Квазаги, квазари та нейтронні зірки
Звичайно, до винайдення нових потужних інструментів пізнання Всесвіту фізики жили значно спокійніше — квантова механіка пояснювала все, що не вкладалося у рамки класичної фізики. Майже все здавалося зрозумілим. Настав якийсь затишок.
Як це вже траплялося не раз, тиша виявилася оманливою, а перепочинок — недовгою. Це було (легко вгадати слова, які зараз підуть!) затишшя перед бурею.
На мирному, усеяному зірками небосхилі у середині 60-х років нашого століття астрономи виявили незвичайні об'єкти, існування яких здавалося незрозумілим.
Об'єкти отримали назвуквазагів таквазарів. Ці короткі та звучні імена розшифровуються досить довго: квазізоряні джерела радіовипромінювання (квазари) та квазізоряні галактики (квазаги).
Приставку "квазі" можна перекласти на звичайну "ненаукову" мову словом "як би".
Чому ж астрономи не ризикнули назвати виявлені об'єкти просто зірками чи галактиками, а вигадали для них обережні вислови «ніби»-зірки, «ніби»-галактики? Їхню обережність та здивування можна зрозуміти… Наведемо кілька характерних цифр.
На фотографіях квазари і квазаги практично не відрізняються від звичайних зірок і галактик, як з'ясувалося, через ту величезну відстань, де їх, як правило, виявляють, в 1,5-2 мільярди світлових років від нас. Точні вимірювання потужності випромінювання з урахуванням віддаленості від Землі призвели до значень, у які важко повірити,— яскраве ядро цих об'єктів, діаметр яких майже в тисячу разів менше, ніж у нашої Галактики, випромінює світла (тільки у видимій частині спектру!) у десятки разів. більше, ніж уся наша Галактика! Надзвичайно і радіовипромінювання квазарів. Для квазагів воно поки що не зафіксовано.
Який фізичниймеханізм може призвести до такого величезного виділення енергії? Термоядерні реакції, подібні до тих, що відбуваються на Сонці, занадто слабкі для пояснення цих процесів. Може, як у випадку спалахів наднових зірок, «винні» в яскравості квазагів та квазарів сили тяжіння?
Вчені завзято шукають розумну теорію відкритих явищ, іноді повертаючись до, здавалося б, давно залишеним науковим гіпотезам.
Ще в 1932 році голова радянської школи теоретичної фізики академік Л. Д. Ландау говорив, що зірки великої маси повинні мати серцевину, що складається з ядер, в яких протони (досі мирно уживаються з сусідами-нейтронами) заміщені на нейтрони. Цілком нейтронні ядра і, отже, нейтронні зірки!
Лев Давидович показав ще тоді, в 1932 році, задовго до експериментального відкриття цих зіркових об'єктів, що подібний процес йде з величезним виділенням енергії — електрони кожного атома наближаються до свого ядра, «падають» на нього і при реакції з протонами народжують нейтрони і ще кілька інших видів елементарних частинок. Для здійснення такої реакції речовину зірки потрібно стиснути до величезних щільностей, що перевищують щільність найважчих матеріалів у багато трильйонів і більйонів разів.
Ще б пак - речовина доводиться практично позбавити електронів, утворити нейтронні ядра і ще притиснути їх майже впритул один до одного. Виходить не речовина, а одне суцільне гігантське нейтронне ядро!
У 1934 році американські астрономи І. Бааде та Ф. Цвіккі висловили припущення, що при спалахах наднових зірок саме завдяки утворенню нейтронних ядер в умовах стиснення речовини може звільнятися та неймовірна кількість енергії, яку астрономи спостерігають у цих процесах.
Нині ці уявлення підтвердилися. Вченівважають, що пульсари, що так здивували всіх у 1967 році, єнейтронними зірками, які швидко обертаються навколо своєї осі. Серцевина нейтронних зірок складається, ймовірно, із надплинної речовини. Фізики, як добрі слідчі, вміло відновлюють події минулих днів. Вибух наднової зірки, який спостерігався 1054 року там, де утворилася крабоподібна туманність, вважають вони, справді призвів до появи пульсара — нейтронної зірки.