Так что мы, ученые, даже в советские времена жили в условиях рыночной экономики, где жесткая конкуренция существует всегда, когда речь идет о приоритетных результатах. Ирония судьбы состоит в том, что впоследствии, по мере накопления новых наблюдательных данных по системе LR Cen, выяснилось, что различие в 0,4% в орбитальном периоде этой системы и рентгеновском периоде системы Cen X-3 оказалось значимым. Таким образом, изученная нами затменная двойная система LR Cen оказалась не связанной с рентгеновским источником Cen X-3. Этот источник оставался долго (около двух лет) не отождествленным с оптической звездой. И только в 1974 году замечательному польскому астроному, работавшему в США, Войтеку Кшеминскому удалось отождествить источник Cen X-3 с сильно покрасненной за счет межзвездного поглощения горячей массивной звездой спектрального класса O. Эта звезда и соответствующая рентгеновская двойная система Cen X-3 стала называться в его честь звездой Кшеминского. Звезда Кшеминского оказалась лежащей за пределами 90-процентного квадрата ошибок, что и объяснило те трудности, которые астрономы испытали при оптическом отождествлении рентгеновского источника Cen X-3, первой открытой затменной рентгеновской двойной системы.
Первое же настоящее оптическое отождествление рентгеновской двойной системы было выполнено в 1972 году в ГАИШ Николаем Ефимовичем Курочкиным, и полгода спустя это отождествление было подтверждено американскими астрономами Джоном и Нетой Бакалл. После публикации данных по источнику Cen X-3 научная группа спутника Uhuru опубликовала данные о втором открытом ими затменном двойном рентгеновском источнике – Her X-1. Период следования рентгеновских затмений составил ~ 1,7 суток. Рентгеновский источник показывает феномен рентгеновского пульсара с периодом 1,24 секунды. В ГАИШ, помимо картотеки ОКПЗ, содержащей сведения о десятках тысяч переменных звезд, имеется также уникальная коллекция фотоснимков всего северного звездного неба, начало которой было положено нашими учителями еще в 1890 году.
Коллекция содержит свыше 60 тысяч фотопластинок, причем каждая область северного неба отснята от десятков до сотен раз. Так что эта коллекция – прекрасный материал для исследования переменных звезд. В настоящее время эта коллекция фотоснимков переводится в цифровую форму с помощью специальных сканнеров. Оказалось, что в квадрате ошибок рентгеновского источника Her X-1 содержится внесенная в ОКПЗ переменная звезда HZ Her, которая классифицировалась как неправильная переменная. Николай Ефимович померил блеск этой звезды по пластинкам фототеки ГАИШ и обработал эти значения блеска HZ Her с известным из рентгеновских данных периодом 1,7 суток. Получилась четкая регулярная кривая блеска, имеющая вид одной волны за орбитальный период с амплитудой около одной звездной величины. По форме кривая блеска HZ Her была очень похожа на кривую блеска пульсирующей переменной звезды-цефеиды. Н. Е. Курочкин вначале так и предполагал, что HZ Her – это цефеида. Однако с этим был не согласен главный специалист по исследованию цефеид Юрий Николаевич Ефремов. Он высказал идею о том, что главная причина сильной оптической переменности HZ Her – это эффект прогрева оптической звезды рентгеновским излучением аккрецирующего релятивистского объекта в двойной системе (эффект отражения). Поскольку мы с Юрием Николаевичем уже имели опыт совместного исследования затменной двойной системы LR Cen, он пришел ко мне и предложил обсудить эту идею.
Я сразу понял, что Юрий Николаевич прав. Нужно было лишь количественно обосновать огромную амплитуду эффекта отражения в системе HZ Her, поскольку в классических тесных двойных системах амплитуда оптической переменности блеска, обусловленная эффектом отражения, весьма мала (порядка нескольких процентов). Это связано с тем, что телесный угол облучаемой звезды весьма мал и она перехватывает лишь малую долю энергии облучающей звезды. Поэтому на фоне суммарного оптического излучения обеих звезд добавка, связанная с эффектом отражения, не превышает нескольких процентов. В системе HZ Her ситуация кардинально отличается от случая классической двойной системы.
