Пульсары стареют из-за воровства

Недавно немецкий астрофизик Томас Таурис разгадал "загадку миллисекундных пульсаров". Речь идет о том, что возраст некоторых из этих объектов, по расчетам ученых, оказывался больше возраста Вселенной, чего, как вы понимаете, быть не может. Таурису удалось доказать, что его предшественники неправильно определяли возраст этих нейтронных звезд.

Фото:

Пульсары, честно говоря, вообще объекты весьма скандальные — их плазмой не корми, а дай только поэпатировать публику. Начнем с того, что само открытие этих объектов в свое время весьма всполошило мир. Напомню, что когда в 1967 году аспирантка известного астронома Э. Хьюриша Джастин Белл, работая на радиотелескопе Маллардской обсерватории Кембриджского университета, обнаружила странные радиосигналы на частоте 85,7 МГц, приходящие из дальнего космоса, все решили, что молодому астрофизику удалось "засечь" переговоры инопланетян по рации.

Три месяца открытие Белл держали в секрете, пока сам Хьюриш, наконец-то, не разобрался в ситуации — он доказал, что данные радиоимпульсы испускает быстро вращающаяся нейтронная звезда. Позже подобным объектам присвоили гордое имя пульсаров. А чуть позже были открыты рентгеновские пульсары — они, соответственно, испускают рентгеновские лучи при вращении. Таким образом угроза инопланетного вторжения очередной раз миновала, Хьюриш получил Нобелевскую премию (совместно с Белл, конечно же), а астрофизики с энтузиазмом взялись за изучение этих загадочных объектов.

Сегодня о пульсарах известно достаточно много. Это действительно своеобразные нейтронные звезды, которые образуются таким способом: когда крупная звезда подходит к моменту гибели и взрывается как сверхновая, то ее верхние оболочки отбрасываются взрывом, а ядро быстро коллапсирует. Если исходной массы этого ядра недостаточно, чтобы образовать черную дыру, то в космосе появляется чрезвычайно плотная нейтронная звезда.

Она начинает быстро вращаться и попутно "разряжать" избыток напряжения, возникающего в ее колоссальном магнитном поле, в виде узконаправленных, чрезвычайно мощных потоков излучения — радио- или рентгеновского. Однако, из-за этого вращения данные потоки становятся "видимыми" лишь периодически, то есть тогда, когда оказываются направлены более-менее в сторону наблюдателя (а точнее, телескопа). Тем не менее, из периодичности фиксации этого излучения можно вычислить период вращения пульсара вокруг собственной оси. И если таковой не превышает четырех миллисекунд, то такой пульсар называют миллисекундным (представьте себе, эта огромная "юла" может совершать за секунду несколько сотен оборотов вокруг своей оси!).

Исследуя взаимоотношение этих космических "сироток" с объектами, находящимися рядом, астрофизики вскоре выяснили, что многие из них, как это и свойственно беспризорникам, имеют "криминальные наклонности". А именно — они воруют вещество у находящихся неподалеку звезд (это свойственно всем пульсарам, входящим в состав двойных и тройных звездных систем). Причем некоторые жертвы космических "бандитов" впоследствии становятся планетами с супертвердым составом. Словом, находиться рядом с этими хулиганами для благовоспитанных звезд весьма опасно.

В то же время за пульсарами уже давно установилась слава самых точных часов во всей Вселенной. Дело в том, что определить возраст этих нейтронных звезд достаточно просто. Известно, что со временем скорость вращения пульсаров замедляется, и, соответственно, растет периодичность, с которой наблюдается пульсирующее излучение. Так что, проанализировав изменения периодичности приходящих вспышек данного излучения, можно довольно точно установить изменение скорости вращения, а с ней — и возраст самой нейтронной звезды.

Так вот, после того, как астрофизики, вдохновленные этим открытием, начали увлеченно определять возраст миллисекундных пульсаров, у многих из них волосы на голове дыбом встали. И было из-за чего — оказалось, что многие из них старше не только тех звезд, у которых они бессовестно крадут вещество, но и вообще всей Вселенной (а ей, как мы помним, 13,75 ± 0,11 млрд лет). В общем, в астрофизическом сообществе снова запахло крупным скандалом.

Что же получается, что если во Вселенной есть объекты, которые старше ее самой, значит ее возраст определен неправильно? А если так, то приходится расстаться с Теорией Большого взрыва и объявить ее ошибочной — ведь возраст Вселенной рассчитывался, исходя из ее положений. И ситуацию здесь не спасет даже гипотеза Р. Пенроуза о том, что Больших взрывов могло быть несколько — пульсары вряд ли смогли бы просто "не заметить" их и пережить сжатие Вселенной.

Однако, может, дело в другом? А именно — может быть, возраст пульсаров был определен не совсем правильно? Именно это предположил немецкий астрофизик из Института Макса Планка по радиоастрономии Томас Таурис, который взялся разрешить эту проблему, получившую название "парадокс миллисекундных пульсаров".

Собрав все доступные данные о их скорости вращения и изменения периодичности излучений, ученый построил компьютерную модель эволюции пульсаров. И вот, анализируя результаты расчетов, Таурис обнаружил одну вещь, которую астрофизики до этого не учитывали. Оказалось, что в тот момент когда процесс передачи вещества от звезды к пульсару прекращается, тот должен резко тормозить, теряя при этом половину энергии своего вращения.

Одновременно магнитосфера нейтронной звезды как бы разбухает и, подобно пропеллеру, разбрасывает во все стороны падающее на пульсар вещество. А это, в свою очередь, приводит к дальнейшему замедлению вращения пульсара. Таким образом, в предыдущих расчетах возраста пульсаров ученые допускали ошибку, не учитывая эти два периодически повторяющихся замедления. В итоге получалось, что пульсар замедлялся намного сильнее естественным образом, а это обстоятельство весьма завышало его возраст.

Кроме того, расчеты Тауриса подсказали ответ на вопрос, почему астрофизики до сих пор не нашли еще более юрких, или, как их называют, субмиллисекундных пульсаров. Из них следует, что нейтронные звезды за время своей жизни просто не успевают "набрать" подобную скорость вращения. Еще бы — если их все время тормозит их же собственное "воровство"…

Читайте также: Пульсар в Стрельце: молодой и шустрый

Сейчас несколько астрофизиков вызвались проверить справедливость и корректность выводов Тауриса. И если окажется, что немецкий ученый все сделал правильно, то за теорию Большого взрыва можно будет не беспокоиться. Возраст пульсаров, тем не менее, пересчитать все же придется. А заодно — лишить их почетного звания самых точных часов во Вселенной.

Все самое интересное читайте в рубрике "Наука и техника"