1 год назад
Нету коментариев

До начала 60-х годов, по-видимому, никто из астро­номов серьезно и не пытался искать ни нейтронные звез­ды, ни тем более черные дыры. Молчаливо предполагалось, что эти объекты слишком эксцентричны и скорее всего представляют собой лишь выдумку теоретиков. О них даже предпочитали не говорить. Иногда глухо упо­миналось, что они, может быть, и могли образовывать­ся, но, вероятнее всего, этого не происходит. И во вся­ком случае если они есть, то их нельзя обнаружить.

Столь странные объекты нарушали привычную для астрономов картину Вселенной. По поводу черных дыр большинство астрономов вообще с сомнением покачи­вали головами. Даже общепринятого названия для этих объектов не было.

Однако в 60-е годы ряд открытий заставил астроно­мов изменить свой взгляд на многие процессы во Все­ленной. Были открыты активные ядра галактик и ква­зары, было обнаружено реликтовое радиоизлучение, ос­тавшееся во Вселенной от первых мгновений начала ее расширения. После всего этого нейтронные звезды и черные дыры перестали казаться столь уж экзотиче­скими объектами. И наконец, в 1967 г., как мы уже опи­сали выше, были открыты нейтронные звезды — пуль­сары.

Наступила очередь черных дыр. Но как их обнару­жить? — ведь они не светят и не отражают свет.

У астрономов, однако, уже был накоплен опыт изу­чения неизлучающих объектов. Таковы, например, тем­ные пылевые туманности. Они видны как черные пятна на фоне звезд или туманностей. Но пылевые туманно­сти являются гигантскими по своим размерам объекта­ми, а черные дыры «звездного происхождения» имеют в поперечнике всего-навсего десяток километров. И так как они возникают из массивных звезд, то ближайшая черная дыра должна быть расположена от нас на рас­стоянии порядка нескольких парсек. Следовательно, ви­димые угловые размеры такой черной дыры должны со­ставлять 0,0000001″, и увидеть ее как темное пятнышко абсолютно невозможно.

Черная дыра, правда, должна отклонять проходящие мимо нее лучи света. Но чтобы этот эффект был доста­точно заметен, взаимное расположение источника света (какой-либо далекой звезды), черной дыры и наблюда­теля должно быть подобрано столь специальным обра­зом, что о случайной реализации этого события нечего и думать.

Остается использовать тот факт, что черные дыры обладают массами, равными массам больших звезд, а сами совсем не светят. Именно так подошли к поискам черных дыр в 1964 г. советские астрофизики. Они пред­ложили искать черные дыры в составе двойных звезд­ных систем, предположив, что есть системы, где одна звезда «нормальная» и светится, а другая представляет собой черную дыру. Оба объекта должны обращаться вокруг общего центра масс. Но черная дыра невидима, так что видимая компонента будет обращаться как бы вокруг «ничего».

Конечно, увидеть непосредственно орбитальное дви­жение звезды с большого расстояния нельзя ни в какой телескоп. Однако можно использовать специальный ме­тод, широко распространенный в астрофизике. Когда звезда, двигаясь по орбите, приближается к нам, линии: в ее спектре смещены в фиолетовую сторону, когда звезда удаляется в красную сторону. Астрономам дав­но известны так называемые спектрально двойные звез­ды, двойственность которых была открыта с помощью описанного метода. В спектрально двойных системах, состоящих из обычных звезд, если одна звезда движет­ся к нам, а другая — от нас, линии будут смещены в противоположные стороны. Часто наблюдаются пери­одические смещения линий в спектре только одной звез­ды, а линий в спектре второй не видно вовсе. Казалось бы, тут надо заподозрить наличие черной дыры. Однако в большинстве случаев это тривиально объясняется тем, что другая звезда хоть и светит, но заметно слабее пер­вой, свет ее «тонет» в свете яркой соседки, и только по­этому не виден.

