Дмитрий Брашнов - Удивительная астрономия

«Железные» звезды были открыты, что называется, «на кончике пера». Так говорят в тех случаях, когда какое-то природное явление сначала предсказывают и только потом обнаруживают в ходе космических исследований. Существование таких объектов предсказал в 1931 году выдающийся отечественный физик Лев Ландау (1908–1968), а затем его гипотезу развил академик Виталий Гинзбург (1916–2009).

Эти ученые вычислили, какие превращения станет претерпевать сверхмассивная звезда, если начнет сжиматься под действием собственной тяжести. Звездное вещество сожмется в настолько тесный и плотный комок, что в его сердцевине атомы переродятся в «кашицу» из тяжелых частиц – нейтронов. Поэтому в солидных научных трудах «железную звезду» называют также «нейтронной».

Понадобилось 30 лет, чтобы астрономы смогли обнаружить нейтронные звезды и лучше изучить их природу. Английская студентка Джоселин Белл в 1967 году проводила изучение радиосигналов, которые испускает центр Галактики, и обнаружила среди них нечто, похожее на радиопередачу инопланетной цивилизации. Сигнал представлял собой череду импульсов, повторяющихся с интервалом в 1300 миллисекунд, словно где-то глубоко в космосе работал мощный радиомаяк. Неужели с Землей пытаются связаться братья по разуму? Объекту присвоили номер LGM1 (от английского Little Green Men № 1 – «объект № 1 маленьких зеленых человечков»).

Дальнейшие исследования показали, что инопланетяне тут совершенно ни при чем. Сигнал имел природное происхождение, его испускал некий неизвестный астрономам темный объект, который решено было назвать пульсаром , то есть пульсирующей звездой. Тогда-то и обнаружилось, что пульсары представляют собой нейтронные звезды Ландау – Гинзбурга.

Откуда берутся в космосе пульсары? Пока в недрах нормальной звезды протекают термоядерные реакции, светило буквально распирает поток лучистой энергии: звезда испускает в мировое пространство свет, тепло и массу частиц. Но рано или поздно запасы водорода и гелия в ядре заканчиваются, и синтез начинает затухать. Звезда выделяет все меньше энергии, так что ее газовые оболочки уже ничто не распирает изнутри. Звездное вещество резко сжимается, вызывая грандиозный космический взрыв. Вспышка от этого взрыва настолько сильна, что затмевает собой свечение целой Галактики. Нередко после такого взрыва остается газовая туманность.

Это неудивительно, если учесть, что масса нейтронной звезды равна солнечной или превышает ее (не более чем в 2 раза), но вот размеры пульсара составляют лишь 20–30 км в поперечнике – вот до какой степени сжато вещество в этой звезде.

Снаружи пульсар покрыт толстой, двухкилометровой корой, которая состоит в основном из железа и никеля. Поэтому пульсар можно смело назвать «железной» звездой. Впрочем, поверхность объекта неоднородна, на ней имеются участки с разными свойствами, в том числе излучающее «оконце». Это небольшое пятно, которое интенсивно шлет радиосигнал или другие лучи во Вселенную. Поскольку пульсар вращается вокруг своей оси с безумной скоростью (1 оборот в секунду или даже доли секунды), то вращается и пятно. В результате астрономы на Земле улавливают импульсы с интервалом, который как раз и равен периоду вращения. Если звезда крутится со скоростью 1 об/с, то и радиосигнал будет поступать к нам с интервалами в 1 секунду.

Строение нейтронной звезды

Железную кору нейтронной звезды время от времени ломают «звездотрясения», вызванные какими-то загадочными процессами внутри объекта. Что творится там, под слоем металла, трудно сказать. Скорее всего, между корой и ядром из нейтронной кашицы лежат три «съедобных» слоя: «швейцарский сыр», «лазанья» и «спагетти». На самом деле, конечно, звезда – это не холодильник. И речь идет не о продуктах, а о тех изменениях, которые происходят с атомами вещества в глубоких слоях пульсара. В «сырном» слое атомы пока еще нормальные, шарообразные. В слое «лазаньи» они сплющены. В слое «спагетти» – вытянуты в ниточку.

Еще в 1054 году китайские астрономы заметили и записали в летописях появление на небе новой звезды, настолько яркой, что ее несколько дней подряд можно было видеть средь бела дня. Такие звезды называют сверхновыми . На самом деле перед нами не рождение нового светила, а гибель старого в виде грандиозного вселенского взрыва. Сверхновая, открытая китайцами, была вспышкой от такого взрыва в созвездии Тельца, который привел к образованию на месте звезды огромной туманности в 5000 световых лет от Земли. Эту газовую туманность из-за ее причудливой формы назвали «Крабовидной». В 1969 году стало ясно, что в центре туманности находится сжатый остаток погибшей звезды – пульсар PSR 0531+21.