Проще говоря, Крабовидная туманность представляет собой изуродованный труп той самой звезды. Ее открытие приписывается английскому физику и астроному Джону Беви, который случайно обнаружил ее в 1731 году. В свою очередь, еще одно независимое открытие туманности было сделано французским исследователем комет Шарлем Мессье во время его наблюдений за возвращением кометы Галлея в 1758 году. Он поместил эту туманность на первое место своего ныне знаменитого каталога туманных объектов.
По мере совершенствования телескопов за последние 200 лет, астрономам удавалось разглядеть все больше и больше деталей туманности. Они даже наметили возможного кандидата для ее центральной звезды - крошечную звездочку 16-ой звездной величины бело-голубого цвета. Но истинная природа этого объекта была открыта лишь после 1968 года, когда ученые обнаружили регулярные пульсации радиоизлучения, исходящего от него с частотой 30 импульсов в минуту.
За год до этого открытия радиоастрономы зафиксировали сигналы, исходящие от двух дюжин "пульсирующих" звезд или, как их назвали - пульсаров.
Сейчас мы знаем, что каждый пульсар является нейтронной звездой - остатком ядра звезды, где масса, приблизительно равная массе нашего Солнца, спрессована в шар диаметром всего в 10 км. Вальтер Бааде и Фриц Цвикки еще в 1934 году предсказывали возникновение подобных объектов в результате взрыва сверхновых звезд, а в 1967 году Томас Голд доказал, что периодичность сигнала объясняется вовсе не радиопульсацией самой звезды, а ее быстрым вращением. Что угодно разлетелось бы на куски, вращаясь со скоростью 30 оборотов в секунду, но только не нейтронная звезда.
Излучение пульсара является результатом взаимодействия между его мощным магнитным полем и заряженными частицами. Впрочем, здесь еще не все до конца ясно, но общая картина такова: окружающие пульсар частицы скапливаются в небольших областях у его полюсов, где они разгоняются до скорости близкой к скорости света и при этом излучают огромное количество энергии по всему электромагнитному спектру: от радиоволн до гамма-излучения. Эта энергия сфокусирована в двух узких и противоположно направленных пучках, которые прорезают пространство, как лучи маяка, по мере вращения звезды вокруг своей оси. Так случилось, что один из радиолучей пульсара Крабовидной туманности, совершая свой полный оборот, каждый раз задевает Землю. Если бы не это счастливое обстоятельство, то объект, находящийся в сердце Краба, мог бы так и остаться для нас загадкой.
Сегодня астрономы различают три основных компонента Краба: центральный пульсар, туманное облако, впервые обнаруженное Беви и Мессье, и находящуюся в отдалении светящуюся "паутину", открытую позже. Глубокие исследования каждого из компонентов помогли ученым узнать о том, что происходит во время гибели звезд-гигантов, но многие вопросы еще оставались за пределами наших исследовательских возможностей. К счастью, новое поколение телескопов теперь позволяет "взять Краба на мушку".
Взгляд на краба вблизи
Пульсар, находящийся в сердце Крабовидной туманности, является движущей силой, стоящей за всем тем, что открывается нашему взгляду. В каждом своем "сумасшедшем пируэте" чудовищное магнитное поле пульсара выступает в качестве гигантского ускорителя частиц, который захватывает электроны и позитроны, разгоняет до релятивистских скоростей и выметает их. Эти частицы теряют часть своей энергии при излучении квантов света во время своего бегства к внешним границам туманности, и именно это, так называемое синхротронное излучение, вызывает столь необыкновенное голубое свечение в самом сердце туманности.
Долгое время исследователи ломали голову над структурой и составом паутины туманности - остатками того, что когда-то было атмосферой звезды. Эта материя была выброшена наружу, когда звезда-прародительница Краба вспыхнула сверхновой.
Благодаря изображениям, полученным с помощью Хаббла, удалось открыть, что нити имеют более сложную, нежели предполагалось, структуру. Они различаются не только по форме, но и по температуре, с колебаниями в пределах одной нити от очень сильного "жара" до глубокого холода.
Кроме того, космическая паутина содержит намного больше космической пыли, чем считалось ранее. Еще несколько лет назад господствовало мнение, что условия f туманности слишком суровы для формирования большого количества молекулярных структур. Тем больше было изумление астрономов, когда Космическим телескопом, было обнаружено, что молекулярная "пыль" присутствует не только в самых недрах туманности, но и во всех ее нитях, и особенно в самых плотных и холодных прядях.
Необычный бульон
Химический состав нитей Краба некоторое время держал исследователей в замешательстве. Чтобы стать сверхновой, звезда-прародитель должна была обладать массой, по меньшей мере, в восемь раз превосходящей массу Солнца, и превращать водород в гелий через CNO-цикл - реакцию, в которой углерод, азот и кислород используются в качестве катализаторов. После смерти такой звезды-гиганта в ее останках содержание азота должно быть гораздо выше, чем содержание кислорода или углерода. Но в случае с Крабом все обстоит иначе. Если рассмотреть химический состав вещества нитей, то оказывается, что количество азота даже близко не подходит к предсказанному изобилию.
К числу странностей туманности относится также целая группа узлов газа, расположенных у полюсов пульсара. Гордон МакАльпин, Стивен Лоренс (Мичиганский Университет) вместе со своими коллегами обнаружили сильное излучение, исходящее из расположенных в этих узлах атомов аргона. "Тот факт, что излучение аргона гораздо сильнее на тех сторонах узлов, которые обращены к пульсару, предполагает наличие своего рода звездного ветра высокой энергии или потоков заряженных частиц, исходящих из его окрестностей", - говорит МакАльпин. Есть также свидетельство того, что "аргонные узлы" содержат высокую концентрацию пыли, так как они затемняют находящиеся за ними нити.
Пропавшая масса
Вместо того, чтобы содержать необходимые восемь масс Солнца, видимые компоненты Краба оцениваются примерно всего в три. Остальное скрывается в туманном внешнем нимбе, окружающем нити Краба - эта теория долгое время муссировалась учеными. Но скептиков удивляло то, каким образом тонкий нимб может скрывать четыре или пять солнечных масс вещества?
Ответ может дать одна весьма интересная фотопластинка с изображение Крабовидной туманности через узкополосный гидроген-альфа фильтр, полученная на Англо-Австралийской обсерватории, потерянная более десяти лет назад во время переезда из Австралии в Великобританию и недавно обнаруженная вновь. В "Monthly Notices" - издания Британского королевского Астрономического Общества от 15 июля 1993 года - Пол Мурдин (Королевская Обсерватория, Эдинбург) объяснил, что эта пластинка с изображением Краба представляет самое убедительное, на настоящий момент, доказательство существования распыленного нимба за нитями туманности. Обнаружив нимб на пластине, Мурдин провел его спектральные исследования.
Ученый полагает, что распыленный водородный нимб "с полной уверенностью может быть определен как низкоскоростной звездный ветер звезды-прародителя". Он оценивает массу нимба в четыре Солнечные массы - как раз в недостающую величину.
В то время, как исследования Мурдина возможно решили одну из загадок Краба, их остается еще множество. Независимо от того, будет ли Краб вести себя и впредь как "типичные" останки сверхновой или нет, исследователи будут продолжать использовать его как космическую лабораторию, проверяя свои теории физики и эволюции звезд.
