Алексей Левин - Белые карлики. Будущее Вселенной

Иногда по воле случая один из джетов оказывается направленным на нашу Галактику (а второй, естественно, в противоположную сторону). Квазары с такой ориентацией джетов называют блазарами. Из-за увеличения светимости, вызванного релятивистским эффектом Доплера, блазары выглядят много ярче квазаров одинаковой мощности, чьи джеты ориентированы по-иному. Типичные блазары порождают фотоны самых различных энергий — от радиоволн до гамма-квантов. Открытый Шмидтом квазар как раз принадлежит к числу блазаров, что было установлено лишь в 1981 г. Именно этим объясняется его аномально высокая светимость, так поразившая Шмидта. И было чему удивляться: 3С 273 был и остается на земном небосводе самым ярким квазаром как в радиоспектре, так и в инфракрасном и оптическом диапазонах.

Астрономы со временем скорректировали численные оценки Шмидта — впрочем, не слишком сильно. По уточненным данным, квазар 3С 273 лежит в ядре гигантской эллиптической галактики, чей видимый угловой размер составляет 30 секунд. Расстояние до этого квазара — 749 мегапарсек, или 2,4 млрд световых лет. Длина замеченного Шмидтом джета приблизительно равна 200 000 световых лет. Масса черной дыры определена не особенно точно — 886 ± 187 млн солнечных масс. Скорее всего, еще не миллиардник, но что-то около.

В заключение стоит особо отметить еще два пункта. Во-первых, лишь 10 % известных ныне квазаров генерируют сильное радиоизлучение. Поэтому термин, придуманный как сокращение первоначального названия «квазизвездный радиоисточник», предпочтительней не только из-за краткости (и, не побоюсь этого слова, некоторой загадочности), но и потому, что не содержит явной отсылки к радиоволнам. Во-вторых, в нашу эпоху квазары встречаются довольно редко. В среднем только одна галактика из ста имеет минимально активное ядро и лишь одна галактика из миллиона содержит квазар. При всем этом современные телескопы позволяют открывать сотни квазаров за одну ночь наблюдений. В этом нет ничего особо удивительного, поскольку видимая Вселенная содержит 100 млрд галактик!

Открытие пульсаров связано с еще одним радиотелескопом. Он был построен в 1967 г. по инициативе Энтони Хьюиша, который, как и раньше, работал в Кавендише. К этому времени Кембриджские радиоастрономы располагали несколькими инструментами, объединенными в Маллардовскую радиоастрономическую обсерваторию (Mullard Radio Astronomy Observatory, MRAO). Своим названием она обязана британской электронной корпорации Mullard Limited, которая вложила в этот проект £100 000.

В середине 1960-х гг. Хьюиш подключился к исследованию квазаров. Незадолго до этого он пришел к выводу, что сигналы от очень компактных космических радиоисточников с угловыми размерами порядка одной секунды должны рассеиваться на плазменных облаках, которые подпитываются частицами солнечного ветра в межпланетной среде. В результате такого рассеивания интенсивность зарегистрированных радиотелескопом сигналов хаотически колеблется. Этот эффект, который сродни мерцанию звезд из-за рассеяния на флуктуациях земной атмосферы, получил название межпланетной сцинтилляции. Хьюиш понял, что находка мерцающих радиоисточников — путь к открытию новых квазаров.

Однако для этого требовались новые аппаратные возможности. Конкретно — Хьюиш нуждался в телескопе с очень высоким разрешением для регистрации быстрых колебаний радиоизлучения. Он самостоятельно спроектировал такую систему и в 1965 г. получил под нее финансирование.

Радиотелескоп Хьюиша был рассчитан на прием сигналов на частоте 81,5 МГц в полосе шириной в 1 МГц. Для приема радиоволн была спроектирована антенна с фазированной решеткой из 2048 дипольных принимающих элементов. Она представляла собой прямоугольник со сторонами 470 × 45 м, внутри которого были смонтированы 16 одинаковых рядов диполей. Длинная сторона прямоугольника была ориентирована по линии север-юг, короткая — по линии восток-запад. Телескоп позволял сканировать радионебо в широкой зоне с угловыми координатами по склонению от –8° до 44° (то есть ему была доступна почти половина северного небосвода и небольшая часть южного).

Новая установка, «Массив межпланетных мерцаний» (Interplanetary Scintillation Array), была завершена в 1967 г. Ее строила команда из пяти человек, среди которых была и 24-летняя аспирантка Хьюиша Джоселин Белл (она занималась монтажом кабельной сети, соединяющей диполи). В июле 1967 г., после того как телескоп прошел первые испытания, Белл приступила к пробным наблюдениям.

Вскоре судьба преподнесла ей сюрприз. Радиоэлектронная аппаратура телескопа записывала информацию на бумажных лентах четырех перьевых самописцев. 6 августа Джоселин Белл заметила на графиках небольшие спорадические изломы. Их можно было приписать дефектам еще не отлаженных регистраторов, но Джоселин заподозрила, что это какие-то флуктуирующие сигналы, пришедшие из космоса. Ей удалось определить прямое восхождение предполагаемого источника — 19 часов 19 минут (отсюда последующее название CP 1919). Хьюиш посоветовал ей повторить этот эксперимент и записать его на новом высокоскоростном самописце. В октябре этот прибор был установлен. Сначала его использовали для регистрации сигналов знаменитого источника 3С 273, поскольку Хьюиш намеревался проверить некоторые стороны своей теории межпланетных сцинтилляций. Поэтому до Джоселин Белл очередь дошла лишь в ноябре.

Оказалось, что предчувствия ее не обманули. К концу месяца она выяснила, что загадочные зубцы кривых — это пульсации протяженностью примерно 0,3 секунды, разделенные промежутками в 1,337 секунды. Последующие наблюдения показали, что эта периодичность сохраняется с очень высокой точностью — возможное относительное отклонение не превышало одной десятимиллионной!

Хьюиш не сразу поверил в космическую природу зарегистрированных 28 ноября радиоимпульсов. Проявив похвальную осторожность, он предложил поискать для них другие источники — такие как сигналы с искусственных спутников Земли или отражения радиоволн от лунной поверхности. Однако из этого ничего не получилось, и Хьюиш предположил, что источник сигналов находится далеко за пределами Солнечной системы. В этом он окончательно уверился, когда его сотрудники Пол Скотт и Р. А. Коллинз на другом радиотелескопе отловили такие же сигналы с тем же небесным адресом.

Сомнения окончательно рассеялись после того, как Джоселин Белл 21 декабря выявила второй пульсирующий сигнал, а в середине января — еще два, причем они исходили от источников, разнесенных на небесной сфере далеко друг от друга. Теперь уже и самому Хьюишу, и членам его команды стало ясно, что они столкнулись с еще неизвестным космическим феноменом и о нем необходимо сообщить астрономическому сообществу. Спешить с этим тем более было нужно, что к концу года в профессиональной среде уже множились слухи о результатах Кембриджской группы.