Б.Ш. И это ещё не самое страшное. Обнаружилась сильная недостача слабых всплесков. Поясню. Допустим, вы получили в четыре раза более чувствительный детектор, значит, он стал видеть в два раза дальше, работает закон обратных квадратов расстояний. Но это значит, что он стал просматривать сферу в восемь раз большего объёма, и если всплески равномерно распределены в пространстве, значит, мы их должны видеть в восемь раз больше. А этого не было, было гораздо меньше. И на самом слабом конце распределения, где BASTE ещё должен прекрасно видеть всплески, он не досчитывался всплесков с фактором десятка. Что это могло означать? Изотропия и недостаток слабых - это значит, что источники гамма-всплесков образуют сферическое облако, в центре которого мы сидим, и это облако с краёв ограничено - за пределами этого облака источников мало, или их нет вообще.
Какие системы вообще имеют такую геометрию в космосе? Например, в Солнечной системе есть кометное облако Оорта, оно сферическое, мы в центре - но из комет не получишь гамма-всплесков. Хотя были и такие гипотезы, но их серьёзно не рассматривали.
Тогда придумали следующую систему. Вот у нас есть галактический диск, в нём рождаются нейтронные звёзды. Но они рождаются с большими начальными скоростями из-за взрыва сверхновой. Они вылетают из галактики и засеивают пространство вокруг неё большой короной из очень старых нейтронных звёзд. И, может быть, с этими старыми нейтронными звёздами происходят какие-то катаклизмы? Облако большое, мы хоть и смещены от центра, но не так сильно, и можем этой асимметрии не заменить. Тут возникает такая проблема, что здесь уже десятью в сороковой степени не обойдёшься, здесь нужно уже десять в 44-ой эрг, это уже тысячу лет Солнцу нужно выработать такую энергию.
А.Г. И спустить её за секунду…
Б.Ш. Тем не менее, гамма-всплески - объект богатый, и люди придумали как настричь с нейтронной звезды эти самые десять в 44-й эрг, это взрывное высвобождение магнитного потока, но не будем в это углубляться.
А.Г. При такой модели, на каком расстоянии должны были находиться эти нейтронные звёзды от нас?
А.П. Десятки килопарсек.
Б.Ш. Сотни, минимум сотни килопарсек, это триста тысяч световых лет.
Но есть ещё одна система с нужной геометрией - это вся Вселенная. Поясню. Лет 15 или больше назад знатоки из клуба «Что, где, когда?» сели в лужу, отвечая на вопрос школьника - почему ночью небо тёмное. Это мне один из знатоков рассказывал, Виктор Сиднев. Они решили, раз школьник, значит, вопрос должен быть простой, и ответили, что Земля загораживает солнечный свет - света нет, небо тёмное. Школьник был не так прост. Он имел в виду так называемый фотометрический парадокс Ольберса, а именно: если Вселенная существует вечно, если она бесконечная и однородная, небо должно сиять как поверхность Солнца - это очень простой факт, понятный в рамках школьной программы, не будем его объяснять, пусть останется домашним заданием для телезрителей. Но небо-то тёмное, а тёмное оно потому, что Вселенная расширяется и потому что она имеет горизонт.
Итак, что такое горизонт? Проще всего себе его представить таким образом. Сейчас мы знаем достаточно хорошо, что Вселенная родилась примерно 14 миллиардов лет назад. Это значит, что мы не можем видеть дальше, чем 14 миллиардов световых лет. Грубо говоря, это и есть горизонт.
Вот, что видит космический телескоп «Хаббл», глядя прямо в горизонт. Здесь суп из слабых галактик, здесь их столько, что не пересчитать, большинство из этих слабых точек - это галактики, находящиеся дальше, чем на полпути к горизонту вселенной. Там есть несколько галактик, которых «Хаббл» не видит, у них очень большое красное смещение. И если верна гипотеза, что работает эта геометрия всей вселенной, значит, большинство всплесков происходит от этих слабеньких галактик - понятно, почему этих источников не видели. Но если эта геометрия работает, это уже не десять в 44-й эрг. Цена вопроса - миллиард, это десять в 53-й эрг. Целая галактика выделяет такую энергию примерно за сто лет, а даже звезда покрупнее Солнца не высветит такой энергии никогда. И отдельная нейтронная звезда тут уже не проходит никак.
