Маючи повне уявлення про чорні тіла, ми можемо за допомогою елементарної фізики дійти дуже багатьох висновків щодо спалахів, що я вважаю дивовижею. Це ж треба, аналізуючи спектри рентгенівського випромінювання від невідомих джерел на відстані 25 000 світлових років, ми здійснили прорив завдяки тим законам фізики, які студенти МТІ вивчають на першому курсі!
Ми знаємо, що повна кількість енергії, яку за секунду випромінює чорне тіло, пропорційна його температурі в четвертому ступені (це аж ніяк не логічно), а також площі його поверхні (це вже логічно — що більша площа, то більше енергії виділяється). Отже, якщо в нас є дві сфери діаметром один метр і одна з них удвічі гарячіша за другу, вона випромінюватиме в 16 разів (24) більше енергії. Крім того, площа поверхні сфери пропорційна квадрату її радіуса, тому якщо температура тіла залишатиметься незмінною, а розмір збільшиться втричі, то кількість енергії, яку воно випромінює за секунду, зросте в дев’ять разів.
Рентгенівський спектр у будь-який момент спалаху підказує нам температуру чорного тіла для джерела випромінювання. Під час спалаху температура швидко зростає до майже 30 мільйонів кельвінів, а потім поступово знижується. Оскільки нам була відома приблизна відстань до барстерів, ми могли також обчислити світність джерела в будь-який момент спалаху. Знаючи температуру і світність чорного тіла, можна обчислити радіус джерела випромінювання — так само в будь-який момент, поки триває спалах. Уперше це зробив Жан Свонк із Центру космічних польотів імені Ґоддарда. Ми в МТІ незабаром це повторили й дійшли висновку, що спалахи створювало тіло, яке охолоджувалося, радіуса приблизно 10 кілометрів. Це був переконливий доказ, що джерело спалахів — нейтронні зорі, а не дуже масивні чорні діри. І якщо це нейтронні зорі, вони, очевидно, входили до рентгенівських подвійних систем.
У 1976 році в МТІ приїжджала італійська астрономка Лаура Мараскі. Якогось лютневого дня вона зайшла до мене в кабінет і висловила здогад, що спалахи виникають через потужні термоядерні вибухи на поверхні акреціювальних нейтронних зір. Коли водень перетікає на нейтронну зорю, гравітаційна потенціальна енергія перетворюється на тепло, і газ розжарюється настільки, що починає виділяти рентгенівські промені (див. попередній розділ). Але, як припустила Мараскі, накопичуючись на поверхні нейтронної зорі, акреціювальна речовина може зазнати некерованого ядерного синтезу (як у водневій бомбі), й це спричиняє рентгенівський спалах. Наступний вибух може статися за кілька годин, коли накопичиться нова порція ядерного палива. За допомогою простих обчислень на дошці в моєму кабінеті Мараскі показала, що коли матерія мчить до поверхні нейтронної зорі на швидкості, яка становить приблизно половину швидкості світла, вивільняється значно більше енергії, ніж під час термоядерних вибухів, і дані це підтверджували.
Я був вражений: це пояснення здавалося переконливим. Термоядерні вибухи відповідали всім вимогам. Тоді й охолодження, що ми спостерігали під час спалахів, мало сенс, якщо те, що ми бачили, було потужним вибухом на нейтронній зорі. Також її модель добре пояснювала інтервали між спалахами: щоб стався вибух, має накопичитися достатня кількість речовини. За звичайного темпу акреції критична маса може зібратися за кілька годин, і приблизно такий інтервал між спалахами ми спостерігали в багатьох джерел.
У мене в кабінеті на столі стоїть цікавий радіоприймач, який часто бентежить моїх відвідувачів. Він працює від сонячної батареї і лише тоді, коли в ній достатньо заряду. Поки приймач собі стоїть, вбираючи сонячне світло, батарея поступово наповнюється енергією (узимку значно повільніше), а тоді приблизно що десять хвилин — часом довше, якщо погода погана — він несподівано вмикається, але тільки на кілька секунд, бо майже одразу розряджається. Зрозуміли? Так само, як в акумуляторі накопичується електроенергія, на поверхні нейтронної зорі накопичується акреціювальна речовина: коли збирається потрібна кількість, стається вибух, який згодом згасає.
