737 (Пульсар), страница 2

соким разрешением. При этом выяснилось, что они обладают еще бо-

лее тонкой структурой, чем показано на рисунке 2. Рекордная

быстрота изменения интенсивности составляет 0.8*10 5-6 0 секунды.

Это означает, что излучение исходит из области, не превышающей

250 метров в поперечнике.

Уже в первый год после открытия пульсаров обнаружилось, что

период многих из них постепенно увеличивается: со временем пуль-

сары становятся "медленнее". Однако частота следования импульсов

изменяется очень незначительно: чтобы период пульсара удвоился

должно пройти примерно 10 млн. лет.

Что же представляют собой пульсары ? Находятся ли они вблизи

Солнечной системы или также далеки от нас, как другие галактики

? Легко видеть, что пульсары располагаются среди звезд нашего

Млечного Пути. Мы уже знаем, что светлая полоса Млечного Пути,

которую мы видим на небе, это множество звезд, расположенных в

нашей Галактике. Особенно много звезд удается различить, если

смотреть по направлению к центру Галактики. Если нанести на кар-

ту звездного неба все известные пульсары, то они окажутся расп-

ределенными среди звезд нашей галактики, преимущественно в райо-

не Млечного Пути ( рис. 4 ).

Таким образом, пульсары распределены в пространстве так же,

как и звезды: они равномерно размещаются среди звезд. Это зна-

чит, что проходит не одна тысяча лет, пока сигналы от нескольких

пульсаров достигнут земных радиотелескопов. Соответственно, из-

лучения пульсаров должно иметь невероятную интенсивность, чтобы

его, несмотря на гигантские расстояния, можно было зарегистриро-

вать на Земле. И эта энергия исходит из области, диаметр которой

не превышает 250 метров ! Как только был открыт первый пульсар и

его местонахождения на небесной сфере было точно определено,

этот участок неба стали исследовать оптическими телескопами.

Звезда, координаты которой попали в область, указанную радиоаст-

рономами, оказалась самой обыкновенной. По всей видимости, она

не имела ничего общего с приходящим по этому направлению ради-

оизлучением. Сам же пульсар оставался невидимым.

Осенью 1968 года были обнаружены сигналы с периодом всего

лишь 0.03 секунды от пульсара в Крабовидной туманности. Сигналы

пульсара шли из облака, образованного остатками Сверхновой 1054

года, отмеченной в китайских и японских летописях. Нельзя ли

отождествить с пульсаром какой-либо из звездно подобных объектов

Крабовидной туманности ?

Как же определить, является ли невидимая звезда источником

пульсирующего радиоизлучения или нет ? Быть может, оптическое

излучение от звезды тоже пульсирует ? Однако человеческий глаз

неспособен заметить пульсации света от столь слабого источника.

Неособенно выручает и фотографические методы: в том месте, где

на фотопластинку попадает свет звезды она засвечивается вне за-

висимости от того, пульсирует попадающий на нее свет или нет.

Поэтому, чтобы выявить пульсации видимого излучения звезды,

приходится применят специальные методы. С телескопом соединяют

телевизионную камеру, и оптическое изображение передается на два

телеэкрана ( рис. 5 ). Период импульсов радиоизлучения нам уже

известен; в течение одной половины периода изображение поступает

на экран А, а в течение другой половины - на экран В. Если види-

мое излучение объекта пульсирует в том же ритме, что и радиоиз-

лучение, то может в принципе получиться так, что импульс будет

всегда наблюдаться на экране А, а на экране В изображение посту-

пает в те промежутки, когда импульса нет. Те источники, свет ко-

торых пульсирует с иной периодичностью, будут иметь на обоих эк-

ранах одинаковую яркость. Остается, таким образом, только срав-

нить изображения на двух экранах, чтобы выяснить, не изменяется

ли видимая яркость какой-либо звезды с тем же периодом, что ра-

диоизлучение.