А.П. Энергетика велика.
А.Г. Любая звезда не проходит.
Б.Ш. Но на самом деле нейтронные звёзды бывают парными. Если у нас есть две большие парные звёзды, то они могут после себя оставить парный труп, парную нейтронную звезду.
А.П. За счёт слияния.
Надо сказать, что середина 90-х годов была критической для перехода сознания учёных от галактической модели к этой, космологической. Достаточно вспомнить очень интересный диспут в 95-ом году (он был показан по публичному телевидению в США) - это диспут на тему происхождения гамма-всплесков между двумя последовательными сторонниками различных гипотез. Гипотезу галактическую представлял Дон Лемб, а Богдан Пачинский - гипотезу космологическую. Участвующие в диспуте разделились на две партии, каждая партия приводила очень интересные и аргументированные доказательства той или иной гипотезы. Победивших не было, но этот диспут показал, что космологическая модель если не начинает преобладать в умах, то занимает существенную долю на рынке гипотез о происхождении гамма-всплесков. И тогда же на некоторых симпозиумах, семинарах можно было наблюдать антинаучное действие, когда на последнем заседании конференции ведущим конференции на голосование ставился вопрос - какова природа гамма-всплесков, космологическая либо галактическая. Таким образом решалась проблема происхождения гамма-всплесков.
А.Г. Проще было кинуть монету, наверное.
А.П. Наверное.
Б.Ш. Виден был дрейф общественного мнения.
А.П. Да, постепенно происходило накопление данных с эксперимента BATSE, которые всё больше и больше убеждали людей в том, что мы живём в геометрии Вселенной, а не в геометрии галактики либо короны.
А.Г. И всё-таки рекорд десять в 54-й? В 53-ей?
Б.Ш. Рекорд - почти десять в 55-й.
А.Г. Откуда же взять такую колоссальную энергию?
Б.Ш. Взять откуда? Я сказал об одном варианте - это две нейтронные звезды. Самое интересное, что такие пары нам известны, в нашей галактике есть их три штуки, это двойные пульсары. Причём видно, как они замедляются и теряют свою орбитальную энергию за счёт излучения гравитационных волн. Это значит, что когда-нибудь они сольются и упадут друг на друга, и вот это будет фейерверк. Скажу сразу, что десять в 54-й здесь не получится, но получится всё равно много.
Здесь есть такой эффект: мы считаем эти эрги, думая, что всё это взрывается как бомба, что энергия уходит равномерно во все стороны, а это не факт. Можно сильно сэкономить, если предположить, что это направленный взрыв, как луч прожектора. Если мы попадаем в этот луч, тогда требуется меньше энергии, но тогда мы много всплесков не досчитываемся.
А.П. Видим только то, что попадает лучом на нас.
Б.Ш. Это самое драматическое время, эпоха всех этих диспутов, голосований, когда люди более или менее пришли к галактической модели. На самом деле осталось два кандидата, и в это время доминировала как раз теория слияния двух нейтронных звёзд.
Но сейчас надо сказать, что ключевым моментом утверждения космологической модели был, наверное, 97 год?
А.П. Да, был момент, когда информация по всплескам накапливалась-накапливалась, но вся эта информация происходила из гамма-диапазона. Всплески оставались гамма-всплесками, но очень хотелось посмотреть, а есть ли что-то там в оптике, в других диапазонах волн, потому что, увидев что-то в оптике, можно отождествить это с каким-то известным астрономическим объектом…
А.Г. И кроме того, это всё-таки абсолютная локализация.
А.П. Да, и кроме всего, это более точная локализация. Совершенно точно.
Б.Ш. Там градусы, здесь - секунды.
А.П. В 97-м году был запущен итало-голландский спутник «Беппо-Сакс», который имел рентгеновские телескопы, и который мог достаточно быстро навестись на область локализации гамма-всплеска. То есть если мы в гамма-диапазоне имеем точность несколько градусов, то рентгеновский телескоп может уже эту область посмотреть и определить, есть ли там источник с точностью несколько угловых минут и даже лучше - в зависимости от яркости источника.
И вот 27 февраля 97-го года после очередного всплеска «Беппо-Сакс» навелся своим рентгеновским телескопом на область локализации всплеска, и увидел послесвечение в рентгене, т.е. увидел рентгеновский источник, который затухал, достаточно точно определил его координаты, передал на Землю, и далее большие оптические телескопы стали смотреть в эту точку. И, о, счастье, мы увидели то, что называем «оптический транзиент», оптический компонент от гамма-всплеска.
