К сожалению, сайт не работает без включенного JavaScript. Пожалуйста, включите JavaScript в настройках вашего броузера.
Рассылка Forbes
Самое важное о финансах, инвестициях, бизнесе и технологиях

Новости

 

Укус Тарантула: как звезда может провалиться в черную дыру

Иллюстрация ESO / L. Calçada
Иллюстрация ESO / L. Calçada
Новое открытие в туманности Тарантул заставляет пересмотреть происхождение черных дыр. До сих пор считалось, что эти самые экзотические объекты во Вселенной рождаются в мощных катаклизмах, стирающих в пыль целые планетные системы. Но, похоже, иногда природа обходится без фейерверка

Астрономы обнаружили в галактике Большое Магелланово Облако черную дыру, уникальную сразу по двум причинам. Во-первых, необычно ее происхождение. Похоже, звезда тихо и мирно превратилась в черную дыру. Обычно же эта метаморфоза сопровождается взрывом сверхновой, превосходящим годовую светимость ста миллиардов солнц. 

Во-вторых, новый объект претендует на звание первой спящей (то есть не излучающей) черной дыры вне Млечного Пути. Сообщения о таких телах уже поступали, но нынешнее открытие — самое надежное. 

Взрыв на производстве

Звезды — гигантские термоядерные реакторы. Излучение от этих реакций буквально распирает небесное тело изнутри. Именно давление излучения, а вовсе не вещества, не дает гравитации сжать светило. Можно сказать, что звезду удерживают от коллапса в буквальном смысле силы света — ее собственного света. Но термоядерное топливо рано или поздно заканчивается, и у гравитации оказываются развязаны руки.

 

Гибель звезд массой 10 и более солнц с их мощным тяготением выглядит особенно бурно. Основная масса звезды, лишенная поддержки излучения, буквально падает на ее плотное ядро. Ударившись о ядро, вещество отскакивает от него как мячик со скоростью до 30000 км/с. Энергия удара разогревает вещество. Вокруг звезды расходится волна раскаленной материи. Для наблюдателя это выглядит как вспышка сверхновой. В ней выделяется такая энергия, что сверхновая может соперничать в светимости со всей галактикой.

Между тем ядро звезды сжимается под действием гравитации. Оно может превратиться в нейтронную звезду, самый плотный объект во Вселенной. Кубический сантиметр такой материи весит сотни миллионов тонн. Но если ядро звезды слишком массивно, даже давление нейтронного вещества не может противостоять гравитации. Тогда ядро звезды превращается в черную дыру. Именно так возникают черные дыры массой в несколько солнц.

Эти катаклизмы изучены только в общих чертах. Детальные расчеты настолько сложны, что лишь недавно суперкомпьютеры стали справляться с ними. И эти модели показывают, что иногда взрыва не происходит. Ядро так быстро превращается в черную дыру, что внешние слои не успевают отскочить и засасываются внутрь. Звезда буквально проваливается сама в себя.

Но действительно ли в космосе происходит нечто подобное? До сих пор у наблюдателей были лишь слабые и косвенные свидетельства. Однако теперь они обнаружили кое-что более конкретное. Любопытно, подозрительную черную дыру отыскали там, где их искать очень сложно — в другой галактике.

Выявление спящих

В одном только Млечном Пути должны быть сотни миллионов черных дыр, но наблюдателям известно лишь несколько десятков. Дело в том, что черные дыры действительно черные: они ничего не излучают. Но их все-таки можно обнаружить благодаря их компаньонам.

 

Солнце сияет в земном небе в гордом одиночестве, но более массивные звезды обычно образуют пары. Когда одна из них превращается в черную дыру, получается дуэт из черной дыры и звезды. Иногда, хотя и очень редко, эта пара настолько тесная, что звезда находится в опасной близости от черной дыры. Та буквально поедает соседку, вытягивая из нее вещество. По дороге в черную дыру материя раскаляется и испускает рентгеновские лучи, выдающие «хищницу».

