Черная дыра засветилась

Черную дыру увидеть нельзя, можно только представить, как выглядит эта голая сингулярность.
Источник: mondolithic.com

Астрономы продолжают удивлять нас своими неординарными открытиями. Сегодня ученые хорошо представляют себе эволюционные процессы, протекающие в недрах звезд, масса которых превышает массу нашего дневного светила в 10–100 раз.

Образование гелия в результате термоядерной реакции – лишь начальный этап синтеза более тяжелых элементов в сердцевине звездных тел, которая со временем становится состоящей целиком из железа. Дальнейшая судьба выгоревших звезд зависит от ее исходной массы. В результате так называемого коллапса звезда либо превращается в нейтронную, вращающуюся с огромной скоростью, либо в черную дыру, которая со временем взрывается, ярко вспыхивая на небосклоне.

Такую вспышку наблюдали еще средневековые китайские астрономы, а знаменитый астроном Иоганн Кеплер дал им латинское название «супернова» (Super-Nova, сокращенно SN), то есть сверхновая. Одна из последних сверхновых вспыхнула в небе в 1987 году. А два года назад в Большом Магеллановом облаке, представляющем собой галактику-спутник нашего Млечного Пути, произошла еще одна вспышка. К необычным свойствам SN 2007 c самого начала было приковано внимание ученых.

Взрыв сверхновой показал, насколько огромную энергию и массу успевают накопить черные дыры до того, как их разорвет в куски. То, ради чего построен гигантский кольцевой ускоритель LHC в ЦЕРНе, в котором ученые сталкивают лоб в лоб пучки протонов, в недрах черных дыр происходит естественным образом.

Ученые Китая, Израиля, Англии и других стран, изучавшие сверхновую 2007 года, пришли к выводу, что она засветилась в одной из карликовых галактик Магелланова облака. При этом масса сердцевины (соre) черной дыры составила примерно 100 солнечных. Фотоны высоких энергий создали очень высокое давление, под действием которого произошла конверсия света в электрон-позитронные пары.

Это процесс – обратный аннигиляции, при которой материя и антиматерия подвергаются «нигилизму», или взаимоуничтожению, причем масса полностью превращается в энергию света. Уничтожение массы ведет к чрезвычайно мощному сжатию, в результате которого запускается термоядерный взрыв, приводящий к вспышке сверхновой.

По масштабам энергий с этим явлением сравнимы не так давно открытые всплески гамма-излучения, которое намного мощнее рентгеновского. Черные дыры и нейтронные звезды благодаря своей гигантской массе поглощают близко расположенные звезды, образующие с дырами бинарную систему. До самого последнего времени считалось, что черные дыры ничего не испускают, однако это оказалось не совсем так.

Аккумулирующие «чужие» массу и энергию дыры время от времени испускают пучки – «джеты» (jets) – частиц высоких энергий, называемых релятивистскими, поскольку их скорости близки к скорости света. Такие пучки увидели недавно с помощью телескопа большой площади (Large Area Telescope – LAT), названного в честь Энрике Ферми. Источник пучков находится в созвездии Лебедя Х-3, и он совпал с уже известной бинарной системой, излучающей в рентгеновском диапазоне. Ученые полагают, что гамма-излучение возникает в бинарной системе и что дальнейшее ее изучение позволит определить природу процессов, приводящих к формированию релятивистских джетов.

Это открытие было подтверждено с помощью другого гамма-телескопа АGILE. Наблюдения, осуществлявшиеся с его помощью, проводил большой коллектив итальянских, финских, английских и российских ученых. Их интересовали гамма-всплески, идущие от микроквазара в Лебеде Х-3, энергия которых превышала 100 мегаэлектрон-вольт. Всплески сопровождаются рентгеновским излучением и спорадическими радиоджетами.

При этом квазар «работает» как самый настоящий ускоритель частиц, энергия которых во время формирования «струй» превышает энергии «покоящегося состояния» в тысячи раз! Вполне возможно, что обнаружение этого своеобразного космического адронного коллайдера позволит в будущем перенести астрофизические и космологические эксперименты в созвездие Лебедя.

Они важны для понимания тех процессов, которые протекали в нарождающейся после Большого взрыва Вселенной и привели к рождению первых звезд. К нынешнему времени они обрели гигантскую массу, превысив, возможно, так называемый кажущийся – арраrent – галактический предел. Подобные сверхмассивные звезды могут присутствовать в карликовых галактиках, подпитывающих тот же Млечный Путь.