний или белого карлика, или нейтронной звезды25.

Название “пульсар” появилось несколько позже, только через несколько недель после этой публикации. Энтони Михаэлис, научный корреспондент газеты Daily Telegraph, спросил Хьюиша, как он предполагает назвать эти новые звезды, и продолжил: “Поскольку они пульсируют, может, название «пульсар» подойдет?” Хьюиш ответил: “Да, вполне подходит”. Михаэлис это запомнил, и 5 марта 1968 года в своей статье написал, что название “пульсар” (“пульсирующая звезда”), скорее всего, закрепится за этим новым небесным объектом26.

Но присвоение имени – не решение основной проблемы. Что же такое эти новые пульсирующие звезды? Нейтронные звезды вполне могли бы быть подходящими кандидатами, но тогда никто не верил, что их когда-нибудь удастся обнаружить. Теория предсказывала: мало того, что эти звезды должны быть крохотного размера – диаметром со средний по величине город, – они еще не должны излучать тепло, а значит, их чрезвычайно сложно обнаружить, по крайней мере в оптическом или радиодиапазоне.

Дело не в том, что никто не искал пульсирующие источники радиоволн. В 1951 году на заседании Королевского астрономического общества в Лондоне австрийский астрофизик Томас (Томми) Голд сделал доклад, называвшийся “Происхождение космического радиошума”, в котором говорил о возможности существования таких объектов. Но его никто не услышал. А совсем незадолго до того, как Белл обнаружила эту свою первую закорючку на, казалось, нескончаемо выползающей из самописца ленте, астрофизик Франко Пачини, работавший тогда в Корнеллском университете, представил статью в журнал Nature, где описал модель вращающейся и пульсирующей нейтронной звезды. Эта статья была опубликована в ноябре 1967 года, именно тогда, когда кембриджская группа хранила свое открытие за семью печатями. Пачини предположил, что из быстро вращающейся нейтронной звезды с магнитным полем должен вырываться доступный наблюдению узконаправленный поток излучения. Он также писал, что это излучение может исходить от вещества, оставшегося после взрыва сверхновой вокруг нейтронной звезды. Цвикки еще в 1933 году первый говорил о чем-то подобном27.

Открытие Белл, о котором стало известно через несколько месяцев после публикации статьи Пачини, произвело эффект разорвавшейся бомбы. Голд счел, что он реабилитирован, и независимо от Пачини предложил объяснение нового открытия на основании своей гипотезы о природе пульсирующих источников радиоволн. Он полагал, что странные пульсации появляются из-за вращения нейтронной звезды. Согласно Голду, регулярные пульсации связаны с тем, что находящееся в состоянии плазмы вещество магнитосферы (он ввел этот термин) нейтронной звезды разгоняется до скорости, сравнимой со скоростью света. Это происходит как вследствие высокой скорости вращения, так и из-за сильного магнитного поля нейтронной звезды. Однако, как и в 1951 году, в 1968-м научное сообщество неодобрительно восприняло теоретические построения Голда. Его доклад даже не приняли на первую научную конференцию по пульсарам, состоявшуюся в мае 1968 года в Нью-Йорке. Члены оргкомитета, по их собственному выражению, решили, что таким образом они воспрепятствуют распространению всяких нелепых теорий. Голд приводит их ответ в своих воспоминаниях: “Ваше предположение настолько безосновательно, что, если мы примем ваш доклад, конца не будет другим, столь же безумным работам, которые мы будем вынуждены принять”28.