Золотой свет черных дыр

Черные дыры «придумал» английский геолог Джон Мичелл (John Michell, 1724–1793) еще в середине XVIII века. Он посчитал, что для звезды с плотностью Солнца, но с радиусом в 500 раз большим, первая космическая скорость превысит скорость света.
Так анонимный художник Европейского космического агентства (ESA) изобразил момент «проглатывания» черной дырой (справа) оказавшейся поблизости звезды (слева). Прежде чем газ упадет на поверхность дыры, он закрутится вокруг нее со скоростью близкой к световой. Именно из этого хоровода вырывается мощный поток рентгеновского излучения. Иллюстрация: ESA
Так анонимный художник Европейского космического агентства (ESA) изобразил момент «проглатывания» черной дырой (справа) оказавшейся поблизости звезды (слева). Прежде чем газ упадет на поверхность дыры, он закрутится вокруг нее со скоростью близкой к световой. Именно из этого хоровода вырывается мощный поток рентгеновского излучения. Иллюстрация: ESA
Со стороны она будет казаться совершенно черной. Об этом Мичелл и написал сэру Кавендишу, а тот опубликовал письмо в журнале Лондонского Королевского общества.

Интерес к теме несколько спал, когда стало ясно, что свет — электромагнитное излучение и на него сила тяжести не действует. Убежденный этим аргументом Лаплас не стал включать историю про черные тела во Вселенной, которые тяжелы настолько, что даже свет не может их покинуть, в третье и все последующие издания своей знаменитой книги «Система мира». Новая волна интереса к этим странным объектам возникла уже в связи с построением Альбертом Эйнштейном (Albert Einstein, 1879–1955) и Дэвидом Гильбертом (David Hilbert, 1862–1943) общей теории относительности. Из нее, в частности, следовало, что гравитационное поле — это просто искривление четырехмерного пространственно-временного континуума.

В искривленном пространстве свет не может двигаться вдоль прямой линии, просто потому что там прямой линии не существует. Теоретически пространство может быть искривлено настолько, что свет будет пойман в замкнутую область. Это и будет черной дырой. Но не все предсказанное теорией на самом деле существует.

Доказательство реального существования черных дыр получить совсем не так просто. Их невозможно наблюдать — они же ничего не излучают. Правда, Кип Торн (Kip Thorne), один из крупнейших современных специалистов по астрофизике, еще много лет назад указал на то, что вокруг черной дыры должен возникать радужный ореол концентрических колец: захваченный гравитационным полем свет не обязательно падает на ее поверхность.

Если луч света проходит достаточно близко, чтобы испытать на себе действие силы тяжести, но в то же время достаточно далеко, чтобы не быть ею захваченным навечно, он может совершить вблизи черной дыры один или несколько оборотов. Однако, чтобы такое увидеть, надо иметь черную дыру невдалеке и яркую звезду позади нее.

Но такого пока не случилось. И хотя в существовании черных дыр уже почти никто не сомневается, сказать, кто и когда открыл первую из них или доказал, что наблюдаемый объект — действительно черная дыра, невозможно. Доказательство прошло, с позволения сказать, «по очкам». Как объяснял Александр Федорович Захаров на одном из семинаров, многие небесные явления мы можем хорошо объяснить, предполагая существование черных дыр, и не можем найти никакого другого объяснения, считая, что черных дыр не существует. Поэтому мы считаем эти явления — доказательствами существования этих объектов.

Именно эти явления и эти объекты находится в центре внимания астрофизиков на протяжении последних 10 лет. «Наступил золотой век астрофизики черных дыр, — говорил в своем недавнем интервью газете «Washington Post» президент Американского астрономического общества Джон Крэйг Уилер (J. Craig Wheeler). — Как они возникают, как ведут себя, какова их роль в образовании новых галактик — всё это очень актуальные темы». И не трудно понять, почему. Недавние открытия позволяют предположить существование черных дыр с массой в миллиарды раз превосходящей массу Солнца. Видимо, такие сверхмассивные черные дыры остаются в центре каждой галактики, сыграв ключевую роль в ее возникновении. Кроме того, черные дыры возникают на месте выгоревших и коллапсировавших звезд. И этот процесс сопровождается мощным гамма-всплеском и потоком ультрарелятивистских частиц.

Астрофизики считают черные дыры очень странными небесными объектами, внутри которых останавливается время, искривляется пространство. И все же во Вселенной их миллионы, некоторые диаметром всего в несколько километров, некоторые размером с Солнечную систему.