То,что пульсар в Крабовидной туманности - видимая звезда

удалось обнаружить описанным выше методом. Используемая аппара-

тура работала по аналогичному принципу, только исследовался не

весь участок неба сразу, а каждая звезда по отдельности. Вместо

того чтобы наблюдать звезду на нескольких телеэкранах, ее свет

направляли поочередно на счетчики фотонов в соответствии с пери-

одом пульсара Крабовидной туманности. Схема подобного измерения

иллюстрируется на рис.6. Если свет звезды не пульсирует, то все

счетчики отмечают примерно одинаковое число световых квантов.

Если же от звезды идут вспышки с той же периодичностью, что и у

сигналов пульсара, то будут срабатывать те счетчики, которые за-

действованы в момент прихода светового импульса; остальные же

датчики ничего не регистрируют. Таким образом, за достаточно

долгое время показания счетчиков, на которые приходится "актив-

ная" доля периода, будут большими, а показания остальных счетчи-

ков, в которые попадает лишь фоновый свет от темного ночного не-

ба, остаются почти на нуле. Как говорят, подобная система счет-

чиков "накапливает" импульс.

В ноябре 1968 года два молодых астронома, Уильям Джон Кок и

Майкл Дисней, решили провести три ночных дежурства на 90-санти-

метровом телескопе обсерватории Стюарда в Тусоне ( штат Аризона

). Ни тот ни другой не имели еще опыта астрономических наблюде-

ний, и они хотели воспользоваться ночными дежурствами, чтобы

познакомиться с работой на телескопе. Они еще размышляли о том,

что именно будут наблюдать, когда в начале декабря в журнале

"Science" появилось сообщение об открытии пульсара в Крабовидной

туманности. Это натолкнуло молодых астрономов на мысль попытать-

ся обнаружить видимое излучение пульсара, тем более, что необхо-

димая для этого электронная аппаратура уже имелась в институте.

Дональд Тейлор построил эту аппаратуру для совершенно других це-

лей и воспользовался ею как "приданым", чтобы быть включенным в

группу наблюдателей. Итак, в отношении техники все было в поряд-

ке. И хотя никаких гарантий успеха не было - никому ведь еще не

удавалось отождествить пульсар с видимой звездой,- Кок и Дисней

имели возможность познакомиться с работой на телескопе, а Тейлор

- испытать свои приборы.

К началу января измерительная аппаратура была смонтирована

на горе Китт-Пик ( в 70 км от города Тусона ), и 11 января те-

лескоп был впервые направлен на Крабовидную туманность. Для каж-

дой звезды измерения проводились в течение 5000 периодов пульса-

ра, причем за каждый период световой сигнал распределялся после-

довательно между несколькими счетчиками. Но ни одна звезда в

исследованной области не давала накопления импульса на счетчи-

ках, и 12 января Тейлор вернулся в Тусон. Помогать Коку и Диснею

остался Роберт Мак-Каллистер, обслуживающий электронную аппара-

туру. 12 января погода начала портиться, а результатов все не

было. Еще две ночи, отведенные на это исследование, пропали

из-за плохой погоды, и все предприятие, казалось, было обречено

на неудачу.

Как часто все решает случай ! Уильям Тиффт - наблюдатель,

чье дежурство начиналось с 15 января, уступил незадачливым но-

вичкам ночи 15 и 16 января, чтобы они смогли вновь попытать

счастья. Здесь предоставим слово самому Диснею.

"Пятнадцатого днем было облачно, но к вечеру небо проясни-

лось. Мы начали ровно в 20 часов. Тейлор был еще в Тусоне; Кок и

я сменяли друг друга у телескопа, а Мак-Каллистер работал с ап-

паратурой Тейлора. Для начала мы сделали замер от темного неба,

в стороне от звезд. Для следующего измерения мы выбрали звезду,

которую Вальтер Бааде обозначил как центральную звезду Крабовид-

ной туманности. Всего тридцать секунд потребовалось для того,

чтобы прибор показал нарастающее накопление импульса на счетчи-

ках. Заметен был и слабый вторичный импульс, отстоящий от глав-

ного примерно на половину периода; он был значительно шире и не

такой высокий. В то время как Мак-Каллистер продолжал спокойно

обслуживать аппаратуру, мы с Коком поминутно переходили от исте-

рического возбуждения к глубочайшей депрессии. Действительно ли

это пульсар или просто какие-то ложные аппаратурные эффекты?

