Зоопарк черных дыр

Магнетар с магнитным полем большой энергии и малого диаметра.

Эйнштейн, когда создавал свою общую теорию относительности (ОТО), не мог ничего знать про черные дыры и тем более – про темную материю. Тем не менее он постулировал, что гравитационные массы могут влиять на прямолинейное распространение световых лучей, искажая их ход, что приводит к изменению наблюдаемого положения звезд (эффект гравитационной линзы). Астрономы почти век доказывали на многочисленных примерах справедливость этих воззрений, но ничего не могли сказать о черных дырах и темной материи, которые не видны по определению. И все же...

Когда-то сочетание «черная дыра» было образчиком научного жаргона, но постепенно обрело права терминологического гражданства. Выведение на орбиты самых разных телескопов позволило увидеть небо во всем богатстве излучений, а не только в видимом спектре. И вот, сначала были открыты аккреционные – «собирательные» – диски с некими горизонтами событий. Потом выяснилось, что диски вставлены в гигантские объемные торы-бублики из газа и пыли.

Но важнее было то, что дисковые слои обладают собственной динамикой, поскольку они вращаются вокруг дыры, причем скорость вращения нарастает по мере приближения к ней. Внутреннее трение вращающихся слоев диска приводит к их нагреванию и в полном соответствии с электродинамикой порождает магнитные завихрения. Избыток энергии и некоторая доля дисковой массы буквально срывается на полюсах черной дыры в гигантские струи-джеты, форма которых определяется мощнейшими спирально закрученными магнитными полями.

О масштабах процессов, протекающих в основаниях этих струй, можно судить по их скорости ухода в космос, достигающей 98% световой! Все это увидели орбитальные рентгеновские, а также наземные оптические и радиотелескопы.

О космических масштабах взаимодействия гравитационных масс и энергетических полей можно судить по магнетарам, или магнитным «звездам», масса которых не превышает солнечную, а радиус – 10–20 км! О том же говорят данные, полученные с помощью орбитального рентгеновского телескопа SWIFT, позволившего увидеть кольца мощного излучения, расходящиеся от двойной системы в созвездии Лебедя. Энергия лучей в красных кругах достигает 800–1500 электрон-вольт, а голубого излучателя в центре (черной дыры) – 2500–5000. Можно напомнить, что энергия оптического окна – видимого света – не превышает 2–3 электрон-вольт. О новых данных телескопа SWIFT сообщили астрономы Лестерского университета в Англии и специалисты НАСА.

Суперспирали магнитного потока. Иллюстрация Physorg

А в Оксфорде с помощью оптического телескопа в Чили попытались увидеть темную материю, которая своей силой тяготения отклоняет свет от его прямолинейного распространения. Отчет об этом опубликован в ежемесячнике Monthly Notices of Royal Astronomical Society. Астрономы университета исследовали радиоджеты от активной галактики Геркулес, в центре которой локализованы черные дыры (их масса, по оценкам, может достигать миллиардов солнечных). По мнению ученых, темная материя благодаря своей гравитационной массе втягивает обычную материю. Это в конечном счете и ведет к звездообразованию.

Все это пока предварительные данные теоретического осмысления данных наблюдений, полученных, в частности, и с помощью телескопа Keck на Гавайях, диаметр зеркала которого достигает 10 м. Астрономы следили за удаленной галактикой CID, в центре которой имеется черная дыра с массой в 7 млрд солнечной. Астрономов удивило то, что масса дыры достигает 10% от ее галактической «хозяйки», в то время как обычные черные дыры имеют массу не более 0,2–0,5%. Пока неясно, почему дыра CIDа растет быстрее своего космического «дома». Нечто подобное можно наблюдать и в туманности NGC в созвездии Персея, находящегося на расстоянии 220 млн световых лет от нашего Млечного Пути.

Столь же удалена от Земли и галактика BL Lacerta («Кружевная») с черной дырой в ее центре, от которой в космос уходят быстро распространяющиеся магнитные волны. Ученые Калифорнийского технологического института в Пасадене увидели, что спиральный волновой пучок распространяется, подобно изгибам хлыста или тела змеи, то есть образует суперспирали. В этом, впрочем, нет ничего из ряда вон выходящего, поскольку исходные спирали возникают благодаря сверхнагретым потокам заряженных частиц, или плазмы, физика которой при таких энергиях способна преподнести и не такие сюрпризы.