В небе много туманностей, но эта – особенная. Говорят, что плоха та лекция по астрономии, на которой вам не покажут фотографию Крабовидной туманности, а астрономов можно разделить на две категории: тех, кто изучал Крабовидную туманность, и всех остальных. В наши дни это уже можно считать преувеличением, но тем не менее Крабовидная туманность – наиболее часто фотографируемый астрономический объект. Ее шикарный внешний вид делает ее основной претенденткой при выборе иллюстраций для обложек и постеров астрономических журналов.
Крабовидная туманность (или просто Краб) – это остаток от взрыва сверхновой звезды, произошедшего в нашей галактике Млечный Путь на расстоянии 6300 световых лет от нас. Туманность Краб первым обнаружил Джон Бевис, астроном-любитель из английского графства Уилтшир, в 1731 году. Бевис включил ее в черновик своего астрономического атласа Uranographia Britannica.
Шарль Мессье повторно открыл Крабовид-ную туманность 28 августа 1758 года, когда занимался поисками кометы Галлея. Небесный Краб сильно впечатлил французского астронома и даже вдохновил его на создание знаменитого каталога, в котором туманность получила номер Ml, то есть фактически ознаменовала начало этого выдающегося проекта. Впоследствии Мессье узнал от Бевиса, что тот уже обнаружил Крабовидную туманность ранее, и объявил, что это открытие принадлежит его английскому коллеге.
Теперь нам известно, что взрыв сверхновой, в результате которого образовалась Крабовидная туманность, наблюдали китайские придворные звездочеты 4 июля 1054 года. Это астрономическое событие нельзя было не заметить: взорвавшаяся звезда была примерно в четыре раза ярче Венеры. В течение 23 дней вспышка была видна на небе даже в дневное время, а ночью увидеть ее невооруженным глазом можно было на протяжении 630 дней. Возможно, это событие интерпретировали как доброе знамение: Небеса признали мудрость Императора, чей блеск не уступал звездному. Представляется вероятным, что вспышка также была зафиксирована несколькими индейскими цивилизациями в Центральной и Северной Америке, а вот европейцы, по-видимому, в это время забыли о небе, и взрыв прямо над головой у наших схоластов и мудрецов прошел незамеченным.
Туманность назвали Крабовидной, потому что ее рисунок, выполненный лордом Россом около 1844 года, когда он наблюдал ее в 36-дюймовый телескоп-рефлектор у себя в Бир-Касле, по очертаниям очень напоминала краба. Мы уже могли оценить мастерство лорда Росса – именно он впервые нарисовал галактику Водоворот. Здесь перед нами снова выверенный до мелочей рисунок из тех времен, когда еще не было фотографии. То, что туманность напоминает краба, достаточно очевидно, однако эта картина, словно написанная кистью импрессиониста, навела лорда Росса на всевозможные преждевременные выводы о природе нитей, исходящих из боков туманности. По его мнению, они состояли из звезд, каждую из которых можно идентифицировать.
Через много лет стало очевидно, что очертания Краба меняются. Мы знаем, что туманность сформировалась при взрыве звезды, который был виден с Земли в 1054 году. То, что мы видим сейчас, – это вещество, выброшенное в окружающее пространство взорвавшейся звездой, на пути оно сталкивается и взаимодействует с холодными газами и пылью. Крабовидная туманность расширяется со скоростью около 1800 километров в секунду. Часть излучения, исходящего от места взрыва, относится к особому типу, который специалисты называют синхротронным (магнитотормозным) излучением. Такой выброс происходит, когда частицы, имеющие электрические заряды, в частности быстрые электроны, оказываются в сильном магнитном поле. Они ускоряются, двигаясь по винтовой линии, и при этом испускают радиоволны. В 1948 году было обнаружено, что Крабовидная туманность является сильным источником радиоизлучения. Затем было установлено, что она – обильный источник рентгеновских лучей и видимого излучения. Общий объем выделяемой ею энергии во всех частотных полосах излучения более чем в 100 000 раз превышает аналогичный объем, излучаемый Солнцем.
Следующая возможность прославиться появилась у Краба 9 ноября 1968 года, когда телескоп «Аресибо», расположенный на острове Пуэрто-Рико, позволил обнаружить вблизи от центра туманности необычную звезду. Она оказалась периодическим источником радиоволн, ее и подобные ей звезды назвали пульсарами. Этот пульсар посылает нам радиовспышки, подобно прожектору маяка, с абсолютной точностью – раз в 33,085 миллисекунды. Позже было обнаружено, что пульсар с такой же периодичностью излучает и видимый свет.
Эти пульсирующие источники излучения – одно из великих чудес астрономии. Сегодня известно огромное количество пульсаров, но в 1968 году их по счастливому стечению обстоятельств открыла Джоселин Белл, аспирантка, работавшая в Кембридже с Энтони Хьюишем. Сначала даже ненадолго возникло предположение, что это могут быть сигналы внеземного разума (неких маленьких зеленых человечков), но очень скоро астрономы нацелились на один пульсар, который оказался достаточно мал и стабилен, чтобы на его примере можно было определить закономерности его излучения. Когда звезды, масса которых в 1,43 раза превышает солнечную, окончательно расходуют свое топливо и умирают, остается сверхплотный быстро вращающийся шар, в котором все атомы разрушены друг об дружку гравитационными силами, протоны аннигилировали с электронами и осталось твердое вещество, состоящее из нейтронов, стиснутых, насколько это возможно. Такая нейтронная звезда может иметь массу, в два или три раза большую, чем наше Солнце, но быть всего несколько километров в диаметре. Благодаря такому фантастическому уменьшению в размере (в сравнении с размерами обычной звезды) исходное вращение звезды значительно ускоряется (это напоминает прием фигуриста, который прижимает руки к телу, чтобы сильнее раскрутиться на коньках). Краб вращается не слишком стремительно, но его нейтронная звезда все же совершает около 30 оборотов в секунду. Самые быстрые пульсары вращаются примерно в 10 раз быстрее. Нейтронные звезды – это нечто фантастическое: представьте себе область, сравнимую по размерам с крупным городом, но в миллионы раз тяжелее Земли и вращающуюся с частотой около 400 оборотов в секунду!
На фотографиях Краба мы видим сеть струй, по которым можем судить о химии взорвавшегося вещества. Горячие и холодные области, содержащие, в частности, атомы кислорода и серы, выглядят по-разному в силу сложности взрыва. Но наиболее примечательная черта химии этих струй заключается в том, что протекающие здесь реакции напоминают нам: все элементы во Вселенной, кроме гелия и водорода, синтезируются и рассеиваются в пространстве в результате взрывов сверхновых звезд. Кислород, углерод и азот, находящиеся в наших организмах, образовались при взрывах, подобных взрыву Крабовидной туманности. Это изображение позволяет понять, как во
Вселенной появляются химические элементы в количестве, достаточном для образования сложных соединений и в итоге – жизни. Мы можем постигнуть, как неживое становится живым, как зарождается колыбель жизни, как астрономия создает астрономов.