Почему так уверенно определили, что это оптический компонент? Его не было ни в каких каталогах, то есть это был новый источник и он затухал. Таким образом, было открыты рентгеновское послесвечение и оптический компонент. И что самое интересное, через некоторое время, когда источник достаточно потух, в оптике на его месте увидели галактику. Это называется родительская галактика. Увидели предположительно там, где сидит этот источник всплеска. И измерили спектральные линии от этой галактики.
А.Г. Их красное смещение…
А.П. Совершенно точно, нашли красное смещение - прямое доказательство космологической природы источников.
А.Г. И как далеко располагалась эта галактика?
Б.Ш. Здесь красное смещение - единица, это примерно 10 миллиардов световых лет.
С тех пор уже известны десятки таких случаев отождествлений, найдены послесвечения, для многих измерены красные смещения. Все - на космологических расстояниях, рекорд красного смещения - 4 с половиной. Вот один из таких случаев. Его уникальность в том, что здесь было поймано прямое оптическое свечение ещё в тот момент, когда продолжался гамма-всплеск.
А.П. Это знаменитый всплеск 23 января 1999 года.
Б.Ш. Оптический телескоп-автомат успел сработать и навестись по сигналу от BATSE, когда продолжался всплеск. Так вот, это свечение, находясь на горизонте Вселенной, было 8-й звёздной величины - можно увидеть в сильный бинокль.
А.П. То есть если знать куда смотреть, можно этот источник легко увидеть.
Б.Ш. На этом снимке он уже снизил яркость в миллион раз и всё равно ярче родительской галактики. Это говорит о масштабах явления.
В тот момент, в 97-98 годах, кроме модели, о которой я рассказывал - слияние двух нейтронных звёзд - появилась другая. Она появилась на самом деле ещё в начале 90-х, Стен Вусли её вначале предложил - что, может, это какой-то необычный тип сверхновой. Обычная сверхновая - разлетается огромная масса вещества и долго светит. Если предположить, что какая-то порция энергии прорвалась через всё это вещество в открытый космос, тогда она могла и дать такой всплеск.
И, начиная с 99 года, стали появляться всё новые и новые данные, что это скорее всего гиперновая. Во-первых - гамма-всплески происходят в областях, где идёт очень интенсивное звездообразование, где много вещества. В случае гиперновой всё понятно, это массивная звезда, она гибнет там же, где рождается. Если это пара нейтронных звёзд, она успевает улететь Бог знает куда.
Если проанализировать всю статистику гамма-всплесков, то получается, что источники к настоящему времени вымирают, раньше их было больше, теперь гораздо меньше.
А.Г. Ну да, мы же видим горизонт не только в пространстве, но и во времени. Всё это происходило 10 миллиардов лет назад.
Б.Ш. Совершенно верно. Но во Вселенной всё потихоньку вымирает - меньше квазаров, меньше сверхновых, меньше гамма-всплесков. Отчего, кстати сказать, в старой Вселенной жить безопасней.
А.Г. Чем ближе к нам, тем беднее картина - ближе во времени.
Б.Ш. Но ещё не вечер - звёзды типа Солнца будут рождаться ещё миллиарды лет.
А.П. Возвращаясь к истории открытий. История делается на наших глазах и отчасти нашими руками. Сейчас, кажется, наступил очередной ключевой момент в понимании природы всплесков.
29 марта этого года произошёл всплеск (они называются по дате) GRB030329. Он был уникален опять-таки курьёзом его обнаружения. Спутник НЕТЕ-2, который предназначен для быстрой передачи информации исследователям, что-то обнаружил, передал сообщение, что что-то зарегистрировано, но это точно не гамма-всплеск.
Через два часа, примерно, учёные, которые эксплуатируют спутник, пришли, посмотрели данные телеметрии и увидели, что на самом деле это ярчайший гамма-всплеск. Автоматика дала сбой - алгоритмы делаются людьми, людям свойственно ошибаться. Алгоритмам - тоже. Таким образом, примерно через два часа по миру через Интернет были распространены координаты гамма-всплеска. Они были известны с большой точностью - примерно три угловые минуты - и можно было наводить телескопы. Но в Европе и Америке была ночь, а телескопы были наведены в Австралии и Японии. И в Австралии уже через полчаса было обнаружено яркое послесвечение от всплеска.
