Пир звездных чудовищ

Чтобы прочесть эти слова, вам потребовались секунды; за столь короткое время прожорливое космическое чудовище поглотило массу Луны. А когда вы дочитаете эту статью до конца, оно расправится с материей, соответствующей массе Земли. Черная дыра без передышек уплетает колоссальные количества газа и пыли. В ее чреве навсегда исчезают останки некогда яркой звезды. Такая драма разыгрывается в сердце далекой карликовой галактики с номером SDSSJ150052.07+015453.8, не имеющей даже названия. Черная дыра, свирепствующая в ее недрах, являет собой уникальный феномен. Никогда еще исследователям не встречался такой экземпляр.

К ее открытию причастна немецкий астроном Штефани Комосса. «Уже 10 лет черная дыра питается «трупом» одной звезды, – изумляется сотрудница боннского Института радиоастрономии им. Макса Планка, в настоящий момент ведущая исследования в китайском Университете Цзиннань. – Большой пир там просто не прекращается».

Комоссе не в первый раз удается поймать черную дыру за поглощением звезды. Своего первого галактического монстра она обнаружила еще на рубеже тысячелетий. Однажды ей посчастливилось наблюдать, как две черные дыры, подобно хищникам, вращались вокруг друг друга, чтобы в какой-то момент вступить в схватку. «Я до сих пор храню верность этим монстрам», – смеется она.

Черные дыры – самые увлекательные небесные объекты во Вселенной. Благодаря чудовищной массе они выступают в роли пылесосов, разрушающих целые миры и глотающих все, что приближается к ним на небезопасное расстояние, включая целые звезды вместе с планетами.

Как только звезда попадает в такую гравитационную ловушку, ее судьба предрешена. Сила притяжения быстро возрастает настолько, что звезду разрывает на части. После этого ее останки устремляются к бездне со скоростью свыше 200 000 км/с. Даже лучи света не могут совершить побег из черной дыры; поэтому соответствующие объекты ничего не излучают и совершенно невидимы.

Однако прожорливые чудовища проявляют себя иным образом. Когда они поглощают звезды, образуется настолько мощный поток, что подсасываемое в них звездное вещество раскаляется до немыслимых температур, а черная дыра словно отрыгивает светом, который подчас оказывается ярче света целых галактик с их миллиардами звезд.

Такие световые сигналы могут регистрироваться обсерваториями на Земле, что, правда, требует колоссальных усилий. «Мы пытаемся отслеживать их на всех длинах волн, начиная с рентгеновского спектра и заканчивая радиоволнами», – говорит Комосса.

Все «звездные трапезы», которые ей довелось наблюдать, заканчивались через несколько месяцев. При этом черным дырам удавалось справиться лишь с незначительной частью их обильной пищи из газа и пыли.

Причина – в их непомерной прожорливости: останки звезд раскалялись в процессе пирушки настолько, что образовалось колоссальное давление лучистой энергии, которое снова выбросило большую часть материи наружу, прочь от всепоглощающей бездны. По всей видимости, ненасытный гигант, бесчинствующий в карликовой галактике, ведет себя более мудро. «Эта черная звезда, похоже, нашла способ избежать обычно наступающей закупорки «пищевода», – полагает Комосса. – Судя по всему, в процессе поедания материи она доходит до границы своей теоретической поглощающей способности или даже переходит через нее».

Необычное открытие может помочь нам разгадать важную загадку черных дыр, тесно связанную с историей возникновения галактик. Как ни парадоксально, сегодня многое свидетельствует о том, что именно пожирательницы звезд некогда были их «повивальными бабками».

Как показывают измерения, похоже, в центре каждой достаточно крупной современной галактики лежит сверхмассивная черная дыра, масса которой равна массе миллионов Солнц, – такой монстр есть и в нашем родном Млечном пути. И чем «тяжелее» галактика, тем массивнее ее поглотительница звезд.

Такая взаимосвязь, убеждены астрофизики, не может быть случайной. Черные дыры, догадываются они, на ранних этапах становления Вселенной служили теми центрами тяжести, вокруг которых облака газа постепенно «сжимались» в сверкающие звезды. Но если черные дыры действительно были космическими зародышами галактик, то как могли появиться они сами?

Компьютерные модели служат доказательством того, как все могло начинаться. Еще незадолго до Большого взрыва из первоматерии возникли гигантские «гиперзвезды», каждая из которых в сто с лишним раз превышает массу Солнца в нашей планетной системе.

Из-за своей колоссальной массы эти первые звезды оставались устойчивыми недолго. Если возраст нынешних звезд может достигать многих миллиардов лет, первые гипергиганты не выдерживали собственной силы тяготения и через считанные миллионы лет как будто сминались под ее воздействием. В ходе такого коллапса пространство и время искривлялись, а сами объекты превращались в черные дыры, перемалывающие все, что в них попадало.

Материя в черных дырах сжимается экспоненциально. Если бы Земля превратилась в черную дыру, то вся ее масса поместилась бы в одну бутылку из-под шнапса. Как черная дыра выглядит изнутри, никто не знает и, вероятно, никогда не сможет узнать. Что они представляют собой: короткий путь из галактической точки А в точку Б? Мосты в неведомые вселенные?

С учетом такой «инаковости» этих небесных объектов многие специалисты по космологии долго сомневались в возможности их существования. Однако они были доказаны общей теорией относительности Эйнштейна и впоследствии подтверждены многочисленными замерами.

При всей убедительности предположительного сценария их рождения остается загадкой, как появившиеся из протозвезд черные дыры могли так быстро вырасти до их современных размеров. Для этого они должны были поглотить миллионы звезд уже вскоре после своего возникновения. И вот что странно: большую часть времени чудовища вынуждены сидеть на диете.

Так, черная дыра, зияющая в центре нашего Млечного пути, голодает уже целую вечность. Сегодня она потихоньку «подъедает» минимальные количества газа и пыли, оказывающиеся вблизи нее; недельный рацион соответствует массе Земли.

Черная дыра, пирушка которой продолжается уже год, по оценкам, весит сегодня больше ста тысяч Солнц. Таким образом, она куда тяжелее новорожденных сородичей, но все еще легче своих сверхтяжелых сестер. «Возможно, благодаря этой черной дыре средней весовой категории нам удастся наконец найти связующее звено, поиски которого продолжались так долго, – надеется Комосса. – Столь удивительный механизм поглощения может объяснить, как некоторым черным дырам удается настолько быстро «нагуливать» вес».

Ее открыли как бы случайно, и снова не без участия Штефани Комоссы. Ученые чуть было не прошли мимо разыгрывающейся там драмы. А ведь черной дыре, находящейся в центре галактики, редко представляется возможность полакомиться звездой. По оценкам исследователей, такое происходит не чаще одного раза в 10 000 лет.

«Если бы мы наблюдали за одной-единственной галактикой, то нам бы пришлось ждать долго, – объясняет Комосса. – И, конечно, для докторской диссертации это было бы плохо». Чтобы получить нужные материалы, ученым пришлось одновременно отслеживать происходящее в тысячах галактик. Орбитальные обсерватории, такие как оборудованный рентгеновскими телескопами европейский спутник XMM-Newton или спутник НАСА Chandra, сканируют отдаленные небесные уголки на предмет «подозрительных» световых сигналов. Затем астрофизики по всему миру анализируют собранные ими данные, но на это требуется время. «К тому моменту, когда мы вышли на след этой черной дыры, – вспоминает Комосса, – она уже съела половину звезды».

Публикуется в сокращении