Бачите, як усе відбувається в науці? Якщо модель правильна, її мають підтвердити спостереження. Улітку 1977 року ми з моїм колегою і другом Джеффрі Гоффманом організували всесвітнє «чатування на спалахи» — одночасне спостереження в рентгенівському, радіохвильовому, оптичному й інфрачервоному діапазоні.
Це була дивовижна авантюра. Ми мали переконати астрономів із сорока чотирьох обсерваторій у чотирнадцяти країнах присвятити дорогоцінний час у найсприятливіші для дослідження години (так званий «час темноти», коли відсутній Місяць) одній тьмяній зорі — що, можливо, нічого не дасть. Їхня готовність узяти участь свідчила про те, якою важливою для астрономів була таємниця рентгенівських спалахів. За тридцять п’ять днів ми за допомогою SAS-3 зареєстрували 120 спалахів від джерела MXB 1636-53, але телескопи на поверхні не зафіксували жодного. Яке розчарування!
Можливо, ви подумали, що нам довелося вибачатися перед колегами з усього світу, але насправді ніхто не сприйняв це як проблему. Це невід’ємна складова науки.
Наступного року ми повторили спробу, але використали великі наземні телескопи. Джефф Гоффман переїхав у Г’юстон, щоб стати астронавтом, але до мене приєдналися моя аспірантка Лінн Комінскі та голландський астроном Ян ван Парадейс, який почав працювати в МТІ у вересні 1977 року22. Цього разу ми обрали MXB 1735-44. У ніч на 2 червня 1978 року ми досягли успіху. За кілька секунд після того, як ми в МТІ за допомогою SAS-3 зафіксували рентгенівський спалах, Джош Гріндлей із колегами (включно з Макклінтоком) у півтораметровий телескоп в обсерваторії «Серро-Тололо» в Чилі спостерігали оптичний спалах. Наше відкриття потрапило на обкладинку журналу Nature, що було неабиякою честю. Це ще раз підтвердило, що джерело спалахів — рентгенівські подвійні зорі.
Для нас досі залишалося загадкою, чому всі джерела, крім одного, створювали лише кілька спалахів на день і чому Швидкий Барстер так відрізнявся від решти. Відповідь крилася в найдивовижнішому — і найнезрозумілішому — відкритті за всю мою кар’єру.
Швидкий Барстер — це так званий транзієнт. Джерело Центавр Х-2 також є транзієнтом (див. розділ 11). Проте Швидкий Барстер — періодичний транзієнт. У 1970-ті він ставав активним що півроку, але лише на кілька тижнів, після чого зникав з ефіру.
Приблизно за півтора року після відкриття Швидкого Барстера ми помітили одну особливість у графіку його спалахів, що перетворила це загадкове джерело на розетський камінь для рентгенівських барстерів. Восени 1977 року, коли Швидкий Барстер знову був активний, мій студент Герман Маршалл, уважно вивчаючи графіки спалахів, помітив серед дуже швидких спалахів спалахи іншого типу, які відбувалися значно рідше, приблизно раз на три-чотири години. Спектри цих особливих спалахів, як ми їх спершу називали, демонстрували таку саму схожість зі спектрами під час охолодження чорного тіла, яка була властива всім спалахам від багатьох інших джерел. Інакше кажучи, мабуть, наші особливі спалахи (пізніше ми назвали їх спалахами І типу, а швидкі спалахи — спалахами II типу) насправді зовсім не особливі. Спалахи II типу явно були наслідком епізодичної акреції — це не викликало жодного сумніву — але, можливо, типові спалахи І типу таки справді виникали через термоядерні вибухи. Незабаром я вам розповім, як ми це з’ясували. Просто наберіться терпіння.
Восени 1978 року мій колега з МТІ Пол Джосс здійснив деякі ретельні обчислення, щоб з’ясувати природу термоядерних спалахів на поверхні нейтронних зір. Він дійшов висновку, що спершу накопичений водень поступово перетворюється в гелій, але той гелій, щойно досягне критичної маси, тиску і температури, може вибухнути й тоді відбудеться термоядерний спалах (і рентгенівський спалах І типу). Із цього випливав прогноз, що енергія рентгенівського випромінювання, вивільнена під час стійкої акреції, має приблизно в 100 разів перевищувати енергію, яка виділяється під час термоядерного спалаху. Інакше кажучи, доступна гравітаційна потенціальна енергія приблизно в 100 разів більша за доступну термоядерну енергію.
