Сергей Попов - Суперобъекты. Звезды размером с город

Безусловно, много полезной информации можно почерпнуть в Интернете. На мой взгляд, всегда важно обращать внимание на источник. Наибольшее доверие (в любой области) у меня вызывают статьи и лекции активных ученых, рассказывающих о близкой им области исследований (а вот ситуация, когда, пусть даже хороший, врач пишет об основах квантовой механики, вызывает здоровое подозрение). С этой точки зрения подборка материалов на сайтах «ПостНаука» и Элементы.ру станет прекрасным началом для знакомства, поскольку оба проекта тщательно отбирают своих авторов и спикеров.

Однако практика показывает, что для получения на русском языке свежей научной информации в популярном виде, важно не только читать книги или сидеть в Интернете, но и ходить на лекции действующих (sic!) ученых и задавать вопросы. Благо, популярных лекций сейчас проводится много. Поэтому обратите внимание на различные лектории и не пропускайте фестивали науки. При непосредственном общении удается лучше разобраться во всяких тонкостях и хитросплетениях.

Изучение свойств нейтронных звезд тесно переплетено с одновременным использованием моделей и методов из самых разных областей физики. Ученые пытаются выяснить, можно ли что-то сказать о самых фундаментальных вопросах, работая с этими естественными уникальными лабораториями. Как на параметрах компактных объектов может сказаться существование дополнительных измерений? Можем ли мы, изучая остывание нейтронных звезд, узнать что-то новое об эволюции фундаментальных констант? Какова роль новых частиц в наблюдаемых проявлениях звездных остатков? По разным вопросам фундаментальной физики сейчас есть много хороших популярных книг. О большинстве из них можно узнать в «Книжном клубе» на сайте Элементы.ру и в разделе «Книги» на «ПостНауке».

Начав со знакомства с нейтронными звездами, можно идти дальше, углубляя и расширяя свои знания о физике нашего мира. Надеюсь, читатель с интересом двинется по этому пути. Картина мира начнет становиться все обширнее и отчетливее, а связи между ее разными частями – все понятнее. Однако можно не сомневаться, что астрономы-наблюдатели не преминут подкинуть нам новые загадки и новых персонажей, чьи связи с другими обитателями поначалу покажутся нам совершенно непонятными. Относится это и к нейтронным звездам. Так что история не заканчивается, продолжение следует. А каким оно будет – мы пока не знаем.

К сожалению, Бронштейн не дожил до открытия нейтронных звезд. Он стал жертвой сталинских репрессий, его расстреляли в 1938 году. Ему было чуть больше 30 лет. Примерно через 30 лет были открыты радиопульсары. – Здесь и далее примечания автора .

Мы говорим здесь лишь о процессах в звездном ядре. В оболочках гигантских звезд может идти синтез тяжелых элементов благодаря так называемые s-процессу, т. е. медленному захвату нейтронов ядрами элементов. Например, так могут образовываться свинец и стронций.

Так называемая ядерная плотность составляет 2,3×1014 грамм в кубическом сантиметре.

Существует шуточный закон Арнольда, названный в честь великого российского математика, гласящий, что парадоксы и законы чаще всего носят имя не того, кто их впервые придумал. Часть шутки состоит в том, что это верно и для закона Арнольда (его скорее стоит связывать с именем Роберта Мертона). Что касается парадокса Ольберса, или так называемого фотометрического парадокса, то он, видимо, впервые детально обсуждался швейцарским астрономом Жаном-Филиппом Луи де Шезов середине XVIII столетия. А в самом общем виде проблема была сформулирована еще Иоганном Кеплером в 1610 году, для которого это был аргумент против бесконечности Вселенной.

Заполнение Вселенной пылью лишь частично решает проблему. Так можно избавиться от видимого излучения далеких звезд, но пыль нагреется, поглощая излучение, и будет переизлучать его. Или даже испарится, если нагреется слишком сильно. Так что проблема темного неба остается, сдвинувшись в другой спектральный диапазон. Детальнее о парадоксе Ольберса и связанных с ним космологических вопросах можно прочесть в книге Владимира Решетникова «Почему небо темное», изд-во «Век-2» (2012).

Гигантский телескоп будет раскладываться на орбите. Как это будет выглядеть, можно посмотреть на подробных анимациях: http://jwst.nasa.gov/videos_deploy.html.

О физике черных дыр можно прочесть в книге Леонарда Сасскинда «Битва при черной дыре», изд-во «Питер» (2013).

Иногда возникает путаница между аккрецирующими рентгеновскими пульсарами в двойных системах, пульсирующими тепловыми источниками в остатках сверхновых, аномальными рентгеновскими пульсарами и радиопульсарами, наблюдаемыми и в рентгеновском диапазоне. Это четыре разных типа объектов, чья светимость связана с разными источниками энергии: аккреция, запасы тепла, энергия магнитного поля и вращение соответственно. Но все они являются источниками пульсирующего рентгеновского излучения, и период пульсаций равен периоду оборота звезды вокруг своей оси. В этом параграфе мы говорим об аккрецирующих нейтронных звездах в двойных системах.

Приток момента импульса соответствует раскручиванию, т. е. усилению вращения, а потеря момента импульса – замедлению вращения.

Теоретические расчеты показывают, что незадолго до достижения предельного периода в компактном объекте могут возбудиться колебания, которые приведут к прекращению ускорения вращения, звезда начнет интенсивно терять момент импульса, т. е. будет замедляться. Зато из-за этих осцилляций нейтронная звезда может стать источником гравитационных волн. Правда, не настолько мощным, чтобы это можно было заметить с помощью детекторов LIGO или VIRGO, если мы говорим об известных потенциальных кандидатах. Оптимистичные оценки показывают, что следующее поколение детекторов сможет видеть этот эффект при рождении быстро вращающихся нейтронных звезд в сверхновых, вспыхивающих в близких галактиках.

Существует также теоретическая возможность коллапса сверхкритического белого карлика в нейтронную звезду, но прямых наблюдательных подтверждений этой гипотезы нет.

Популярно о теориях гравитации можно прочесть в книге Александра Петрова «Гравитация» (из-во «Век-2», 2014).

Большой вклад в понимание природы шумов и способов борьбы с ними на установке LIGO внесла группа Владимира Брагинского с физического факультета МГУ.