Учёные чешут затылки: В космосе нашли нечто, нарушающее законы физики

В направлении созвездия Большой Медведицы есть галактика «Сигара», другое её название — Мессье 82. Она спиральная, с перемычкой в центре, то есть в целом вроде нашего Млечного пути. Правда, очень активная — там новые звёзды образуются гораздо быстрее, чем у нас. Находится невероятно далеко — что-то около 11 миллионов световых лет. Впрочем, даже ближайшая к нам галактика Андромеды и та отстоит от нас на 2,5 миллиона световых лет.

В этой «Сигаре» и наблюдают странный объект M82 X-2, вот он. Розовым цветом выделены сразу несколько небесных тел, но учёные говорят, что здесь наблюдается двойная система. И больше всего интересует самый яркий объект.

Дело в том, что он светит в 10 миллионов раз ярче Солнца. Поэтому сначала все подумали, что это чёрная дыра. То есть, конечно, не сама чёрная дыра, а гигантский диск окружающего её и падающего в неё вещества. А тут есть откуда падать: у неё есть звезда-компаньон, которую она благополучно поедает. Как подсчитали учёные, каждый год она проглатывает массу в полторы Земли. И будь это действительно чёрная дыра массой, скажем, хотя бы в 50 или в 100 Солнц, то такое свечение было бы совершенно нормальным проявлением этого космического каннибализма.

Но потом за её поведением стали наблюдать и обнаружили, что это нечто интенсивно пульсирует с интервалом в секунду с небольшим, а каждые 2,5 дня характер этой пульсации меняется. Так вот, чёрные дыры не имеют такой привычки — пульсировать. Этим занимаются другие объекты — нейтронные звёзды, за что их и называют пульсарами. Почему они пульсируют: очень-очень быстро вращаются, как юла, и из обоих их полюсов вырывается мощнейшее рентгеновское излучение. Ось этого вращения сильно «ходит», и за счёт этого звезда то поворачивается к нам своим полюсом, то отворачивается. Излучение то бьёт в телескоп, то не бьёт. Получается пульс. Кстати, когда такое впервые увидели в космосе, то подумали, что это инопланетяне.

А почему «нейтронная»: потому что в основном состоит из нейтронов. Она сжата до размеров от силы километров двадцати, а масса у неё при этом — с наше Солнце или даже вдвое больше. При такой плотности там полноценные атомы уже распадаются на свои составные части.

И чтобы лучше понять феномен этого объекта M82 X-2, разберёмся ещё с вопросом, почему же нейтронная звезда так сжимается. И пульсар, и чёрная дыра — это бывшие ядра «умерших» звёзд. А ядро звезды — это и есть тот термоядерный реактор, который может работать миллиарды лет и питать энергией полную жизни планету. Пока в этом реакторе есть топливо, пока реакции продолжаются, их энергия сдерживает сжатие звёздного ядра под действием собственной гравитации. Топливо заканчивается — происходит коллапс. Мантия звезды сбрасывается — это называется взрывом сверхновой, — а ядро сжимается. Насколько оно сожмётся, зависит от его массы. У Солнца его масса такова, что это будет белый карлик диаметром в районе двух тысяч километров. Если звезда была, скажем, вдвое массивнее — будет нейтронная звезда размером с город. А если ещё массивнее — материя уже неведомо куда «проваливается», возникает чёрная дыра.

А пока звезда жива, в её ядре термоядерная энергия и гравитация друг друга уравновешивают. Это равновесие обозначают как «предел Эддингтона». Это предел возможной яркости звезды при её массе. Яркость — это внешнее проявление мощности термоядерных процессов. И если предел превышен, если яркость больше, чем «нужно», значит, термоядерные реакции там мощнее, чем «нужно». А тогда они будут перевешивать гравитацию, и звезду должно просто разорвать.

И теперь смотрим, что мы имеем насчёт M82 X-2. Мы уже поняли, что, раз она пульсирует, то она — пульсар. Но пульсаров по массе больше двух Солнц не бывает, 2,16 массы Солнца — это максимум для нейтронной звезды. А меж тем яркость у M82 X-2 раз в 10 больше, чем у любого известного пульсара. Учёные пишут, что здесь этот предел Эддингтона превышен в 150 раз. При таком «термояде» пожираемое этим пульсаром вещество звезды-соседки на неё бы не падало — оно бы отталкивалось. И это как минимум. А вообще-то, по всем известным законам физики звезда просто должна взорваться. Её не может быть. А она есть.

Какие есть соображения: может быть, это какой-то оптический обман, но пока не удаётся понять, за счёт чего такой обман должен получаться. Есть версия, что несущийся от соседней звезды поток вещества и излучения каким-то образом концентрирует свет M82 X-2, заставляет его идти не во все стороны равномерно, а в большей степени в какую-то одну сторону, а нам просто повезло, что этот сконцентрированный свет направлен именно на нас.

И есть вариант, что очень сильное магнитное поле нейтронной звезды деформирует атомы вещества поедаемой ею звезды-напарника, что оно их вытягивает, и свет от M82 X-2 при всей своей мощности не может эффективно эти вытянутые атомы отталкивать. Таким образом, вещество всё-таки падает, падает на огромных скоростях, при соприкосновении с пульсаром взрывается и выпускает огромную энергию. Отсюда и дополнительное, чрезмерное рентгеновское излучение. Тогда по мере набора "веса" эта нейтронная звезда рано или поздно превысит габариты в 2,16 Солнца и схлопнется в чёрную дыру. Если когда-нибудь в телескоп увидят, что она перестала пульсировать — значит, так и произошло.