Генрих Бурмин - Штурм абсолютного нуля

Сжатие ядра прекращается, и образуется устойчивое тело: нейтронная звезда, состоящая в основном из нейтронов.

Согласно современным представлениям, если масса сверхновой звезды превышает массу Солнца в три — пять раз, то вещество сжимается неограниченно и образуется так называемая «черная дыра».

Нейтронная звезда представляет собой быстро вращающееся вокруг своей оси сверхплотное тело. Масса одного кубического сантиметра ее вещества равна 100 миллионам тонн! Это очень маленькое в астрономическом масштабе тело: ее диаметр равен десяти — пятнадцати километрам. Вместе с тем феноменальная плотность делает ее массу сопоставимой с массой Солнца.

Вспышку сверхновой звезды, в результате которой возникла так называемая Крабовидная туманность, наблюдали в 1054 году китайские астрономы.

В декабре 1968 года трое молодых исследователей Вселенной из обсерватории Стюарда при Аризонском университете (США) — Кок, Дисней и Тейлор — обнаружили в Крабовидной туманности пульсар.

Это открытие, казалось, послужило убедительным доводом в пользу гипотезы о том, что пульсар — это нейтронная звезда.

Простейшим «пульсирующим телом» является равномерно вращающийся маяк, излучающий узкий пучок света. При этом на корабле, находящемся в море, наблюдаются периодические вспышки. Они повторяются через промежуток времени, равный периоду вращения маяка, а продолжительность вспышки определяется шириной пучка света.

Когда вращающаяся звезда излучает узкий пучок, то в момент, когда этот пучок направлен к наблюдателю, последний зарегистрирует импульс излучения. Интервал между двумя последовательными импульсами излучения должен соответствовать одному обороту звезды вокруг ее оси.

Нейтронная звезда долгое время была лишь математической абстракцией. Никто не мог быть уверен, что она существует в природе.

Казалось, с открытием пульсаров «голубая мечта» теоретиков получила реальное воплощение. Однако для получения убедительных доказательств того, что пульсар действительно является нейтронной звездой, теоретикам и экспериментаторам предстояло еще немало потрудиться.

В то время как физики — теоретики стремились познать природу пульсаров, радиоастрономы продолжали наблюдать поведение этих удивительных небесных тел.

Особый интерес вызвали два пульсара. С одним из них читатель уже знаком. Это «Краб» из Крабовидной туманности. Второй, который находится на другом участке нашей Галактики, называется «Парус».

У обоих пульсаров было обнаружено явление «сбоя» — скачкообразного уменьшения периода вращения.

Сам факт убыстрения вращения этих небесных тел не мог удивить астрономов. Внезапное изменение периода ряда звезд неоднократно наблюдалось и ранее. Поражало связанное со сбоями поведение пульсаров. Оказалось, что после сбоя период пульсара изменяется продолжительное время: три месяца у «Краба» и два года у «Паруса», после чего происходит следующий сбой.

Вполне возможно, что тайна «маленьких зеленых человечков» осталась нераскрытой и по сей день, если бы не были известны такие явления, как сверхпроводимость и сверхтекучесть.

Межэлектронное притяжение в сверхпроводниках, как читатель уже знает, приводит к образованию связанных пар электронов.

Оказывается, что такое явление присуще не только электронному газу, но и многим другим системам микрочастиц. Так, в атомных ядрах, где взаимодействие между частицами очень велико, образуются связанные пары протонов и связанные пары нейтронов, похожие на электронные пары в сверхпроводниках. В этом смысле можно говорить о сверхпроводимости атомного ядра.

Разумеется, непосредственно наблюдать сверхпроводимость такой микроскопической системы, как атомное ядро, невозможно. Здесь сверхпроводящее состояние проявляется в ряде побочных явлений, например, в процессе поглощения атомным ядром падающего излучения.

Иное дело, нейтронная звезда, которая представляет собой, по сути, гигантское атомное ядро, состоящее в основном из нейтронов.

В недрах звезды нейтронное вещество находится в жидком состоянии. При этом нейтронная жидкость разбивается на связанные пары нейтронов, подобные куперовским электронным парам в сверхпроводнике, а следовательно, пребывает в сверхтекучем состоянии.