Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

5 ноября 2015 года стояла солнечная, но прохладная погода. Астрофизик из Корнелла Шами Чаттерджи только-только сел за свой стол, как на экране появилось электронное письмо. Он взглянул на тему, показавшуюся ему довольно скучной: “Небольшой интересный факт, касающийся вспышки Спитлер”, и сначала не придал сообщению особого значения. Электронное письмо, отправленное аспирантом Университета Макгилла в Монреале по имени Пол Шольц, было разослано примерно сорока корреспондентам из его списка рассылки, в том числе и Чаттерджи. Все сорок были астрономами, принимавшими участие в анализе данных из крупнейшего на сегодняшний день обзора наблюдений галактической плоскости PALFA (Pulsar Arecibo L-band Feed Array, “обзор пульсаров с помощью антенного облучателя в L-диапазоне телескопа Arecibo”), проведенных на телескопе Arecibo.

Сначала Чаттерджи отправился выпить кофе, через несколько минут открыл текст… и не поверил своим глазам. “Трудно передать, насколько шокирующим и удивительным было то сообщение”, – говорит он. Автор объявлял, что один из ранее наблюдавшихся FRB, официально названный FRB 121102, а неофициально – “всплеск Спитлер”, вспыхнул во второй раз.

Этот всплеск оказался одним из двенадцати FRB, которые на тот момент были обнаружены. Он носит имя Лоры Спитлер, астронома из Радиоастрономического института Макса Планка в Бонне, которая обнаружила его еще в 2014 году. На самом деле она нашла его в обзоре данных PALFA телескопа Arecibo, а сама тарелка телескопа в Пуэрто-Рико зарегистрировала эту вспышку еще двумя годами ранее, в ноябре 2012-го. Это была на тот момент единственная вспышка, которую заметили не на телескопе Parkes, а на другом радиотелескопе, и это стало важным событием для ученых – оно устранило все остававшиеся сомнения в том, что с Parkes могло быть что-то не так.

Регистрация повторного всплеска стала большой удачей. Источники вспышек излучения могли оказаться просто особо мощными пульсарами, и, если бы удалось зарегистрировать несколько импульсов от одного и того же источника, было бы намного легче убедить всех, что они реальны. Поэтому в мае и июне 2015 года сотрудники сообщества PALFA решили наблюдать небо в той его части, откуда пришел всплеск Спитлер, но используя гораздо более чувствительный, чем Parkes, телескоп Arecibo. В течение нескольких месяцев после этого Шольц с помощью суперкомпьютера тщательно проверял данные радиотелескопа. И вдруг зафиксировал вторую вспышку в том же направлении¹⁰.

“Это было потрясающе”, – говорит Чаттерджи. Тогда большинство физиков полагало, что эти сверхмощные FRB в принципе не могут повторяться, ведь ни одна из одиннадцати вспышек, обнаруженных до вспышки Спитлер, не повторилась. “Все знали, что FRB не повторяются, поскольку для того, чтобы импульс проходил межгалактические расстояния, требуется огромное количество энергии, а это означает, что произошла какая-то катастрофа, а значит, не может быть никаких повторов, – говорит Чаттерджи. – И вот он: единственный FRB, найденный на Arecibo, и как раз оказался повтором”. Оправившись от изумления, он побежал по коридору и попросил своего коллегу – астронома Джима Кордеса – просмотреть его электронную почту, затем вернулся в офис и начал печатать ответ. Тем временем его почтовый ящик начал заполняться. К полуночи там оказалось пятьдесят шесть сообщений от разных астрономов.

Поскольку Шольц был автором первого послания, он чувствовал себя обязанным высказать предположение о том, что могло быть источником повторного импульса. Ясно, что многие предыдущие модели, предполагавшие катастрофическое происхождение FRB, были сразу же отвергнуты – по крайней мере, для этого всплеска, – поскольку повторная вспышка не могла быть вызвана, скажем, сверхновой или столкновением двух нейтронных звезд. И Шольц выдвинул нестандартную идею “внегалактического магнетара” – молодой, очень сильно намагниченной, быстро вращающейся нейтронной звезды. В обсуждение включились и другие участники сообщества, и Маура Маклафлин первой согласилась с предположением Шольца.

Но где находился источник? Да, он дважды посылал импульсы, но астрономы знали: чтобы определить его положение, придется ждать еще одной вспышки, в идеале увидеть ее нужно сразу на нескольких радиотелескопах, чтобы можно было сравнить сигналы. Чаттерджи и его коллеги сразу же предложили задействовать для этой цели антенную систему Very Large Array в Нью-Мексико и наблюдать эту область неба в течение десяти часов. Они считали, что именно двадцать семь тарелок – это то, что поможет определить местоположение источника вспышек. И астрономы замерли в ожидании. Десять часов антенная система сканировала небо, сигнал проверялся каждые несколько миллисекунд, но так ничего и не было обнаружено. Чаттерджи был подавлен.