Цивилизация
В пятницу на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза, проходящей в Пекине, состоялся доклад Майкла Макдональда из Института астрофизики и космических исследований имени Фреда Кавли (при Массачусетском технологическом институте). <2>Его доклад был посвящен статье в Nature об открытии самого яркого и самого массивного скопления галактик, обладающего темпом звездообразования два наших Солнца в год. «Газета.Ru» подробно рассказывала об этой работе в понедельник. В том исследовании важную роль сыграли наблюдения на рентгеновском телескопе «Чандра», между тем в пятницу в журнале Science опубликована новая работа, основой для которой послужили наблюдения, проведенные с помощью того же инструмента. Речь идет об открытии у обыкновенного радиопульсара (нейтронной звезды) рентгеновских линий поглощения. Доклад на эту тему чуть ранее был представлен в Пекине Георгием Павловым из Санкт-Петербургского политехнического университета. Подробности же этой работы «Газете.Ru» сообщил ведущий автор публикации в Science профессор Вашингтонского университета Олег Каргальцев.<6>
— Как бы вы объяснили людям, далеким от астрономии, почему важно изучать пульсары?
— Мы хотим узнать о том, как устроена материя, как она взаимодействует с полями. Для того чтобы понять, почему мир устроен так, а не иначе (ведь это интересно!), и чтобы использовать это понимание на пользу человечеству (в том числе и народно-хозяйственную). Поэтому очень важно поддерживать финансирование фундаментальной науки на должном уровне. В 90-е годы в России уровень такого финансирования был чрезвычайно низок, что послужило причиной отъезда многих ученых. Впрочем, это отступление — вернемся к пульсарам.
Плотность вещества (1019 килограмм на кубометр!) и давление в центре нейтронной звезды невообразимо велики. Столь же невообразимо ее магнитное поле (его сила в миллион раз превосходит то, что мы можем получить на Земле).
Считается, что в земных лабораториях мы не сможем в обозримом будущем воспроизвести такие условия. Но мы хотим понять, как ведут себя частицы и поля в таких условиях, потому что такое понимание может кардинальным образом изменить существующие современные теории строения материи и в конечном счете привести к очередному скачку в научно-техническом прогрессе.
— В чем заключается суть работы? О каких пекулярных свойствах пульсара J1740+1000 идет речь?
— Суть работы в открытии первых линий поглощения в рентгеновском спектре обыкновенного пульсара, каковые составляют около 95% от всей популяции известных нам нейтронных звезд (около 2000). До сих пор считалось, что спектры пульсаров не имеют таких линий и их наличие не ожидалось согласно общепринятым моделям этих объектов.
Пульсар J1740+1000 в общем-то самый обыкновенный радиопульсар.
Но в этом-то и важность открытия, потому что оно, скорее всего, означает, что линии поглощения типичны для пульсаров, просто их очень сложно обнаружить.
С этим пульсаром нам повезло: он находится вне галактической плоскости (это единственная его особенность) и сравнительно недалеко, поэтому поглощение в межзвездной среде маленькое и мы смогли пронаблюдать его спектр вплоть до 200 электрон-вольт, иначе бы мы не открыли этих линий поглощения. Такое удается редко, так как большинство известных пульсаров находится в плоскости галактики и довольно далеко от нас.
— Пока вы нашли только одну нейтронную звезду с такими ярко выраженными рентгеновскими линиями…
— Мы нашли первый обыкновенный пульсар с такими линиями. До этого было известно несколько очень необычных (сильно отличающихся от большинства) нейтронных звезд, в которых нашли подобные линии.
— Как можно найти другие такие звезды?
— Действительно, одна из наших задач сейчас — это искать похожие линии в спектрах двух-трех близких к Земле (а значит, с низким межзвездным поглощением) обыкновенных пульсаров.
Их очень мало, но они есть, и следует внимательно изучить их спектры. Мы этим занимаемся.
— Какие перспективы открывает ваше исследование?
— Довольно рано говорить о конкретных перспективах. Но новое всегда открывает какие-то перспективы, надо только подождать достаточное количество времени. В данном случае, я думаю, перспектив может быть две — в зависимости от того, каково физическое происхождение линий поглощения.
Первая перспектива состоит в том, что если линии поглощения формируются на поверхности звезды, то возможно, это в будущем позволит нам узнать химический состав поверхности и (что более важно) померить отношение массы звезды к ее радиусу. Последнее (так же как химический состав) определяет энергии линий поглощения. Мы эти энергии померили, теперь надо работать над моделями. Если удастся померить отношение массы звезды к ее радиусу, то мы сможем понять, какая материя находится в центре нейтронной звезды (опять же через модели). Пока мы очень мало знаем о свойствах материи при таких огромных плотностях, которые существуют в центре нейтронной звезды. Это могут быть свободные кварки, может быть что-то еще...
Вторая перспектива заключается в том, что если линии поглощения формируются во магнитосфере нейтронной звезды, то мы сможем многое узнать о структуре этой магнитосферы. Пока нам известно очень мало. Например, поглощение могло бы происходить в «радиационных поясах» (такие пояса есть и вокруг Земли), но мало кто ожидал найти их около звезд, тем более нейтронных звезд...
— Расскажите, пожалуйста, немного о себе. Где вы обучались, давно ли живете в США?
— Я закончил Московский физико-технический институт (МФТИ) с базовой кафедрой в теоретическом отделе ФИАНа. Потом переехал в США, получил PhD в Университете штата Пенсильвания (Penn State University), потом работал научным сотрудником в Университете штата Флорида, а с первого августа работаю профессором в Вашингтоне, в George Washington University, на физическом факультете.<5>
— Давно ли сотрудничаете с Георгием Павловым — соавтором вашей статьи в Science и одним из обладателей «мегагранта» Министерства образования и науки Российской Федерации?
— Давно, лет тринадцать. Он был моим руководителем, когда я готовился защищать диссертацию в Пенсильванском университете, и с тех пор мы работаем вместе по многим направлениям. Я многим обязан профессору Павлову из того, чему я научился за все эти годы.
— Расскажите, пожалуйста, немного о других ваших соавторах.
— С удовольствием. Мартин Дюран и Зденка Мисанович — молодые ученые из Великобритании и Австралии соответственно. Они сильно помогли с анализом этих данных. Мартин работал под моим руководством в течении трех лет в Университете штата Флорида, и мы сделали много интересного, часть еще предстоит опубликовать. Со Зденкой, которая приехала в Австралию, а потом и в США из Боснии, мы познакомились еще в Университете штата Пенсильвания и до сих пор поддерживаем научные, да и просто дружеские контакты.
Про профессора Павлова можно много рассказывать и многое можно найти в интернете.
Я только скажу, что он один из лучших специалистов по нейтронным звездам и его помощь с интерпретацией найденных линий поглощения сыграла значительную роль в публикации этой статьи. Как вы заметили, он также является одним из победителей в конкурсе «мегагрантов».