Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

Медленно, но верно эта незаконченная глава о тайнах происхождения быстрых радиовсплесков, кажется, приближается к финишу. Что касается теории SETI, то гипотеза Лоэба об отправляемых инопланетянами сигналах FRB, по словам Лоримера, не противоречит фундаментальным законам – энергетический баланс согласуется с наблюдениями. Он лично предпочитает находить природным явлениям в космосе простейшее объяснение, но считает, что теории, выглядящие научными, не должны отбрасываться, пока они не будут опровергнуты с помощью наблюдений. Окончательный ответ может появиться в ближайшее время. Астрономы уверены, что они найдут объяснение происхождению этих завораживающих радиовсплесков в небе в ближайшем будущем – а пока большинство делают ставки на нейтронные звезды.
  
Эпилог
 
“Мы сделаны из звездного вещества”. Эту ставшую знаменитой фразу однажды произнес Карл Саган. Более того, как я узнала за последние несколько лет, немалая часть окружающего нас мира тоже состоит из того же вещества, что и нейтронные звезды. А для образования большинства тяжелых элементов, таких как серебро, золото, платина и многие другие, требовалась энергия и особые условия, которые могли возникнуть только при столкновении двух нейтронных звезд.
Регистрация гравитационных волн, образованных при столкновении двух далеких от нас нейтронных звезд, оказалась одним из важнейших научных достижений последнего десятилетия. Для решения этой задачи объединились ученые, работающие в самых разных областях физики, и это стало поворотным моментом в новом подходе к исследованиям в области астрофизики. Так возникла многоканальная астрономия. Полученный результат, состоящий в измерении и распознавании гравитационных волн, а также возможности наблюдения и локализации произошедших очень давно, на расстоянии миллионов световых лет от нас, катастрофических событий, гораздо важнее, чем просто обнаружение ряби в ткани пространства-времени, доказывающее правоту теории Эйнштейна. Эти прорывные открытия снабдили ученых дополнительными “органами чувств” для восприятия Вселенной и открыли новое поле для захватывающих исследований, которые могут помочь нам понять природу многих явлений, все еще остающихся для нас загадкой. И наконец, ученые приблизились к тому, чтобы сконструировать инструменты, необходимые для изучения внутреннего строения нейтронных звезд, которое, несмотря на десятилетние исследования, по-прежнему остается одной из самых больших тайн космоса. Понимание того, как устроены нейтронные звезды, не только позволит нам выяснить, что заставляет эти сверхплотные объекты выживать, но еще и даст нам представление о фундаментальных принципах функционирования Вселенной.
Именно то, что на наших глазах с невероятной скоростью раскрывается тайна нейтронных звезд и их роли в космосе, заворожила меня и заставила объездить весь мир. Я познакомилась с учеными, работающими на самом переднем крае физики, благодаря которым мы – обычные люди – можем понять, как живет и развивается наша Вселенная. Эта книга – дань уважения всем ученым и мыслителям, астрономам, космологам, астрофизикам, физикам-ядерщикам и специалистам по физике элементарных частиц, а также исследователям, занятым изучением гравитационных волн, – всем тем, кто изучает различные загадочные свойства нейтронных звезд. Тем, кто из года в год неустанно регистрирует время прихода радиоимпульсов от пульсаров, рассеянных по небу. Их точные вычисления и разработанные ими прорывные технологии позволили нам чрезвычайно точно измерить массы этих далеких объектов и расстояние до них, и это невероятные достижения. Это также дань уважения инженерам, создающим новое поколение ультрасовременных телескопов и детекторов для регистрации электромагнитных волн и космических частиц всех сортов. К этим удивительным инструментам относятся радиообсерватория Square Kilometer Array (SKA), строящийся Центр по исследованию антипротонов и ионов (FAIR) – ускоритель, с помощью которого будут изучать условия во внутреннем ядре нейтронной звезды, а также лазерная интерферометрическая космическая антенна (LISA) – космический детектор низкочастотных гравитационных волн, который должен быть запущен в космос в 2034 году и который вместе с антенными системами для хронометрирования пульсаров сможет рассказать нам, действительно ли сверхмассивные черные дыры в центре галактик сливаются. В течение следующего десятилетия или чуть позже эти инструменты будут введены в эксплуатацию, и тогда наше понимание устройства космоса радикально изменится.
 