И хотя способность удерживать внутри себя всякое излучение относится к главным особенностям черных дыр, астрономы обнаруживают их по чрезвычайно ярким вспышкам, возникающим в окрестности дыры, когда она «проглатывает» неосторожно приблизившуюся к ней звезду или галактические газы. Вспышки гамма-лучей, взрывы с выделением колоссального количества энергии, происходящие во время взрыва звезды и превращения ее в черную дыру, также фиксируются приборами.

Орбитальные спутники NASA и в первую очередь космический телескоп «Hubble», зонд «Swift», оборудованный телескопом для регистрации гамма-всплесков (BAT) и рентгеновским телескопом (XRT), и орбитальная рентгеновская обсерватория «Chandra», сыграли важную роль в этих открытиях, передав ранее недоступную информацию и изображения, позволяющие понять множество странностей в поведении черных дыр.

Гамма-всплеск был зафиксирован бортовыми инструментами станции «Swift». Но установить точное место вспышки удалось благодаря длительному «послесвечению», наблюдавшемуся в этом месте еще более недели. Иллюстрация: NASA/Swift Team
Гамма-всплеск был зафиксирован бортовыми инструментами станции «Swift». Но установить точное место вспышки удалось благодаря длительному «послесвечению», наблюдавшемуся в этом месте еще более недели. Иллюстрация: NASA/Swift Team
Зонд «Swift», запущенный в 2004 году, стал источником информации, легшей в основу самого последнего открытия, — выявления нового способа идентификации черных дыр.

Как правило, черные дыры образуются или растут, когда разрушается ядро гигантской звезды или когда существующая черная дыра сталкивается с крошечной, но также невероятно плотной нейтронной звездой. Оборудование обсерватории «Swift» позволило наблюдать высокоэнергетические гамма-вспышки, сопровождающие образование черной дыры. Некоторые астрономы сравнивают их с первым криком ребенка. О том, как и почему возникла черная дыра, можно судить по длительности вспышек.

Образование новой черной дыры сопровождается вспышкой дольше двух секунд. Большинство вспышек приходит от границ видимой части Вселенной. Короткие всплески могу длиться от нескольких миллисекунд до двух секунд. Они свидетельствуют о столкновении черной дыры с нейтронной звездой, в результате чего масса черной дыры увеличивается, или просто о столкновении двух нейтронных звезд.

Такое, считавшееся раньше довольно надежно установленным, разделение гамма-всплесков на короткие и длинные теперь оказалось как минимум поставленным под сомнение. Вспышка, зафиксированная 14 июня прошлого года обсерваторией «Swift» в галактике, находящейся на расстоянии 1,6 миллиарда световых лет от Земли, была довольно долгой — 102 секунды — но при этом отсутствовали какие-либо признаки коллапса крупной звезды. Астрономы уже окрестили это явление гибридной гамма-вспышкой.

В пресс-релизе NASA, выпущенном по этому случаю, приведены слова Нила Герелса (Neil Gehrels), ведущего исследователя программы «Swift» в Центре управления полетами NASA имени Годдарда в Гринбелте: «Мы оказались на совершенно неисследованной территории: у нас нет теорий, которыми мы могли бы руководствоваться. Но все указывает на то, что новый тип космических всплесков вовсе не так редок».

Несмотря на то, что в данном случае ни «Swift», ни «Hubble» не заметили никаких явлений, характерных для таких длинных вспышек, — не было ни признаков сверхновой звезды, ни сопутствующей световой вспышки, из-за чего до сих пор невозможно с уверенностью сказать, что же именно взорвалось, — речь, вероятно, все-таки идет о рождении новой черной дыры. Если регистрация гибридных вспышек может служить методом идентификации черных дыр, то количество последних, по словам Герелса, должно исчисляться сотнями миллионов.

Безусловные успехи звездной астрономии и многочисленные открытия, совершенные в последнее время, дают астрофизикам надежду на новые успехи и средство для оказания давления на правительства, от которых зависит финансирование их новых исследовательских проектов. Уже подготовлена почва для создания нового поколения обсерваторий, оборудованных по последнему слову техники. Этому проекту в NASA уже дали название «Beyond Einstein» — «После Эйнштейна». Самая мощная из них, «Constellation-X», будет оснащена четырьмя рентгеновскими телескопами и окажется в 100 более чувствительной, чем любое имеющееся сейчас оборудование для исследования космического рентгеновского излучения и черных дыр. От нее ждут революционных изменений в представлениях ученых о черных дырах и о самой природе гравитации.

