Черные дыры поначалу были фантазией молодых физиков-теоретиков

Нейтронная звезда. Голубым цветом показаны силовые линии магнитного поля, перпендикулярного плоскости газа и пыли.

Отцы-основатели квантовой физики не замахивались на объяснение космологических процессов, ограничиваясь изучением изменения характеристик электрона, вращающегося вокруг ядра. Нильс Бор постулировал квантовые скачки (jumps) электрона, который пребывает на орбите с высокой энергией весьма непродолжительное время, после чего релаксирует, «сбрасывая» избыток ее в виде фотона. За постулирование этого квантового эффекта датчанин в 1922 году получил Нобелевскую премию. Случилось это через год после того, как этой же награды был удостоен Альберт Эйнштейн за описание фотоэффекта.

Суть фотоэффекта в том, что энергии падающих на поверхность фотонов вполне хватает для «выбивания» электронов, что дает электрический ток. На этом основана работа фотоэлементов. Кстати, и фотосинтез тоже, ведь он начинается с высвобождения электрона марганца энергией солнечных фотонов.

Положения релятивистских теорий, сформулированных Эйнштейном, были устремлены в околосолнечное пространство. Он предположил, что большие гравитационные массы (о черных дырах в начале ХХ века еще не было известно) способны искривлять пространство-время. Это приводит к нарушению прямолинейного хода лучей – так возникают гравитационные линзы. Этот эффект был экспериментально доказан во время солнечного затмения 1919 года 36-летним англичанином Артуром Эддингтоном.

Доказательства другого постулата – существования гравитационных волн – пришлось ждать целый век. Хотя реальность других эффектов была доказана вскоре после создания атомных часов, имевших точность хода одну наносекунду (этого было достаточно для первых систем геопозиционирования).

Красный электрон Na3Bi, «накачиваемый» инфракрасным лазером (голубые импульсы, идущие сверху).  Иллюстрации Physorg

Во втором сценарии предполагается возникновение черной дыры. Такой объект дает свечение в результате мощного разогрева окружающего дыру диска и трехмерного газопылевого тора (бублика). Часть массы, окружающей ЧД, может «срываться» в пространство, давая узкие струи релятивистских частиц, структурированные мощными магнитными полями. Теоретики также предложили понятие активного галактического ядра, которое можно наблюдать благодаря всасываемым им межгалактическим пыли и газу.

Последнее открытие ученых связано с измерением светимости ярчайшей пары активных галактических ядер двух сближающихся друг с другом галактик. В центре каждой – по черной дыре. За сближение, а не поглощение одной из них другой говорит факт равенства их масс. На возможное слияние двух галактик обратил внимание «цифровой наблюдатель – обозреватель неба» (DSS – Digital Sky Survey). Слежение за этим процессом с помощью всех возможных средств орбитального и наземного наблюдения – от рентгеновского до инфракрасного телескопов – велось с 2014 года. В начале апреля были представлены первые результаты, которые будут уточняться и развиваться с помощью наземных телескопов в Австралии, Южной Африке и чилийской Обсерватории им. Веры Рубин. Ученые полагают, что образование галактик началось примерно через 2 млрд лет после Большого взрыва. Свет от них, то есть от самых удаленных, идет также миллиарды лет, улавливаемый инфракрасным инструментом телескопа «Уэбб».