Наша Вселенная усыпана мертвыми звездами, у которых закончилось топливо и которые или умерли тихой смертью и стали белыми карликами, или исчезли, запустив напоследок мощный фейерверк, ничего не оставив после себя, кроме черной дыры, окруженной горячими облаками из газа и пыли. Но помимо них во Вселенной существуют еще космические зомби – нейтронные звезды. Сверхплотные, в одном-двух шагах от превращения в черную дыру, они живут посмертной жизнью: излучают радиоволны, гамма-лучи, рентгеновские лучи и, возможно, посылают загадочные быстрые радиовсплески. Некоторые нейтронные звезды к настоящему времени стали невидимками, прячущимися в глубинах космоса, где их невозможно обнаружить, другие вращаются с невообразимой скоростью, постоянно подпитываясь потоком вещества от своих верных спутников по двойной системе.
Это отнюдь не конец нашего путешествия в мир научных открытий. Раскрывая все новые и новые секреты нейтронных звезд, мы продолжаем постигать самые глубокие тайны нашей Вселенной. И есть еще много того, что нам предстоит открыть.
  
Благодарности
 
Эта книга посвящается моим сыновьям Тиму и Гаю. Я очень надеюсь, что, когда вы прочтете ее, наш загадочный мир заинтересует вас и вам захочется распутать эту удивительную, таинственную паутину, за которой скрываются секреты Вселенной.
Кроме того, я посвящаю эту книгу Фрицу Цвикки. Если бы не его гениальность, мы, возможно, никогда бы не обнаружили удивительную связь между крошечными нейтронами и поражающими воображение облаками в глубоком космосе – взрывами сверхновых, символизирующими конец существования массивных звезд. Из них образуются эти невероятные, сверхплотные вращающиеся шары, которые называют нейтронными звездами.
Хочу от всей души поблагодарить ученых, а их было очень много, с которыми я встречалась во время своих поездок, и тех, кто нашел время прочесть рукопись этой книги до ее публикации. Это, в частности, Кейт Александер, Вилл Арментроут, Энн Арчибальд, Дэвид Бакли, Мэтью Бейлз, Гордон Бейм, Эдо Бергер, Джоселин Белл Бернелл, Славко Богданов, Марика Бранчези, Рене Бретон, Александр Вольщан, Алан Вон, Адам Деллер, Фернандо Камило, Виктория Каспи, Ставрос Кацаневас, Джеймс Корд, Майкл Крамер, Хриса Кувелиоту, Эндрю Лайн, Том Ландекер, Тим Линден, Райан Линч, Ави Лоэб, Малкольм Лонгейр, Дункан Лоример, Дик Манчестер, Самая Ниссанке, Скотт Рэнсом, Джоселин Рид, Аниш Роши, Джон Саркисян, Трейси Слейтер, Мигель Зумалакарреги, Чиа Мин Тан, Крис Томпсон, Анна Уоттс, Джейсон Хесселс, Анна Хо, Джордж Хоббс, Дэниел Хупер, Шами Чаттерджи, Катерина Хациоанну, Райан Шеннон, Рональд Экерс, Ханс-Томас Янка, Офер Ярон и многие другие.
Я хочу сказать спасибо всем, кто помогал мне, включая Ангуса Флауэрса, который отвез меня к радиоинтерферометру Square Kilometer Array в Южной Африке и помог организовать необходимые интервью, Фрэнка Нюйенса, представителя по связям с общественностью института ASTRON в Нидерландах, который сопровождал меня в поездке по болотистым полям к месту расположения LOFAR, Роба Холлоу из CSIRO, который помог мне с интервью в Австралии, Натали Баттерфилд из NRAO, которая сопровождала меня в поездке к радиотелескопу Green Bank, и многих других.
Я хотела бы поблагодарить моего мужа Тима Вебера, а также бывшего коллегу по WIRED UK Мэтта Рейнольдса. Они помогли мне отредактировать черновой вариант рукописи. А еще спасибо Джеффу Дину, бывшему редактору Harvard University Press, который спросил, хочу ли я вообще написать такую книгу, моему редактору Джеймсу Брандту и выпускающему редактору Джули Карлсон за их важные, глубокие замечания в процессе редактирования и всем остальным, кто помогал мне в подготовке этой книги и во время поездок.