Павел Амнуэль - Загадки для знатоков: История открытия и исследования пульсаров.

А ведь известно было и второе доказательство расширения Крабовидной туманности: раздвоение линий излучения в ее спектре. Почему могут раздваиваться спектральные линии? Либо потому, что атомы излучают в сильном магнитном (эффект Зеемана) или электрическом (эффект Штарка) поле, либо причиной расщепления может стать обычный эффект Доплера. Мы ведь наблюдаем оба края прозрачной расширяющейся туманности. Передний край ее приближается к нам, задний удаляется. Линии, излученные на переднем крае, смещаются из-за эффекта Доплера в голубую сторону, а линии, излученные на удаляющемся от нас заднем крае, — в красную. Вот и кажется, что каждая спектральная линия разделилась на две. Но… Как это обычно бывает при работе с помощью метода проб и ошибок, сначала делаются все возможные ошибки, даже если ошибочная идея явно неправдоподобна. В. Слайфер, который открыл расщепление линий в спектре Крабовидной туманности, писал: «Главные небулярные эмиссионные линии представляются расщепленными на два компонента, что заставляет предположить наличие эффекта Штарка, обусловленного электрическим полем». Прямо-таки заставляет…

Все же семь лет спустя мнение о том, что Крабовидная туманность может быть связана со вспышкой 1054 года, было высказано американским астрофизиком Э. Хабблом. Но на эту работу просто не обратили внимания! Причина была существенной — Хаббл опубликовал свою статью в журнале, не пользовавшемся популярностью, и о его выводе мало кто знал.

Сразу весь «букет» невезения: спектр туманности неправильно интерпретировали, в определение места вспышки звезды-гостьи вкралась опечатка, а верное мнение было опубликовано в издании, которое мало кто читал. И в результате эффектное астрономическое открытие запоздало на двадцать лет…

Таким было состояние исследований Крабовидной туманности в 1938 году, когда Лундмарк исправил наконец злосчастную опечатку.

В то время с фотографиями Крабовидной туманности работал американский астроном Р. Минковский. Он сравнил друг с другом фотографии, сделанные с интервалом в несколько лет, и определил среднюю скорость, с которой расширялась туманность: около 0,2 угловой секунды в год. Если туманность все время расширялась с такой быстротой, то семьсот лет назад она представляла собой точку. Тогда-то она и возникла.

Однако мы ведь знаем, что после явления звезды-гостьи прошло на два века больше! Минковский, впрочем, вовсе не утверждал, что Крабовидная туманность и звезда-гостья 1054 года — одно и то же. Надежно это было доказано лишь в 1942 году Н. Мейолом на Ликской обсерватории и одновременно — Ж. Оортом. Только тогда у астрофизиков появилась уверенность в том, что после вспышки 1054 года возникла газовая туманность, которую мы называем Крабовидной. Уверенность — великая сила. Если человек точно знает, что два явления связаны, а со скоростью расширения туманности получается неувязка, что он сделает? Он изменит скорость, будет утверждать, что раньше скорость расширения могла быть меньше. Именно такой вывод и был сделан на самом деле. Крабовидная туманность расширяется все быстрее и быстрее!

Так возникла еще одна загадка Краба, и отгадать ее удалось больше двух десятилетий спустя.

А что же стало с самой вспыхнувшей звездой? Неужели от нее не осталось ничего, кроме туманности?

Поиск звездного остатка вспышки 1054 года — другая, и тоже драматическая, история.

В конце двадцатых годов из Европы в США приехал работать немецкий астроном В. Бааде. На Маунт Вилсон он начал сотрудничать со швейцарским астрономом Ф. Цвикки, тоже покинувшим родину, чтобы поработать на больших телескопах Америки. Сотрудничество Бааде и Цвикки оказалось удивительно плодотворным. В 1934 году они опубликовали работу, в которой сразу пролили новый свет на проблему вспышек очень ярких новых звезд. Во-первых, Бааде и Цвикки дали таким звездам название. Пусть очень яркие новые звезды называются сверхновыми. Название довольно бессмысленное, потому-то оно привилось сразу и без обсуждений. Так же, как Краб. Чем меньше смысла в названии, тем оно легче запоминается.

В работе Бааде и Цвикки было много правильных идей. Они подошли к проблеме сверхновых звезд как теоретики, но использовали весь имевшийся в их распоряжении наблюдательный материал. Начали они с того, что решили разобраться в проблеме происхождения космических лучей. Космическими лучами называют высокоэнергичные частицы, лавиной падающие на Землю из космического пространства. Частицы такой большой энергии, какая встречается в космических лучах, ученые до сих пор не научились получать на самых мощных ускорителях. Откуда берутся эти частицы? Где их источник? Бааде и Цвикки впервые сказали: космические лучи могут генерироваться при вспышках сверхновых звезд. Два явления были объединены: сверхэнергичные частицы и сверхъяркие звездные вспышки. Таким было первое правильное предсказание Бааде и Цвикки. Вторая их идея была еще интереснее, и если можно так выразиться, еще правильнее. Бааде и Цвикки предсказали нейтронные звезды.

Вот как они рассуждали.

Оптическая светимость сверхновой звезды в максимуме яркости в сотни миллионов раз больше светимости Солнца. Солнце ежесекундно излучает около 4*10 З3эргов — эта энергия уносится в космос квантами света всех длин волн. Значит, оптическое излучение сверхновой звезды составляет приблизительно 4*10 41эрг/с. Чтобы учесть излучение в невидимых диапазонах — ультрафиолетовом, инфракрасном и других, — Бааде и Цвикки увеличили оптическую светимость в 10 миллионов раз. Полная (или, как говорят астрономы, болометрическая) светимость сверхновой в максимуме яркости оказывается в таком случае около 10 48эрг/с. Сверхновая светит несколько месяцев и за такой короткий срок успевает излучить до 10 53эргов энергии.

Такие числа приводились в статье Бааде и Цвикки. А теперь несколько чисел для сравнения. Вся тепловая энергия, заключенная в обычной звезде, составляет около 10 47эргов — в миллион раз меньше. Для того чтобы рассеять в пространстве все вещество Солнца, нужно совершить работу, равную 7*10 48эргов — в 15 тысяч раз меньше, чем излучает сверх новая! Ясно, что при вспышке сверхновой со звездой происходит нечто катастрофическое. Во время вспышки новой звезды излучается 10 45эргов. Такой взрыв звезда еще способна выдержать без ущерба для своего «здоровья», у нее вполне достаточно энергии и не для одной подобной вспышки. Но уж взрыва такого масштаба, как сверхновая, звезда перенести не в состоянии.

Нужно, впрочем, сказать, что множитель 10 миллионов, на который Бааде и Цвикки увеличили оптическую светимость сверхновой, довольно произволен. Современные оценки показывают, что полная энергия, излученная сверхновой за время вспышки, достигает 10 51эргов. Но существа дела эта поправка не меняет. Звезда не может пережить подобную катастрофу. Во что же она превращается? Если звезда погибает, что представляет собой ее «труп»?