Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

Но примерно в 10 % случаев, когда пульсар входит в двойную систему и движется вместе со своим компаньоном, возможны очень небольшие, но регулярные изменения моментов прихода импульсов пульсара в точку наблюдения. Хронометрирование (иногда еще говорят “тайминг”) – это метод отслеживания появления этих импульсов.

Когда, обращаясь вокруг своего компаньона, пульсар удаляется от Земли, длина волны импульсов увеличивается (имеет место красное смещение) и каждую секунду их регистрируется меньше. Когда же пульсар приближается к Земле, длина волны импульсов уменьшается и каждую секунду их регистрируется больше. Это связано стак называемым эффектом Доплера. Вот, вероятно, самый известный пример этого эффекта из нашей повседневной жизни. Если скорая помощь быстро едет по направлению к нам, волны звука, издаваемого сиреной, сжимаются, что означает уменьшение длины волны и увеличение частоты (высоты звука). При этом импульсы становятся ближе друг к другу – и мы слышим “виу-виу-виу”. Но в тот момент, когда скорая помощь проносится мимо и начинает двигаться от нас, волны растягиваются и высота (частота) звука сирены понижается. Теперь мы слышим “вииу… – вииу… – вииу…”¹⁸

С чем же связаны вариации времени прихода сигнала на Землю? Обычно излучение распространяется вдоль прямой линии, но, в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна, в присутствии сильного гравитационного поля, такого как вблизи массивных тел, ткань пространства-времени искривляется, излучение “следует” за кривизной пространства – и траектории фотонов изгибаются. Чем плотнее объект, тем сильнее изгибается вблизи него свет. В 1919 году сэр Артур Эддингтон, директор астрономической обсерватории в Кембридже, и королевский астроном сэр ФрэнкУотсон Дайсон подтвердили справедливость общей теории относительности. Во время полного солнечного затмения они с помощью телескопов получили изображение участка неба с Солнцем в центре и отметили расположение звезд вокруг него в момент съемки. Сравнение этого изображения с изображением тех же звезд, сделанным через пару месяцев, когда Солнца уже рядом с ними не было, позволило увидеть искривление световых лучей гравитационной силой Солнца. Когда Эйнштейн узнал об этом, он написал матери: “Сегодня хорошие новости… британские экспедиции на самом деле доказали, что вблизи

Солнца световые лучи искривляются”¹⁹. Из-за искривления свет идет к нам дольше, чем если бы он распространялся по прямой. Компаньон пульсара изгибает излучение на его пути к Земле. Задержка сигнала – дополнительное время, которое требуется излучению для достижения телескопа, – называется эффектом Шапиро. Подобные измерения и законы Кеплера позволяют установить орбиты обоих объектов, а исходя из этого – оценить массы, необходимые для создания подобных орбит. Хронометрирование годами ведут самые разные телескопы, включая Lovell в Великобритании, Parkes в Австралии, FAST в Китае, Green Bank Telescope в Соединенных Штатах и Arecibo в Пуэрто-Рико.

Глава 5Путешествие к центру нейтронной звезды

Все началось со сбоя.

В начале марта 1969 года с пульсаром Вела случился “припадок”. Дик Манчестер только что провел целый день на телескопе Parkes, находящемся в Австралии. Он наблюдал пульсар, обнаруженный Аланом Воганом и Майклом Ларджем с помощью телескопа Molonglo всего несколькими месяцами ранее. В результате их открытия впервые была установлена прямая связь между нейтронными звездами и остатками сверхновых. Манчестер охотился за пульсарами уже год. Новоиспеченный обладатель ученой степени, только что окончивший австралийский Ньюкаслский университет, он начал свою работу научным сотрудником в обсерватории Parkes всего за двенадцать дней до публикации в журнале Nature 24 февраля 1968 года статьи о самом первом пульсаре PSR В 1919 + 21, или LGM-1.