Космический масштаб. От гамма-всплесков зашкаливает аппаратура

В последнее время внимание астрономов привлекло загадочное и грозное явление большого космоса – мягкие повторяющиеся гамма-всплески (МПГ). Этому послужил тот факт, что в конце 2004 года в космосе произошла чудовищная вспышка одного из МПГ, которая могла бы положить конец нашей цивилизации, случись она ближе к Земле. Однако загадочные объекты, порождающие эти вспышки, слишком редки, чтобы можно было всерьез обсуждать их прямую опасность для нас. Вот что об этом рассказал «УГ» астрофизик Государственного астрономического института имени Штернберга Сергей ПОПОВ. В этом году по результатам конкурса, проводимого в российском астрономическом интернете проектом АстроТоп (www.astrotop.ru), его назвали человеком года.

– Сергей Борисович, гамма-излучение в земных условиях представляет собой большую опасность для живых организмов, поэтому его источники на Земле находятся под контролем. А как ученые относятся к мощному гамма-излучению, приходящему к нам из космоса, так называемым гамма-всплескам?

– Еще в 1960-е годы ученые обратили внимание на находящиеся в далеком космосе мощные источники гамма-излучения. Произошло это благодаря открытию, сделанному на одном из американских разведывательных спутников, который имел на борту аппаратуру для слежения за наземными ядерными испытаниями, работающую в гамма-диапазоне. В 70-е годы прошлого века спутников с аналогичной, но предназначенной только для астрофизических исследований аппаратурой было уже достаточно много, так что космические гамма-всплески изучались и регистрировались, но долго ни один всплеск не удавалось идентифицировать с известными объектами космоса в других диапазонах излучений. И только в 1979 году удалось достигнуть прогресса в этой области. Однако касалось это не основной массы гамма-всплесков, а лишь их части, которая затем была выделена в отдельный класс явлений.

– А наши ученые внесли в эти открытия свою лепту?

– Конечно! В то время на отечественных космических аппаратах Венера-11 и Венера-12 тоже имелась гамма-аппаратура, и группа астрофизика, специалиста в области гамма-астрономии и космической физики Евгения Мазеца изучала гамма-всплески, происходящие вне Земли. 5 марта 1979 года гамма-детекторы обеих Венер неожиданно зашкалили и из-за сверхмощного потока гамма-излучения даже «ослепли» на четверть секунды. «Прозрев», аппаратура записала уже как бы «хвост» вспышки с пульсациями порядка 8 секунд. Это был первый в истории мощнейший выброс космического гамма-излучения, четко зафиксированный приборами как источник МПГ – мягких повторяющихся гамма-всплесков. Источник получил обозначение FXP 0520-66. Мягкими такие всплески считаются по сравнению с обычными, часто регистрируемыми гамма-всплесками, более жесткими по своему спектру. Характерна для МПГ их частая повторяемость на небольшом уровне, заканчивающаяся весьма изредка сверхмощным взрывом энергии. Восьмисекундные пульсации в конце всплеска подсказали в качестве наиболее вероятной рабочей гипотезы связь этого МПГ с нейтронной звездой, поскольку лишь нейтронные звезды из-за своих карликовых размеров могут иметь столь короткий период вращения.

– Часто говорят о сверхплотности нейтронных звезд. Что они из себя представляют?

– Нейтронные звезды – один из самых загадочных типов звезд, поскольку состоят не из обычной плазмы, а в основном из невероятно плотно сжатых нейтронов. Такая звезда, образующаяся как сколлапсировавшийся остаток материи после взрыва сверхновой, имеющая диаметр всего около 20 км (что соизмеримо с размерами карликовых марсианских лун – Фобоса и Деймоса), может быть в полтора – два раза массивней Солнца. Анализ данных нескольких спутников позволил геометрически вычислить расположение в космосе источника МПГ- FXP 0520-66. Он оказался вне нашей Галактики, далеко от нашей Солнечной системы – в Большом Магеллановом облаке (ближайшая соседняя галактика, частично поглощаемая нашей Галактикой), рядом с погасшей сверхновой. Когда приблизительно оценили мощность этого МПГ, то она оказалась огромной: энергия, выброшенная его источником за доли секунды, была столь велика, что нашему Солнцу это количество энергии пришлось бы излучать в пространство при теперешней светимости не одну тысячу лет!

– Такие невероятные выбросы энергии, очевидно, опасны?

