Суперобъекты. Звезды размером с город

А затем придет пора и «космических бус». Уже несколько десятилетий разрабатывается проект космического лазерного интерферометра. В нем расстояния между базами с лазерными установками будут исчисляться уже десятками миллионов километров. Сейчас этот проект называется eLISA. Его создает Европейское космическое агентство. Запуск пока намечен на 2034 год. Такой детектор будет чувствителен к волнам от сверхмассивных черных дыр. Они сами большие – размером порядка астрономических единиц, поэтому и детектор должен быть крупным, так как пара сверхмассивных черных дыр в ядре какой-нибудь далекой-далекой галактики испускает гравитационные волны с большой длиной волны, сопоставимой с расстоянием между дырами. Еще более продвинутые космические детекторы следующего поколения смогут, наверное, зарегистрировать и первичные космологические гравитационные волны.

У рукотворных детекторов гравитационных волн есть интересный конкурент – радиопульсары. Мы можем измерять периоды этих объектов с фантастической точностью, граничащей с ходом лучших атомных часов на Земле. Это значит, что мы можем предсказать, когда придет следующий импульс. Если ничто не помешает… Гравитационная волна – возмущает пространство-время. Поэтому сигнал от пульсара, попавший в волну, испытает задержку. И это можно заметить. Впервые эту идею разработал Михаил Сажин в 1978 году.

Благодаря существованию огромного количества двойных звезд, тесных пар сверхмассивных черных дыр, слияниям сверхмассивных черных дыр в разных далеких галактиках и т. д. пространство оказывается заполненным низкочастотными гравитационными волнами. Наблюдая несколько десятков миллисекундных пульсаров, можно находить корреляции в изменениях их периодов. А изменения эти связаны с фоном гравитационных волн. Сейчас работает три крупных проекта, объединяющих радиоастрономов разных стран, по поиску такого сигнала. До появления гигантских космических лазерных интерферометров это будет лучший источник информации по гравволнам низкой частоты.

VIII. Скорости компактных объектов

Какой русский не любит быстрой езды? Собственно, глядя на Феттеля, а раньше – на Шумахера, можно спросить: «Какой немец не любит быстрой езды?», а глядя на Алонсо – «Какой испанец не любит быстрой езды?». Все любят большие скорости. Как ни странно, и нейтронные звезды и черные дыры могут обладать очень большими скоростями. По галактическим меркам даже рекордными. Давайте вспомним, с какими скоростями объекты двигаются в Галактике.

Стремительные звезды

Типичная скорость для звезд – где-то 10, 20, 30 км/с. Это их скорость относительно ближайших соседей. Кроме того, звезды вращаются вокруг центра Галактики. Для Солнца эта скорость немногим больше 200 км/с. Но в качестве индивидуального параметра, характеризующего данный объект, важна именно скорость относительно близких звезд или, если угодно, относительно окружающего его газа в межзвездной среде. Так вот, у нейтронных звезд и черных дыр эти скорости в среднем гораздо выше. Почему?

Есть несколько способов для того, чтобы объект в космосе разогнался. Первый (самый простой) – это взаимодействие с каким-то другим телом. Тогда объект может приобрести скорость. То есть он отберет энергию у какого-то другого объекта. Взаимодействие становится более эффективным, если в нем участвует больше двух тел. Таким способом можно очень сильно ускориться. Например, недавно был открыт новый класс источников – гиперскоростные звезды. Мы уже говорили о них выше. У них скорость гигантская по звездным меркам. Это могут быть даже тысячи километров в секунду. Явный признак взаимодействия с чем-то большим и тяжелым.

Большое и тяжелое в Галактике присутствует в количестве одной штуки. Это сверхмассивная черная дыра в ее центре. Ее масса составляет примерно 4 миллиона масс Солнца. Если пара звезд подлетит очень близко к этой черной дыре и распадется под действием приливных сил, то одна из звезд может приобрести большую скорость и улететь. Это может быть и обычная звезда, и нейтронная, и черная дыра, и белый карлик. Сейчас известны десятки гиперскоростных звезд, но все они находятся на больших расстояниях от нас. Наблюдения показывают, что они в самом деле летят из центра Галактики. Все они – обычные, как правило, не очень массивные звезды. Нейтронных звезд или черных дыр, которые получили свою скорость таким способом, пока не открыли.