Однако с осуществлением этих проектов придется повременить. Правительство США приняло решение отложить осуществление проекта и пока не выделять на него 1,5–2 миллиарда долларов, отдав преимущество честолюбивым планам NASA по возобновлению пилотируемых космических исследований. Однако NASA все же обещает включить финансирование проекта в бюджет 2009 года.

«Есть надежда, что запуск станции «Constellation-X» позволит внести ясность в некоторые основополагающие вопросы устройства Вселенной, — говорил президент Американского астрономического общества Дж. Крейг Уиллер в цитированном выше интервью. — Но все мы понимаем, что деньги на его разработку могут дать, а могут и не дать».

И в самом деле, есть исследователи, которые считают, что принципиальный прорыв в физике черных дыр следует ждать в совсем другой области. Уже в этом году должен быть введен в строй крупнейший в мире ускоритель частиц — «Большой адронный коллайдер» (Large Hadron Collider), строящийся в Швейцарии. И столкновения частиц с очень высокими энергиями, которые там будут достигаться, приведут к возникновению крошечных черных дыр.

Но куда бы ни пролился золотой дождь из американского или европейского бюджета, исследование черных дыр будет продолжено. Неясным остается одно: будут ли их загадки разгаданы постепенно, или все тайны, скрытые в непостижимых глубинах космоса, удастся раскрыть разом, используя новые мощные исследовательские технологии.

