Основные сведения о природе рентгеновских источников в нашей Галактике получают из анализа периодических колебаний интенсивности их излучения. Повторяющиеся подъемы и спады интенсивности могут указывать на то, что рентгеновский источник движется по орбите вокруг другой звезды, которая периодически его затмевает. В то же время наличие регулярно повторяющихся коротких импульсов рентгеновского излучения с интервалом следования меньше нескольких секунд свидетельствует о том, что их источником является объект сверхвысокой плотности (называемый нейтронной звездой), обладающий сильным магнитным полем и быстро вращающийся вокруг своей оси.
Скачкообразные вспышки рентгеновского излучения также свидетельствуют о наличии нейтронной звезды, но такой, у которой на поверхности происходят термоядерные взрывы колоссальной силы. Анализ тонкой структуры периодических колебаний яркости позволяет астрономам получать сведения о физике рентгеновских источников Галактики. Однако за 25 лет изучения ярчайших на ночном небе источников рентгеновского излучения, большинство из которых наблюдается в центральной галактической области балдже, ни у одного из них не удалось найти каких-либо закономерно повторяющихся изменений.
В результате, в то время как клубок тайн слабых рентгеновских источниках постепенно распутывался, природа ярких источников этого излучения продолжала оставаться загадочной. Именно поэтому мои коллеги и я были весьма заинтригованы, когда в. конце 1984- начале 1985гг. пришли к выводу, что наши наблюдения одного из ярчайших источников галактического балджа GX5-1 позволили обнаружить пекулярный тип изменения интенсивности его рентгеновского излучения. (Свое название источник GX5-1 получил по координатам на небесной сфере: он расположен в пяти градусах к востоку и на один градус южнее центра Галактики.)
Наблюдения были выполнены с помощью рентгеновской орбитальной обсерватории EXOSA Т, принадлежащей Европейскому космическому агентству (ЕКА), в рамках исследовательской программы, разработанной и осуществленной группой ученых, в состав которой кроме меня входили Ф. Янсен из Лейденской лаборатории космических исследований, Я. ван Парадис и Е. ван ден Хёвел из Амстердамского университета, У. Луин из Массачусетского технологического института, И. Трёмпер и м. Штайно из Института внеземной физики им. Макса Планка в Мюнхене.
Обнаруженные у источника GX5-1 изменения интенсивности рентгеновского излучения были особенно удивительными, поскольку не являлись строго периодическими: в каждом из сеансов наблюдений наиболее вероятный интервал времени между соседними максимумами интенсивности составлял примерно 0,03 с, но часто был либо чуть длиннее, либо чуть короче. Такие не строго периодические флуктуации принято называть квазипериодическими колебаниями.
Если провести аналогию между переменностью источника GX5-1 и изменением интенсивности источника звуковых колебаний, то суть нашего недоумения можно выразить в более привычной форме: вместо того чтобы «издавать» чистый тон на определенной частоте, GX5-1 «звучит» скорее как треснутый стакан. Наш интерес усиливало то, что сами импульсы были очень короткими. Это, по-видимому, означало, что область их возникновения находится весьма близко от компактного объекта, где из-за сильного гравитационного поля все процессы происходят очень быстро.
Что заставило нас выдвинуть на первый план проблему изучения быстрых колебаний интенсивности ярких рентгеновских источников галактического балджа? Чтобы ответить на этот вопрос, мне придется сделать обзор открытий, сделанных за предшествующие 25 лет существования рентгеновской астрономии. Общепринято, что за редким исключением источники мощного рентгеновского излучения в нашей Галактике являются двойными звездами, в которых компактный объект (черная дыра или нейтронная звезда) движется по орбите вокруг более или менее обычной звезды.
Компактные объекты представляют собой конечную стадию эволюции звезд с массой, в несколько раз превышающей массу Солнца. Эта стадия наступает, когда звезда уже не может выделять достаточное количество тепла для противодействия силам гравитации, стремящихся ее сжать. Как следует из названия, вещество нейтронной звезды состоит в основном из тесно «упакованных» нейтронов. Обычно она имеет массу от одной до двух масс Солнца, заключенную в пределах шара диаметром всего 20 км. (Для сравнения напомним, что диаметр Солнца составляет более 1 млн. км.)
Черная дыра представляет собой экстремальный результат проявления гравитационного коллапса: при массе, в пять раз превышающей массу Солнца, ее эффективный диаметр должен быть всего около 30 км. Сочетание большой массы и малых размеров приводит к тому, что черную дыру или нейтронную звезду окружает очень сильное гравитационное поле. Именно оно ответственно за мощное рентгеновское излучение этих двойных систем.