Потім, 2 березня 1976 року, за кілька тижнів після приїзду Мараскі та в розпал «лихоманки спалахів» ми відкрили рентгенівське джерело МХВ 1730-335, на якому відбувалося кілька тисяч спалахів за день. Вони нагадували кулеметний вогонь: спалахи часто відбувалися з інтервалом у шість секунд! Не знаю, чи зможу вповні передати наше збентеження. Це джерело (зараз його називають Швидким Барстером) цілком вибивалося з картини й одразу знищило теорію Мараскі. По-перше, за шість секунд на поверхні нейтронної зорі ніяк не може зібратися достатньо речовини для термоядерного вибуху. Крім того, якщо спалахи — побічний продукт акреції, ми мали б спостерігати викликаний нею сильний рентгенівський потік (вивільнення гравітаційної потенціальної енергії), який значно перевищує енергію спалахів, але цього не було. Тому на початку березня 1976 року здавалося, що чудова термоядерна модель, яку запропонувала Лаура Мараскі, мертвіша за мертвого. У публікації, присвяченій МХВ 1730-335, ми припустили, що спалахи викликані «епізодичною акрецією» на нейтронну зорю. Інакше кажучи, розжарена матерія з акреційного диска потрапляє на поверхню нейтронної зорі не постійним потоком, а дуже нерегулярно.
Вимірюючи спалахи якийсь час, ми з’ясували, що після сильнішого спалаху доводиться довше чекати наступного. Пауза могла тривати від шести секунд до восьми хвилин. Щось схоже відбувається із блискавками. Коли вдаряє особливо велика блискавка, тобто відбувається сильний розряд, потрібно більше часу, аби потенціал електричного поля зріс настільки, щоб його вистачило на ще один розряд.
Того ж року зненацька виринув переклад нещодавньої радянської статті, присвяченої рентгенівським спалахам: їх виявили в 1971 році за допомогою супутника «Космос-428». Ми були приголомшені. Радянські вчені відкрили рентгенівські спалахи, випередивши Захід! Проте що більше я дізнавався про ці спалахи, то більше зростав мій скептицизм. Спалахи, виявлені ними, так разюче відрізнялися від багатьох спалахів, які виявив я за допомогою SAS-3. Тому в мене з’явилися серйозні сумніви щодо їхньої справжності. Я допускав, що вони або мали штучне походження, або якимось дивним і незрозумілим чином виникали недалеко від Землі.
Через існування «залізної завіси» дослідити це глибше не вдавалося. Дізнатися відповідь було неможливо. Проте мені пощастило: влітку 1977 року мене запросили в Радянський Союз на конференцію вельми високого рівня. У ній узяли участь лише дванадцять радянських і дванадцять американських астрофізиків. Саме тоді я познайомився зі всесвітньо відомими вченими — Йосипом Шкловським, Роальдом Сагдєєвим, Яковом Зельдовичем і Рашидом Суняєвим.
Я прочитав доповідь про — ви ж здогадалися — рентгенівські спалахи, а потім зустрівся з авторами радянської статті. Вони люб’язно показали мені багато даних щодо спалахів, значно більше, ніж вони оприлюднили в 1975 році. Мені одразу стало зрозуміло, що все це нісенітниці, але я їм цього не сказав, принаймні тоді. Спершу я пішов до їхнього керівника Роальда Сагдєєва, який тоді очолював Інститут космічних досліджень Академії наук СРСР у Москві. Я сказав йому, що хочу обговорити одне досить делікатне питання. Він запропонував поговорити в іншому місці (в кабінеті було повно «жучків»), тому ми вийшли на вулицю. Я навів йому свої аргументи, чому вони помиляються щодо спалахів, і він одразу все зрозумів. Я переймався, що коли розповім про це всім, у цих хлопців, можливо, виникнуть серйозні проблеми з радянським режимом. Він запевнив, що цього не станеться, і переконав зустрітися з ними й сказати їм те саме, що і йому. Я так і зробив, і відтоді про радянські рентгенівські спахали ми більше не чули. Хочу додати, що ми досі дружимо!
Можливо, вам цікаво, що було причиною цих спалахів. Тоді я не мав жодного уявлення, але тепер знаю: вони мали штучне походження. І вгадайте, хто їх створив? Радянський Союз! Трохи згодом я відкрию цю таємницю.
Поки що повернімося до справжніх спалахів, яких ми ніяк не могли зрозуміти. Коли рентгенівські промені від спалахів врізаються в акреційний диск (або зорю-донор) рентгенівської подвійної зорі, диск і зоря нагріваються і на короткий час спалахують в оптичному діапазоні. Оскільки рентгенівські промені спершу мають потрапити на диск і зорю-донор, ми розраховували, що оптичний спалах від диска дійде до нас за кілька секунд після рентгенівського спалаху. Тож ми почали шукати поєднання оптичних і рентгенівських спалахів. Мій колишній аспірант Джефф Макклінток і його колеги в 1977 році вперше ідентифікували джерела спалахів в оптичному діапазоні: ними виявилися МХВ 1636-53 і МХВ 1735-44; саме на них ми і націлилися.
