Поль Лавиолетт - Лёд и Огонь. История глобальных катастроф

Мысль о том, что фронты электронов высокоинтенсивных космических лучей способны двигаться через Галактику из источника в центре Млечного Пути, была подсказана зодиакальным посланием, рассказывающим о галактическом взрыве. Значит, астрономы прежде не рассматривали серьезно возможность того, что электроны космических лучей, захваченные в эти остатки, прилетели из межзвездного пространства. Они считали, что распространение космических лучей по Галактике происходит относительно однородно и что у них столь же низкие уровни интенсивности, как и те, что наблюдают в настоящее время в окрестностях Солнечной системы. Однако при такой интенсивности эти остатки не могли бы являться источниками столь большого количества синхротронного радиоизлучения. В качестве запасного варианта астрономы рассматривали предположение о том, что космические лучи, порождающие данное излучение, возможно, являются продуктом вспышки сверхновой. Однако эта теория не объясняет, почему некоторые из более ярких остатков, например, Кассиопея-A и Крабовидная туманность, испускают радиоволны.

Кассиопея-A (Cas А) и Крабовидная туманность являются самым лучшим подтверждением теории сверхволны. Не только расстояние до них и их возраст точнее известны среди 16-ти самых ярких остатков сверхновой, они также являются двумя ярчайшими остатками сверхновой на небе. Кассиопея-A в 80 раз ярче, а Крабовидная туманность — в 17 по сравнению со средней яркостью остальных 14-ти ярких остатков сверхновой. С высокой степенью достоверности оба расположены за горизонтом событий сверхволны, прошедшей 14 200 лет назад, между двумя эллипсами, изображенными на рисунке 10.5. Кассиопея-A, находящаяся на расстоянии 9500 световых лет от нашей Солнечной системы, возникла при вспышке сверхновой, наблюдаемой западными астрономами в 1680 году. Остаток сверхновой Крабовидная туманность, отстоящей от нас на расстояние 6585 световых лет, является результатом взрыва сверхновой, замеченной китайскими астрономами в 1054 году и названной ими Звездой-гостьей.

Крабовидная туманность и Кассиопея-A уже давно привлекают внимание астрономов, поскольку источником питания для обильного потока синхротронного излучения, исходящего от этих остатков, не могли быть космические лучи, рожденные во время взрывов сверхновых, — ведь большинство тех частиц уже давно покинули свои остатки, остальные лее почти истощили свою первоначальную энергию. Следовательно, существует какой-то иной источник энергии, постоянно снабжавший эти остатки новыми электронами космических лучей. Что касается Крабовидной туманности, то астрономы предположили, что источником электронов в этом случае является пульсар, пульсирующая нейтронная звезда, расположенная почти в центре туманности или по крайней мере вдоль нашего луча зрения, направленного к ее центру (см. рис 10.6).

Впрочем, источником энергии для Крабовидной туманности являются, возможно, не только космические лучи, испускающие излучение, идущее, судя по наблюдениям, прямо от пульсара. К этому выводу приходишь, когда сравниваешь спектр излучения пульсара со спектром излучения туманности (см. рис 10.7). Если у обоих один и тот же наклон в рентгеновском диапазоне, а их интенсивность излучения (плотность потока) одинаково понижается с повышением частоты, то их наклоны в радио- и оптическом диапазонах существенно различаются. Большая часть рентгеновского излучения Крабовидной туманности исходит из локализованной области, расположенной на расстоянии 0,5 светового года от пульсара; следовательно, основным источником данного излучения может являться космический ветер пульсара. Однако источником синхротронного излучения туманности в радио- и оптическом диапазонах является значительно большая по размеру область, размером около 8—12 световых лет, которая бы рождалось в основном при столкновении космических лучей сверхволны с остатком сверхновой.

Если источником энергии для данной туманности является ударная сверхволна, тогда самые высокие плотности космических лучей должны были быть в центральной части со стороны, обращенной к нам и принимающей основной удар. Дугообразный фронт ударной волны, образовавшийся с этой стороны, захватывал бы космические лучи и увеличивал бы их пространственные плотности в этой центральной обращенной к нам области. В результате излучение, испускаемое из упомянутой центральной области, с Земли казалось бы ярче. И действительно, как показывают наблюдения, синхротронное излучение в большей степени исходит из центральной части туманности. Также спектрально-линейное излучение, испускаемое возбужденными газовыми волокнами, судя по наблюдениям, в десять раз ярче в центральных 3/ 4туманности, чем на ее периферии. Это удивило астрономов, ведь если энергия космических лучей, исходящих из расположенного в центре 1[ульсара, равномерно распределяется по всей оболочке сверхновой, тогда в центре системы волокон туманности яркость должна возрастать.

Давайте взглянем теперь на остаток сверхновой Кассиопея-А, находящейся в созвездии Кассиопии. В радиодиапазоне это самый яркий и светящийся остаток сверхновой в Галактике. В отличие от Крабовидной туманности, лежащей в направлении галактического антицентра, Кассиопея-А расположена вдоль экватора Млечного Пути, примерно в 68 градусах дуги от галактического антицентра (см. рис 10.5). Следовательно, Кассиопея-А — самый лучший объект для поиска доказательств присутствия ударной сверхволны. То есть, с нашей точки зрения, сверхволна приближалась бы к Кассиопее-А поперек нашему лучу зрения.