Рудольф Киппенхан - Рудольф Киппенхан 100 миллиардов солнц: Рождение, жизнь и смерть звезд
При взрывах сверхновых такое обогащение межзвездной материи происходит особенно быстро, поскольку, как мы увидим в гл. 11, во время таких взрывов в межзвездное пространство выбрасывается много тяжелых элементов. Скорости разлета части вещества при взрыве сверхновой настолько велики, что оно быстро заполняет весь объем нашей Галактики. Это частицы вездесущего космического излучения, которое мы наблюдаем и у поверхности Земли.
То, что после взрыва сверхновой остаются и другие объекты, кроме расширяющегося светящегося облака и космического излучения, впервые стало известно в 1968 году.
Глава 8
Пульсары, которые не пульсируют
Сообщение, опубликованное в феврале 1968 года в английском журнале «Nature», было столь удивительным, что его тут же подхватила вся мировая пресса. Группа ученых в Кембридже, руководимая Энтони Хьюишем, извещала о том, что ей удалось принять радиосигналы из глубин Вселенной.
Новый радиотелескоп в Кембридже
После второй мировой войны начался расцвет радиоастрономии. Космический газ — межзвездное вещество — обладает способностью испускать и поглощать излучение в области радиочастот. Подобно свету, это излучение проходит сквозь земную атмосферу и может служить дополнительным источником информации о Вселенной. Исследуя космическое радиоизлучение, можно получать сведения о свойствах межзвездного вещества в нашей Галактике; удается также принимать и анализировать радиоизлучение межзвездного газа в других звездных системах. Галактики, дающие особенно интенсивное радиоизлучение, получили название радиогалактик.
Приходящее к нам радиоизлучение испытывает влияние вещества, выбрасываемого Солнцем и движущегося в межпланетном пространстве к границам Солнечной системы (т. е. влияние солнечного ветра, о котором шла речь в предыдущей главе). Наблюдаемые из-за этого временные флуктуации радиоизлучения во многом подобны мерцанию света звезд, обусловленному движениями воздушных масс в атмосфере.
Именно для исследования подобных флуктуации, обусловленных межпланетным веществом, и был предназначен радиотелескоп, строительство которого было начато в Кембридже в 60-е годы. На площади в два гектара (где уместилось бы 57 теннисных кортов) было установлено более 2000 отдельных антенных элементов. Поскольку с помощью этого антенного поля предполагалось исследовать флуктуации излучения радиоисточников, вызванные солнечным ветром, приемное устройство было рассчитано на регистрацию быстрых изменений приходящего радиоизлучения. Прежние радиотелескопы не давали такой возможности, и поэтому кембриджский радиотелескоп как будто специально был приспособлен для открытия быстропеременных сигналов от пульсаров — открытия, которое отодвинуло на второй план ту задачу, ради которой радиотелескоп был построен: исследование флуктуации радиоизлучения, обусловленных солнечным ветром.
Поскольку поворачивать гигантскую антенную систему невозможно, подобный радиотелескоп принимает радиоизлучение из узкой полосы небесной сферы, которая проходит над антенной радиотелескопа, пока Земля совершает свое суточное вращение. В июле 1967 г. строительство было закончено и начались наблюдения. Круглые сутки регистрировалась интенсивность приходящего радиоизлучения с длиной волны 3,7 метра. За неделю на 210 метрах диаграммной ленты самописец рисовал кривые интенсивности излучения от семи участков неба. Усилия были направлены на поиск стабильных радиоисточников, излучение которых «мерцает», взаимодействуя с солнечным ветром. Наблюдениями на телескопе и трудоемкой обработкой результатов занималась аспирантка Джоселин Белл. Ее интересовали быстрые флуктуации радиоизлучения от космических источников, попадающих в поле зрения телескопа при суточном вращении Земли.
Рассказывает Джоселин Белл
Девять лет спустя Джоселин Белл-Бернелл в своей речи на одном из приемов вспоминала о том времени, когда она под руководством Хьюиша работала в Кембридже над диссертацией. Она рассказывала о выходившей из-под пера самописца нескончаемой ленте, которую ей приходилось просматривать. После первых трех десятков метров она научилась распознавать радиоисточники, мерцающие из-за солнечного ветра, и отличать их от радиопомех земного происхождения. «Через шесть или восемь недель после начала исследований я обратила внимание на какие-то отклонения сигнала, зарегистрированного самописцем. Эти отклонения не очень походили на мерцания радиоисточника; не были они похожи и на земные радиопомехи. Кроме того, мне вспомнилось, что подобные отклонения мне однажды встречались и раньше, когда регистрировалось излучение от этого же участка неба». Дж. Белл хотела вернуться к этой записи, но ее задержали другие дела. Только в конце октября 1967 г. она вновь занялась этим явлением и попыталась записать сигнал с более высоким временным разрешением. Однако источник на этот раз найти не удалось: он вновь дал о себе знать лишь к концу ноября.
