Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

Однако GBT справляется с этими проблемами лучше, чем многие другие радиотелескопы. Он чрезвычайно чувствителен в высокочастотной области, где влияние рассеяния и дисперсии, мешающих обнаруживать пульсары, меньше, и это повышает вероятность их нахождения. С другой стороны, как говорит Линч, “пульсары не хотят помочь нам их найти, поскольку при переходе к высоким частотам их яркость уменьшается”. Таким образом, нужно найти компромисс между необходимостью преодолеть негативные эффекты от рассеяния на ионизированном газе, которое испытывает излучение на пути от пульсаров к Земле, и необходимостью работать в области частот, где чувствительности еще хватает на то, чтобы обнаружить пульсары, хотя по своей природе они там и слабо излучают. Другими словами, задача, которую должны решить астрономы, состоит в том, чтобы найти радиотелескоп, работающий на частотах достаточно высоких, чтобы преодолеть воздействие ионизированного газа, и, с другой стороны, достаточно чувствительный, чтобы можно было зарегистрировать более слабые на этих частотах сигналы от пульсаров, если они там есть.

Большинство миллисекундных пульсаров находится в шаровых звездных скоплениях – далеких звездных структурах Млечного Пути. Хупер говорит, что, судя по тому, как они светят, таких пульсаров в галактическом центре просто не может быть в таком количестве, чтобы объяснить регистрируемый избыток излучения. Однако другие астрофизики считают это возможным. Дискуссия, похоже, зашла в тупик, по крайней мере, так было до 2015 года, когда две группы ученых – одна во главе с Кристофом Венигером, астрофизиком из Амстердамского университета, а другая под руководством Слейтер – опубликовали статьи в поддержку гипотезы пульсаров. Эти две группы использовали несколько отличающиеся друг от друга методики для интерпретации данных с телескопа Fermi, учитывающие его технические ограничения. Поскольку Fermi не направлен на источник, как это происходит в традиционном эксперименте, а просматривает очень широкую область неба, он улавливает излучение, приходящее с разных направлений. Особенно яркие точечные источники (включая пульсары) появляются в этом излучении в виде горячих точек, но более слабые пульсары вполне могут затеряться на фоне шумов¹⁴.

Обе команды астрономов разбили участок неба вокруг галактического центра на множество пикселей. Затем они измерили изменения в уровне излучения от пикселя к пикселю, считая количество отдельных фотонов, регистрируемых телескопом Fermi. Они отметили, что наблюдались вполне заметные различия в количестве фотонов между этими пикселями даже после вычитания вариаций ожидаемого излучения от известных источников, иными словами, имелись “горячие” и “холодные” области неба. По их словам, горячие области, или яркие пиксели, можно объяснить наличием одного яркого пульсара или скопления миллисекундных пульсаров. Тусклые – более холодные – пиксели соответствовали отсутствию пульсаров. Хотя некоторые горячие и холодные точки можно считать появившимися случайно, уровень изменения яркости был достаточно высоким для того, чтобы его можно было объяснить присутствием скопления пульсаров, но настолько слабых, что их трудно обнаружить по отдельности. “Если вы замечаете на снимке какие-то разводы, то они связаны с пульсарами, хотя вы и не можете уверенно сказать, что видите отдельные пульсары”, – говорит Линден.

Авторы статьи утверждали, что, если бы именно столкновения вимпов – частиц темной материи, все еще существовавших лишь в теории, – были источником всего избыточного излучения, все участки неба должны были бы светиться в гамма-диапазоне примерно одинаково. Казалось бы, пульсары выиграли спор. Даже Хуперу пришлось признать, что аргумент в пользу пульсаров оказался довольно сильным. Он вспоминает, что эти две статьи оказали большое влияние на ученых и убедили многих в том, что именно быстро вращающиеся нейтронные звезды, вероятно, были источником излучения. “Раньше на arXiv.org каждые несколько дней выходила новая статья о свойствах темной материи, – говорит Хупер, – но внезапно количество таких работ снизилось в три или четыре раза. Вот так и упал до нуля интерес к этому предмету”.

Но Хупер по-прежнему был настроен скептически по отношению к пульсарной теории и очень откровенно высказывался о недостатках обеих статей. “Я считал, что такое чередование пятен можно объяснить множеством причин, в конце концов, большая часть гамма-излучения, обнаруженная этим телескопом, связана не с избытком излучения, о котором мы говорим, а с более обычными астрофизическими процессами. И вероятно, они тоже приводят к образованию пятен, просто мы про них не знаем”. Ему казалось совершенно правдоподобным предположение о том, что данные наблюдений могут также скрывать и большой монотонно меняющийся избыток излучения, связанный с аннигиляцией темной материи. Он спорил, приводил доводы, но не смог убедить других.