Мы живём во Вселенной, полной огромных космических тел. Которые медленно, но неумолимо вращаются. И для того, чтобы увидеть, например, вращение Земли с орбиты, незаметное невооружённым глазом, нам понадобилась бы видеокамера с функцией сверхзамедленной съёмки. Затем мы могли бы при просмотре включить ускоренную перемотку. И, таким образом, увидеть процесс вращения нашей планеты.

Земле требуется 24 часа, чтобы совершить полный оборот вокруг своей оси. Поэтому внешний наблюдатель со статической камерой, записывающий кадр каждые примерно 58 секунд, мог бы на следующий день воспроизвести то, что было записано с нормальной скоростью 25 кадров в секунду. И всего через минуту он бы увидел на экране полный оборот нашей планеты.

Солнце совершает один оборот вокруг своей оси в районе экватора примерно за 26 суток. Луна – примерно за 28. А могучий Юпитер всего за 10 с половиной часов.

Эти факты вполне хорошо подтверждает нашу первоначальную мысль о том, что все космические тела вращаются. Какие-то быстрее, какие-то медленнее. Все более или менее чинно-благородно.

Однако есть в космосе объекты, которые вращаются с такими скоростями, которые просто невозможно осознать!

Представьте себе сферическое тело с массой в 1,5–2 раза больше массы Солнца. Представили? А теперь сожмите его силой мысли до радиуса от 10 до 20 километров. Что произойдёт? Правильно. Сила гравитации у поверхности такого тела неизбежно увеличится в десятки миллионов раз. Для того, чтобы вы понимали степень уплотнения, о которой мы сейчас говорим, вот вам такой факт: если бы мы могли перенести на Землю кусочек поверхности вышеописанного тела размером с маленький пластиковый теннисный шарик, он будет иметь массу чуть менее 100000 тонн.

Но это еще не всё. Потому что тело, о котором мы сейчас говорим, еще и вращается. При этом создавая магнитное поле, способное излучать рентгеновские импульсы. Которые, в общем-то, и фиксируют наши радиотелескопы.

Название этого объекта звучит как бренд какого-нибудь кассетного магнитофона. Или огромного деревянного телевизора с кинескопом. Это пульсар. Открыла пульсары знаменитая женщина-астрофизик Джоселин Белл.

Так вот. Эти космические объекты вращаются с огромными скоростями с очень высокой стабильностью частоты этого вращения. Чтобы обнаружить изменения этой скорости, нужно использовать очень точные средства измерения. И в некоторых случаях это в принципе невозможно.

Пульсар – это остаток древней гигантской звезды, внешние слои которой были выброшены в космос в результате колоссального взрыва.

Но давайте продолжим наш разговор о скоростях вращения. И узнаем, кто в космосе вращается быстрее всех. Итак, поехали.

Примерно в 18000 световых лет от нас в созвездии Стрельца находится шаровое скопление Terzan 5, где одной из главных местных достопримечательностей является нейтронная звезда PSR J1748-2446ad, которая вращается со скоростью 716 оборотов в секунду. Другими словами, штука массой с два наших Солнца, но при этом диаметром около 32 километров вращается в два раза быстрее вашего домашнего блендера.

Если бы этот объект был чуть больше и вращался еще чуть быстрее, то из-за скорости вращения его ошметки разбросало бы по всему окружающему пространству системы.

Как и все нейтронные звезды, PSR J1748-2446ad образовалась, когда крупная звезда исчерпала свой ядерный запас и перестала противостоять гравитации. Когда подобное небесное тело умирает, его ядро сжимается от размеров Солнца до объекта примерно с город. С одной стороны, это создает богатую нейтронами форму материи, настолько плотную, что всего лишь столовая ложка весит 1 млрд т. С другой – заставляет некоторые звезды, в том числе PSR J1748-2446ad, вращаться с невероятной скоростью.

PSR J1748−2446ad – радиопульсар с частотой вращения 716 Гц, соответствует периоду 0,00139595482(6) секунды. Это второй по скорости вращения среди известных пульсаров. Текущий рекордсмен – XTE J1739−285 (1122 оборота в секунду), но он не подтверждён, PSR J0952-0607 делает 707 оборотов в секунду.

Пульсар был открыт Дж. Хесселсом из университета МакГилла с помощью радиотелескопа Грин-Бэнк. Масса PSR J1748-2446ad составляет примерно две солнечных, что не сильно отличается от других нейтронных звезд. Радиус – менее 16 км. Соответственно, скорость вращения звезды на экваторе составляет почти четверть скорости света, более 70000 км/с.

Пульсар принадлежит шаровому скоплению Terzan 5 примерно в 18000 световых годах от Земли в созвездии Стрельца. Пульсар является частью двойной звёздной системы. Вторым компонентом является звезда с минимальной массой 0,14 солнечных и радиусом, превышающим солнечный в 5-6 раз. Предположительно звезда принадлежит главной последовательности и ещё не полностью заполнила свою полость Роша.

Расстояние между звездой и пульсаром (4-5 радиуса Солнца) сопоставимо с размерами звезды, 40 % времени звезда затмевает пульсар. Орбита пульсара круговая, полный оборот система делает за 26 часов.

