Черные дыры
Черные дыры
|
Черная дыра - объект настолько плотный и массивный, что поле тяготение вокруг него способно необратимо "запереть" в своих объятьях не только любое материальное тело, но и световое излучение. Границу области, которую не в силах покинуть даже фотоны, называют горизонтом событий. |
Черные дыры - это своеобразный "Священный Грааль" современной астрофизики. Их никто никогда не наблюдал непосредственно. Более того, наличие таких объектов среди звезд - всего лишь одно из следствий общей теории относительности Эйнштейна, призванное в случае своего обнаружения явиться одним из доказательств теории... Но астрофизики говорят об этих объектах все более и более уверенно - местоположение черных дыр выдают некоторые косвенные признаки.
Черная дыра - объект настолько плотный и массивный, что поле тяготение вокруг него способно необратимо "запереть" в своих объятьях не только любое материальное тело, но и световое излучение. Границу области, которую не в силах покинуть даже фотоны, называют горизонтом событий. Вторая космическая скорость для находящихся в этой области тел должна была бы превышать скорость света. Этот объект, физически для нас не существующий, должен обладать рядом парадоксальных свойств, кое-кто даже считает, что при пересечении горизонта событий время становится пространством, а пространство - временем.
"Выдать" черную дыру способно только поведение объектов, попавших в ее чудовищное поле тяготения, но еще не достигших горизонта событий. Обычно наличие черных дыр определяют в двойных звездных системах по интенсивному рентгеновскому излучению, вызванному поглощением черной дырой вещества звезды-компаньона. В прошлом десятилетии астрономы уже уверились в том, что присутствие сверхмассивных черных дыр в центрах галактик является неотъемлемой частью структуры звездных систем, точно так же, как и наличие более мелких черных дыр, разбросанных по всей галактике.
Наблюдать непосредственно в оптические телескопы галактический центр нашего Млечного Пути, который расположен в созвездии Стрельца (Sgr A*), не удается из-за плотных скоплений межзвездной пыли, но для наблюдений в рентгеновском и инфракрасном диапазонах он все-таки доступен. Наличие скопления особенно массивных объектов (или одного сверхмассивного объекта) в центре Галактики уже давно никто не оспаривал. А сравнительно недавно космической рентгеновской обсерваторией Chandra была зафиксирована вспышка в рентгеновском диапазоне, когда какой-то объект (например, комета) попал в зону действия черной дыры и был поглощен ею. В принципе, это уже могло бы служить доказательством наличия в Галактическом центре именно одной-единственной черной дыры массой, превышающей солнечную в 2,6 миллиона раз. Катаклизм продолжался приблизительно три часа. Но нельзя было исключить, что зафиксированное событие не происходило где-нибудь непосредственно впереди или позади объекта, который так интересовал астрофизиков.
Кстати говоря, успешно запущенная российским носителем "Протон-К" европейская космическая обсерватория INTEGRAL, способная регистрировать рентгеновское и гамма-излучение, как раз и будет специализироваться на изучении всяческих экзотических космических объектов и прежде всего черных дыр.
Группа Шёделя занималась другим проявлением влияния черных дыр на звездные объекты. Концентрация материи в центре Галактики столь велика, что искажает траектории близлежащих звезд. Прослеживая их пути на протяжении многих лет, можно сделать выводы о наличии этой самой скрытой материи. Но первоначально не исключались, конечно, варианты, согласно которым Стрелец А* мог оказаться кластером из нескольких черных дыр или нейтронных звезд.
Определенность позволили внести наблюдения за движением звезды, которую исследователи условно обозначили как S2. Ее путь с 1992 года, когда начались наблюдения, по настоящее время контролировался в инфракрасном спектре и радиотелескопами. Удалось вычислить период ее обращения вокруг скрытой массы - 15,2 года. Звезда успела проделать 2/3 своего пути по эллиптической орбите. Это на четыре года больше, чем требуется Юпитеру, чтобы сделать оборот вокруг Солнца. Никогда ни у какой другой звезды не удавалось проследить ее путь по орбите вокруг центра Галактики. Скорость движения S2 вокруг невидимого объекта составляет немыслимые для других звезд 11 миллионов миль в час (5 000 км/с), а расстояние до этого объекта в три раза превышает расстояние от Солнца до Плутона (Солнцу, кстати, расположенному в 26 тысячах световых лет от S2, требуется 230 миллионов лет, чтобы обойти вокруг центра Галактики). В остальном это вполне заурядная звезда, масса которой только в 15 раз превышает массу Солнца. Эллиптическая орбита S2 довольно устойчива. Звезда могла выжить только при условии, что скрытый объект не только массивный (3,7 млн масс Солнца), но и сверхкомпактный - то есть один-единственный. Большинство астрономов полагает, что черная дыра является единственной жизнеспособной моделью, способной объяснить движение звезды и другие данные, собранные при наблюдении объектов, составляющих структуру Галактического центра.
В принципе, кроме черной дыры остается еще один довольно экзотический вариант - бозонная звезда, то есть звезда состоящая из тяжелых элементарных частиц, называемых бозонами. Но даже она в конечном счете должна была бы свернуться в черную дыру, замечает коллега Шёделя Рейнхард Гензель (Reinhard Genzel).
Группа германских астрономов из Института внеземной физики имени Макса Планка под руководством Райнера Шёделя (Rainer SchOdel) обнародовала данные 10 лет наблюдений за звездами, сосредоточенными в центре нашей Галактики. В результате удалось показать, что в Галактическом центре расположен один-единственный сверхплотный и сверхмассивный объект - не что иное, как черная дыра, пишет Nature.
Мы должны быть благодарны судьбе за то, что черная дыра, расположенная в центре нашего Млечного Пути, совсем невелика по сравнению с ядрами других галактик, и при этом относительно неактивна (впрочем, возможно это просто временная передышка...). Центры других звездных систем, как правило, содержат в себе массы миллиардов звезд. Предполагается, что это черные дыры, и эти черные дыры являются еще и активными, жадно потребляя вещество близлежащих звезд и преобразуя часть этой материи в рентгеновское и радиоизлучение, заявляя о себе на всю Вселенную. Крайний случай - квазары, нестационарные ядра далеких галактик, - самые мощные по излучению космические объекты.
« Назад