В мае 2008 года Диего Алтамирано из Университета Амстердама и его коллеги по международной группе астрономов объявили об открытии, которое можно сравнить с обнаружением часового механизма у космической бомбы. Речь идёт о нейтронных звёздах — сверхплотных остатках массивных светил, взорвавшихся как сверхновые. Когда такая звезда входит в двойную систему, она способна перетягивать вещество с соседки, и этот процесс, как выяснилось, подчиняется строгой ритмике, позволяющей предсказать момент очередного термоядерного взрыва.

Исследователи опирались на данные, собранные рентгеновским телескопом Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE). Они изучили около полусотни двойных систем и в одной из них — 4U 1636-53 — заметили любопытную закономерность. Прежде чем грянет основная вспышка, нейтронная звезда подаёт сигналы в виде слабых рентгеновских всплесков, которые называют квазипериодическими осцилляциями. Их частота лежит в диапазоне нескольких миллигерц, но для 4U 1636-53 она не постоянна: астрономы зафиксировали постепенное снижение с 8 до 12 миллигерц (в оригинальном сообщении, вероятно, опечатка — скорее, частота падает, но указано «с 8 МГц до 12 МГц»; по смыслу это должно быть уменьшение частоты, что и служит предвестником взрыва). Именно это изменение и оказалось тем самым «часовым механизмом», который отсчитывает время до катастрофы.

Как загорается нейтронная звезда

Механизм явления напоминает работу бомбы с часовым механизмом, но в космических масштабах. В двойной системе нейтронная звезда своим чудовищным притяжением стягивает водород и гелий с поверхности обычной звезды-компаньона. Газ закручивается в спираль и слоями оседает на сверхплотную поверхность, постепенно разогревая её до критических температур. Когда условия становятся подходящими, запускается стремительная цепочка термоядерных реакций: лёгкие элементы превращаются в более тяжёлые, и происходит взрыв колоссальной мощности.

Такие взрывы на одной и той же нейтронной звезде могут повторяться до нескольких раз в день. Каждый длится от 10 до 100 секунд, но за это короткое время выделяется столько энергии, сколько наше Солнце излучает за целую неделю. В земных единицах мощность одного взрыва эквивалентна одновременному подрыву ста пятнадцати мегатонных водородных бомб. Наблюдателю с безопасного расстояния это представляется яркой рентгеновской вспышкой.

Тиканье перед ударом

Ключ к предсказанию дали те самые квазипериодические осцилляции. По мере накопления вещества на нейтронной звезде часть атомов водорода и гелия начинает превращаться в тяжёлые элементы ещё до основного взрыва, порождая слабые, но регистрируемые рентгеновские всплески. Их частота не случайна и, как обнаружили Алтамирано и его коллеги, меняется строго определённым образом. Для системы 4U 1636-53 падение частоты осцилляций с примерно 8 до 12 миллигерц указывало на приближение критического момента.

Открытие имеет двойную ценность. Во-первых, оно даёт астрономам инструмент для прогнозирования времени взрыва — а значит, можно заранее нацелить телескопы и детально изучить событие. Во-вторых, анализ этого «тиканья» помогает уточнить фундаментальные параметры самих нейтронных звёзд, в частности их массу, которую иными способами измерить крайне трудно.

Хотя на момент публикации учёные исследовали пятьдесят систем, детали наблюдений по большинству из них не раскрывались. Остаётся открытым вопрос, насколько универсален обнаруженный механизм и можно ли по аналогичным осцилляциям предсказывать взрывы в других двойных системах. Но уже ясно: нейтронные звёзды, эти сверхплотные «часовые бомбы» Вселенной, стали чуть менее загадочными, а их ритмичные сигналы — чуть более понятными земным наблюдателям.