У подавляющего большинства черных дыр компаньоны не настолько близкие, так что эти пары не светятся в рентгене. Такие черные дыры называют спокойными, или спящими. 

К счастью, спящую черную дыру выдает само движение компаньона. Если светило исполняет парные танцы с чем-то тяжелым и невидимым, то это «что-то» — черная дыра. Нейтронные звезды имеют небольшую массу (менее трех солнц), а обычные звезды не невидимки, они светятся. По крайней мере, так этот метод работает в теории.

А на практике он требует очень тщательных наблюдений и чреват ошибками. Только за последние два года было опровергнуто более десяти сообщений об обнаруженных черных дырах. Группу Томера Шенара из Бельгии даже прозвали  «полицией черных дыр» за последовательное разоблачение чужих скороспелых заявлений. Однако на сей раз эта команда совершила открытие, а не закрытие.

Подарок Тарантула

Туманность Тарантул находится в Большом Магеллановом Облаке — галактике-спутнике Млечного Пути. В поисках спящих черных дыр астрономы шесть лет наблюдали ее в самый большой в мире оптический телескоп VLT. Они обозрели почти тысячу звезд и выделили более 50 светил, имеющих невидимого компаньона. Однако тщательное исследование обнаружило, что почти во всех парах компаньон все-таки светится, хоть и тускло. Исключением стала только система VFTS 243.

 

Она состоит из массивной яркой звезды массой в 25 солнц и черной дыры массой как минимум 9 солнц. Они обращаются вокруг общего центра масс с периодом около 10 суток. Эта пара не очень тесная, так что черная дыра не крадет чужое вещество и не сияет в рентгене. Если бы не лучший в мире телескоп, ее вряд ли заметили бы.

Судя по орбите, звезда почти не теряла материю перед превращением в черную дыру. Общие потери оцениваются в половину массы Солнца. Для сравнения: сверхновая теряет не менее восьми солнечных масс. Это и заставляет ученых думать, что превращение в черную дыру было «тихим». Похоже, такое действительно порой случается.

Что это, исключение или вариант нормы? Этого пока никто не знает, но лишь пока. Один только космический телескоп Gaia должен обнаружить в Млечном Пути несколько сотен пар со спящими черными дырами. Проанализировав орбиты, астрономы поймут, сопровождалось ли их рождение «невидимок» заметным выбросом массы.

Танцы с мертвецом

Черные дыры и космические взрывы интересны и сами по себе. Но еще один аспект открытия связан с таким любопытным явлением, как гравитационные волны.

«Живая» звезда в системе VFTS 243 превратится в черную дыру примерно через 5 млн лет. Получится пара черных дыр. Когда такие компаньоны сталкиваются и сливается в одну, и образуются гравитационные волны. 

 

Сегодня зафиксировано около 90 таких столкновений. Но после усовершенствования детекторов счет пойдет на сотни, а то и на тысячи. Разобраться в этом потоке информации будет непросто. Увы, сами пары черных дыр в телескопы не видны. А если так, полезно изучить хотя бы «полуфабрикаты» таких пар — дуэты из обычной звезды и черной дыры.   

Рассылка:

Наименование издания: forbes.ru

Cетевое издание «forbes.ru» зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации: серия Эл № ФС77-82431 от 23 декабря 2021 г.

Адрес редакции, издателя: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Адрес редакции: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Главный редактор: Мазурин Николай Дмитриевич

Адрес электронной почты редакции: press-release@forbes.ru

Номер телефона редакции: +7 (495) 565-32-06
Перепечатка материалов и использование их в любой форме, в том числе и в электронных СМИ, возможны только с письменного разрешения редакции. Товарный знак Forbes является исключительной собственностью Forbes Media LLC. Все права защищены.
AO «АС Рус Медиа» · 2022
16+