Неизвестный источник энергии

 

Квазары таят в себе немало загадок. Однако самая трудная из них – это механизм, который позволяет этим объектам выделять столь гигантские количества энергии. Действительно, если квазары и впрямь находятся от Земли на столь громадных расстояниях, то какой же источник энергии поддерживает свечение квазара? И как эта невероятная светимость возникает?

Известно, что квазар занимает относительно небольшую часть пространства, что говорит о том, что он довольно компактен. Отсюда можно сделать вывод, что и механизм выделения энергии в квазаре тоже должен быть особенным.

Пытаясь объяснить этот световой феномен квазаров, ряд астрофизиков предполагает, что выделение энергии в квазарах, возможно, связано с наличием сверхмассивных черных дыр, которые и обеспечивают невероятную яркость этих экзотических объектов. Начиная с середины 70‑х годов прошлого века эта идея приобретает все большую популярность.

Невероятную яркость, а значит, выделения огромного количества энергии связывают также с работой сил тяготения, а радиоизлучение квазара – с синхротронным излучением заряженных частиц в магнитном поле.

Впрочем, существуют гипотезы, согласно которым мощность потоков энергии от квазаров значительно ниже, так как расстояния до них сильно преувеличены. Так, если квазары в 100 раз ближе к Земле, чем принято считать, то, согласно расчетам, их светимость завышена в 10 000 раз.

 

 

Советский астроном А.С. Шаров

 

В пользу этой гипотезы астрономы приводят тот аргумент, что квазары нередко видны вблизи пекулярных (необычных) галактик. Эти галактики имеют обычные красные смещения, которым соответствуют скорости удаления, равные нескольким процентам от скорости света. А квазары, расположенные на небе поблизости от них, имеют красные смещения в 10–20 раз больше!

Но если квазары находятся по соседству с относительно близкими галактиками, чем тогда объяснить их огромные красные смещения? И как вещество могло быть выброшено, причем всегда в противоположную от Земли сторону, с такими огромными скоростями, сохранив при этом форму объекта? Ответов на эти вопросы у астрофизиков пока нет…

Не могут пока астрономы объяснить, почему некоторые из квазаров меняют свою яркость с периодом в несколько суток, недель или лет. В то же время обычные галактики такой особенности не обнаруживают.

Любопытное исследование провели советские астрономы А.С. Шаров и Ю.Н. Ефремов. Они попытались выяснить, как вели себя квазары раньше. Для этого исследователи внимательно изучили 73 негатива, на которых с 1896 по 1963 год был зафиксирован объект 3С273. И, к немалому удивлению, установили, что 3С273 менял свою яркость! Причем очень заметно: от 12,0 до 12,7 звездной величины, то есть почти в два раза. А в некоторые периоды, например с 1927 по 1929 год, поток излучения от 3С273 возрастал в 3–4 раза!

Бывало и такое, что в течение всего нескольких суток объект менял яркость на 0,2–0,3 звездной величины. При этом внешне никаких других существенных изменений не происходило: объект неизменно казался звездой, хотя и переменной. Подобное явление позже было обнаружено и у объекта 3С48.

Чем же объяснить такое странное поведение объектов 3С48 и 3С273? Астрономами на этот счет были выдвинуты три гипотезы.

Согласно первой из них, звезды в галактике изменяют свою яркость сразу и одинаково, словно получив для этого некую команду. Безусловно, такое объяснение слишком абсурдно, чтобы его серьезно рассматривать.

Вторая гипотеза предполагает, что странные объекты, сходные с галактиками по характеру красного смещения, имеют совсем другую физическую природу. И скорее всего квазары представляют собой активные ядра очень и очень далеких галактик.

Считается, что квазары – это компактные объекты сравнительно небольших размеров, но при этом имеющие колоссальную массу, достигающую миллиардов Солнц. Именно сравнительно малыми размерами и можно объяснить колебания светимости квазара. А огромная масса позволяет ему иметь невероятную яркость или, точнее, светимость, поскольку известно, что чем массивнее звезда, тем ярче она светит. Эта закономерность давно установлена из наблюдений, а также из теоретических соображений.

В последние годы астрономы установили, что квазарам свойственно также инфракрасное и рентгеновское излучения. Причем мощность этих типов излучения у некоторых из этих объектов даже больше, чем в видимой области и в радиодиапазоне.