Кроме того...
Новый тип памяти, работающий путем движения атомов
Американские ученые разработали новый тип памяти, принцип работы которой заключается в управлении движением...
В Ульяновске изобрели препарат, способный менять внешность человека
Очередное открытие сделал профессор Ульяновского...
Всё, что меньше протона
Ученые надеются приручить силу, которая не дает вселенной элементарных частиц превратиться в хаос...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
Создан термостойкий мономолекулярный наноклей
Создан термостойкий мономолекулярный наноклей Создан термостойкий мономолекулярный наноклей
Учёные из политехнического института Ренселлера (Rensselaer Polytechnic Institute) создали наноклей, который может пригодиться при изготовлении ультратонких компьютерных чипов
Взрывающийся металл - новый вид оружия
Взрывающийся металл - новый вид оружия Взрывающийся металл - новый вид оружия
Принцип его действия основан на использовании так называемых "реактивных материалов" - металлов, безопасных по отдельности, но взрывающихся при соединении
Новая нанобумага умеет хранить электричество
Новая нанобумага умеет хранить электричество Новая нанобумага умеет хранить электричество
Профессор материаловедения Пуликел Аджаян (Pulickel M. Ajayan) и его коллеги из политехнического института Ренселлера (Rensselaer Polytechnic Institute — RPI) создали новое средство для хранения электрической энергии
Создано покрытие с минимальным отражением
Создано покрытие с минимальным отражением Создано покрытие с минимальным отражением
В подобном изобретении давно нуждаются многие отрасли современной промышленности, и о его создании, наконец-то, сообщили специалисты из исследовательской группы под руководством Фреда Шуберта (Fred Schubert)
Башни-человек станут гвоздём World Expo 2010
Башни-человек станут гвоздём World Expo 2010 Башни-человек станут гвоздём World Expo 2010
Вполне вероятно, что архитектурной доминантой того района Шанхая, где будет проводиться всемирная выставка World Expo 2010 станет удивительное высотное здание
Корейскую громадину ждёт участь вавилонской башни
Корейскую громадину ждёт участь вавилонской башни Корейскую громадину ждёт участь вавилонской башни
Легенда рассказывает, что первая попытка построить самую высокую башню провалилась. Эта затея вызвала гнев неба, в итоге случилось смешение языков, и люди перестали понимать друг друга. Прошли тысячелетия
Fordham Spire: ввысь просится 150-этажное сверло
Fordham Spire: ввысь просится 150-этажное сверло Fordham Spire: ввысь просится 150-этажное сверло
В наше время архитектура начинает всё больше походить на то, что описывали фантасты лет 30 назад. Небоскрёбы не просто соревнуются в высоте, но и соперничают в оригинальности форм
Башня-волна будет построена в Дубае
Башня-волна будет построена в Дубае Башня-волна будет построена в  Дубае
Похоже вращающиеся небоскрёбы становятся модными. Но новичка отличает не просто наличие вращающихся этажей, а ещё ряд оригинальных идей, связанных как с работой здания, так и с его возведением
Превратности звездных судеб
Превратности звездных судеб Превратности звездных судеб
В небе над гипотетической планетой, находящейся в двойной звездной системе, состоящей из красного и белого карликов, видны струи газа
Луна - естественный спутник или космическая станция?...
Луна - естественный спутник или космическая станция?... Луна - естественный спутник или космическая станция?...
Некоторые исследователи еще в 1970-х годах обращали внимание на состояние поверхности Луны - она была похожа на территорию, подвергнутую ковровой бомбардировке. Эксперты отмечали, что статистически невозможно
Путешествие в космос
Путешествие в космос Путешествие в космос
Начиная с 2008 года, компания Galactic Suite Project начнет продажу путевок в космос
Золотой свет черных дыр
Золотой свет черных дыр Золотой свет черных дыр
Черные дыры «придумал» английский геолог Джон Мичелл (John Michell, 1724–1793) еще в середине XVIII века. Он посчитал, что для звезды с плотностью Солнца, но с радиусом в 500 раз большим
Сколько вам лет?
Сколько вам лет? Сколько вам лет?
Из одной научно-популярной книги в другую кочует утверждение: наше тело почти полностью обновляется за семь лет. Старые клетки постепенно отмирают, их места занимают новые
Почему мужчины должны были бы умирать раньше женщин
Почему мужчины должны были бы умирать раньше женщин Почему мужчины должны были бы умирать раньше женщин
Почему мужчины живут столько же, сколько и женщины? С точки зрения эволюции они становятся слишком старыми – и начиная с определенного возраста оказываются просто бесполезными для моногамного общества
Сексуальная привлекательность мужчины зависит от формы лица
Сексуальная привлекательность мужчины зависит от формы лица Сексуальная привлекательность мужчины зависит от формы лица
Проникновенный взгляд, обворожительная улыбка и дорогие средства после бритья – все это не нужно. Похоже, секрет мужской привлекательности сводится к простым расчетам
Совместная жизнь продлевает ваши годы
Совместная жизнь продлевает ваши годы Совместная жизнь продлевает ваши годы
По данным исследования Национального статистического бюро (INSEE), результаты которого были опубликованы 8 августа, люди в паре живут дольше, чем холостяки
Роевой интеллект
Роевой интеллект Роевой интеллект
Групповой интеллект животных часто превосходит умственные способности одной особи. Разгадка этого феномена принесет пользу социологам, программистам и людям других профессий
Поход в магазин пешком вредит природе больше, чем поездка на машине
Поход в магазин пешком вредит природе больше, чем поездка на машине Поход в магазин пешком вредит природе больше, чем поездка на машине
Как подсчитали ведущие экологи, хождение пешком сказывается на глобальном потеплении больше, чем езда на автомобиле
В 2010 году в Арктике появится российский национальный парк
В 2010 году в Арктике появится российский национальный парк В 2010 году в Арктике появится российский национальный парк
Сергей Сай, руководитель Росприроднадзора, утвердил экологическое обоснование создания национального парка «Русская Арктика», сообщается на сайте ведомства
Карибским рифам угрожают водоросли-агрессоры
Карибским рифам угрожают водоросли-агрессоры Карибским рифам угрожают водоросли-агрессоры
Водоросли-агрессоры угрожают коралловым рифам Коста-Рики, Мексики, Никарагуа, Панамы и Колумбии
Почему в Макдоналдс всё так вкусно?
Почему в Макдоналдс всё так вкусно? Почему в Макдоналдс всё так вкусно?
В 1970-м американцы тратили на эту еду 6 млрд долларов в год, в 2001-м – больше 110 млрд. Это больше, чем на высшее образование, компьютеры, автомобили. Больше, чем на книги, фильмы, журналы, газеты
Самое ядовитое искусственное вещество
Самое ядовитое искусственное вещество Самое ядовитое искусственное вещество
Диоксин называют самым ядовитым искусственным веществом и наиболее токсичным из известных сегодня органических соединений

