Магнитар и Горгона, звезда и котлета

Нейтронные звезды — самые интересные объекты во Вселенной. Вы не верите? Значит, вы еще не читали книгу Сергея Попова «Суперобъекты: звезды размером с город». Шар с диаметром Московской окружной железной дороги и массой в одно-два наших Солнца, для которого трудно подобрать слова без приставок «супер» и «сверх». Сверхплотный, супермаленький для звезды, наполнен сверхпроводящей сверхтекучей нейтронно-протонной жидкостью, сверхбыстро вращается, имеет гигантское магнитное поле, порождается взрывом сверхновой.

История открытия нейтронных звезд тоже интересна. Когда впервые удалось уловить строго периодический сигнал радиопульсара, ученые думали, будто наткнулись на сообщение от инопланетян. Первые пульсары так и называли — LGM, little green men, или «маленькие зеленые человечки». А отчасти предсказал их существование еще в 1930-е годы (даже до открытия нейтрона!) Лев Ландау, размышляя, возможны ли объекты с плотностью, близкой к атомной.

Плотности нейтронных звезд так близки к критической для превращения в черную дыру, что иногда новорожденные звезды спасает от коллапса лишь рекордно быстрое вращение — сутки на некоторых звездах длятся миллисекунды. Вращение понижает плотность в центре, разгоняя экватор до релятивистских скоростей, вплоть до испускания с него вещества.

В нейтронных звездах выделяют кору примерно километровой толщины и ядро. Обе эти области условно делятся еще на две части. Внешнее ядро наполнено сверхтекучими протонами, нейтронами, а также мюонами и электронами. В обычном веществе сверхтекучесть проявляется при крайне низких температурах, около абсолютного нуля. Напротив, вещество внутри звезды может быть разогрето до миллиарда градусов. Однако из-за высокого давления нейтроны образуют куперовские пары, как электроны в сверхпроводниках. Что касается внутреннего ядра, то вообще непонятно, из чего оно состоит. Быть может, из кваркового вещества. Чтобы добраться до кварков в земных условиях, нужно разгонять вещество в коллайдерах, причем кварки тут же соединяются в новые частицы, наблюдать их непосредственно невозможно. А вот наблюдать их в нейтронных звездах, согласно некоторым моделям, быть может, удастся. Так что нейтронные звезды могут быть неплохими лабораториями по изучению вещества в экстремальных условиях.

Нейтронные звезды породили ряд уникальных феноменов. Например, глитчи. Звезда со временем замедляется, а потом внезапно ускоряется. Почему так происходит, до конца не известно. По одному из предположений, всему виной звездотрясения, когда под воздействием вращения кора раскалывается. Или же так проявляет себя сверхтекучая жидкость, закручиваясь в вихри, впоследствии передающие момент вращения звезде.

Невероятны по своим свойствам и магнитары, источники мягких гамма-всплесков. Один такой всплеск светит в рентгеновском диапазоне сильнее галактики. Обычные же для магнитаров всплески мощнее солнечного излучения всего в десятки миллионов раз. Сравнимыми с ними по мощности могут быть только взрывы сверхновых. С единственным нюансом — сверхновая светит словно миллиарды звезд лишь однажды, тогда как для магнитаров это рядовое явление. В декабре 2004 года всплеск от магнитара «ослепил» все космические рентгеновские и гамма-телескопы, оказавшиеся неспособными справиться с такой интенсивностью. Лишь российский прибор разглядел «голову Медузы Горгоны» в лучах, отраженных от Луны.

Обо всех этих объектах автор рассказывает просто и интересно, на пальцах объясняя сложные физические закономерности и явления, но не опускаясь до примитивизма. Сергей Попов во введении обещает: «никаких специальных знаний, выходящих за рамки школьного курса или обычной эрудиции современного человека, читателю не потребуется». Свое обещание он держит, хотя порой кажется, будто автор борется с сильным желанием вставить в текст формулу, объясняющую всё. Однако стандарт научно-популярной литературы, заданный Стивеном Хокингом, Попов выдерживает: ни одной формулы, кроме разве что знаменитой E = mc², на страницах книги нет. Кстати, об mc². Простейший способ перекрыть по уровню энергии термоядерный взрыв — бросить любой легкий предмет, массой всего лишь сотни граммов, на нейтронную звезду. При ударе о поверхность выделится энергия, с которой не сравнятся тысячи атомных бомб вроде взорвавшейся над Хиросимой.

Сергей Попов насыщает повествование запоминающимися и неожиданными метафорами. Действительно, что может быть общего между системой разгона болидов «Формулы-1» и вращением сверхтекучего ядра нейтронной звезды? А между Медузой Горгоной и магнитаром, за которым можно наблюдать лишь в отражении от диска Луны, чтобы не «окаменеть», как наблюдавшие за вспышкой спутники, выведенные из строя ее интенсивностью? А между говяжьей котлетой из студенческой столовой и внутренним строением звезды? А между друзьями в социальных сетях и населенными мирами в нашей Галактике? А между крутящим дохлую крысу Томом Сойером и устройством системы двойных звезд? Для точных эффективных сравнений необходимо глубокое понимание материала; придумать успешную метафору не легче, чем отыскивать крупицы золота на прииске.

Простота изложения особенно впечатляет на фоне того, что Сергей Попов — успешный ученый, доктор наук. Поэтому в книге есть отсылки к самым последним исследованиям физики нейтронных звезд, а также к веховым статьям ведущих ученых. После прочтения этого научно-популярного труда можете быть уверены — больше вас о нейтронных звездах знают только профессионалы-астрофизики. Не считая, конечно, других счастливчиков, раздобывших эту книгу.

Сергей Попов. Суперобъекты