Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Звезда двигалась по эллиптической орбите вокруг мощного радиоисточника – точно так же, как, по описанию Кеплера, планеты обращаются по своим орбитам вокруг Солнца. И точно так же, как Солнце и Луна тянут земные океаны туда и сюда, создавая приливы и отливы, черная дыра притягивает океаны горячего газа пролетающей мимо звезды. На этой орбите приливной силы, создаваемой Стрельцом А*, не хватило бы, чтобы разорвать звезду S2 на части. Это могло бы произойти, только если бы она оказалась на расстоянии чуть менее 13 световых минут от черной дыры. Но даже на такой орбите Стрелец А* притягивал эту маленькую звезду с чудовищной силой: ей пришлось развить невероятную скорость – более 7 500 километров в секунду! – то есть за один час она преодолевает расстояние в 27 миллионов километров. Зная скорость и расстояние звезды до Стрельца А* и применив старые добрые законы, выведенные Кеплером и Ньютоном, ученые вычислили массу Стрельца А*. Она оказалась равной 3,7 миллиона солнечных масс. На этот раз расчет дал более высокую, чем предыдущие, оценку для массы. Мое сердце запрыгало от радости, поскольку это означало, что и горизонт событий черной дыры также будет больше и его будет легче увидеть. Но погрешность измерений все равно была слишком велика: масса могла отличаться от расчетной на 1,5 миллиона солнечных масс в каждую сторону.

От предсказаний Дональда Линден-Белла и Мартина Риса, сделанных в 1970‐е годы, эти измерения отделяли целых тридцать лет. Теперь, когда научное сообщество получило представление о танцах звезд вокруг предполагаемой черной дыры, оно постепенно начало понимать, что происходит там, в космосе. Эта черная дыра стала главной “звездой” всего Млечного Пути, а астрономы превратились в папарацци, взволнованно рапортующих о каждом движении Стрельца А*.

Примерно в это же время команда Андреа Гез обнаружила звезду, которая обращалась даже немного ближе к галактическому центру. Ей требовалось менее двенадцати лет, чтобы обогнуть центр Млечного Пути, и двигалась она по своей орбите со скоростью, равной одной сотой скорости света[108]. С помощью телескопа, работающего в ближнем инфракрасном диапазоне, члены группы Гензеля смогли наконец уловить слабое мерцание именно в том месте, где находился источник радиоизлучения[109]. Теперь мы могли зарегистрировать Стрелец А* не только в радиочастотном свете, но и в почти видимом – ближнем инфракрасном диапазоне. Рентгеновские телескопы в космосе также начали регистрировать мерцание на краю темной области[110]. В течение нескольких минут яркость излучения увеличивалась, а затем оно снова тускнело. Излучение могло исходить только из области шириной всего в одну световую минуту, и это значило, что данная область не могла быть намного шире горизонта событий. Наблюдая за захватывающим космическим зрелищем, я подумал, что это похоже на окутывающую черную дыру грозовую тучу, в которой то и дело вспыхивают молнии, озаряющие окружающее пространство. Но разрешения одного телескопа было недостаточно, чтобы точно определить, что именно там происходит.

И вот группа Гензеля из Института внеземной физики имени Макса Планка в Гархинге вместе с коллегами из Франции и Германии, которыми руководил блестящий конструктор приборов Фрэнк Айзенхауэр, приступила к созданию технологически невероятно сложного и трудоемкого проекта по усовершенствованию оптических телескопов. Проект назывался GRAVITY и должен был позволить Гензелю с сотрудниками, соединив все четыре гигантских телескопа на горе в Чили, использовать их как единую систему, вместо того чтобы делать наблюдения на одном 8‐метровом телескопе. И в 2016 году им это удалось!

Будучи в конце 2017 года в Мюнхене, я впервые смог своими глазами увидеть, как день за днем перемещается звезда S2. Невероятно впечатляющее зрелище для астронома! Эти данные подтвердили вывод о том, что масса Стрельца А* действительно равна примерно 4 миллионам масс Солнца. Погрешность новых измерений составляла менее 1 процента. Давайте задумаемся на мгновение и восхитимся: теперь мы знаем массу черной дыры в центре нашего Млечного Пути с большей точностью, чем многие из нас знают собственный вес!

С тех пор команда GRAVITY регулярно получала изображения, позволяющие рассмотреть окрестности черной дыры почти до горизонта событий и увидеть завораживающие вспышки излучения, испускаемого Стрельцом A*. Кажется, что горячий газ, вспыхивающий молниями, движется почти со скоростью света и обращается вокруг какого‐то объекта, подобно карусели, вращающейся с головокружительной скоростью. И такое поведение вполне соответствовало тому, что мы ожидали увидеть вблизи черной дыры[111].