Уолтер Левин - Глазами физика. От края радуги к границе времени

Между тем интенсивность источника снизилась через несколько недель в три раза, а пять месяцев спустя более чем в 50 раз. Сегодня мы без особых затей называем такие источники «кратковременными источниками рентгеновского излучения».

Группа Мак-Кракена локализировала такой источник в созвездии Южный Крест (Crux). Ребята страшно обрадовались, поскольку именно это созвездие изображено на австралийском флаге. Когда оказалось, что источник расположен сразу за пределами Южного Креста, в созвездии Центавр, и первоначальное название Crux X-1 было изменено на Cen X-2, австралийцы разочаровались. Ученые вообще чрезвычайно эмоционально относятся к своим открытиям.

А 15 октября 1967 года мы с Джорджем Кларком, наблюдая Sco X-1 в течение десятичасового полета аэростата, запущенного из Милдьюра в Австралии, сделали важное открытие. Следует сказать, что наша ситуация не имела ничего общего с тем, что запечатлено на фотографиях Космического центра НАСА в Хьюстоне, где в случае стоящего открытия все поздравляют друг друга, обнимаются, пожимают руки, хлопают друг друга по спине. Дело в том, что эти ребята видят наблюдаемое в режиме реального времени, мы же не имели доступа к данным в ходе наблюдений, поэтому нам оставалось только надеяться на то, что аэростат продолжит полет, а наше оборудование не даст сбоя. И конечно же, мы всегда беспокоились, получим ли свой телескоп и данные обратно. Иными словами, сплошная нервотрепка.

Собранные данные мы проанализировали лишь несколько месяцев спустя, вернувшись в МТИ. Однажды вечером я сидел в компьютерном зале, мне помогал Терри Торсос. В те времена у нас были очень большие компьютеры. В помещении должны были постоянно работать кондиционеры, потому что компьютеры сильно нагревали воздух. Помнится, было около одиннадцати часов вечера. В те дни, чтобы компьютер нормально работал, лучше всего было проскользнуть в компьютерный зал вечером. А еще тогда исследователь не мог обойтись без оператора компьютерной техники, который запускал нужные программы. Так что я встал в очередь к оператору и терпеливо ждал своего часа.

И этот час настал. Я смотрел на экран, на данные, полученные в ходе исследования с аэростатом, и вдруг заметил весьма существенное увеличение потока рентгеновского излучения от Sco X-1. Прямо там, на распечатке, поток рентгеновских лучей вырос в четыре раза примерно за десять минут; это длилось почти тридцать минут, после чего свечение постепенно исчезло. Мы наблюдали рентгеновскую вспышку Sco X-1, и она была огромной. Никто никогда не видел ничего подобного! Обычно в такой ситуации мы говорили себе: «А может, эта вспышка объясняется чем-то другим? А вдруг она вызвана неточностью детектора?» Но в тот раз у меня не было ни малейших сомнений. Я знал свою аппаратуру вдоль и поперек. Я знал, что мы все отлично подготовили и протестировали и на протяжении всего полета непрерывно проверяли детектор, каждые двадцать минут делая контрольный замер рентгеновского спектра известных радиоактивных источников – приборы работали безотказно. Иными словами, я доверял собранным данным на сто процентов. Глядя на распечатку, я ясно видел, что поток рентгеновского излучения увеличивался и уменьшался; из всех источников, которые мы наблюдали за время того десятичасового полета, только один резко увеличился и так же резко затух, и это Sco X-1. Все было по-настоящему!

На следующее утро я показал результаты Джорджу Кларку, и он чуть не свалился со стула. Мы оба отлично понимали, что это значит, и были вне себя от радости! Никто не предполагал – не говоря уже о том, чтобы наблюдать, – что поток рентгеновского излучения может меняться в течение десяти минут. Конечно, поток частиц от Cen X-2 уменьшился в три раза через несколько недель после обнаружения, но здесь мы имели дело с изменчивостью в четыре раза всего за десять минут – почти в три тысячи раз быстрее.

Мы знали, что Sco X-1 излучал 99,9 процента своей энергии в виде рентгеновских лучей и что рентгеновская светимость этого источника примерно в 10 тысяч раз больше полной светимости нашего Солнца и почти в 10 миллиардов раз больше его рентгеновской светимости. И Sco X-1 менял свою светимость в четыре раза за какие-то десять минут – ну, это просто непостижимо с точки зрения физики. Что бы вы сказали, если бы Солнце стало за десять минут светить в четыре раза ярче? Меня лично это напугало бы до чертиков.

Открытие изменчивости в таком временн о м интервале, возможно, было самым важным в области рентгеновской астрономии, сделанным с помощью аэростатов. Как я уже говорил, этим способом мы также обнаружили источники рентгеновского излучения, которые не могли видеть ракеты, и это тоже стало важным открытием. Но ничто не могло сравниться по значимости с открытием десятиминутной изменчивости Sco X-1.

По тем временам это было настолько неожиданно, что многие ученые просто не могли в это поверить. Порой ученые имеют большие ожидания, и им тяжело смириться с выводами, которые с этими ожиданиями не совпадают. Легендарный редактор журнала Astrophysical Journal Letters С. Чандрасекар послал нашу статью о Sco X-1 рецензенту, и тот вообще нам не поверил. Я до сих пор это помню, хотя прошло уже более сорока лет. Рецензент написал следующее: «Это не может быть правдой, ведь мы знаем, что столь мощные источники рентгеновского излучения просто не могут так изменяться в пределах десятиминутного интервала времени».

Нам пришлось уговаривать журнал напечатать статью. Через это, кстати, прошел даже Росси в 1962 году. Тогда редактор журнала Physical Review Letters Самуил Гаудсмит принял статью, благодаря которой родилась рентгеновская астрономия, только потому, что это был сам Росси и он был готов взять на себя «личную ответственность» за ее содержание.

Сегодня у нас есть гораздо более чувствительные инструменты и телескопы, и мы знаем, что многие источники рентгеновского излучения могут меняться в любом временн о м интервале, а это означает, что поток из наблюдаемого непрерывно изо дня в день источника каждый день будет другим. И если вы будете наблюдать его посекундно, он тоже будет меняться. Даже если анализировать данные миллисекунда за миллисекундой, можно обнаружить изменчивость некоторых источников. Но по тем временам даже десятиминутная изменчивость казалась идеей новой и неожиданной.

В феврале 1968 года я выступил в МТИ с докладом об этом открытии и был чрезвычайно взволнован, когда заметил среди слушателей Риккардо Джаккони и Херба Гурски. Я чувствовал себя настоящим везунчиком, человеком, который вышел на передний край своей области деятельности.

В следующих главах я познакомлю вас с множеством тайн Вселенной, которые позволила раскрыть рентгеновская астрономия, а также остановлюсь на ряде вопросов, ответы на которые мы, астрофизики, все еще пытаемся найти. В частности, мы совершим путешествие к нейтронным звездам и окунемся в глубины черных дыр. Так что держите крепче ваши шляпы, господа!