Во-первых, в этой системе мощный рентгеновский источник практически не дает вклада в суммарную оптическую светимость системы, поэтому эффект отражения на оптической звезде здесь выступает в «чистом» виде. Во-вторых, рентгеновская светимость компактного объекта в 100 раз превышает светимость оптической звезды. Поэтому поток рентгеновского излучения, падающего на сторону оптической звезды, обращенную к рентгеновскому источнику, в несколько раз превышает поток собственного оптического излучения, выходящего из атмосферы невозмущенной звезды (ситуация напоминает облучение планеты Венера солнечным светом). Это приводит к тому, что часть поверхности оптической звезды, обращенная к рентгеновскому источнику, имеет среднюю температуру в несколько раз большую, чем температура невозмущенной части звезды. Благодаря орбитальному движению в двойной системе оптическая звезда поворачивается к наблюдателю то прогретой горячей, то непрогретой относительно холодной частью. Это и приводит к орбитальному изменению блеска системы HZ Her, имеющему вид одной волны за период, амплитудой около одной звездной величины. Огромная светимость рентгеновского источника в системе HZ Her вполне соответствовала предсказаниям теории дисковой аккреции вещества на релятивистский объект, сделанным в работе Н. И. Шакуры и Р. А. Сюняева. Препринт этой работы был опубликован в 1972 году, и с ним мы уже успели ознакомиться. Поэтому мы обсудили наши результаты по HZ Her с авторами теории дисковой аккреции. Затем мы показали наши результаты Я. Б. Зельдовичу, который воспринял их с большим интересом и рекомендовал срочно опубликовать.
Нам удалось также убедить в правильности нашей модели Николая Ефимовича Курочкина, и весной 1972 года в международном экспресс-издании IBVS появилась статья за подписью пяти авторов – А. М. Черепащука, Ю. Н. Ефремова, Н. Е. Курочкина, Н. И. Шакуры и Р. А. Сюняева, – в которой мы опубликовали данные по оптической переменности системы HZ Her и интерпретировали эту переменность как эффект отражения, точнее эффект прогрева поверхности оптической звезды мощным рентгеновским излучением аккрецирующей нейтронной звезды. Наша статья была опубликована довольно быстро, и на нее сразу пошли ссылки в мировой научной литературе. Полгода спустя в Astrophysical Journal Letters была опубликована аналогичная статья американских астрономов, супругов Джона и Неты Бакалл.
Астрономы часто сталкиваются с эффектом отражения в классических затменных двойных системах. Обычно величина эффекта отражения в таких системах, как уже упоминалось, невелика – составляет всего несколько процентов. Но в системе HZ Her почти 100% оптической переменности вызвано эффектом отражения. Это был первый случай в практике астрономических исследований, когда эффект отражения является определяющим и выглядит в «чистом виде». В системе Her X-1 наблюдается также долгопериодическая переменность рентгеновского излучения с периодом около 35 суток, связанная с прецессией аккреционного диска. В некоторых фазах прецессионного 35-дневного периода рентгеновский источник «выключается». Однако сильный эффект отражения в оптической переменности HZ Her при этом не выключается и остается значительным. Отсюда мы сделали вывод о том, что природа «выключения» рентгеновского излучения связана не с физическим затуханием рентгеновского источника, а с экранированием центрального рентгеновского источника внешними частями прецессирующего аккреционного диска. Таким образом, благодаря эффекту отражения мы можем судить о наличии рентгеновского излучения даже в том случае, когда рентгеновский источник не виден земному наблюдателю.
