Введение Что это такое? Вокруг черной дыры Энергия из гравитационной бездны Поиски черных дыр Литература
Поиски черных
дыр
То, что знают астрономы об эволюции звезд, приводит к неизбежному выводу: черные дыры должны возникать в конце жизни массивных небесных тел. Как же протекает их эволюция и почему следует столь определенный вывод?
Вещество обычной звезды, подобной нашему солнцу, находится под действием двух противоположных сил – тяготения, стремящегося сжать звезду к центру, и давления раскаленных газов, стремящихся ее расширить. Их равенство обеспечивает устойчивое состояние звезды. Но горячая звезда непрерывно излучает энергию с поверхности, и если бы эта потеря не компенсировалась, то звезда потеряла бы свою тепловую энергию и стала бы сжиматься. Однако этого не происходит. Так как в процессе этого сжатия может произойти ядерный взрыв, который мы наблюдаем как вспышку сверхновой звезды.
Тогда астрофизики долго исследовали понятие нейтронной звезды. Но это было безуспешно. Нейтронные звезды пытались обнаружить по воздействию их тяготения на близлежащие звезды.
Открыли нейтронные звезды совершенно случайно в 1967 году английские радиоастрономы спустя 33 года после их теоретического предсказания.
Итак, существование нейтронных звезд удивительно доказано. Но расчеты показывают, что если звезда после исчерпания ядерного горючего, сжатия и возможных процессов сбрасывания внешних оболочек имеет массу, все еще превышающую критический предел, равный примерно двум солнечным массам, то даже действие огромных сил давления сверх плотного ядерного вещества все же не сможет остановить процесс сжатия, и превращения ее в черную дыру. Поэтому мы приходим к заключению, что черные дыры неизбежно должны возникать на поздних стадиях эволюции массивных звезд.
Столь странные объекты нарушали привычную для астрономов картину Вселенной. По поводу черных дыр большинство астрономов вообще с сомнением покачивали головой. Даже общепринятого названия для этих объектов не было. Среди тех, кто не верил в возможность существования черных дыр, был астроном англичанин А. Эддингтон. Его заслуги в астрофизике трудно переоценить, он одним из первых понял глубину и новизну общей теории относительности. Он построил теорию равновесия и устойчивости звезд. А тут такая катастрофа!
Однако, в 60-е годы ряд открытий заставил астрономов изменить свой взгляд на многие процессы во Вселенной. Были открыты активные ядра галактик и квазары, излучавшие энергию более мощно, чем тысячи миллиардов звезд, было обнаружено реликтовое радиоизлучение, оставшееся во Вселенной от первых мгновений начала ее расширения. После всего этого нейтронные звезды и черные дыры перестали казаться стол уж экзотическими объектами. И, наконец, в 1967 году были открыты нейтронные звезды – пульсаторы. Наступила очередь черных дыр. Но как их обнаружить? Ведь они не светят и не отражают свет?!
Остается использовать тот факт, что черные дыры обладают массами, равными массам больших звезд, а сами совсем не светят. Необходимо было найти такие физические явления, в которых черная дыра проявляла бы себя активно и однозначно. И такое явление было найдено – это падение газа в поле тяготения черной дыры.
В 1966 году был предложен способ поиска черных дыр. Ученые утверждали, что черные дыры следует искать как рентгеновские источники в составе тесных двойных звездных систем, где они могут быть наряду с нейтронными звездами.
Для поиска рентгеновских источников на небе необходим вынос рентгеновских телескопов за пределы атмосферы. С помощью такого телескопа, установленного на спутнике «УХУРУ», были открыты в 1972 году рентгеновские источники в составе нескольких двойных звездных систем. Так началась эра рентгеновской астрономии.
Таким образом, черные дыры должны находиться среди рентгеновских источников в двойных системах, не являющихся пульсаторами.
Весьма вероятно, что рентгеновский источник в созвездии Лебедя – Лебедь Х-1 является такой черной дырой.
Скорее в плане мечтаний можно представить себе в отдаленном будущем искусственное изготовление в космосе малых черных дыр. Много еще неясного в этом новом явлении. Например, неизвестно, испаряется ли черная дыра совсем без остатка или на ее месте остается частичка с так называемой планковской массой. Не ясно, можно ли наблюдать процесс испарения черных дыр во Вселенной. И, конечно, пока только фантастическими представляются какие-либо эксперименты с черными дырами в лаборатории физиков. Однако уже то, что известно, заставляет по-новому осмыслить многие аспекты эволюции материи во Вселенной.