Ми виміряли загальну кількість енергії, яку Швидкий Барстер випроменив у рентгенівському спектрі за п’ять із половиною днів наших спостережень восени 1977 року, і з’ясували, що на спалахи II типу припадає приблизно в 120 разів більше енергії, ніж на «особливі» спалахи І типу. Це був вирішальний аргумент. Тоді ми переконалися, що Швидкий Барстер — це рентгенівська подвійна зоря, спалахи І типу — результат термоядерних спалахів на поверхні акреціювальної нейтронної зорі, а спалахи II типу — наслідок вивільнення гравітаційної потенціальної енергії речовини, яка перетікає від зорі-донора на нейтронну зорю. Це вже не викликало жодних сумнівів. Відтоді ми знали, що всі джерела спалахів І типу — це рентгенівські подвійні системи з нейтронною зорею. Водночас ми остаточно переконалися, що джерелами спалахів не можуть бути чорні діри. У них немає поверхні, тому там не можуть виникати термоядерні спалахи.
Попри те що на початок 1978 року для більшості з нас було вже цілком очевидно, що джерела спалахів — нейтронні зорі в подвійних системах, Ґріндлей у Гарварді й далі наполягав, що спалахи виникають через процеси в масивних чорних дірах. У 1978 році він навіть опублікував статтю, в якій намагався пояснити, як це відбувається. Я ж казав, що науковці часом приростають до своїх теорій. Кембриджська газета The Real Paper опублікувала величезну статтю під назвою «Гарвард і МТІ на межі», у якій було вміщено наші з Ґріндлеєм фотографії.
Докази належності джерел спалахів до подвійних зір з’явилися в 1981 році, коли ми з моїм данським другом Хольгером Педерсоном і Яном ван Парадейсом виявили, що джерело МХВ 1636-53 має період обертання 3,8 години. Проте лише в 1984 році Ґріндлей нарешті визнав свою помилку.
Так найдивніше рентгенівське джерело, Швидкий Барстер, допомогло підтвердити гіпотезу щодо звичайних (І типу) спалахів рентгенівського випромінювання, які спантеличували нас самі по собі. Іронія в тому, що хоча Швидкий Барстер стільки всього пояснив, сам він багато в чому залишається загадкою. Астрономів-практиків це не дуже стосується, але от теоретики досі ніяковіють. Максимум, що ми зробили, і максимум, що нам вдалося зробити, це запропонувати пояснення «епізодичної акреції». Розумію, що це схоже на назву інфекційної хвороби, яку можна підхопити у відпустці в екзотичній країні. І річ у тім, що це лише слова, а не фізика. Речовина, що рухається до нейтронної зорі, з невідомих причин, на деякий час затримується в диску, перш ніж її згусток або кільце відділиться від нього і порине на поверхню зорі, спалахами вивільняючи гравітаційну потенціальну енергію. Це явище називають нестабільністю диска, але це також лише слова: ніхто не знає, чому і як це відбувається.
Якщо відверто, ми також не розуміємо, чому деякі рентгенівські джерела поводяться як періодичні транзієнти. Чому вони то «вмикаються», то «вимикаються»? Ми просто цього не знаємо. Якось у 1977 році всі детектори SAS-3 одночасно почали реєструвати спалахи. Це було дивно, тому що ці пристрої спостерігали за небом в абсолютно різних напрямках. Єдине раціональне пояснення, що спало нам на думку, — крізь космічний апарат пройшли гамма-промені надвисоких енергій (рентгенівське випромінювання на таке не здатне), залишивши по собі сигнали. Оскільки всі детектори спрацювали одночасно, ми не мали жодного уявлення, звідки прийшло це гамма-випромінювання. Протягом кількох місяців ми спостерігали десятки подібних епізодів, а потім усе припинилося, щоб за тринадцять місяців початися знову. Для всіх в МТІ це явище було загадкою.
З допомогою моєї студентки Крістіани Теллефсон я почав складати каталог таких спалахів, і ми навіть систематизували їх за категоріями A, B і C, залежно від їхніх характеристик. Я зберігав їх у папці, якій дав назву «Кляті спалахи».
Пам’ятаю, як проводив презентацію для представників NASA (вони приїжджали до нас щороку), на якій розповів останні захопливі новини про рентгенівські спалахи та продемонстрував деякі з тих дивних спалахів. Своє небажання публікувати результати я пояснив тим, що ці спалахи здаються мені якимись несправжніми. Проте мене переконали не зволікати. Тому ми з Крістіаною почали готувати статтю.