В 1972 году череда сообщений об открытиях в области рентгеновской астрономии шла непрерывно. Это было «золотое время» для развития науки о тесных двойных звездах. Ученых уже несколько лет волновала природа мощного компактного рентгеновского источника Cyg X-1, расположенного в созвездии Лебедь. Этот источник показывал быструю иррегулярную рентгеновскую переменность на временах до 0,001 секунды. Никаких признаков рентгеновского пульсара источник Cyg X-1 не показывал. Не показывал он также и регулярной затменной переменности рентгеновского излучения. Поэтому его было очень трудно отождествлять с оптической звездой. Помогла радиоастрономия. Однажды рентгеновский спектр источника Cyg X-1 испытал сильные изменения, и это явление совпало с мощной радиовспышкой от этого источника. Поскольку радиоастрономическим методом координаты радиоисточников определяются весьма точно – с точностью лучше угловой секунды, в пределах такой малой области на небе удалось найти сравнительно яркую голубую звезду примерно девятой звездной величины. В оптическом спектре этой звезды были найдены линии поглощения водорода и гелия с эмиссионными компонентами, что нехарактерно для «нормальных» звезд такого спектрального класса. Поэтому был сделан вывод о том, что это и есть оптическая компонента рентгеновского источника Cyg X-1.
Весной 1972 года в Москву с Крымской станции ГАИШ приехал Витя Лютый (он постоянно там работал). Витя показал мне свои UBV фотоэлектрические наблюдения звезды – оптической компоненты рентгеновского источника Cyg X-1. Он пытался определить по своим данным орбитальный период системы Cyg X-1, но из‑за немногочисленности наблюдательных точек это ему не удавалось сделать. Буквально на следующий день, войдя в зал библиотеки ГАИШ (я каждый день туда заходил, чтобы посмотреть новости, – тогда интернета еще не было), я увидел на выставке свежий номер журнала Nature. На обложке этого журнала красовалась картинка с кривой лучевых скоростей системы Cyg X-1 и крупными буквами было написано: Cyg X-1 – двойная система. Это была реклама знаменитой статьи английских ученых Л. Вебстер и П. Мардина, содержащейся в этом номере журнала. В этой статье авторы, выполнив спектральные наблюдения оптической звезды в системе Cyg X-1, измерили ее лучевую скорость и обнаружили, что она переменна с периодом ~ 5,6 суток и полуамплитудой ~ 70 км/с. Это прямо свидетельствовало о том, что оптическая звезда в системе Cyg X-1 вращается вокруг невидимого в оптическом диапазоне спектра и весьма массивного объекта. Я срочно информировал Витю Лютого об этой статье и о значении орбитального периода 5,6 суток. Обработав свои наблюдения с этим периодом, Витя получил хорошую регулярную кривую блеска, которая, в отличие от системы HZ Her, представляла собой двойную волну за орбитальный период с весьма небольшой амплитудой, примерно 5% от среднего значения (пять сотых звездной величины). Витя пришел в восторг от этих результатов и предложил мне быть соавтором соответствующей статьи. Но я отказался, так как мой вклад в эту работу был не очень велик. Мы договорились, что Витя в этой статье выразит мне благодарность за обсуждение работы, а также передаст мне таблицу своих фотометрических наблюдений системы Cyg X-1 для дальнейшего анализа. Этот анализ мы выполнили вдвоем с Рашидом Алиевичем Сюняевым, аспирантом Я. Б. Зельдовича, который тогда руководил отделом в Институте прикладной математики (ИПМ) АН СССР. После того как Яков Борисович одобрил нашу статью по эффекту отражения в системе HZ Her, мы старались больше общаться с ним и учениками. Яков Борисович в то время увлекался релятивистской астрофизикой (точнее, был одним из ее создателей), и его большой мечтой было открыть черную дыру. Поэтому он живо интересовался исследованиями рентгеновских двойных систем. А для нас, молодых астрономов, его экспертиза наших результатов была очень важной и полезной.