Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса - Катя Москвич
Обнаружение темной материи, безусловно, было бы огромным открытием. Оно распахнуло бы совершенно новое окно в ту часть Вселенной, которую раньше мы могли наблюдать только по ее гравитационным эффектам, и это стало бы огромным достижением в космологии. Наблюдая гамма-свечение, астрономы могли бы оценить массу темной материи и понять, как она связана со Стандартной моделью физики элементарных частиц, которая на настоящий момент лучше всего описывает то, как все известные частицы и три из четырех известных фундаментальных взаимодействий (электромагнитное, слабое и сильное, но не гравитационное) связаны друг с другом. “Это произвело бы революцию в моей области”, – говорит Слейтер.
Тем не менее она не согласна с Хупером в том, что пульсары – неинтересные объекты, и считает, что найти в галактическом центре целую новую популяцию миллисекундных пульсаров было бы крупным открытием. Их находка могла бы побудить астрономов исследовать эволюцию Млечного Пути и выяснить, как эти звезды попали туда. “Надо быть очень неблагодарным, чтобы заявлять что-то вроде: «О, это не темная материя, я не получил того, что хотел найти, я разочаровался и больше не собираюсь этим заниматься», – говорит Слейтер. – Обнаружение совершенно новой популяции нейтронных звезд, о существовании которой мы никогда не подозревали, даст нам много ключей к разгадке истории нашей Галактики. Чего я боюсь больше, так это того, что мы так и не сможем узнать этого”.
Так что гонка за открытиями продолжается. Если в течение следующих одного-двух десятилетий действующие обсерватории GBT, MeerKAT, Parkes, FAST, Arecibo или будущие, такие как SKA, действительно обнаружат пульсары, рассыпанные по всему галактическому центру, то счет в борьбе между нейтронными звездами и темной материей станет 2:0.
Глава 7
Как пульсары обзаводятся планетами
С утра Эндрю Лайн был как на иголках. Сидя в ярко освещенном огромными люстрами конференц-зале, он смотрел на людей, которые продолжали заходить в переполненное помещение.
В среду 15 января 1992 года не меньше тысячи человек пришло послушать его доклад на собрании Американского астрономического общества в Атланте. Третий день конференции заранее отводился под специальную сессию, посвященную возможности образования планет вокруг нейтронных звезд. Эндрю Лайн, астроном из Манчестерского университета, и его коллеги полгода назад объявили, что впервые в истории за пределами Солнечной системы обнаружили планету, обращающуюся вокруг звезды.
Несмотря на то что найденная планета обращалась вокруг звезды, похожей не на Солнце, а скорее на мертвое ядро некогда массивной звезды, превратившейся в пульсар, эту новость посчитали первым реальным свидетельством того, что во Вселенной могут существовать другие планетные системы. Когда в июле 1991 года команда Лайна объявила о своем открытии, ученое сообщество восторженно встретило эту новость.
Теперь Лайну предстояло заявить огромной аудитории, что все это ошибка. Перед тем как начать выступление, он слегка откашлялся, чтобы прочистить горло.
Сейчас он хорошо понимал, откуда возникла эта ошибка. В 1985 году телескоп Lovell в обсерватории Джодрелл-Бэнк обнаружил серию импульсов, посылаемых неизвестной ранее нейтронной звездой. Лайн и его коллега астроном Тревор Клифтон назвали ее PSR В 1829-10, занесли в каталог и, как обычно, начали фиксировать моменты прихода импульсов, чтобы определить период вращения звезды. Эти моменты менялись по мере движения Земли по орбите вокруг Солнца. Как и в обычной двойной системе, когда наша планета находилась по одну сторону от Солнца, то есть ближе к пульсару, импульсы приходили в телескоп раньше, а когда Земля перемещалась на противоположную сторону, импульсы приходили позже. Хронометрируя импульсы в течение нескольких месяцев, они смогли определить приблизительное положение пульсара на небе. Он находился в созвездии Щит, примерно в тридцати пяти тысячах световых лет от Земли1.
Однако в мае 1991 года астрономы заметили нечто странное в периоде пульсара – примерно каждые 180 дней регулярность всплесков излучения нарушалась. Сначала они не придали этому особого значения, решив, что сбой – это “шум тайминга”, возникающий из-за неравномерности вращения пульсара. Такие неравномерности могут возникать случайным образом, и астрономы не совсем понимают, по какой причине это происходит. Аспирант Сетнам Шемар после изучения данных предположил, что колебания могут быть связаны с телом планетной массы, которое обращается вокруг нейтронной звезды с периодом, равным полугоду. Эндрю Лайн и Мэтью Бейлз, наблюдая пульсар в течение нескольких лет, увидели, что странности с периодом оставались неизменными, то есть величина его отклонений была стабильной.
“Единственное объяснение, которое мы смогли тогда придумать, заключалось в том, что эти отклонения могли быть связаны с обращением очень маленького тела планетной массы вокруг нейтронной звезды”, – рассказывал мне Лайн в июле 2019 года, когда мы с ним сидели рядом с телескопом Lovell в обсерватории Джодрелл-Бэнк. Лайн и тогда выглядел удрученным. Понятно, что ему тяжело вспоминать события тех дней.
Планета, по расчетам Шемара, должна иметь массу Урана и двигаться по орбите, похожей на орбиту Венеры, с периодом обращения вокруг пульсара, равным полугоду. Планета, обращающаяся вокруг пульсара! Невероятно!
Лайн, Шемар и Бейлз опубликовали свою статью в журнале Nature 25 июля 1991 года под заголовком “Первая планета за пределами нашей Солнечной системы[27]”. Это открытие вызвало ажиотаж в средствах массовой информации: журналисты из популярных и научных изданий в течение нескольких недель писали о нем, а астрофизики поздравляли с открытием.
Тем не менее что-то в шестимесячном периоде обращения планеты казалось подозрительным и продолжало беспокоить Лайна. Он боялся, что где-то может скрываться ошибка и что странные изменения периода связаны с движением Земли вокруг Солнца. Во время рождественских и новогодних каникул, когда у него наконец появилось немного свободного времени, он решил перепроверить все расчеты.
2 января 1992 году Лайн еще раз подробно проанализировал результаты. Он и его коллеги фиксировали через определенный период времени два разных положения пульсара, отличающиеся друг от друга всего на одну девятую градуса. Обычно при определении нового положения оба они взаимно корректируются, но в тот раз этого не произошло.
Когда Лайн вставил в модель новое положение пульсара, шестимесячная периодичность внезапно исчезла. Команда Лайна просто неверно истолковала циклические колебания во времени прихода импульсов, объяснив их гравитационным влиянием планеты. А на самом деле они неверно учли поправку на эллиптичность орбиты Земли вокруг Солнца. Значит, никакая планета вокруг этого пульсара не обращалась.
“Я просто никак не мог в это поверить, – говорил Лайн. –
