Что является ключом к пониманию структуры космоса

Процесс слияния двух черных дыр. Иллюстрация Physorg

Доказательство реальности гравитационных волн (ГВ) было получено с помощью лазеров в 2015 году. За это экспериментальное достижение сразу же вручена Нобелевская награда по физике. На протяжении предшествовавшего этому века были открыты красное смещение далеких галактик и СМВ – космический микроволновый фон, сформировалось учение о черных дырах (ЧД), которые тоже были открыты астрономами.

Стало ясно, что в центрах галактик, в том числе и нашей галактики Млечный Путь, находятся сверхмассивные черные дыры (СМЧД). Их массы составляют миллионы и миллиарды масс Солнца. Выяснилось, что дыры растут за счет «всасывания» окружающих космических пыли и газов, материи звезд-компаньонок, а также за счет слияния ЧД друг с другом.

Коллаборация трех лазерных обсерваторий Италии и США, а также KAGRA (KAmio GRAvitaional wave detector) в Японии сообщили об одном из таких слияний. Лазерные обсерватории представляют собой два перпендикулярных друг другу бетонных тоннеля, внутри которых «дежурят» лазерные лучи. Прохождение волн из космоса «растягивает» и «сжимает» земную поверхность, что регистрируется благодаря лазерной спектроскопии (так были зафиксированы первые волны «тяготения»). В Японии детектор гравитационных волн расположен в старой шахте Камиоканде, где в свое время были зафиксированы одни из первых нейтрино, приходящих от Солнца.

Регистрационные «работы» по улавливанию гравитационных сигналов были проведены в 2023 году. Речь шла о приходе гравитационных волн, сгенерированных в результате слияния двух черных дыр массами 137 и 103 солнечных. В результате слияния образовалась черная дыра массой около 190–265 масс Солнца. Считается, что именно такие мощные потоки энергии удерживают галактики вместе.

Еще полвека назад лидировавшая тогда в исследованиях космоса радиоастрономия (после открытия Джоселин Белл первого радиопульсара, то есть быстро вращающейся нейтронной звезды) обнаружила в сердце Млечного мощный радиоисточник, обозначив его Стрелец (Sagittarius А). Потом выяснили, что это – сверхмассивная черная дыра, излучающая во всю «ширь» спектра: от радио до рентгеновского диапазона. Время от времени они дают вспышки, за что им дали имя AGN (Active Galactic Nuclei).

Считается, что орбитальный телескоп «Уэбб» с помощью своего инфракрасного инструмента, видящего пространство до самых его окраин, увидел больше черных дыр, чем предполагали космологи. При этом некоторые из них будто бы старше… Вселенной. Возможно, это свидетельствует в пользу того, что она образовалась не в результате Большого взрыва или – по крайней мере – без мгновенного расширения-инфляции после него около 13,5 млрд лет назад.

Возмутители спокойствия при этом ссылаются на так называемые галактики Сейферта, американского астронома, который, как считается, открыл первый AGN еще в 1943 году. Карл Сейферт полагал, что вскоре – через несколько миллиардов лет – туманность Андромеды «врежется» в Млечный Путь, образовав новый AGN.

В феврале 2025 года пришло сообщение о квазаре 3С186 (незвездного излучателя в аккреционном диске вокруг черной дыры), в который, возможно, превратилась СМЧД. Сам квазар был открыт еще в 1972 году в созвездии Рысь-Lynx. Авторы этого открытия из университета британского Суррея полагают, что столь мощный объект возник в результате слияния двух СМЧД, которые затем были «исторгнуты» со своего места.

Астрономы университетов Барселоны и Падуи полагают, что революционную теорию естественных квантовых колебаний-флюктуаций пространства-времени можно объяснить с помощью модели рождения Вселенной без фазы инфляции (мгновенного экспоненциального раздувания) после Большого взрыва. Отталкиваются ученые от того, что ключом к пониманию структуры космоса являются гравитационные волны. Как известно, гравитационные волны пространства-времени нелинейны. Вместе с квантовой механикой их вполне достаточно для понимания природы пространства и его порождения.

Ученые Колумбийского университета сообщили об обнаружении ими с помощью орбитального телескопа «Уэбб» скрытой в пылевом облаке черной дыры. Галактика, в которой находится дыра, удалена от Земли на 130 млн световых лет, поэтому ученые пока не могут сказать что-то определенное об ее природе. Дыра может активно пожирать окружающие ее звезды. С другой стороны, галактика может представлять собой космические «ясли», в которых идет активный процесс звездообразования.

Заметим, что на исследования с помощью «Уэбба» большая очередь, поэтому каждая из команд имеет в своем распоряжении относительно непродолжительное время.