Космические рубежи теории относительности

Анализируя наблюдения звездоподобных источников рентгеновского излучения в ходе поисков чёрных дыр, астрономы пришли к замечательному открытию, о котором стало известно весной 1976 г. С помощью так называемого «Голландского астрономического спутника», запущенного на полярную околоземную орбиту 30 августа 1974 г., астрономы приступили к наблюдениям ряда рентгеновских источников, входящих в 3-й каталог «Ухуру». 28 сентября 1975 г. при наблюдении источника 3U 1820-30 с помощью новых рентгеновских телескопов на борту этого спутника они обнаружили исключительно сильную вспышку рентгеновского излучения. Менее чем за 1 с интенсивность рентгеновского излучения источника 3U 1820-30 возросла примерно в 25 раз. В течение последующих 8 с интенсивность рентгеновского излучения постепенно возвратилась на свой прежний уровень. Были зарегистрированы и новые вспышки того же источника, типичный вид одной из которых приведен на рис. 13.8. Всплеск энергии такой интенсивности до тех пор никогда не отмечался.

РИС. 13.8. Интенсивная вспышка рентгеновского излучения. Зарегистрированы исключительно интенсивные вспышки рентгеновского излучения от источников, находящихся в шаровых скоплениях. Менее чем за 1 с интенсивность рентгеновского излучения возросла в 25 раз. В течение последующих 8 с интенсивность упала до первоначального уровня.

РИС. 13.9. Шаровое скопление NGC 6624. Вспышки рентгеновского излучения исключительной интенсивности были зарегистрированы именно от этого шарового звёздного скопления. Проще всего объяснить эти вспышки, если предположить, что в центре скопления NGC 6624 существует массивная чёрная дыра. Снимок, сделанный Н. Бахколл с короткой экспозицией, позволяет видеть звёзды в центральной части скопления. (С разрешения Н. Бахколл.)

Источник 3U 1820-30 связан с шаровым скоплением NGC 6624. Шаровые скопления (рис. 13.9)-это огромные сферические скопления звёзд; обычно в них содержатся сотни тысяч звёзд. Пытаясь объяснить кратковременную и интенсивную вспышку рентгеновского излучения от шарового скопления, Дж. Гриндлей и X. Гурский из Гарвардского университета (США) пришли к выводу, что в центре скопления NGC 6624 может находиться чрезвычайно массивная чёрная дыра. В самом деле, все данные наблюдений легко можно понять, если предположить, что излучает диск аккреции вокруг чёрной дыры с массой около 500 солнечных. По-видимому, случайная неоднородность в диске аккреции вызвала эту вспышку рентгеновского излучения, проникшую сквозь газовое облако, поперечник которого равняется приблизительно 20 световым секундам.

Вопрос о том, как могут образоваться столь сверхмассивные чёрные дыры, будет несомненно предметом активных теоретических изысканий в течение нескольких следующих лет. Шаровые скопления - это одни из наиболее старых звёздных систем в нашей Галактике. Возможно, что в центрах шаровых скоплений многочисленные чёрные дыры небольших размеров, образующиеся при смерти массивных звёзд на протяжении целых эпох, сливаются, «заглатывая» друг друга. Именно таким объединением примерно сотни меньших чёрных дыр можно было бы объяснить кратковременную интенсивную вспышку рентгеновского излучения источника 3U 1820-30 в скоплении NGC 6624.

14 БЕЛЫЕ ДЫРЫ И РОЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ

Возможность существования в космосе чёрных дыр - это одно из самых замечательных предсказаний теоретической физики XX в. Мысль о том, что чёрные дыры должны существовать реально, является прямым выводом из современных представлений об эволюции звёзд. Умирая, массивные звёзды катастрофически сжимаются (коллапсируют) - как бы взрываются внутрь - и порождают область, в которой тяготение настолько сильно, что оттуда не может выйти ничто - даже свет.

При анализе характеристик чёрных дыр, выведенных из теории, было отмечено, что все эти дыры должны обладать массой. Вдобавок к массе они могут обладать также зарядом и (или) моментом количества движения. Вообще говоря, чёрная дыра, которая может существовать реально, имеет, вероятно, ничтожно малый заряд, но вращается очень быстро. Поэтому такую дыру хорошо описывает решение Керра.