В просторы космоса, в глубины атома [Пособие для учащихся] - [4]

Первоначально открытие не было принято всерьез. Дело в том, что радиоастрономы довольно часто обнаруживают импульсные сигналы на своих лентах. Их дают попадающие в радиотелескоп излучения радиолокационных станций, телевизионных передатчиков, систем связи со спутниками и другие помехи (разумеется, с точки зрения радиоастрономов), создаваемые земной цивилизацией. Однако, к удивлению сотрудников Мюллардской обсерватории, систематическое наблюдение обнаруженных четырех объектов не привело к отождествлению их с каким-либо видом земных помех. Были отвергнуты и такие объекты, как спутники, — координаты открытых источников излучения не менялись ни в течение суток, ни изо дня в день. А это говорило о том, что источники излучения находятся далеко от Земли.

Открытие настолько поразило ученых, что было решено сохранить полученные данные в тайне до выяснения природы этих новых объектов. Почти полгода никто (даже сотрудники ближайшей радиообсерватории Джодрел Бэнк) не знал, что в Кембридже начаты исследования нового типа объектов. Первое сообщение о них появилось лишь после того, как астрономы поняли, что принимаемые сигналы не связаны с внеземными цивилизациями, и поэтому их изучение «вряд ли окажется вредным для человечества».

Уже предварительные измерения и расчеты показали, что пульсары — сравнительно близкие объекты, они находятся в пределах нашей Галактики. У астрономов, правда, существует свое собственное мнение о том, что такое «далеко» и что такое «близко». «Диаметр» нашей Галактики около 100 тыс. св. лет. Это, конечно, гигантская величина даже по сравнению с огромным расстоянием от Земли до Солнца, которое составляет 8 св. мин (не говоря уже о тоже неблизком расстоянии Земля — Луна, которое чуть больше световой секунды). Но в то же время радиотелескопы принимают сигналы из звездных миров, удаленных от нашей Галактики на расстояние 10 млрд. световых лет. Естественно, что по сравнению с такими расстояниями пульсары находятся совсем недалеко от Земли; почти что рядом.

Важное свойство пульсаров — сильная линейная поляризация излучения.

Поднесите натертую о шерсть гребенку к клочкам бумаги и убедитесь, что электрическое поле действует в определенном направлении. Точно так же существует направленность — поляризация— электрической составляющей радиоволн. В этом тоже легко убедиться опытным путем — попробуйте поставить диполь телевизионной антенны не горизонтально, а вертикально, как качество приема резко ухудшится. Потому что телепередатчик посылает сигналы с горизонтальной поляризацией — горизонтальной направленностью электрической составляющей электромагнитных волн. Обычно в объектах, за которыми наблюдает радиоастрономия, излучение создают электроны, хаотически движущиеся в разных направлениях. И поэтому в излучении таких объектов не преобладает какое-нибудь одно направление поляризации.

Каков же механизм генерации радиоимпульсов? Что собой представляет само излучающее тело, сам пульсар?

Для ответа на первый вопрос физика представляет ограниченное число возможностей. Мощность радиоизлучения пульсара столь велика (импульсная мощность — около 10²² Вт), а размеры объекта столь малы, что появление радиоимпульсов не может быть связано с независимым излучением отдельных электронов (как это бывает обычно у большинства астрономических объектов). Наблюдаемая мощность излучения может появиться только в двух случаях. Либо большое количество электронов колеблется синхронно, подобно тому как это происходит в антенне нашего земного радиопередатчика. Либо в пульсарах происходит нечто похожее на когерентное излучение в лазерах. И в том и в другом случае электроны при излучении должны двигаться со скоростями, близкими к скорости света.

Вопрос о том, что представляет собой пульсар как космическое тело, много сложнее. Первоначально обсуждалось несколько гипотез. Согласно одной из них пульсары — это белые карлики, т. е. самые плотные из наблюдаемых звезд. Вещество в них сжато настолько сильно, что оно, вероятно, больше похоже на твердое тело, чем на газ, несмотря на то что температура внутри звезды может доходить до сотен миллионов градусов. Радиус белого карлика — несколько тысяч километров, масса примерно такая же, как у Солнца, или несколько меньше.

Почти одновременно с гипотезой белого карлика были высказаны предположения, что пульсары — это нейтронные звезды — звезды, плотность которых много выше, чем у белых карликов, а радиус составляет несколько километров. Наконец, имелся ряд гипотез, в которых излучение пульсаров связывалось не с радиальными пульсациями, а с вращением какого-то тела вокруг своей оси или вращением одного тела вокруг другого. Здесь весьма интересна аналогия с импульсным радиоизлучением Юпитера Эти импульсы, правда, не имеют такой строгой периодичности, как у пульсаров, но все же движение по орбите спутника Юпитера довольно регулярно меняет интенсивность радиоизлучения самой планеты.

Своеобразным дополнением к докладу стали сообщения о том, как велись наблюдения за пульсарами на советских радиотелескопах. И сразу же после этих сообщений — общая дискуссия. Первым берет слово академик Я. Б. Зельдович. Он подходит к доске, и вскоре она покрывается наползающими друг на друга формулами. Ученый отмечает, что никакой полной теории явления пока, конечно, нет. И хотя кое-кто считает, что ее никогда не будет, можно все же говорить о путях, которые представляются разумными. На доске появляются ориентировочные расчеты, подтверждающие или отвергающие различные гипотезы. Цель и ход всех расчетов подробно поясняются.