Сергей Попов - Суперобъекты. Звезды размером с город

Астрометрический спутник GAIA. Его задачей будет точное измерение положений множества звезд. Измерение годичных параллаксов на основе этих измерений позволит построить трехмерную карту нашей Галактики. Кроме этого, как ожидают, спутник откроет множество экзопланет.

Сейчас есть надежда, что спутник GAIA сможет обнаружить нейтронные звезды и черные дыры за счет эффекта микролинзирования. Этот спутник предназначен для очень точного измерения положения звезд. Это позволит построить трехмерную карту их распределения вплоть до центра Галактики. При микролинзирование меняется не только блеск звезды, но и ее видимое положение. GAIA сможет заметить это, в том числе в тех случаях, когда линзой является нейтронная звезда или черная дыра. Это будет новым способом наблюдать эти интереснейшие компактные объекты, а вдобавок мы сможем измерять их массы.

Сама идея магнитара появилась, как это нередко бывает, после того, как их обнаружили. История придумывания магнитаров такова. В начале 1990-х годов независимо друг от друга появилось две работы, где фигурировали нейтронные звезды с очень сильными магнитными полями. Во-первых, они были использованы в работе Владимира Усова для объяснения космических гамма-всплесков. Это загадка, которая в течение примерно 30 лет мучила астрофизиков. Гамма-всплески были обнаружены американскими спутниками-разведчиками (в СССР их наверняка называли «спутниками-шпионами»), которые должны были следить за ядерными испытаниями, проводимыми в первую очередь Советским Союзом и Китаем. Однако спутники начали видеть гамма-вспышки, которые приходят откуда-то из космоса. И вот с конца 60-х по конец 90-х годов ХХ века люди вообще не знали, что это такое, где происходит, и, конечно, было страшно интересно. Было придумано множество разных гипотез: начиная с того, что это происходит прямо в Солнечной системе, заканчивая гипотезой о далеких всплесках на космологических расстояниях, что в итоге и оказалось правильным.

Одна из идей, касающихся возможной природы космических гамма-всплесков, была такой (ее как раз и придумал Владимир Усов). Пусть рождается нейтронная звезда, которая обладает очень большим магнитным полем – примерно 1015 Гаусс, это в миллион миллиардов раз больше, чем на Земле или Солнце. Второе предположение состоит в том, что новорожденный компактный объект очень быстро вращается, делая оборот, скажем, за одну миллисекунду (что близко к предельному периоду вращения нейтронных звезд). В результате получается исключительно мощный источник энергии. Источником энергии служит вращение нейтронной звезды, которое быстро высвечивается благодаря сильному полю и быстрому вращению. Это как бы такой суперрадиопульсар. При этом вращение быстро замедляется (ведь высвечивается в первую очередь именно энергия вращения). Поэтому мы будем видеть довольно короткую вспышку – краткую активность с быстрым спаданием блеска. Излучение такого источника довольно легко сделать направленным, а также поместить заметную долю потока в самый жесткий диапазон спектра. Получим гамма-всплеск.

Кривая блеска первого зарегистрированного гамма-всплеска. Это событие произошло 2 июля 1967 года. Разгадку природы этих событий пришлось ждать 30 лет.

Другая работа – это статья Кристофера Томсона и Роберта Дункана, также опубликованная в 1992 году. Они придумали механизм образования нейтронных звезд с очень сильными магнитными полями – в сотни раз больше, чем у обычных радиопульсаров. Потом они продолжили разрабатывать свою идею в целой серии статей. Они-то, собственно, и придумали магнитары в современном понимании как объекты, которыми можно было объяснять разные источники (а заодно ввели в обиход астрофизиков это слово). Но самое главные среди них – так называемые источники мягких повторяющихся гамма-всплесков. Гипотезу о том, что эти источники могут являться магнитарами, Дункан и Томпсон высказали уже в первой своей статье в 1992 году.