«Вопрос науки»: Черные дыры

В гостях у Алексея Семихатова, ведущего передачи «Вопрос науки», побывал доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга Сергей Борисович Попов. Мы публикуем отрывок из его интервью — о том, почему черные дыры существуют, несмотря на то что их никогда никто не видел.

Два самых основных типа черных дыр — это звездные массы, которые получаются из звезд, и сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центрах галактик. Если мы говорим о звездных массах, то можем наблюдать двойные системы, где звезда и некий объект вращаются вокруг общего центра масс. Мы знаем, что этот объект тяжелый — например, он в десять раз тяжелее Солнца. В то же время мы его не видим, потому что он чрезвычайно компактный и ничего не излучает. Исходя из физических законов, это не может быть ничем другим, кроме как черной дырой. Мы знаем несколько десятков таких объектов в галактике.

Откуда нам знать, что существуют черные дыры? Мы знаем, что есть звезды, которые превращают легкие элементы в тяжелые в ходе термоядерных реакций. В них возникают массивные ядра, и термоядерная реакция в конце концов заканчивается. Звезда теряет источник энергии, и ядро начинает коллапсировать, то есть сжиматься под действием собственной тяжести. И мы можем попробовать посчитать, что при этом будет происходить, взять разные состояния вещества и посмотреть, могут ли они сопротивляться гравитации. Чем больше сжатие, тем интереснее. Если «пережать» — выйдет черная дыра и вся известная нам физика в нее «упадет». Останется одна гравитация.

Мы говорим о «кандидатах в черные дыры», потому что не можем их увидеть. Но сомнений в том, что существуют сколлапсировавшие объекты, нет. Про гигантские объекты имеется куда больше данных. Мы видим массивные космические тела в центрах галактик и самые разные их проявления: например, мощные источники — квазары. Их можно объяснить только наличием черных дыр.

Пока ученые надеются, что с помощью продвинутых радиотелескопов все-таки удастся разглядеть тень черной дыры. С одной стороны, это можно сделать с помощью сети телескопов или телескопа горизонта событий. С другой стороны, есть российский проект «Радиоастрон» — спутник с радиотелескопом на борту, он летает очень далеко, на расстоянии от нас примерно как до Луны. Он работает в паре с наземными телескопами и тоже пытается рассмотреть окрестности черных дыр. Но пока ни та ни другая команда не представили результатов по наблюдению. Можно надеяться, что в ближайшие два-три года появятся результаты, а сейчас у нас есть другие данные.

Вот М-31, Туманность Андромеды, всем известная близкая, крупная галактика, почти что наш близнец. В центре М-31 есть яркий рентгеновский источник. Это черная дыра с массой где-то 100–200 млн масс Солнца. И черная дыра в Туманности Андромеды сильно меняет свою светимость. Иногда она возрастает в разы, иногда в десятки раз. Мы хорошо изучаем черную дыру в центре нашей галактики, видя, как звезды двигаются вокруг нее. Некоторые звезды уже сделали полный оборот, поэтому мы можем точно определить массу — около 4 млн масс Солнца. И вся эта масса заключена в области размером меньше расстояния от Земли до Солнца.

Читайте также
Почему мы коллекционируем?
Почему мы коллекционируем?
Если ваш холодильник покрыт магнитами из поездок, то вы тоже коллекционер. Зачем мы это делаем?
Глобальное потепление заставит нас эволюционировать?
Глобальное потепление заставит нас эволюционировать?
Возможна ли адаптация человека к изменениям климата? Животные уже отращивают себе клювы и хвосты.
Красивое растение из Америки заполонило русские поля
Красивое растение из Америки заполонило русские поля
После этой статьи вы будете смотреть на люпины с осуждением и не станете выращивать их у себя в саду.