5 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

В 1964 г. советскими астрофизиками был указан еще один способ поиска черных дыр. Для того чтобы его разъяснить, ответим сначала на вопрос, почему свети­мость газа, падающего в черную дыру, относительно не­велика. Дело в том, что в межзвездном пространстве плотность газа невелика и, следовательно, его мало па­дает на черную дыру. А могут ли осуществляться в Га­лактике условия, когда газа падает гораздо больше?

Оказывается, да — такие условия могут осущест­виться, если, например, черная дыра входит в состав, очень тесной двойной системы, где вторая компонента является «нормальной» звездой-гигантом. В этом случае газ из оболочки «нормальной» звезды под действием тяготения компаньона будет мощным потоком к нему перетекать. Мы уже говорили об этом процессе, когда обсуждали рентгеновские пульсары в двойных звездных системах.

Газ в такой двойной системе не сможет просто упасть к черной дыре: из-за наличия орбитального дви­жения он закручивается, образуя вокруг черной дыры диск. Вследствие трения слоев газа происходит его ра­зогрев до температуры 106К еще до того, как он прова­лится в черную дыру. При такой температуре газ испу­скает рентгеновские лучи.

Следовательно, черные дыры следует искать как рентгеновские источники в составе тесных двойных звездных систем — таково было предсказание советских астрофизиков еще в 1964 г.

Для поиска рентгеновских источников на небе необ­ходим вывод рентгеновских телескопов за пределы зем­ной атмосферы, а для длительных наблюдений рентге­новский телескоп должен быть установлен на борту спутника (полет ракеты ведь очень непродолжителен). С помощью такого телескопа, установленного на спут­нике «Ухуру», были открыты в 1972 г. рентгеновские источники в составе нескольких двойных звездных си­стем. Они-то и были подвергнуты подробному изуче­нию, в частности, с помощью аппаратуры, установлен­ной на советских спутниках и пилотируемых космиче­ских кораблях.

Мы не будем здесь подробно описывать эти откры­тия и их интерпретацию, так как этому была целиком посвящена отдельная брошюра данной серии. Остано­вимся лишь только на одном из них, имеющем непо­средственное отношение к обсуждаемой здесь проблеме.

Отметим прежде всего, что те рентгеновские источ­ники в двойных системах, которые являются строго пе­риодическими пульсарами, заведомо не могут быть чер­ными дырами. Это вращающиеся нейтронные звезды. Такие звезды обладают магнитным полем, и магнитные полюса не совпадают с полюсами оси вращения звез­ды. Газ падает на магнитные полюса вдоль магнитных силовых линий, и в результате возникает направленное рентгеновское излучение. Вращение же делает эти объекты как бы вращающимися рентгеновскими прожекто­рами. Но у черной дыры, как мы видели, нет каких-ли­бо «активных пятен» на поверхности, и она не может приводить к явлению «прожектора». Сгустки горячего газа в газовом диске вокруг черной дыры, вращаясь во внутренних областях, могли бы дать периодические вспышки. Однако довольно быстро этот период должен сильно измениться — ведь сгусток не прикреплен к че­му-то жестко вращающемуся, а из-за трения постепенно должен приближаться к звезде (в результате период об­ращения уменьшается).

Таким образом, черные дыры должны находиться среди рентгеновских источников в двойных системах, не являющихся пульсарами. Отметим прежде всего, что эти источники не могут быть обычными звездами. Ведь для того чтобы газ нагрелся до температуры, достаточ­ной для рентгеновского излучения, гравитационное поле, в котором он движется, должно быть очень велико. Та­кими полями обладают только компактные (сжавшие­ся) «умершие» звезды: белые карлики, нейтронные звез­ды или черные дыры. Но как выделить именно черные дыры среди «умерших» звезд?

Мы знаем, что надежным критерием этого является измерение массы. Если масса «умершей» звезды боль­ше критического значения 2 Мс, то это — черная дыра. Массу же «умершей» звезды можно измерить по орби­тальному движению звезд в двойной системе. И вот оказалось, что из двойных рентгеновских источников по крайней мере один обладает массой, значительно боль­шей критического значения. Это источник Лебедь Х-1.

«Нормальная» видимая звезда в этой двойной систе­ме является массивной звездой с массой около 20 М^ «Умершая» звезда, из окрестностей которой идет рент­геновское излучение, имеет массу около 10 Мс. Это на­много больше критического значения. Многочисленные новые исследования делают этот результат все более надежным. Мы можем поэтому с большой степенью до­стоверности сказать, что в системе, в которую входит источник Лебедь Х-1, вероятно, открыта первая черная дыра во Вселенной.

Рассмотрим несколько подробнее процессы, происхо­дящие в этой системе. Компоненты этой системы обра­щаются вокруг центра масс с периодом 5, 6 суток. Тя­готение черной дыры массой около 10 Мс заставляет газ из атмосферы «нормальной» звезды-гиганта массой около 20 Мс течь к черной дыре.

Этот газ закручивается орбитальным движением, и центробежные и гравитационные силы сплющивают его в тонкий диск. Струи газа из-за трения соседних слоев движутся вокруг черной дыры по сходящейся к центру спирали. Однако скорость движения к центру намного меньше, чем скорость движения по орбите. Только через месяц газ достигает внутреннего, ближайшего к черной дыре края диска. Здесь, как мы знаем, орбитальное движение становится неустойчивым, и газ сваливается в черную дыру.

За все время путешествия в диске газ нагревается трением: в наружных слоях диска его температура все­го (2—3) • 104 К, а во внутренних частях — больше 107К. Общая рентгеновская светимость газа в тысячи раз пре­восходит полную (во всех областях спектра) свети­мость Солнца. Основная часть рентгеновского излуче­ния, которая наблюдается на Земле, приходит из самых внутренних частей диска радиусом, не превышающим 200 км. Размер самой черной дыры около 30 км.

Еще одним очень важным доказательством, что рент­геновское излучение в источнике Лебедь Х-1 рождается в очень малой области вблизи черной дыры, являются чрезвычайно быстрые хаотические колебания рентгенов­ского излучения, происходящие за тысячные доли се­кунды. Если бы излучающий объект был большим, он бы не мог столь быстро изменять свою яркость.

Таков этот удивительный источник рентгеновских лучей, находящийся от нас на расстоянии около 2 кпс. Поиски объектов, аналогичных Лебедю Х-1, где с до­статочной уверенностью можно было бы говорить о на­личии черных дыр, пока не привели к успеху. Но эта задача настолько важна, что поиски черных дыр интен­сивно продолжаются.