Тут же передали по миру координаты. А мы сидели и ждали темноты. То, что мы увидели, когда настала ночь, вы видите на снимке.
А.Г. Это ваша группа делала?
А.П. Да, в Крымской обсерватории, КрАО.
А.Г. 30 марта?
А.П. 29 марта был первый снимок. И видно, как в течение 9 дней этот ярчайший объект постепенно уходит под чувствительность данного телескопа. Это не значит, что всплеск уже затух - мощные телескопы его продолжают наблюдать. Он сейчас порядка 22-й звёздной величины, что вполне наблюдаемо большими наземными телескопами. И по-видимому, его ещё долго можно будет наблюдать.
Но чем он был замечателен? Оказалось - когда на 14-й день детально измерили спектры - что эти спектры как две капли воды похожи на спектры сверхновой. Тут же в сети появилось сообщение…
Б.Ш. «Загадка всплесков решена!»
А.П. Да, решена - это сверхновая. Но не всё так просто. Всплески продолжают преподносить сюрпризы. Дело в том, что сверхновые имеют определённую кривую блеска - спадающую. А этот источник - после первоначального быстрого угасания - уже больше месяца стоит на одном месте, не падает, это первое. Второе: с большой долей уверенности можно говорить, что он меняет свою звёздную величину примерно на половину звёздной величины на протяжении суток, что никак не похоже на поведение кривой блеска сверхновой.
Б.Ш. Подмигивает и ухмыляется - я бы так сказал.
А.П. Поэтому рано говорить, что проблема источников всплесков уже решена.
А.Г. А какой объект может быть кандидатом на роль гиперновой?
А.П. Очень массивная звезда.
А.Г. Во сколько раз массивнее Солнца?
А.П. В 50, в 100 - ну, может быть, в 30, не знаю.
А.Г. И сколько таких объектов в нашей галактике?
А.П. Тысячи. Много…
Б.Ш. Более того, в нашей галактике есть одна звезда, про которую думают, что она рванёт как гиперновая. Эта звезда не так далеко, называется «Эта Киля» - она уже испускает предсмертные конвульсии.
Если она лучом своим попадёт в нас - мы это переживём, но она угробит все искусственные спутники Земли, мы останемся, скорее всего, без Интернета, без связи. Но она, скорее всего, промажет.
А.П. Хотелось бы верить, что промажет.
Б.Ш. Тогда это будет великий праздник - вал данных, да и просто феерическое зрелище для невооружённого глаза. Но вряд ли всё-таки нам на этом празднике удаться попристутсвовать, потому что характерный срок жизни измеряется сотнями, тысячи лет.
А.Г. То есть «вот-вот рванёт» означает, что это может произойти через тысячу лет.
Б.Ш. На самом деле мы до сих пор занимались феноменологией, отвечали на вопросы Что? Где? Когда? На вопросы «что?» и «где?» мы точно знаем ответ - на космологических расстояниях, миллиарды световых лет и преимущественно в ранней Вселенной. К ответу на вопрос «что?» мы более-менее приблизились. Но есть ещё вопросы «как?» и «почему?» Это уже сфера теории.
В смутные времена истории гамма-всплесков была просто вакханалия теоретических предположений. Шутили, что число теорий гамма-всплесков превышает число известных гамма-всплесков.
А.П. Был такой момент…
Б.Ш. Роберт Немиров опубликовал в своей работе список ста существенно разных теорий происхождения гамма-всплесков. Нет никакой возможности сказать обо всех, скажем только о той, которая кажется наиболее перспективной - она связана с гиперновой.
Как взрывается эта массивная звезда? Её внутренности в какой-то момент теряют устойчивость и начинают проваливаться в центр с ускорением свободного падения. В центре они, в конце концов, формируют чёрную дыру. Но не сразу - мешает момент вращения. И в какой-то момент в центре образуется аккреционный диск. Такой же плотный и такой же массивный, как нейтронная звезда - только плоский и с громадным магнитным полем. И эта штука вращается со скоростью порядка тысячи оборотов в секунду. Это чудовищное магнитное динамо. Это динамо генерирует две струи энергии вдоль оси вращения, вверх и вниз.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28