§ 25. «ЗВЕЗДА-ГОСТЬЯ» В СОЗВЕЗДИИ ТЕЛЬЦА

В начале этой главы была приведена выдержка из китайской хроники, в которой сообщалось о появлении сверхновой звезды в созвездии Тельца в 1054 г. н. э.

Порожденная этим взрывом Крабовидная туманность весьма причудливой формы расширяется с большой скоростью, и нет сомнения в том, что 9 столетий назад все вещество туманности было собрано в том месте пространства, где в настоящее время видна слабенькая двойная звездочка, одна из компонент которой — остаток ядра разрушившейся сверхновой звезды, светило Совершенно нового типа — нейтронная звезда.

С помощью радиотелескопов было обнаружено, что она посылает переменное радиоизлучение в виде коротких импульсов, повторяющихся через 33 тысячных долей секунды. Так, в августе 1967 г. был открыт первый из многих пульсаров — переменных радиоисточников.

Внутреннее строение пульсаров существенно отличается от строения других звезд. Мы видели, что в обычной звезде ее равновесие сохраняется при взаимодействии гравитационного притяжения вещества к центру звезды и давления, которое уменьшается от центра к поверхности звезды. Общее давление складывается из газового давления и давления излучения, просачивающегося из ее недр. При расчетах внутреннего строения звезд предполагают, что вещество звезды ведет себя как идеальный газ и давление пропорционально плотности и температуре. Однако при очень больших плотностях вещество подчиняется другому закону, справедливому для так называемых вырожденных газов. Именно это приводит звезду в то особое состояние, о котором мы сейчас расскажем.

Из физики элементарных частиц известно, что объединение протона и электрона порождает нейтральную элементарную частицу — нейтрон. Однако в лабораторных условиях нейтрон нестабилен: он распадается на протон и электрон в среднем за 20 минут. При очень больших плотностях вещества этот распад затруднен и нейтроны становятся устойчивыми частицами. Именно это и происходит в недрах пульсара. Оказывается, что при взрыве сверхновой звезды ее ядро сжимается, протоны и электроны объединяются в пейтроны. В результате исчезают электростатические силы отталкивания одноименных зарядов, что способствует еще более интенсивному сжатию звезды под влиянием общего притяжения к ее центру. Плотность вещества повышается и достигает в недрах пульсара г/см3.

Звезда, имеющая массу, сравнимую с массой Солнца, собирается в компактный объект радиусом 20—30 км! При этом магнитное поле возрастает до напряженности .

Переменность излучения пульсара вызвана его осевым вращением. При наличии сильного магнитного поля движущиеся вдоль его силовых линий электроны испускают излучение не во все стороны, а в преимущественном направлении.

Рис. 32. Кривая изменения блеска пульсара NP 0532, расположенного вблизи центра Крабовидной туманности. На вертикальной оси отложена интенсивность в условных единицах.

Такое излучение часто называют синхротронным. Таким образом, возникает узко направленный поток излучения, который можно образно назвать «кинжальным». На поверхности звезды, вблизи ее магнитного полюса, образуется «пятно», которое излучает свет не во все стороны, а по перпендикулярному к поверхности звезды направлению. Если магнитная ось звезды не совпадает с ее осью вращения, то этот «кинжальный» луч меняет свое направление в пространстве. Когда он направлен на нас, мы видим вспышку излучения.

У пульсара Крабовидной туманности пульсирует не только радиоизлучение, но и оптическое излучение, как это видно из рис. 32, на котором изображена кривая изменения его блеска с периодом с.

Существование нейтронных звезд было предсказано советским физиком академиком Л. Д. Ландау. В заключение заметим, что нейтронные звезды являются также источниками рентгеновского излучения, которое можно обнаружить только специальными приборами, установленными на спутниках и орбитальных заатмосферных обсерваториях. Эти приборы позволили исследовать рентгеновское излучение космоса и обнаружили большое количество рентгеновских звезд и среди них особые объекты, которые можно назвать «взрывниками». Это своего рода рентгеновские пульсары и даже рентгеновские новые звезды. Их взрывы объясняются падением на нейтронную звезду вещества с последующим его преобразованием, в том числе превращением водорода в гелий, а затем гелия в тяжелые элементы, например, в железо. Мощность этих рентгеновских вспышек оказалась настолько большой, что их светимость в 10 000 раз больше светимости Солнца.