тов в секунду ! Звезда, однако не может вращаться сколь угодно
быстро, поскольку при слишком высокой скорости она будет разру-
шена центробежными силами. Предельная скорость вращения звезды
определяется величиной гравитации на поверхности звезды; для бе-
лого карлика этот предел равен примерно одному обороту в секун-
ду. Если бы скорость вращения белого карлика соответствовала пе-
риоду пульсара в Крабовидной туманности, то он не выдержал бы
действия центробежных сил. С большей скоростью могла бы вращаться
лишь более плотная звезда.
Это возвращает нас к нейтронным звездам: вероятно, периоди-
ческие "вспышки" пульсара объясняются вращением нейтронной звез-
ды. Для этого нейтронная звезда должна совершать оборот вокруг
своей оси за доли секунды, и это вполне возможно: сила тяжести
на поверхности нейтронной звезды достаточно велика. Нейтронная
звезда может вращаться гораздо быстрее.
Гипотезу Томаса Голда, согласно которой пульсары являются
вращающимися нейтронными звездами, астрофизики сразу же приняли
как наиболее правдоподобную. Вековое увеличение периода пульсара
объяснялось бы тогда постепенным замедлением вращения нейтронной
звезды. Это вполне естественно: можно предположить, что энергия,
посылаемая пульсаром в виде электромагнитного излучения, черпа-
ется за счет энергии вращения нейтронной звезды. Вращение могло
бы постепенно замедляться только из-за потерь энергии на излуче-
ние, хотя в действительности торможение сильнее.
Ученые пришли к выводу, что энергия, высвобожденная в ре-
зультате замедления вращения пульсара Крабовидной туманности,
расходуется не только на излучение самого пульсара, но и на из-
лучение всей туманности. Этим разрешается еще одно затруднение.
В то время как свечение обычных туманностей - например, пла-
нетарной туманности или туманности Ориона - обусловлена излуче-
нием атомов, свечение Крабовидной туманности имеет совершенно
иное происхождение. Электроны, обладающие в результате взрыва
сверхновой огромной энергией, движутся здесь со скоростью, близ-
кой к скорости света. В магнитном поле туманности электроны дви-
жутся по круговым орбитам, излучая при этом свет. Оставался не
решенным вопрос, почему эти электроны с 1054 года движутся все
также быстро, почему они не замедлились, теряя свою энергию на
излучение. Со временем интенсивность излучения должна ослабе-
вать, и свечение Крабовидной туманности меркнуть. По-видимому,
электроны пополняют свою энергию за счет какого-то внешнего ис-
точника. Теперь этот источник был найден. Если Томас Голд прав,
то в Крабовидной туманности находится вращающаяся нейтронная
звезда, которая, возможно, через свое магнитное поле передает
энергию окружающему газу. Как гигантский пропеллер, вращается
нейтронная звезда в туманности, обеспечивая электронам высокую
скорость, а Крабовидной туманности - большую яркость. Запаса
энергии вращения нейтронной звезды хватит еще на много тысячеле-
тий.
Итак, мы нашли механизм, объясняющий регулярность посылаемых
пульсарами импульсов. Однако нужно еще понять, как именно возни-
кает радиоизлучение. Поскольку речь идет не о непрерывной волне,
а об импульсе, при котором в течение большей части периода энер-
гия равна нулю и лишь кратковременно энергия очень велика, можно
предположить, что звезда посылает излучение в определенном нап-
равлении и мы регистрируем его в тот момент, когда луч вращаю-
щейся звезды-прожектора "чиркает" по Земле - точно так же, как с
корабля видят луч вращающегося фонаря на маяке.
По всей видимости, нейтронная звезда обладает магнитным по-
лем, подобно Земле, но значительно более сильным. Предположим,
что магнитная ось звезды не совпадает, как и у Земли, с ее осью
вращения. При вращении нейтронной звезды магнитное поле так же
вращается, и поучается картина, показанная на рисунке 8 : на по-
верхности вращающейся нейтронной звезды, обладающей магнитным
полем, где нейтроны вновь превращаются в протоны и электроны,
господствуют мощные электрические силы, под действием которых
заряженные частицы уносятся прочь от звезды. Частицы движутся
вдоль магнитных силовых линий в пространстве. Их энергии доста-
точно для того, чтобы Крабовидная туманность и сегодня, через
тысячу лет после своего возникновения, могла светиться. Движение
заряженных частиц поперек магнитных силовых линий затруднено,
поэтому они покидают нейтронную звезды, главным образом в облас-
ти ее магнитных полюсов, уходя вдоль искривленных силовых линий.