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Сколько вам лет? Сколько вам лет?
    Из одной научно-популярной книги в другую кочует утверждение: наше тело почти полностью обновляется за семь лет. Старые клетки постепенно отмирают, их места занимают новые
  • Почему мужчины должны были бы умирать раньше женщинПочему мужчины должны были бы умирать раньше женщин
    Почему мужчины живут столько же, сколько и женщины? С точки зрения эволюции они становятся слишком старыми – и начиная с определенного возраста оказываются просто бесполезными для моногамного общества
  • Сексуальная привлекательность мужчины зависит от формы лицаСексуальная привлекательность мужчины зависит от формы лица
    Проникновенный взгляд, обворожительная улыбка и дорогие средства после бритья – все это не нужно. Похоже, секрет мужской привлекательности сводится к простым расчетам
  • Совместная жизнь продлевает ваши годы Совместная жизнь продлевает ваши годы
    По данным исследования Национального статистического бюро (INSEE), результаты которого были опубликованы 8 августа, люди в паре живут дольше, чем холостяки
  • Планета Земля
  • История изобретений
  • Почему в Макдоналдс всё так вкусно?Почему в Макдоналдс всё так вкусно?
    В 1970-м американцы тратили на эту еду 6 млрд долларов в год, в 2001-м – больше 110 млрд. Это больше, чем на высшее образование, компьютеры, автомобили. Больше, чем на книги, фильмы, журналы, газеты
  • Чёрный ящик
  • Воля случая
  • Технологии
  • Создан термостойкий мономолекулярный наноклейСоздан термостойкий мономолекулярный наноклей
    Учёные из политехнического института Ренселлера (Rensselaer Polytechnic Institute) создали наноклей, который может пригодиться при изготовлении ультратонких компьютерных чипов
  • Взрывающийся металл - новый вид оружияВзрывающийся металл - новый вид оружия
    Принцип его действия основан на использовании так называемых "реактивных материалов" - металлов, безопасных по отдельности, но взрывающихся при соединении
  • Новая нанобумага умеет хранить электричествоНовая нанобумага умеет хранить электричество
    Профессор материаловедения Пуликел Аджаян (Pulickel M. Ajayan) и его коллеги из политехнического института Ренселлера (Rensselaer Polytechnic Institute — RPI) создали новое средство для хранения электрической энергии
  • Создано покрытие с минимальным отражениемСоздано покрытие с минимальным отражением
    В подобном изобретении давно нуждаются многие отрасли современной промышленности, и о его создании, наконец-то, сообщили специалисты из исследовательской группы под руководством Фреда Шуберта (Fred Schubert)
  • Техника
  • Fordham Spire: ввысь просится 150-этажное сверлоFordham Spire: ввысь просится 150-этажное сверло
    В наше время архитектура начинает всё больше походить на то, что описывали фантасты лет 30 назад. Небоскрёбы не просто соревнуются в высоте, но и соперничают в оригинальности форм
  • Башня-волна будет построена в ДубаеБашня-волна будет построена в  Дубае
    Похоже вращающиеся небоскрёбы становятся модными. Но новичка отличает не просто наличие вращающихся этажей, а ещё ряд оригинальных идей, связанных как с работой здания, так и с его возведением
  • Башни-человек станут гвоздём World Expo 2010Башни-человек станут гвоздём World Expo 2010
    Вполне вероятно, что архитектурной доминантой того района Шанхая, где будет проводиться всемирная выставка World Expo 2010 станет удивительное высотное здание
  • Корейскую громадину ждёт участь вавилонской башниКорейскую громадину ждёт участь вавилонской башни
    Легенда рассказывает, что первая попытка построить самую высокую башню провалилась. Эта затея вызвала гнев неба, в итоге случилось смешение языков, и люди перестали понимать друг друга. Прошли тысячелетия
  • Космос
  • Луна - естественный спутник или космическая станция?...Луна - естественный спутник или космическая станция?...
    Некоторые исследователи еще в 1970-х годах обращали внимание на состояние поверхности Луны - она была похожа на территорию, подвергнутую ковровой бомбардировке. Эксперты отмечали, что статистически невозможно
  • Путешествие в космосПутешествие в космос
    Начиная с 2008 года, компания Galactic Suite Project начнет продажу путевок в космос
  • Золотой свет черных дырЗолотой свет черных дыр
    Черные дыры «придумал» английский геолог Джон Мичелл (John Michell, 1724–1793) еще в середине XVIII века. Он посчитал, что для звезды с плотностью Солнца, но с радиусом в 500 раз большим
  • Превратности звездных судебПревратности звездных судеб
    В небе над гипотетической планетой, находящейся в двойной звездной системе, состоящей из красного и белого карликов, видны струи газа
004