Советские астрофизики предложили искать потухшие звезды в таких спектрально двойных системах, в кото­рых масса невидимого спутника, вычисленная по наб­людаемому движению видимой звезды, оказалась боль­ше массы видимой соседки. Это означало бы, что спут­ник-невидимка является не обычной, а потухшей звез­дой. Ибо если бы спутник был обычной звездой, то, пре­восходя по массе свою соседку, он и светил бы ярче ее и не мог бы быть не видим.

Однако потухшая звезда может быть и белым кар­ликом, и нейтронной звездой. Поэтому для того чтобы из обнаруженных потухших звезд выделить именно чер­ные дыры, надо было еще доказать, что масса невиди­мого спутника больше критической массы (2 Мс). Как мы уже знаем, масса белого карлика не может превы­шать 1,2 Мс, а масса нейтронной звезды — 2 MМс. Зна­чит, если масса потухшей звезды больше критического значения и составляет, скажем, 5 Мс, то это может быть только черная дыра.

Следуя этим указаниям, у нас в стране и затем в США были предприняты поиски черных дыр в спек­трально двойных системах. Но эти попытки не привели к успеху. Во всех подозрительных спектрально двойных системах удалось объяснить невидимость спутника есте­ственным путем, не прибегая к черным дырам. Предло­женный способ поиска оказался слишком трудным и окольным путем, ибо почти всегда можно придумать объяснение, почему что-либо не видно. Да и вообще, «невидимость» служит плохим доказательством сущест­вования чего-либо. Это звучит подобно старой шутке о названии диссертации: «Отсутствие телеграфных стол­бов и проводов в археологических раскопках как дока­зательство наличия радиосвязи у древних народов».

Выяснилось к тому же, что указанный способ и в принципе вряд ли мог привести к успеху. Причина это­го была связана с особым характером эволюции звезд б тесных двойных звездных системах. Оказывается, в ходе эволюции газ должен перетекать с одной звезды на другую, и в результате первоначально более массивная звезда, заканчивая свою эволюцию и превращаясь в черную дыру, передает часть массы менее массивной. В конце концов оказывается, что видимая звезда обла­дает массой, большей, чем масса возникшей черной ды­ры. У такой двойной системы нельзя определить, почему невидим спутник — то ли он «нормальная» звезда, но светится слабее соседки (так как его масса меньше), то ли он потухшая звезда и может быть черной дырой.

Необходимо было найти такие физические явления, в которых бы черная дыра проявляла бы себя активно. И такое явление было найдено — это падение газа в поле тяготения черной дыры.

В межзвездном пространстве имеются обширные га­зовые туманности. Если черная дыра находится в такой туманности, газ будет падать в ее поле тяготения. В па­дающем газе, кроме того, имеется магнитное поле, а в ходе падения развиваются турбулентные движения. Энергия магнитного поля газа в ходе падения должна переходить в тепло. «Нагретые» электроны, двигаясь в магнитных полях, излучают электромагнитные волны. Вблизи горизонта черной дыры вступают в игру эффек­ты общей теории относительности. Часть излучения зах­ватывается черной дырой. Основная часть излучения, видимая далеким наблюдателем, уходит с расстояния в несколько гравитационных радиусов. Так, еще на под­лете к черной дыре, до того как провалиться в нее, на­гретый газ излучает энергию в окружающее простран­ство. Может быть, это излучение достаточно для обна­ружения черной дыры с большого расстояния?

Общее количество излучения (или, как говорят аст­рофизики, светимость) зависит от количества падающе­го газа. В типичных для межзвездной среды условиях светимость газа, падающего на черную дыру, того же порядка, что и светимость «нормальных», не очень яр­ких звезд. Это значит, что найти таким способом черные-дыры очень трудно. Они затеряны среди огромного ко­личества слабых звезд Галактики. Правда, в падающем на черную дыру газе турбулентные движения приводят к быстрым колебаниям яркости с продолжительностью вспышек от сотых до десятитысячных долей секунды. Может быть, такие вспышки помогут открыть одиноч­ные черные дыры в Галактике? Но пока таким спосо­бом черные дыры не найдены.

comments powered by HyperComments