Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

Во время своих кратких обзоров неба Вольщан натолкнулся на два миллисекундных пульсара, которые находились намного выше галактической плоскости. Один из них заинтересовал его больше других: это была двойная система, только четвертая из обнаруженных на тот момент, и определенные характеристики сделали ее отличным объектом для проверки общей теории относительности Эйнштейна. “Я был действительно очень, очень увлечен этим, – говорит Вольщан. – И отложил анализ другого обнаруженного мной пульсара на некоторое время, не зная, какой он мне приготовил сюрприз”.

Как оказалось, этот другой пульсар, который стал всего лишь пятым по счету миллисекундным пульсаром, обнаруженным на тот момент, и на который какое-то время не обращали внимания, изменит не только жизнь Вольщана, но и наше понимание происхождения планет и галактик.

Когда Вольщан наконец нашел время и вернулся к результатам наблюдений за этим пульсаром, он заметил некоторые его странности. Как и в случае с любым новым пульсаром, он начал хронометрировать его, то есть в течение нескольких месяцев измерять время прихода от него импульсов, что требовалось для построения модели. “Но поведение во времени этого пульсара было очень трудно промоделировать, – говорит Вольщан. – Он просто вел себя не так, как я ожидал от него, да и вообще на тот момент никто такого ожидать не мог”. Импульсы были нерегулярными, что казалось странным, поскольку миллисекундные пульсары обычно очень стабильны. Также Вольщан заметил какую-то закономерность в этой нерегулярности, но не мог понять, с чем она связана.

Поскольку миллисекундные пульсары обычно встречаются в двойных системах, астрономы знают, что время прихода импульса от пульсара из двойной системы отличается от времени прихода импульса от пульсара, не имеющего пары. Вольщан заметил похожие отклонения, но они были очень маленькими. Чем менее массивен объект, обращающийся вокруг другой звезды, тем меньше эти отклонения, но в данном случае регистрируемые отклонения были слишком малы, чтобы быть вызванными белым карликом – типичным компаньоном миллисекундного пульсара в двойных системах. Но это была не единственная проблема. Когда Вольщан попытался соотнести данные с одной определенной орбитой, сначала это получалось, но затем наблюдаемые данные переставали укладываться на эту орбиту. Он снова и снова пытался усовершенствовать модель, но ничего не выходило.

Озадаченный, он начал очень внимательно наблюдать пульсар каждый день в течение трех недель, чтобы определить точный характер отклонений. В результате этой кропотливой работы он понял, что система, которую он наблюдал, совершенно точно не была стандартным двойным пульсаром. Он также отверг и другое распространенное в то время мнение: будто бы сейсмические процессы внутри нейтронной звезды могли заставить ее вести себя нетипично, создавая так называемый шум тайминга, разброс во времени приходов импульсов. Ему эта гипотеза казалась очень маловероятной (поскольку это был старый миллисекундный пульсар). Затем Вольщан проверил свой метод анализа данных и поискал какие-либо технические проблемы в работе Arecibo, но оказалось, что во второй обнаруженной им двойной системе пульсаров ни один из этих странных эффектов не проявлялся. Если источником ошибок были не приборы и анализ данных верен, странность должна заключаться именно в самой пульсарной системе.

Несмотря на уникальную чувствительность Arecibo, Вольщан не мог определить точное местоположение пульсара. А это было важно, потому что любая ошибка в определении его положения могла быть неправильно интерпретирована как обращающийся вокруг него объект. Чтобы разобраться в этом, Вольщан попросил коллегу-астронома Дейла Фрейла, работавшего в обсерватории VLA (с двадцатью семью антеннами), расположенной в Сокорро, штат Нью-Мексико, помочь ему. Фрейлу потребовалось совсем немного времени, чтобы определить местоположение пульсара.

Вооружившись точными координатами, Вольщан планировал совершить научный рывок. “Я очень ясно видел: то, на что я смотрел, было чем-то вроде биений при сложении двух синусоидальных волн. Итак, я знал, что должны существовать два объекта, обращающихся вокруг пульсара”, – говорит он. Когда он измерил амплитуду этих волн, он понял, что их источники должны иметь планетную массу порядка земной.

Когда Вольщан наконец получил результаты, он посмотрел на экран и не поверил своим глазам. Действительно, тогда астрономы не подозревали, что планеты могут обращаться вокруг нейтронных звезд, ведь Эндрю Лайн еще не опубликовал свою (ошибочную) статью – это произошло позже в том же году. Итак, хотя Вольщан думал, что два тела планетной массы могут объяснить полученные им