Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Бездействующие ядра звезд с массой от 3 до 30 M_? могут сжаться еще сильнее, чем у белого карлика и нейтронной звезды, и превратиться в черные дыры. Так происходит потому, что вырожденные электроны в белом карлике и вырожденные нейтроны в нейтронной звезде не могут создать достаточное давление, способное противостоять сокрушительной гравитации этих более массивных ядер. Считается, что бездействующие ядра белого карлика и нейтронной звезды, миновав соответствующие им радиусы Шварцшильда (от 9 до 30 км), взрываются вовнутрь и исчезают внутри своих горизонтов событий. О том, что происходит внутри горизонта событий, можно только догадываться. Достигает ли материя, взорвавшаяся вовнутрь, гравитационной сингулярности, когда вся масса содержится в нулевом объеме? Это бессмысленное состояние подразумевало бы бесконечную плотность, которую большинство физиков открыто осуждают. Возможно, если мы допустим, что внутри горизонта событий сильно искривляется пространство-время, эту дилемму можно будет обсуждать. Физики говорят, что, несмотря на любые события, могущие происходить в этой «зоне полной неизвестности», у черной дыры все равно проявятся масса, заряд (если он будет) и угловой момент. В частности, именно первая характеристика из перечисленных позволяет астрономам с уверенностью делать предположения о присутствии в космосе черных дыр звездной массы.

Посмотрим, что покажет спектр звезды, которая некогда была нормальной. Если на спектральных линиях поглощения видны периодические доплеровские смещения, заметные в изменении длины волны, астрономы могут сделать вывод, что звезда входит в двойную систему наравне со своим невидимым спутником. И если предполагаемая динамическая масса этого спутника превышает 3 M_?, то перед нами, скорее всего, черная дыра звездной массы.

Присутствие черной дыры звездной массы можно установить и иначе — найти и отслеживать переменные источники рентгеновского и гамма-излучения. Если такой источник можно отождествить с видимой звездой, то она, скорее всего, находится в двойной системе и тесно взаимодействует с белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой. Изменчивость и энергетические свойства излучения станут дополнительными подсказками для различения верного сценария среди этой вероятной триады. Орбитальная рентгеновская обсерватория RXTE, запущенная в 1996 году, особенно искусно отслеживала по всей небесной сфере шалости этих громогласных «крикунов» (см. раздел «Рекомендуемая литература и ресурсы»).

В Млечном Пути известно примерно двадцать кандидатов в черные дыры звездной массы, но вполне возможно, что в нашей Галактике их гораздо больше. Оценочные данные, основанные на общем количестве звезд в Млечном Пути и той их доле, которая обладает достаточной массой для образования черной дыры, позволяют предположить, что в диске, балдже и гало Галактики присутствует приблизительно 100 млн черных дыр звездной массы. Полный список кандидатов в черные дыры звездной массы, в черные дыры средней массы и в сверхмассивные черные дыры можно найти в «Энциклопедии черных дыр» (Black Hole Encyclopedia), составляемой под патронажем обсерватории МакДоналд (см. раздел «Рекомендуемая литература и ресурсы»).

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ — НЕ АЛЧНЫЕ БЕЗДНЫ