Рекордсмен скорости вращения получил обозначение PSR J1748-2446ad. Цифры в этой записи означают небесные координаты пульсара (прямое восхождение и склонение), а буквы «ad» добавлены для того, чтобы отличать его от других пульсаров, которые находятся в том же звездном скоплении и почти совпадают по координатам.

Пульсар входит в состав тесной двойной системы с орбитальным периодом чуть больше суток. Вторая звезда системы по массе заметно уступает Солнцу, однако она, по-видимому, имеет огромную раздувшуюся оболочку. Это приводит к тому, что в системе периодически происходят длительные затмения – около 40% времени пульсар недоступен для наблюдений.

Пульсары представляют собой быстро вращающиеся нейтронные звезды, на поверхности которых в районе магнитных полюсов расположены «горячие» области, генерирующие излучение. При вращении звезды луч описывает в пространстве конус, и если на своем пути он попадает на Землю, то мы можем наблюдать периодические всплески излучения.

Ранее рекорд скорости вращения среди нейтронных звезд принадлежал пульсару PSR B1937+21, который делает 642 оборота в секунду. Исторически это был первый открытый миллисекундный пульсар. Его обнаружили в 1982 году, и более 20 лет он никому не уступал свою лидирующую позицию.

Скорость вращения нового чемпиона Галактики настолько велика, что вызывает даже некоторые затруднения теоретического характера. В частности, вращение должно приводить к очень быстрым потерям энергии на излучение гравитационных волн. Поэтому, как отмечает NewScientist, раньше считалось, что пульсаров, делающих более 700 оборотов в секунду, существовать не должно. Также соображения устойчивости накладывают ограничения на размеры нейтронной звезды – ее радиус не может быть больше 16 км. При этом, кстати, скорость движения ее экватора составит около четверти скорости света.

Обычные пульсары образуются при коллапсе умирающей звезды, когда ее ядро резко сжимается и превращается в нейтронную звезду. По закону сохранения момента импульса резкое уменьшение радиуса звезды сопровождается соответствующим ускорением ее вращения. Однако этот механизм не может объяснить появление миллисекундных пульсаров, которые делают десятки и сотни оборотов в секунду. Чтобы раскрутиться до такой скорости, нейтронной звезде нужен помощник. В его роли выступает звезда-компаньон, которая образует с нейтронной звездой тесную двойную систему.

Когда в ходе своей эволюции компаньон расширяется, вещество с него начинает перетекать на нейтронную звезду, закручиваясь в диск и перенося с собой орбитальный момент импульса. Это и приводит к раскрутке нейтронной звезды. Чтобы такой процесс мог произойти, система должна удовлетворять довольно жестким требованиям. Поэтому миллисекундные пульсары встречаются относительно редко.

Однако в шаровых скоплениях обнаружено непропорционально много миллисекундных пульсаров. В одном только скоплении Tersan 5 их 33 штуки. Одно из возможных объяснений этой аномалии состоит в том, что из-за высокой концентрации звезд в шаровых скоплениях здесь часто происходят сближения звезд. Если тесная двойная система, состоящая из двух звезд, встречается с одиночной нейтронной звездой, то в итоге одна из звезд может быть выброшена из системы, а ее место займет нейтронная звезда. Вне шаровых скоплений частота подобных процессов должна быть очень низкой.

Проведя дополнительные наблюдения таинственных высокоэнергетических источников, обнаруженных впервые при помощи космической гамма-обсерватории НАСА Fermi («Ферми»), с использованием радиотелескопа Low Frequency Array (LOFAR), расположенного на территории Нидерландов, ученые идентифицировали пульсар, вращающийся со скоростью свыше 42000 оборотов в минуту, что ставит его на вторую строчку в списке самых быстровращающихся пульсаров, известных ученым.

Пульсар представляет собой ядро массивной звезды, взорвавшейся как сверхновая. Эти звездные остатки имеют колоссальную плотность, а их вращающееся магнитное поле обусловливает периодический характер излучения, испускаемого пульсарами в оптическом, рентгеновском и гамма-диапазонах спектра.

Этот новый объект, получивший название PSR J0952-0607, был классифицирован как миллисекундный пульсар и расположен на расстоянии между 3200 и 5700 световых лет от нас в созвездии Секстант. Масса этого пульсара составляет примерно 1,4 массы Солнца, и вокруг него по орбите движется звезда-компаньон, масса которой теперь составляет не более 20 масс Юпитера.

В какой-то момент эволюции этой системы материя начала перетекать со звезды-компаньона на пульсар, увеличивая его скорость вращения до 42000 оборотов в минуту и усиливая идущее от него излучение. В конечном счете пульсар начал испарять звезду-компаньона, и этот процесс продолжается и по сей день. Из-за сходства с поведением одного из видов пауков, такие системы называют «черными вдовами».

Согласно теории максимальная скорость вращения пульсара, при которой он останется стабильным, составляет 72000 оборотов в минуту. Скорость вращения самого быстровращающегося из известных ученым пульсаров, PSR J1748-2446ad, далека от этого предела – она составляет всего лишь 43000 оборотов в минуту, или примерно 60 процентов от теоретического максимума.