Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

Чиа Мин Тан проводил каникулы дома, в Малайзии. 7 августа 2017 года был тихий летний день. После ланча мать и брат отправились смотреть телевизор, а Тан решил проглядеть данные со станции наблюдения пульсаров, с которыми он работал в Манчестерском университете перед отъездом домой. Тан стал магистрантом ровно год, десять месяцев, двенадцать дней и двадцать часов тому назад. Работу над диссертацией он стремился закончить как можно скорее. Это была первая остановка на длинной дороге к его мечте – он хотел стать профессором.

Тан анализировал данные, полученные при обзоре неба LOFAR Tied-Array All-Sky Survey

(LOTAAS). LOFAR (Low Frequency Array, “низкочастотная антенная система”) – необычный, достаточно новый инструмент, представляющий собой сеть радиотелескопов, расположенных главным образом в Нидерландах¹

. Это самый большой в мире и самый чувствительный телескоп, работающий в диапазоне частот 10-240 МГц, самых низких частот, которые можно зарегистрировать наземным телескопом. Сигналы, на которые Тан с удивлением смотрел, указывали на то, что в том месте, откуда они исходят, имеется несколько новых пульсаров с разными периодами – разными временами, за которые нейтронная звезда совершает один полный оборот вокруг своей оси. Все они располагались на одном и том же расстоянии от Земли и в одной и той же области неба. Заинтригованный, Тан продолжил анализировать данные. Стало понятно, что источник всех сигналов – один и тот же пульсар, но у него невероятно длинный период вращения, равный 23,5 секунды, и что сигналы регистрировались несколько раз за время оборота пульсара вокруг своей оси. Тан был ошарашен: это самый медленный из всех известных пульсаров. Тан немедленно сообщил о своем открытии коллегам из международной группы ученых LOTA AS. Сразу была запланирована встреча для обсуждения дальнейших действий, но Тану пообещали, что дождутся его возвращения.

Через несколько дней, в самолете, летящем назад в Манчестер, Тан думал только о своем открытии. Пульсар, теперь его называют PSR J0250 + 5854, вращался так медленно, что на диаграмме, обычно используемой астрономами для оценки популяции пульсаров в зависимости от скорости вращения звезды, он попадал ниже так называемой линии смерти. Эта теоретическая линия определяет границу, за которой пульсар считается умершим – он вращается так медленно, что прекращает испускать радиоволны, которые можно зарегистрировать. Когда такое происходит, обнаружить нейтронную звезду невозможно, если только она не “вернется к жизни” (что может произойти только в очень ограниченном числе специальных случаев). Пульсар Тана, однако, далеко отодвинул линию смерти от того места, где ученые ожидали ее обнаружить.

Сделанное открытие представлялось Тану невероятным: он никак не ожидал, что откроет такой важный новый пульсар, да еще во время работы над диссертацией. Однако то, что открытие было сделано дома, несколько притушило возбуждение: коллеги не могли порадоваться вместе с ним. Тан объяснил родным, что обнаружил нечто совсем необычное, но объяснить им, что это такое, оказалось невозможно. Он не мог дождаться того момента, когда снова окажется в Манчестере.

Рейс задерживался, и Тан уже начал паниковать. На встречу, где планировалось обсуждать новый пульсар, он примчался с чемоданом прямо из аэропорта. Коллеги дожидались его, и они вместе приступили к обсуждению значимости открытия и будущей научной публикации. Ученые пришли к выводу, что, вероятно, есть еще не открытые медленно вращающиеся пульсары. “Если мы их обнаружим, мы будем лучше себе представлять популяцию пульсаров и нейтронных звезд в галактике”, – говорит Тан. Кроме того, это поможет астрономам оценить, насколько быстро образовывались нейтронные звезды при эволюции Вселенной. У новооткрытого пульсара есть еще одна странность. Дело в том, что, хотя вращается он очень медленно, измерения скорости замедления вращения показывают, что в сравнении с другими пульсарами его магнитное поле велико.

После того как LOFAR обнаружил этот пульсар, его сигналы зарегистрировали и другие телескопы с рабочей частотой от 300 до 400 МГц. Как и многие астрономы сегодня, Тан еще ни разу не нанес визит радиотелескопу, на котором работает. Прямой необходимости в этом нет: все данные можно получить и проанализировать удаленно. Однако мне захотелось увидеть LOFAR – этот очень необычный телескоп, конструкция которого так не похожа на конструкцию других наземных инструментов, отслеживающих пульсары.

На поезде из Амстердама до города Хогевен на северо-востоке Нидерландов всего два часа езды. Начало мая. Прямо рядом со станцией, как на красивой открытке, нарядные голландские дома с разукрашенными окнами.