Это схематически показано на рисунке 9. Электроны, как самые
легкие частицы покидают звезду с самой большой скоростью, близ-
кой, по всей видимости, к скорости света. двигаясь со столь вы-
сокой скоростью по искривленной траектории, электрон излучает
энергию, причем не во все стороны, а преимущественно в направле-
нии своего движения. Таким образом, излучение звезды в целом
направлено вдоль выходящих из звезды силовых линий магнитного
поля. А так как магнитное поле вращается вместе со звездой, вра-
щаются и конические пучки выходящего излучения. Удаленный наблю-
датель видит их в тот момент, когда он попадает в один из этих
двух конусов; для него нейтронная звезда будет вспыхивать с час-
тотой, соответствующей скорости ее вращения. Многие астрофизики
сегодня считают, что эта модель, напоминающая вращающийся про-
жектор морского маяка, во многом верна.
Весной 1969 года две обсерватории независимо одна от другой
обнаружили, что медленное, но неуклонное нарастание периода
пульсара нарушилось и интервал между двумя соседними импульсами
сократился ( рисунок 9 ). Затем период вновь стал увеличиваться
с прежней скоростью. Мы приняли, что пульсар является вращающей-
ся нейтронной звездой, вращение которой постепенно замедляется
из-за передачи энергии в окружающею среду. Что же могло заста-
вить звезду ускорить свое вращение?
Изменение периода происходит скачкообразно. Физики-ядерщики,
лучше знакомые с нейтронами, чем астрофизики, высказали такое
предположение. На поверхности нейтронной звезды образовались
прочные корки - "плиты", которые при охлаждении нейтронной звез-
ды, оставшейся после взрыва сверхновой, отрываются одна за дру-
гой. В результате подобных сдвигов и оползней скорость вращения
нейтронной звезды может увеличиваться. Объясняет ли это резкое
сокращение периода, которое с тех пор наблюдалось уже неоднод-
нократно ? Глобальные движения земной коры действительно сказы-
ваются на скорости вращения Земли и, следовательно, на продолжи-
тельности суток. Наблюдается ли нечто подобное и у пульсаров ?
Не являются ли наблюдаемые скачки их периода свидетельством про-
исходящих в них катаклизмов ?
В последнее десятилетие значительные успехи достигнуты в но-
вой области наблюдательной астрономии - так называемой гам-
ма-астрономии. Гамма-излучение можно рассматривать как свет с
очень малой длиной волны, еще более короткой, чем у рентгеновс-
кого излучения. Гамма-излучение обладает очень высокой энергией:
отдельный гамма-квант несет примерно в миллион раз больше энер-
гии, чем квант видимого света. Однако гамма-излучение, как и
рентгеновское, почти не проходит сквозь атмосферу Земли, поэтому
исследование приходящих из Вселенной гамма-лучей началось лишь
после того, как с помощью ракет и спутников наблюдения стали
осуществляться из космоса. К наиболее впечатляющим открытиям в
области гамма-астрономии относится тот факт, что многие пульсары
посылают импульсы и в гамма-диапазоне. Благодаря огромной энер-
гии гамма-квантов складывается впечатление, что именно гамма-из-
лучение является для пульсаров основным, в то время как радиоиз-
лучение, по которому пульсары были впервые обнаружены, оказыва-
ется скорее побочным эффектом, который можно уподобить звуку,
сопровождающему разрыв снаряда. Гамма-импульсы идут в том же
ритме, что и радиоимпульсы, но не совпадают с ними. Явления,
связанные с гамма-излучением пульсаров, до сих пор не поняты.
С точки зрения астрономов пульсары представляют еще одну
сложность. В настоящее время уже известно такое количество пуль-
саров, что можно предположить существование в одной только нашей
Галактике около миллиона активно действующих пульсаров. С другой
стороны, несколько последних десятилетий ведутся наблюдения уда-
ленных галактик с целью установить, какое количество взрывов
сверхновых происходит в среднем за столетие. Это позволяет сде-
лать вывод о том, сколько нейтронных звезд возникло с древнейших
времен в нашем Млечном Пути. Оказывается, что число пульсаров
значительно превосходит то количество нейтронных звезд, которое
могло образоваться в результате взрывов сверхновых. Значит ли
это, что пульсары могут возникать и иным путем ? Быть может, не-
которые пульсары образуются не в результате взрывов звезд, а в
ходе менее эффектных, но более упорядоченных и мирных процессов?
В ноябре 1982 года астрономическая общественность была взбу-
доражена сообщением о том, что пять астрономов с помощью радио-
телескопа в Пуэрто-Рико открыли пульсар, который побил рекорд
пульсара в Крабовидной туманности. каждую секунду он посылает
642 импульса. Это означает, что нейтронная звезда вращается со
скоростью 600 оборотов в секунду. Соответственно гравитация на
поверхности должна быть очень велика, чтобы звезду не разорвали
центробежные силы. Позднее были открыты и другие миллисекундные