|
Тайна черных дыр
|
|
|
|
На днях стала известна масса самой тяжелой черной дыры — в сорок миллиардов раз больше, чем у Солнца. Откуда во Вселенной такие невероятные объекты. Ученых давно интересуют галактики, центр которых представляет собой компактный источник мощного излучения. Его называют активным ядром. Чемпионы среди такого типа объектов — квазары. Они находятся далеко за пределами Млечного Пути, но настолько яркие, что некоторые заметны с Земли. Их открыли в 1960 году, и уже тогда ученые предположили, что это ядра галактик: очень большие источники энергии сжаты в малый объем. Возможно даже, что это очень массивные черные дыры. Однако из-за чудовищного расстояния астрономы не могут детально исследовать их содержимое и точно вычислить массу.
|
|
|
|
Казалось бы, легче всего изучить ядро собственной галактики — Млечного Пути. Ярчайший источник радиоволн в созвездии Стрельца — Стрелец А* — всего в 26 тысячах световых лет от Земли. Но из-за того, что мы находимся на краю галактики в плоскости диска, центр скрыт от прямого наблюдения. Кроме того, он прячется за облаками плотного газа и балджем — областью, густо заполненной звездами. Астрофизики полагают, что активное ядро нашей галактики включает в себя черную дыру, и довольно точно вычислили ее массу по движению окружающих звезд. Оказалось, что она лишь в четыре миллиона раз тяжелее Солнца.
|
|
|
Считается, что черная дыра образуется при сжатии вещества звезды. Сила ее гравитации растет и в конце концов вызывает коллапс — обрушение вещества из внешних слоев внутрь. В результате возникает очень компактный, но сверхмассивный объект. Чтобы от него оторваться, нужно преодолеть скорость света, а поскольку это невозможно, то ничто не покидает пределы черной дыры — ни атом, ни фотон. У черной дыры нет поверхности в обычном понимании, а есть некая граница, называемая горизонтом событий, за которую не проникает никакое излучение. Все, что попадает на горизонт событий, летит в черную дыру.
|
|
|
|
Черные дыры остаются гипотетическими объектами, поскольку наблюдать их напрямую невозможно. Однако и косвенных астрофизических данных достаточно, чтобы не сомневаться в их существовании. Сами они ничего не излучают, но порождают вокруг себя определенные процессы, проявляющиеся в различных диапазонах длин волн.
|
|
|
|
Особенно характерен рентгеновский диапазон. Такое излучение создают электроны, разогнанные магнитным полем вблизи черной дыры до световых скоростей. Его еще называют синхротронным, потому что генерируют искусственно на Земле в ускорителях-синхротронах. Собирать данные об активных ядрах галактик — одна из задач запущенной в июне этого года космической обсерватории "Спектр-РГ".
|
|
|
|
Сейчас ученые получили в свои руки совершенно новый инструмент наблюдения за черными дырами — гравитационно-волновой детектор LIGO. В 2015 году он впервые зафиксировал гравитационные волны от слияния пары черных дыр. Пока его разрешения недостаточно, чтобы определить точное положение источника на небе, но после модернизации в этом направлении ожидается прорыв.
|
|
|
|
Большие надежды ученые возлагают на радиоинтерферометры, способные обнаружить тень черной дыры на фоне подсветки из более ярких объектов. Как выглядит тень, примерно показано в фильме "Интерстеллар", консультантом которого выступил нобелевский лауреат Кип Торн. Наиболее четко тень черной дыры можно разглядеть в миллиметровом диапазоне (невидимом глазу). Это одна из задач космической обсерватории "Миллиметрон", разрабатываемой российскими учеными.
|
|
|
|
Ученые видят либо "легкие" черные дыры, в десятки и сотни масс Солнца, либо сверхмассивные — в миллионы и даже миллиарды. Промежуточных вариантов не наблюдается, хотя в моделях астрофизики их активно используют. До сих пор самой массивной считалась черная дыра в ядре галактики M87 в созвездии Девы — примерно в четыре миллиарда раз тяжелее Солнца.
|
|
|
|
И вот теперь рекорд побит. Ученые из Германии под руководством Киануш Мерган, используя результаты наблюдений очень большого телескопа VLT на Гавайях, детально проанализировали данные о яркости центра огромной эллиптической галактики Holmberg 15A, расположенной в кластере галактик Abel 85, видимом в созвездии Кит. Их смущало, что ядро Holmberg 15A аномально больше и тусклее других активных ядер галактик (хотя это ярчайший объект в галактическом кластере). Попробовали объяснить это с помощью моделирования и пришли к выводу, что там находится черная дыра в 40 миллиардов масс Солнца.
|
|
|
|
Отдельный вопрос — как возможно существование таких объектов. Если они образуются за счет поступления вещества из галактики, то масса накапливается очень долго. Но как быть с квазарами? Эти объекты, в ядрах которых находятся сверхмассивные черные дыры, удалились от нас на очень большие расстояния, значит, они возникли в еще юной Вселенной. Стало быть, тогда происходили какие-то процессы, которые концентрировали энергию так, чтобы образовались сверхмассивные черные дыры.
|
|
|
|
Источник
|