«На ленте, выходящей из-под пера самописца, я видела, что сигнал состоит из ряда импульсов. Мое предположение о том, что импульсы следуют один за другим через одинаковые промежутки времени, подтвердилось сразу же, как только лента была вынута из прибора. Импульсы были разделены интервалом в одну и одну треть секунды (рис. 8.1). Я тотчас же связалась с Тони Хьюишем, который читал в Кембридже лекцию для первокурсников. Первой реакцией его было заявить, что импульсы — дело рук человеческих. Это было естественно при данных обстоятельствах. Однако мне почему-то казалось возможным, что сигнал может идти и от какой-нибудь звезды. Все-таки Хьюиш заинтересовался происходящим и на другой день пришел на телескоп как раз в то время, когда источник входил в поле зрения антенны — и сигнал, к счастью, появился снова». Источник со всей очевидностью имел внеземное происхождение, поскольку сигнал появлялся всякий раз, когда телескоп оказывался направлен на этот участок неба. С другой стороны, импульсы выглядели так, как будто их посылают люди. Быть может, это представители внеземной цивилизации? Едва ли, впрочем, сигнал шел от планеты, обращающейся вокруг звезды.[21]
Рис. 8.1. Сигналы первого обнаруженного пульсара на ленте самописца. Хотя форма отдельных импульсов не одинакова, они следуют друг за другом через строго постоянные интервалы времени.
«Незадолго до Рождества я предложила Тони Хьюишу выступить на конференции и на самом высоком научном уровне поставить вопрос о том, каким образом следует истолковать эти результаты. Мы не верили, что сигналы посылает какая-то чужая цивилизация, однако такое предположение однажды высказывалось, и у нас не было доказательств, что мы имеем дело с радиоизлучением естественного происхождения. Если же допустить, что где-то во Вселенной нами были обнаружены живые существа, то возникала любопытная проблема: как следует обнародовать эти результаты, чтобы это было сделано со всей ответственностью? Кому первому сообщить о них? В тот день мы так и не решили эту проблему: я отправилась домой в полной растерянности. Мне нужно было писать свою диссертацию, а тут откуда-то взялись эти окаянные „зеленые человечки“, которые выбрали именно мою антенну и рабочую частоту моего телескопа, чтобы установить связь с землянами. Подкрепившись ужином, я вновь отправилась в лабораторию, чтобы проанализировать еще несколько лент. Незадолго до закрытия лаборатории я просматривала запись, относящуюся к совершенно другому участку неба, и на фоне сигнала от мощного радиоисточника Кассиопея А заметила знакомые возмущения. Лаборатория закрывалась, и мне пришлось уйти, однако я знала, что именно этот участок неба рано утром будет в поле зрения телескопа. Через несколько часов я вернулась в обсерваторию. Из-за холода что-то испортилось в приемном устройстве нашего телескопа. Конечно, так всегда и бывает! Однако я пощелкала выключателями, побранилась, посокрушалась, и минут пять установка работала нормально. И это были те самые пять минут, когда появились возмущения. На этот раз возмущения имели вид импульсов, следующих через 1,2 секунды. Я положила ленты на стол Тони и отправилась праздновать Рождество. Какая удача! Было совершенно невероятно, чтобы „зеленые человечки“ из двух разных цивилизаций выбрали одну и ту же волну и то же время для посылки сигналов на нашу планету».
Вскоре Джоселин Белл обнаружила еще два пульсара, а в конце января 1968 г. было послано сообщение в журнал «Nature». В нем шла речь о первом пульсаре. Джоселин Белл-Бернелл вспоминает: «За несколько дней до опубликования заметки Тони Хьюиш выступил на семинаре в Кембридже с докладом о полученных результатах. Казалось, все кембриджские астрономы пришли на семинар, по их интересу и энтузиазму я впервые поняла, какую революцию мы затеяли. Был здесь и профессор Хойл, и мне вспоминается его заключительный комментарий. Он сказал, что ему впервые приходится слышать о подобных звездах, и он еще не успел как следует обдумать этот вопрос. Однако ему кажется, что это должны быть не белые карлики, а останки сверхновых».
