Олег Фейгин - Принцип апокалипсиса: сценарии конца света

По мере того, как напряженность гравитационного поля вокруг сжимающейся звезды будет нарастать, теория Ньютона уже перестанет правильно описывать происходящие события, так что придется перейти к теории относительности Эйнштейна. Главный вывод здесь следующий: при увеличении сил тяготения все сильнее и сильнее начинает искривляться само пространство-время. И когда небесное тело сожмется до радиуса в несколько километров, произойдет настоящее чудо – пространство-время как бы «свернется», и в бездонной пропасти застывшей звезды родится черная дыра гравитационного коллапсара.

Если вспомнить все, что мы узнали о застывших звездах коллапсаров, то становится совершенно неясным, как же исследовать эти космические провалы, если никакая информация по определению не может вырваться с их поверхности. Действительно, все сказанное совершенно справедливо, но только для глубоко изолированных черных дыр, которым совершенно не с кем взаимодействовать.

Однако большинство застывших звезд продолжают «жить» в окружении самых разнообразных соседей, на которых действует их гравитационное поле. Кроме того, что черная дыра может быть видима на фоне плотного звездного поля, она еще и отклоняет лучи заслоняемых звезд, проходящие на некотором расстоянии. Кроме того, любая застывшая звезда может вступить в гравитационное взаимодействие с окружающими небесными телами. В конце концов, она может даже образовать планетарную систему, удерживая возле себя планеты, или же войти в ассоциацию с другими звездами.

Видно будет присутствие застывших звезд и в плотных туманностях, ведь вещество, падающее в черную дыру, должно разогреваться до очень высоких температур. Так что, прежде чем окончательно пропасть в зеве коллапсара, оно излучит в окружающее пространство мощный импульс рентгеновских лучей. Исходя из подобных соображений, астрономы очень внимательно анализируют двойные системы – источники рентгеновского излучения. Часть из них однозначно сопоставлена с нейтронными звездами, но некоторые объекты оказались слишком массивными для нейтронных звезд и тут же попали в кандидаты на черные дыры.

Доказательства реальности космических коллапсаров получить совсем не просто, ведь по идее их невозможно наблюдать из-за полного отсутствия излучения. Правда, астрофизики еще много лет назад указывали, что вокруг застывших звезд должен возникать радужный ореол концентрических колец из захваченных гравитационным полем световых фотонов. Если луч света проходит достаточно близко, чтобы испытать на себе действие силы тяжести, но в то же время достаточно далеко, чтобы не быть ею захваченным полностью, он может совершить вблизи черной дыры один или несколько оборотов. Однако для наблюдения подобного удивительного эффекта необходимо быть достаточно близко от коллапсара, подсвеченного сзади яркой звездой.

Недавние открытия позволяют предположить существование черных дыр с массой, в миллиарды раз превосходящей массу Солнца. Видимо, такие сверхмассивные черные дыры имеются в центре практически каждой галактики, играя ключевую роль в ее возникновении. Кроме того, черные дыры возникают на месте выгоревших звезд. И этот процесс сопровождается мощным гамма-всплеском и потоком ультрарелятивистских частиц.

Как правило, черные дыры образуются или растут, когда разрушается ядро гигантской звезды или когда коллапсар сталкивается

с крошечной, но также невероятно плотной нейтронной звездой. О том, как и почему застыла звезда, можно судить по длительности высокоэнергетических гамма-вспышек, сопровождающих образование черной дыры. Большинство вспышек приходит от границ видимой части Вселенной. Короткие всплески могут длиться от нескольких миллисекунд до нескольких секунд. Предположительно, это связано со столкновением черных дыр или нейтронных звезд в различных комбинациях.

Излучение звездной массы, приводящее к ее очень медленному испарению, невелико, поэтому на него надежды мало: единственным источником свечения в этом случае может быть аккреция межзвездной среды. Однако далеко не каждый камень, провалившийся в черную дыру, проявит себя видимым образом. Он, конечно, излучит гравитационные волны, но пока физики не могут зарегистрировать даже волну от падения одной черной дыры в другую (такое происходит при слиянии дыр, образующих двойную систему), какие уж там камни… При падении на нейтронную звезду камень рано или поздно столкнется с ее поверхностью, и энергия будет высвечена. А у черной дыры поверхности нет, поэтому для получения света надо сталкивать камни друг с другом на подлете. Из-за этой особенности газ, сферически симметрично летящий в черную дыру, дает очень маленький выход энергии. Необходимо, чтобы возник вращающийся вокруг дыры аккреционный диск (имеющий центром саму дыру). Частицы межзвездного мусора, двигаясь по сходящимся к дыре спиралям в плоскости диска, сталкиваются и разогревают друг друга. Именно такие «горячие» диски и выдают черные дыры.

В тесных двойных системах диск возникает из-за орбитального вращения двух компонентов и перетекания вещества. В случае одиночной черной дыры диск может возникнуть благодаря аккреции пыли и газа из турбулентной и неоднородной межзвездной среды. Гигантские космические вихри, вероятно, заставят вещество падать на дыру несимметрично. Если диск возник, то каждый грамм падающего вещества может выделить колоссальную энергию. Проблема в том, что в межзвездной среде очень мало гравитирующей материи, чтобы составить эти самые граммы. Поэтому одиночные черные дыры вряд ли будут яркими источниками. Собственно, поэтому они еще и не открыты.