Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

Правда, возникло некое замешательство, когда в пятидесятые годы радиотелескопы начали регистрировать радиоволны от источников, не соответствующих каким-либо видимым объектам на небе. Такие источники были компактными – и все же ярко “сияли” в радиодиапазоне. Это была загадка. Затем, в 1962 году, Джон Болтон, директор обсерватории Parkes в Австралии, и астроном Сирил Хазард использовали технику покрытия Луной для наблюдения одного из особенно ярких таких объектов¹². Они воспользовались тем, что траектория движения Луны хорошо известна, и точно определили его местоположение, когда Луна, проходя мимо, загородила источник и радиоизлучение прекратилось. Затем, когда Луна прошла источник и перестала быть препятствием для радиоволн, излучение появилось вновь.

На следующий год Мартин Шмидт из Паломарской обсерватории в Калифорнии исследовал этот источник с помощью телескопа Hale и в видимом свете обнаружил вырывающийся из него джет. Проанализировав спектр, ученые обнаружили большое красное смещение. Это значило, что объект удаляется от Земли со скоростью, равной одной шестой скорости света, то есть около 50 тысяч километров в секунду. Они также определили, что объект находится на расстоянии трех миллиардов световых лет от Земли. Он оказался гораздо дальше многих известных галактик, но светил гораздо ярче. Шмидт наблюдал первый квазизвездный (“сходный со звездой”) радиоисточник. Сейчас мы используем его сокращенное название – “квазар”. В следующем, 1964-м, году возникла гипотеза, что на самом деле квазары – это сверхмассивные черные дыры. Считается, что они находятся в центре большинства больших галактик и что это один из типов так называемых активных ядер галактик¹³.

“Время было по-настоящему бурным. Многим из нас повезло: мы начали работать именно тогда, когда все стремительно развивалось. Это было прекрасное время”, – рассказывает Лонгейр. Он, молодой аспирант, присоединился к кембриджской радиоастрономической группе в 1963 году и по предложению маститого радиоастронома Мартина Райла сразу с головой погрузился в поиски новых квазаров.

Сегодня Кавендишская лаборатория располагается на окраине Кембриджа, но во времена открытия нейтрона Чедвиком она находилась в центре города. Случилось так, что в старой лаборатории комната Лонгейра оказалась вблизи кабинета профессора астрофизики Энтони Хьюиша. Профессора интересовали квазары и, главное, сцинтилляция квазаров – на первый взгляд случайные флуктуации интенсивности испускаемых ими радиоволн. Это похоже на известное всем мерцание звезд: кажется, что яркость звезд меняется, а на самом деле эффект связан только с турбулентностью атмосферы Земли, через которую до нас доходит свет звезд. Турбулентность приводит к неоднородности воздуха и, как следствие, к фокусировке или дефокусировке света. Поскольку под действием ветра воздух движется, яркость каждой звезды представляется быстро флуктуирующей, или, иначе говоря, звезды мерцают. Когда радиоволны проходят сквозь разреженный газ в пространстве между звездами, они сталкиваются с похожими помехами. Межзвездная среда неоднородна: где-то она более плотная, где-то более разреженная. Приближаясь к Земле, радиоволны испытывают действие еще и солнечного ветра – вырывающихся из Солнца сгустков и облаков плазмы. В результате кажется, будто источник радиоволн “мерцает”. В отличие от мерцающих квазаров – компактных источников радиоволн – радиогалактики (другой тип активных галактических ядер с большим угловым диаметром) не мерцают. Изучая, как меняется сцинтилляция радиоисточника, ученые могут узнать больше о неоднородностях межзвездной среды¹⁴. (Подробнее о том, что происходит в межзвездной среде, см. в разделе “Чуть глубже: Межзвездная среда – пристанище нейтронных звезд”.)

Хьюиш полагал, что, если использовать большие радиотелескопы, способные отыскать на небе мерцающие источники, появится возможность отобрать среди них квазары. Его коллега Мартин Райл обнаружил несколько тысяч радиогалактик, многие из которых могли оказаться квазарами. Понять, какие именно, было невозможно, поскольку телескоп Райла работал на слишком высокой частоте, не позволявшей увидеть сцинтилляции. Идея Хьюиша состояла в следующем: надо построить радиотелескоп с высокочувствительной системой радиоантенн, позволяющей регистрировать очень низкие частоты¹⁵. От департамента научных и промышленных исследований Великобритании он получил грант в размере 17 тысяч фунтов¹⁶. Это не слишком много, но достаточно, чтобы вбить в землю тысячу столбов в открытом поле сельского Кембриджшира. Строительство началось в 1965 году.