100 великих научных открытий

Анализ данных показал асимметричные и двойные всплески, а это означало, что газовые облака постоянно движутся между звездами с разной скоростью, улавливая то одну, то другую волну, и темные полосы в спектре накладываются. Следовательно, вещество в космосе распределяется неравномерно и не отличается спокойствием, а вакуума там нет и в помине.

Во второй половине ХХ в. анализу подверглось излучение радиодиапазона с относительно большой длиной волны — от нескольких миллиметров до нескольких километров, — и в спектре проявились темные узкие полосы, расположенные особенно близко одна к другой, словно единым фронтом. Хозяевами этих полос оказались молекулы так называемой гидроксильной группы, состоящие из атомов водорода и кислорода. Под воздействием окружающих фотонов (порций-частиц) радиоизлучения молекулы возбуждались, все составляющие их частицы приходили в движение ― и совершался скачок энергии, сопровождаемый ответным испусканием фотонов. Так возникало вынужденное мазерное излучение, которое, как выяснилось позже, несет в себе не меньше энергии, чем солнечное.

В 1980-х космические аппараты «Вояджер» засняли на кольцах Сатурна странные перпендикулярные полосы, похожие на спицы велосипедного колеса. Ученые предположили, что это космическая пыль, но не обычная, а заряженная электричеством. Поэтому ее концентрация, расположение в пространстве, движение зависят не только от сил тяготения, но и от магнитного поля планеты. Подобные образования были названы пылевой плазмой.

Так к концу ХХ в. были открыты все компоненты межзвездной среды: плазма (состоящая из ионов, электронов и других заряженных частиц), газ, пыль и пылевая плазма.

Нейтронные звезды

Сейчас уже всем известно, что во Вселенной существуют маленькие по космическим меркам (всего-то 10-километровые), но при этом раскаленные до миллиона градусов и очень тяжелые объекты. Имя им — нейтронные звезды. Рождается такая звездочка при взрыве старой звезды, израсходовавшей все свое ядерное топливо, и представляет собой стремительно сжимающееся ядро, которое вылетает из облака газовой оболочки со скоростью около 350 км/с. Масса таких тел почти в 1,5 раза превышает солнечную (которая, между прочим, составляет 1,9884 × 10

 кг), а излучение охватывает все диапазоны: длинные радиоволны, короткие рентгеновские волны, а также оптические, включающие видимые, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Ядра этих удивительных звезд вмещают нейтронов в 9 раз больше, чем положительных частиц — протонов. Однако в результате различных взаимопревращений в центре тела могут оседать более мелкие частицы, например гипероны или пи-мезоны, и даже, возможно, образуется материя, состоящая из одних кварков, которые в земных условиях не могут существовать самостоятельно, вне частицы-«дома». Более того, нейтронная звезда ведет себя совсем не так, как земное тело: внутри остывает быстрее, чем снаружи, легко притягивает другие объекты, поскольку окружена очень мощным магнитным полем, а ее ядро отличается сверхтекучестью (то есть способно просочиться в минимальное отверстие) и сверхпроводимостью (проводит ток без сопротивления).

Обо всем этом ученые узнали совсем недавно. А между тем в начале ХХ в., когда были открыты электрически нейтральные частицы — нейтроны, советский физик Лев Ландау (1908–1968) лишь предположил, что где-то могут существовать большие тела, «слепленные» исключительно из этих частиц. Такие объекты должны быть очень стойкими: под натиском атмосферы электроны внутреннего вещества вдавливаются в протоны — появляются новые нейтроны, а затем сама звезда своей массой уплотняет их до такого состояния, что они начинают ощущать друг дружку, подстраиваясь под действия соседей (то есть ведут себя как квантовые частицы).

В 30-е годы ХХ в. еще двое ученых — американский астроном Фриц Цвикки (1898–1974) и немец Вальтер Бааде (1893–1960) — высказали догадку о рождении нейтронных звезд в результате взрыва старой (вернее, сверхновой) звезды. Но из-за слишком блеклого свечения этих объектов найти их не получалось вплоть до 1960-х.

Наконец в 1967 г. произошло знаковое для астрономии событие: британский ученый Энтони Хьюиш и его молодая помощница-студентка Джоселин Белл в ходе наблюдений за тем, как мерцают в космосе разнообразные источники радиоизлучения, чисто случайно наткнулись на объекты, сигнал от которых поступал ежесекундно. Это не могли быть ни помехи, ни излучение обычной звезды, поэтому поначалу ученые решили, что услышали послания инопланетян. Однако, изучив свою находку внимательнее, они пришли к выводу: обнаружен радиопульсар — нейтронная звезда, которая окружена небывало мощным магнитным полем и вращается настолько быстро, что от полюсов у нее отлетают заряженные частицы газа, образующие плазму. Магнитное поле генерирует электрическое, а оно, в свою очередь, разгоняет частицы плазмы, и от нее начинают исходить электромагнитные волны.