Если просуммировать энергии излучения во всех областях спектра, то окажется, что некоторые квазары выделяют в 100 000 раз больше энергии в секунду, чем гигантские галактики. Но опять же, это в том случае, если принятые сегодня оценки расстояний до квазаров верны.

И еще: оказалось, что большинство квазаров являются мощными рентгеновскими источниками. Более того, появилось предположение, что, в отличие от радиоизлучения, рентгеновское излучение – характерное свойство квазаров.

 

 

Глава 6. Загадки пульсаров

 

Пульсирующие и загадочные

 

В феврале 1968 года в английском журнале «Nature» был опубликован материал, в котором сообщалось о принятом из uлубин Вселенной радиосигнале. Зафиксировали его ученые из Кембриджа. А вообще этот сигнал приняла аспирантка Джоселин Белл. В то время она занималась случайными отклонениями радиоизлучений от космических источников, которые может уловить телескоп при суточном вращении Земли.

Девять лет спустя о своем открытии Дж. Белл говорила следующее: «Через шесть или восемь недель после начала исследований я обратила внимание на какие‑то отклонения сигнала, зарегистрированного самописцем. Эти отклонения не очень походили на мерцания радиоисточника. Не были они похожи и на земные радиопомехи. Кроме того, мне вспомнилось, что подобные отклонения мне однажды встречались и раньше, когда регистрировалось излучение от этого же участка неба».

К изучению странного явления Белл обратилась снова только в конце октября 1967 года. Теперь она попыталась записать сигнал с более высоким временным разрешением. Но на этот раз обнаружить источник не удалось. И только к концу ноября он заявил о себе снова.

«На ленте, выходящей из‑под пера самописца, я видела, что сигнал состоит из ряда импульсов. Мое предположение о том, что импульсы следуют один за другим через одинаковые промежутки времени, подтвердилось сразу же, как только лента была вынута из прибора, – вспоминала впоследствии Белл. – Импульсы были разделены интервалом в одну и одну треть секунды… Источник со всей очевидностью имел неземное происхождение, поскольку сигнал появлялся каждый раз, когда телескоп зондировал этот участок неба. С другой стороны, импульсы выглядели так, как будто их посылают люди…»

А вскоре Джоселин Белл обнаружила еще два пульсара. В конце же января 1968 года было отправлено сообщение об этом событии в журнал «Nature». Именно в нем и говорилось об открытии первого пульсара…

 

 

Джоселин Белл первой приняла радиосигнал из Глубин Вселенной

 

Самым удивительным для астрономов в поведении пульсаров был тот факт, что у них очень быстро менялась интенсивность излучения.

Если, например, у наиболее быстрых переменных звезд блеск может меняться в течение одного часа, а порой и еще быстрее, а блеск белого карлика в одной из двойных звездных систем в созвездии Геркулеса изменяется с периодом 70 секунд, то пульсары намного превзошли эти результаты. Оказалось, что интенсивность радиоизлучений изменяется за десятитысячные доли секунды.

Более того, дальнейшие исследования показали, что объект, от которого исходит импульс, имеет в поперечнике не больше нескольких сотен километров. А ведь это для космических масштабов мизерные размеры. Например, диаметр Земли равен примерно 13 тысячам километров.

А вскоре сообщения о вновь обнаруженных пульсарах стали поступать из многих обсерваторий мира. Сегодня астрономами зафиксировано более трехсот этих небесных тел. Периоды их лежат в пределах от 0,0016 секунд до 4,3 секунды. Кроме того, известно шестнадцать пульсаров, периоды которых менее 12 миллисекунд.

Самый близкий пульсар расположен от Земли на расстоянии около 60 парсеков, то есть в десятки раз дальше, чем ближайшие звезды. Самый же далекий пульсар находится в 25 килопарсеках от нашей планеты, т.е. далеко за центром Галактики.

Кроме Млечного Пути, пульсары отмечены и в других галактиках. Например, их обнаружили в Большом и Малом Магеллановых Облаках, а также в шаровых скоплениях.

Хотя по форме отдельные импульсы все же незначительно отличаются один от другого, тем не менее период пульсара является практически неизменным. Случается, что импульсы от пульсара внезапно пропадают, но после возобновления приема в точности повторяют прежний ритм.

Правда, еще в самом начале их изучения астрономы обнаружили, что период многих пульсаров постепенно увеличивается, то есть со временем они становятся «медленнее». В то же время частота следования импульсов меняется очень незначительно: чтобы период пульсара удвоился, должно пройти примерно 10 миллионов лет.