Космический волчок, который тормозит слишком быстро экспресс
Юла, которая делает сотню оборотов за секунду, вдруг начинает резко терять скорость — гораздо быстрее всех известных юл. Именно так ведёт себя пульсар J0435+3233. Это мёртвая звезда, сжавшаяся до размеров города, но вращающаяся с бешеной скоростью. Её период — меньше 10 миллисекунд, и она установила рекорд: никогда раньше не видели, чтобы такой быстрый пульсар настолько сильно замедлялся (его торможение превышает $10^{-12}$ Гц/с).
Такое резкое торможение напоминает скрежет тормозов несущегося автомобиля. Только вместо звука в пространстве-времени может возникать рябь — гравитационные волны. Учёные из коллаборации LIGO проанализировали данные наблюдений и попытались уловить этот «шёпот» от J0435+3233. Они искали сигнал на частоте, ровно вдвое превышающей частоту вращения пульсара, а также в узкой полосе вокруг неё и на частотах, соответствующих особым колебаниям звёздного вещества — так называемым r-модам.
Детекторы ничего не зафиксировали. Но молчание — тоже результат. Оно позволило установить верхний предел амплитуды гравитационной волны: $h_0 = 5,8 \times 10^{-27}$. Это в десять раз строже, чем ограничение, которое можно было бы получить из самого факта торможения. Иными словами, если бы пульсар замедлялся только из-за излучения гравитационных волн, его «сплюснутость» (отклонение от идеальной сферы) не превышала бы $1,6 \times 10^{-8}$. Это в области очень интересных с физической точки зрения значений — как если бы на идеально гладком бильярдном шаре размером с Землю не было бугорка выше пары сантиметров.
Итак, юла не просто замедляется — она делает это загадочно. Мы не услышали её гравитационный скрежет, но зато смогли заглянуть в самое сердце физики сверхплотных объектов. И кто знает, может, в следующий раз, когда LIGO станет ещё чувствительнее, мы наконец уловим этот космический ритм.
Если бы пульсар J0435+3233 был идеально гладким шаром, его вращение не создавало бы гравитационных волн. Нужна хотя бы крошечная «шишка» на поверхности — отклонение от сферы. Верхний предел такой «шишки» для этого пульсара — меньше толщины человеческого волоса на объекте диаметром с Манхэттен.
В романе «Контакт» Карла Сагана сигнал от внеземной цивилизации был скрыт в пульсациях нейтронной звезды — возможно, когда-нибудь мы найдём в таких данных нечто большее, чем просто гравитационные волны.