– Если бы эти космические взрывы случались вблизи от Солнечной системы, жизнь на Земле каждый раз была бы уничтожена, а потом развивалась заново, начиная с первых живых микроорганизмов. На наше счастье, по сей день учеными обнаружено всего четыре МПГ. Все они, кроме МПГ-FXP 0520-66, находятся в нашей Галактике, но достаточно далеко.

– Откуда известно, что Солнцу потребуются тысячи лет обычного свечения, чтобы сравняться по энергии с таким мгновенным взрывом?

– С самого начала изучения МПГ вопрос определения их истинной мощности был труден из-за невозможности отслеживания начала гамма-всплеска. Гамма-детекторы просто не выдерживали такого потока и зашкаливали. Малые и средние гамма-всплески вообще происходят часто, а гигантских зарегистрировано всего четыре: каждый из четырех известных источников МПГ за 30 лет выдал по одной такой вспышке. Первой из них была упомянутая вспышка МПГ, зарегистрированная в 1979 году. Второй взрыв был зарегистрирован 18 июня 1998 года, третий «гигант» – 27 августа этого же года. 27 декабря 2004 года произошел четвертый, самый мощный гамма-всплеск, который даже зачислили в отдельный класс подобных явлений. В этот день все спутники с аппаратурой, работающей в гамма-диапазоне, на доли секунды «ослепли», а потом зафиксировали чудовищный выброс энергии от МПГ, обозначенного 1806-20. На этот раз группе Мазеца, продолжавшей работу по мониторингу МПГ и обычных гамма-всплесков, повезло: один из приборов был установлен на спутнике Коронас-Ф, находившемся в тот момент в тени Земли. Аппаратура на нем не зашкалила, поскольку поток гамма-излучения был заслонен Землей. Зато была зафиксирована малая часть потока, которая отразилась от Луны. Именно это обстоятельство, похожее на миф о Медузе Горгоне, позволило ученым впервые дать оценку очень короткой начальной и самой мощной части гигантского выброса энергии МПГ. Гамма-всплеск, отразившийся от Луны, как от щита древнегреческого героя, не ослепил аппаратуру и показал, что по мощности всплеск МПГ 27 декабря превосходил все предыдущие как минимум в десятки раз. Однако расстояние до источника этого МПГ оценивается по-разному: от примерно 50 тысяч световых лет до вдвое меньшего расстояния. Несмотря на такую разницу в оценке расстояния, влияющей и на оценку энергии взрыва источника МПГ 1806-20, он все же является самым мощным за всю историю изучения гамма-всплесков. Удачно обнаруженное одним из спутников послесвечение источника данного МПГ в радиодиапазоне позволило оценить его как достаточно протяженный в космосе объект, а скорость разлетания его вещества оценивалась, как 0,2 – 0,3 скорости света.

– Скорость впечатляет, но что является ее источником?

– Такая скорость соответствует гипотезе о связи МПГ с такими экзотическими космическими объектами, как сверхзамагниченные нейтронные звезды, или магнитары. Модель последних была предложена в 1992 году. В гипотетических магнитарах энергия выделяется при перестройке основных линий магнитного поля. Вспышки на магнитарах в какой-то мере подобны солнечным вспышкам, но энергия их магнитного поля очень велика, а силовые линии «зацеплены» за чудовищно плотное вещество – кору нейтронной звезды. Перестройки магнитосферы на магнитарах могут происходить из-за подвижек коры или из-за плазменной неустойчивости. Число нейтронных звезд в нашей Галактике оценивается как несколько сотен миллионов, возраст Галактики составляет примерно 10 млрд. лет, а мы зафиксировали лишь несколько предполагаемых магнитаров, время «жизни» каждого из которых оценивается в несколько тысяч лет. Если такое рассуждение правильно, то получается, что только несколько процентов нейтронных звезд регулярно рождаются со сверхсильными магнитными полями, а время «жизни» каждого магнитара является по масштабам космоса довольно небольшим.

– Срок «жизни» магнитара только для космоса короток, а для нас, землян, потребуются десятки поколений, чтобы пережить даже один магнитар, если он «заведется» вблизи нас?

– Поставим вопрос наоборот, и тогда, учитывая ничтожный для космоса срок существования даже всей нашей цивилизации на Земле (всего несколько тысяч лет, в то время как крупные космические тела существуют и развиваются в течение миллионов и миллиардов лет), мы можем почти не опасаться того, что именно в этот «миг» столь редкий и «короткоживущий» объект, как магнитар, появится и будет взрываться в том самом районе Галактики, в котором совершает свое извечное движение наша Солнечная система.