Знание-сила, 2003 № 05 (911)

Что мы знаем и чего не знаем о черных дырах

Словосочетание «черная дыра» прочно вошло в наш обиход. Вполне можно ожидать, что в самом ближайшем будущем вместо «как сквозь землю провалился» будут говорить «провалился, как в черную дыру». И это будет высшей формой народного признания: широкое словоупотребление при полном смыслонепонимании. Уже сегодня можно, например, прочесть: «Обнаружена черная дыра, летящая в сторону Земли... Она летит, потому что образовалась из сверхновой звезды...»

А что на самом деле? Звезды намного массивнее Солнца, выгорая, проваливаются внутрь себя («коллапсируют»), выделяя огромное количество энергии в виде «вспышки сверхновой» и оставляя после себя сверхплотный остаток в виде так называемой нейтронной звезды, в которой все электроны вдавлены в протоны, так что она состоит из одних лишь нейтронов — отсюда и название. При еще большей массе исходной звезды (20 — 30 солнечных масс) ее коллапс приводит к образованию уже не нейтронной звезды, а «черной дыры», окруженной плотным диском оставшегося от звезды вешества. Но «дыра» эта никуда не летит — она только быстро вращается. Считается, что во взаимодействии «дыры» и диска каким-то пока еще не вполне понятным образом рождаются те чудовищные выбросы энергии, которые называются космическими гамма- вспышками.

Тем не менее летящая сквозь нашу Галактику (Млечный Путь) прямо в ее плоском диске черная дыра и впрямь обнаружена. Ее скорость в настоящее время составляет около 400 тысяч километров в час, а линейное движение объясняется тем, что сверхновая, остатком которой является эта дыра, имела близкого партнера, другую звезду, вместе с которой составляла пару. В таких парах обе звезды обращаются вокруг общего центра тяжести и, стало быть, имеют линейную скорость, как камень, вращающийся на веревке. В момент вспышки (коллапса) сверхновой ее гравитационное взаимодействие с партнером резко меняется, поскольку меняется — за счет выброса части вещества — масса звездного остатка, и в результате возникшая черная дыра вместе со звездой-партнером слетают прочь с прежней орбиты, как сорвавшийся с веревки камень. И летят.

Сотрудник французской Атомной комиссии Феликс Мирабель, который обнаружил эту дыру и определил ее движение по наблюдениям с 1996 по 2001 год за ее тускло светящимся звездным партнером, из которого она постепенно на лету высасывает вещество, сообщил о своих результатах в журнале «Astronomy and Astrophysics» в конце прошлого года. Аналогичная быстро движущаяся черная дыра была обнаружена в минувшем году в окружающем Млечный Путь сферическом звездном облаке (гало), но там большие скорости всех объектов — скорее правило, чем исключение. Ученые пока не знают всех деталей образования таких летящих черных дыр (в отличие от нейтронных звезд), потому сейчас они пытаются проследить траекторию обнаруженной ими летящей дыры вспять к месту ее возникновения: быть может, это позволит лучше понять, как она родилась.

Еще одно недавнее сообщение, касающееся черных дыр, тоже нуждается в дополнительных пояснениях. Речь шла об открытии двух обращающихся друг около друга по спирали черных дыр, которые в далеком (через сотни миллионов лет) будущем должны непременно столкнуться и слиться в единую, еще более массивную дыру. Прекрасно. И все верно, однако следует обязательно сказать, что это открытие подтвердило подозрения, которые мучили астрономов вот уже много лет, с тех пор, как они вообще заподозрили, что в центре многих галактик могут находиться огромные черные дыры.

Подобно тому, как наше Солнце выбрасывает в окружающее пространство длинные огненные рукава- протуберанцы, галактики выбрасывают в космос огромные, протяженностью во множество световых лет огненные струи, как правило, в двух противоположных направлениях из центра. Уже лет двадцать назад было выдвинуто ныне подтвердившееся предположение о природе появления этих струй. Объясняется оно тем, что центр галактики представляет собой активно действующее ядро — своего рода чудовищную энергетическую машину, в которой вещество плоского диска, окружающее супермассивную черную дыру, проваливаясь в нее, порождает невероятной мощности выброс рентгеновских лучей. Облака пыли, окружающие этот активный центр, поглощают рентгеновские лучи и переизлучают их в виде света более длинных волн вплоть до инфракрасных. По определенным причинам это излучение выбрасывается в виде упомянутых двух струй.