«Черные дыры»: от фантастики к реальности

Опубликовано в Пятницу, 10-го Июня, 2016.
Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту и оставлять свои комментарии в конце статьи.
Рубрика: Моя газета > Жизнь > Наука > «Черные дыры»: от фантастики к реальности

Чтобы уяснить для себя сущность так называемой «черной дыры» — пожалуй, самой экстраординарной научной категории, — надо обладать не только математическим гением Альберта Эйнштейна, но и причудливым воображением Льюиса Кэрола, для которого неуставные взаимоотношения пространства и времени являются таким же обыденным явлением, как для нас — игра света и тени. «Черная дыра», как вытекает из интерпретации теории всеобщей относительности, является областью пространства, в которой вещество настолько сконцентрировано, а мощность гравитационного притяжения настолько велика, что ничто сущее, даже свет, не может вырваться за ее пределы. Это предельная точка, из которой нет возврата. Если бы Алиса отправилась в эту Страну Чудес, она оказалась бы в «вакууме», созданном этой огромной массой, и удивилась бы непредсказуемости поведения времени и пространства — правда, она никогда не смогла бы вернуться оттуда и рассказать об увиденном.

По определению, «черную дыру» увидеть нельзя. Ее присутствие может быть обнаружено только по косвенным признакам: гигантский водоворот материи, втягиваемой всепоглощающей гравитацией со все увеличивающейся скоростью. Недавние наблюдения, после трех десятилетий теоретических рассуждений и изысканий, убедили даже наиболее осторожных астрофизиков в том, что «черные дыры» действительно существуют.

Однако наука не устает ошарашивать даже самых дерзких своих приверженцев. Ученые нашли уже доказательства, что супермассивные «черные дыры» существуют не в виде исключения, а таятся в сердце практически каждой галактики и что масса каждой из них, похоже, пропорциональна массе приютившей ее галактики. Это заключение было выведено из открытия еще трех «черных дыр» в относительно близких обычных галактиках, сделанного при помощи телескопа «Хаббл» и наземных телескопов, размещенных на Гавайях, а также из более обширного поиска потенциальных «черных дыр».

Ученые также впервые обнаружили так называемую сферу Шварцвальда, границу «черной дыры», с которой уже нет возврата, водораздел, через который материя и энергия проходят только в одном направлении, попадая внутрь, но никогда не возвращаясь наружу.

Согласно сведениям, которыми располагают сейчас ученые, «черные дыры» существуют как минимум в двух модификациях: звездной и галактической. Звездные «дырочки» образуются после того, как достаточно массивные звезды, превышающие массу нашего Солнца в несколько раз, сжигают все свое ядерное топливо и коллапсируют, сжимаясь в шарики до нескольких миль в диаметре. В большинстве случаев в результате образуется нейтронная звезда, плотная звездная окалина. Но наиболее массивные звезды предпочитают коллапсировать сразу в «черные дыры», и кто знает, сколько их существует в свободном межзвездном пространстве, не имеющих возможности захватить какой-нибудь пролетающий мимо газовый шлейф или световой луч для того, чтобы продемонстрировать нам свое присутствие.

Гораздо сильнее повезло «черным дырам», образовавшим двойную звездную систему с нормальной звездой. Странное поведение мечущейся по неправдоподобной орбите нормальной звезды, которой никак не удается вырваться из мертвых объятий своего невидимого узурпатора, подсказывает ученым месторасположение потенциальной «черной дыры». Так, например, рентгеновское излучение вокруг вращающегося объекта, известного под названием V404 Cyg, выявило, что его мощная гравитация стягивает газовую оболочку со своей более крупной звездной напарницы, закручивает в спиральный диск и в конце концов поглощает его. Исследование V404 Cyg и других двойных звездных систем, испускающих обильное рентгеновское излучение, позволило получить много новых сведений о сфере Шварцвальда.

И все же больше всего поражают воображение те «черные дыры», которые расположены в центрах галактик.

С течением времени в ходе пока еще необъяснимых процессов происходит концентрация вещества в ядре галактики, причем если масса этого вещества превосходит массу нашего Солнца приблизительно в три миллиарда раз, то по объему оно вполне сможет уместиться в пределах нашей Солнечной системы.

Наиболее убедительное доказательство существования такой супермассивной «черной дыры» было получено три года назад в ходе наблюдения гигантской галактики М87 при помощи телескопа «Хаббл». Газовый вихрь, закрученный вокруг «черной дыры», растянулся на пятьсот световых лет. Энергия, высвобождаемая при всасывании газа внутрь «черной дыры», создавала струю электронов, разлетающихся по спирали практически со скоростью света.

Совсем недавно были обнаружены еще три «черные дыры», две из них — в созвездии Льва, а третья — в созвездии Девы. Их массы эквивалентны соответственно 50 миллионам, 100 миллионам и 3 миллиардам солнечных масс.

Компьютерный анализ всех наблюдений, сделанных орбитальным телескопом «Хаббл», показал резкое возрастание звездных скоростей по мере приближения к центрам галактик. Такое ускорение могло быть вызвано сверхмощной гравитацией массивных объектов наподобие «черных дыр». Компьютерные модели подтвердили правомочность этой гипотезы, и вот уже в результате целевого обследования в 14 из 15 близлежащих галактик удалось обнаружить расположенные в их центрах «черные дыры».

На недавно состоявшемся собрании Американского астрономического общества оживленно обсуждались как гипотеза существования в центре каждой галактики «черной дыры», масса которой пропорциональна массе самой галактики, так и полученные впервые рентгеновские снимки сфер Шварцвальда. Наиболее убедительный довод, подтверждающий существование «черных дыр», привел д-р Дуглас Ричстоун из Мичиганского университета. Он заявил, что не стал бы спорить на все свое добро, доказывая реальность существования «черных дыр», «однако свою машину на кон я бы, пожалуй, поставил, а у меня очень хорошая машина».