Квазаги, квазары и нейтронные звезды
Конечно, до изобретения новых мощных инструментов познания Вселенной физики жили значительно спокойнее — квантовая механика объясняла все, что не укладывалось в рамки классической физики. Почти все казалось понятным. Наступило некоторое затишье.
Как это уже случалось не раз, тишина оказалась обманчивой, а передышка — недолгой. Это было (легко угадать слова, которые сейчас последуют!) затишье перед бурей.
На мирном, усеянном звездами небосклоне в середине 60-х годов нашего столетия астрономы обнаружили необыкновенные объекты, существование которых казалось совершенно необъяснимым.
Объекты получили название квазагов и квазаров. Эти короткие и звучные имена расшифровываются довольно длинно: квазизвездные источники радиоизлучения (квазары) и квазизвездные галактики (квазаги).
Приставку «квази» можно перевести на обычный «ненаучный» язык словом «как бы».
Почему же астрономы не рискнули назвать обнаруженные объекты просто звездами или галактиками, а придумали для них осторожные выражения «как бы»-звезды, «как бы»-галактики? Их осторожность и удивление можно понять… Приведем несколько характерных цифр.
На фотографиях квазары и квазаги практически неотличимы от обычных звезд и галактик,— как выяснилось, из-за того огромного расстояния, где их, как правило, обнаруживают,— в 1,5—2 миллиарда световых лет от нас. Точные измерения мощности излучения с учетом удаленности от Земли привели к значениям, в которые трудно поверить,— яркое ядро этих объектов, диаметр которых почти в тысячу раз меньше, чем у нашей Галактики, испускает света (только в видимой части спектра!) в десятки раз больше, чем вся наша Галактика! Необыкновенно и радиоизлучение квазаров. Для квазагов оно пока не зафиксировано.
Какой физический механизм может привести к столь огромному выделению энергии? Термоядерные реакции, подобные тем, что происходят на Солнце, слишком слабы для объяснения этих процессов. Может быть, как в случае вспышек сверхновых звезд, «виноваты» в яркости квазагов и квазаров силы тяготения?
Ученые упорно ищут разумную теорию открытых явлений, иногда возвращаясь к, казалось бы, давно оставленным научным гипотезам.
Еще в 1932 году глава советской школы теоретической физики академик Л. Д. Ландау говорил, что звезды большой массыдолжны иметь сердцевину, состоящую из ядер, в которых протоны (до сих пор мирно уживающиеся с соседями-нейтронами) замещены на нейтроны. Целиком нейтронные ядра и, следовательно, нейтронные звезды!
Лев Давидович показал еще тогда, в 1932 году, задолго до экспериментального открытия этих звездных объектов, что подобный процесс идет с огромным выделением энергии — электроны каждого атома приближаются к своему ядру, «падают» на него и при реакции с протонами рождают нейтроны и еще несколько других видов элементарных частиц. Для осуществления такой реакции вещество звезды нужно сжать до огромных плотностей, превышающих плотность самых тяжелых материалов во многие триллионы и биллионы раз.
Еще бы — вещество приходится практически лишить электронов, образовать нейтронные ядра и еще прижать их почти вплотную друг к другу. Получается не вещество, а одно сплошное гигантское нейтронное ядро!
В 1934 году американские астрономы И. Бааде и Ф. Цвикки высказали предположение, что при вспышках сверхновых звезд именно благодаря образованию нейтронных ядер в условиях сжатия вещества может освобождаться то невероятное количество энергии, которое астрономы наблюдают в этих процессах.
Сейчас эти представления подтвердились. Ученые считают, что так удивившие всех в 1967 году пульсары являются нейтронными звездами, которые быстро вращаются вокруг своей оси. Сердцевина нейтронных звезд состоит, вероятно, из сверхтекучего вещества. Физики, как хорошие следователи, умело восстанавливают события минувших дней. Взрыв сверхновой звезды, который наблюдался в 1054 году там, где образовалась Крабовидная туманность, считают они, действительно привел к появлению пульсара — нейтронной звезды.
Источник: Марк Колтун “Мир физики“.