Ведь частота пульсара была в точности равна половине промышлен-

ной частоты переменного тока в США. Но при повторном измерении

импульс вновь появился во всей своей красе, и настроение под ку-

полом обсерватории поднялось.

В 20.30, через полчаса после начала наблюдений, позвонил

Тейлору. Он отнесся к моему сообщению скептически и предложил

изменить кое-что в аппаратуре, чтобы устранить возможные ошибки.

Лишь на следующую ночь, наблюдая своими глазами за накоплением

импульса, он перестал сомневаться.

В 1.22 появились облака. Наблюдения были окончены. У трех

наблюдателей в обсерватории не было ни малейшего сомнения в том,

что им посчастливилось открыть первый оптический пульсар".

Теперь и другие астрономы стали искать подтверждения откры-

тия.

После открытия пульсара в Крабовидной туманности стало ясно,

что пульсары каким-то образом связаны со взрывами сверхновых.

По-видимому, сигналы пульсары идут от того объекта, который ос-

тается на месте взрыва сверхновой. Это предположение подтвержда-

ется и другим пульсаром, излучение которого исходит из области,

где наличие газовых масс указывает на происшедший ранее взрыв

сверхновой. Этот взрыв, по всей вероятности, произошел очень

давно, задолго до аналогичного события в Крабовидной туманности.

В созвездии Паруса разлетающиеся газовые массы выглядят уже не

как компактное пятно, а как отдельные "нити", имеющие большую

протяженность. Период этого пульсара на 0,09 секунды больше пе-

риода пульсара в Крабовидной туманности. Это третий из самых

быстрых известных пульсаров.( После открытия миллисекундных ра-

диопульсаров его место 5-6). С самого начала велся поиск этого

объекта в видимой области спектра. Но успеха удалось добиться

лишь в 1977 году: письмо, полученное 9 февраля редакцией журнала

"Nature", в котором говорилось об отождествлении пульсара в соз-

вездии Паруса с видимой звездой, было подписано двенадцатью ав-

торами. Отметим, что наряду с этими двенадцатью учеными, работа-

ющими в Англии и Австралии, в предшествующие восемь лет многие

астрономы на лучших телескопах мира занимались поисками видимой

звезды, "мигающей" в том же ритме, что и пульсар в созвездии Па-

руса. Так что становится ясно, сколь масштабному всемирному бде-

нию был объявлен отбой этой заметкой. Между прочим, Майкл Дис-

ней, участвоваший в открытии оптического пульсара в Крабовидной

туманности, входил и в эту группу ученых.

У всех остальных пульсаров нет и следа излучения в видимой

области. Это наводит на следующую мысль. Что бы ни представляли

собой пульсары, они возникают в результате взрыва сверхновой.

Вначале период пульсара мал - еще меньше, чем у пульсара в Кра-

бовидной туманности. Такой пульсар излучает не только в радиоди-

апазоне, но и в видимой области спектра. С течением времени час-

тота импульсов уменьшается. Не более чем за тысячу лет период

пульсара становится равным периоду пульсара в Крабовидной туман-

ности, а затем достигает и периода пульсара в созвездии Паруса.

Наряду с увеличением периода ослабевает и интенсивность излуче-

ния в видимой области. Когда период пульсара превышает одну се-

кунду, его оптическое излучение давно уже исчезло, и его удается

обнаружить лишь по импульсам в радиодиапазоне. Поэтому с видимы-

ми источниками отождествлены лишь два пульсара с самыми коротки-

ми периодами. Они относятся к самым молодым пульсарам, и вокруг

них удается даже различить газовые облака - останки сверхновых.

Более старые пульсары давно уже растратили свою способность из-

лучать в видимой области.

Но что же такое пульсары ? Что остается, когда жизнь звезды

заканчивается гигантским взрывом ? Мы уже знаем, что пространс-