Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

Томпсон и Дункан пояснили: наподобие переходного маховика молодые магнетары, вращаясь и быстро замедляясь, должны излучать радиоволны. Электрические токи, обуславливающие их огромные магнитные поля, медленно затухают на протяжении тысяч лет, что делает молодые магнетары яркими и непрерывно действующими источниками рентгеновского излучения. Годами эта модель оставалась лишь одной из нескольких приемлемых теорий. Но Томпсон и Дункан показали, что, если AXP – на самом деле магнетары, такие же как источники мягких повторяющихся гамма-всплесков, они время от времени должны демонстрировать яркие вспышки, которые астрономы должны иметь возможность обнаружить. Однако для наблюдения этого явления исследователям нужен был какой-то новый метод. Идея пришла в голову Виктории Каспи, астрофизику из Университета Макгилла в Монреале.

В ожидании “глитча”[17]

Я встретилась с Каспи дождливым октябрьским днем. Клены за окном ее кабинета соревновались в выборе самых ярких осенних оттенков желтого и красного. Каспи – хрупкая, невысокая женщина с копной красиво вьющихся волос и, кажется, неизменной улыбкой. У нее огромный опыт исследования радиопульсаров. В аспирантуре Каспи много занималась хронометрированием пульсаров и, в частности, миллисекундных пульсаров на основании данных обсерватории Аресибо. Это было только самое начало мониторинга временной динамики пульсаров — очень точной регистрации времени прихода импульсов для определенного числа разбросанных по небу пульсаров. Каспи точно знала, как “сохранять период” – отслеживать каждое вращение нейтронной звезды в течение длительного времени. “Я знала, что главное – иметь результаты двух наблюдений, разделенных небольшим временным интервалом, часом или двумя, затем третьего измерения, выполненного несколькими часами позже, а затем надо увеличивать интервалы до тех пор, пока не будет достаточно наблюдать их только раз в месяц”, – рассказывает Каспи.

Но это были радиопульсары. Однажды, в 1995 году, когда Каспи после защиты диссертации работала в Калифорнийском технологическом институте, она услышала доклад физика Тома Принса об аномальных рентгеновских пульсарах. Эти системы ее заинтриговали. Как раз в то время Дункан и Томпсон выдвинули предположение, что это могут быть магнетары, и Каспи хотела помочь разгадать загадку. За несколько месяцев до этого приступила к работе орбитальная рентгеновская обсерватория RXTE, и она подумала, что было бы интересно проверить, применим ли к AXP метод отслеживания периода, использованный ею при исследовании радиопульсаров. Каспи не слишком много знала о RXTE, но ее друг и коллега из Массачусетского технологического института Дипто Чакрабарти знал достаточно, и поэтому план исследования они составили вместе. “Этот проект требовал очень больших ресурсов телескопов, но был одобрен”, – говорит Каспи. Метод хронометрирования сработал, что стало понятно сразу же после получения первого пакета данных RXTE. Выяснилось, что, в отличие от достаточно нестабильных аккрецирующих рентгеновских пульсаров, аномальные рентгеновские пульсары вращаются вполне стабильно.

Для Каспи это служило доказательством того, что AXP излучают не за счет аккреции вещества звезды-компаньона в двойной системе. Но это еще не доказывало, что это магнетары, и поэтому она продолжила систематические наблюдения. Метод хронометрирования, главное в котором – сохранение согласованности периодов, дает возможность обнаруживать внезапные, очень малые изменения периода вращения подобных объектов, и однажды они с Чакрабарти такое изменение зарегистрировали. Это было первое наблюдение так называемого глитча аномальных рентгеновских пульсаров. Хотя обычно радиопульсар представляет собой очень точные астрономические часы, при глитче период вращения пульсара внезапно становится короче – нейтронная звезда начинает вращаться быстрее, а затем ее скорость вращения постепенно восстанавливается до прежнего значения (подробнее о глитче см. главу 5). “Это важно, поскольку до того глитч наблюдался только у радиопульсаров. И это стало еще одним убедительным свидетельством в пользу того, что AXP имеют больше общего с одиночными радиопульсарами, чем с аккрецирующими пульсарами”, – рассказывает Каспи. Как следовало из измеренных Каспи и Чакрабарти скоростей замедления вращения AXP, их магнитные поля тоже существенно больше, чем у одиночных радиопульсаров.