PSR B1919+21 — первый пульсар¶

PSR B1919+21 (также известный как PSR J1921+2153) — пульсар, расположенный в созвездии Лебедя на расстоянии около 2100 световых лет от Земли. Это первый в истории обнаруженный пульсар — объект, излучающий регулярные импульсы радиоизлучения с периодом около 1,337 секунды (95,17 оборота в минуту). Открытие, совершённое 28 ноября 1967 года студенткой Джоселин Белл Бёрнелл и её научным руководителем Энтони Хьюишем, стало одним из ключевых событий астрофизики XX века и привело к присуждению Нобелевской премии по физике 1974 года.

¶Открытие

В 1967 году команда Кавендишской лаборатории Кембриджского университета под руководством Мартина Райлса и Энтони Хьюиша развернула массив радиотелескопов для исследования мерцаний квазаров. Аппаратура, построенная под руководством Хьюиша, работала на частоте 81,5 МГц и записывала сигналы на магнитную ленту. 6 августа 1967 года Джоселин Белл Бёрнелл, анализируя лентозаписи вручную, обнаружила странный сигнал — «скрежет» (англ. scruff), повторявшийся каждые 1,337 секунды с точностью часового механизма.

Первоначально сигнал был принят за возможный искусственный источник, получивший шуточное обозначение LGM-1 (от англ. Little Green Men — «маленькие зелёные человечки»). Вскоре были обнаружены ещё три подобных объекта с разными периодами — от 1,4 до 3,7 секунды, что исключило гипотезу внеземной цивилизации. В феврале 1968 года Хьюиш и Белл опубликовали статью в журнале Nature, описав новые объекты как пульсирующие радиоисточники — пульсары.

¶Природа пульсаров

Пульсар — это быстро вращающийся нейтронный сверхплотный остаток массивной звезды, прошедшей стадию сверхновой. Диаметр нейтронного ядра составляет около 20 километров при массе, сопоставимой с массой Солнца, что определяет колоссальную плотность вещества — порядка 10¹⁴ г/см³. Мощные магнитные поля нейтронной звезды ускоряют заряженные частицы вдоль магнитных полюсов, формируя узкие лучи радиоизлучения. Как маяк, луч пересекает линию наблюдения при каждом обороте звезды, создавая эффект периодических импульсов.

Период PSR B1919+21 составляет 1,337 секунды, что соответствует частоте вращения около 95 оборотов в минуту — отсюда и появившееся в популярных источниках обозначение «95 пульсар». Энерговыделение объекта оценивается в 10³⁰ ватт, что примерно в тысячу раз превышает мощность излучения Солнца в радиодиапазоне.

¶Классификация

Пульсары делятся на несколько категорий:

• Радиопульсары — классические объекты, излучающие в радиодиапазоне с периодами от миллисекунд до секунд. PSR B1919+21 относится именно к ним.
• Миллисекундные пульсары — быстро вращающиеся объекты с периодами 1–10 мс, как правило «перекрученные» аккрецией вещества из системы двойной звезды.
• Рентгеновские пульсары — излучают преимущественно в рентгеновском диапазоне, часто являются компонентами тесных двойных систем.
• Магнитары — пульсары с исключительно сильными магнитными полями (10¹³–10¹⁵ Гс), проявляющие активность в виде гигантских радиовсплесков.

¶PSR B1919+21 в культуре

Первый пульсар занял заметное место в массовой культуре. Его периодический сигнал использован в качестве темпа композиции «Alien Radio» из саундтрека к фильму «Чужой» (1979) режиссёра Ридли Скотта. Объект также упоминается в научно-фантастической литературе и документальных передачах как символ открытия, изменившего представления о природе нейтронных звёзд.

¶Нобелевская премия и споры

В 1974 году Нобелевская премия по физике была присуждена Энтони Хьюишу и Мартину Райлсу «за пионерские исследования в радиоастрономии». Имя Джоселин Белл Бёрнелл, непосредственно обнаружившей сигнал, в список лауреатов включено не было — это решение Нобелевского комитета остаётся одним из самых обсуждаемых в истории премии. Споры об этической стороне решения продолжаются до сих пор, хотя сама Белл Бёрнелл неоднократно заявляла, что не считает себя обделённой.

¶Наблюдения

PSR B1919+21 наблюдается наземными радиотелескопами по всему миру. Период объекта постепенно увеличивается со скоростью около 1,1×10⁻¹⁵ секунд в секунду за счёт потери энергии на излучение гравитационных волн и торможение магнитного диполя. Этот эффект, впервые измеренный у пульсара PSR B1913+16 (пульсар Халса — Тейлора), подтвердил существование гравитационных волн, предсказанных общей теорией относительности.

Источники:

• Hewish A., Bell S. J. Peculiar radio pulse near Cygnus // Nature. 1968. Vol. 217.
• Пачинский Б. Нейтронные звёзды и пульсары // Успехи физических наук. 1975.
• Липунов В. М. Астрофизика нейтронных звёзд. М.: Наука, 1987.
• Lyne A. G., Graham-Smith F. Pulsar Astronomy. Cambridge University Press, 2012.