Филип Плейт - Смерть с небес. Наука о конце света

Оказывается, что такая ситуация возникает не только в момент рождения черной дыры. Всякий раз при падении материи в черную дыру может образоваться такой диск и также могут генерироваться пучки. Например, если черная дыра вращается вокруг нормальной звезды (они образуют двойную систему, в которой одна звезда изначально имела очень высокую массу, а затем взорвалась и образовала черную дыру), она может высасывать материю из второй звезды. Обычно такое происходит, когда нормальная звезда приближается к концу своей жизни и становится гигантом (см. главу 8); при этом черная дыра может затягивать ее наружные оболочки.

Поступающая материя образует аккреционный диск, такой же как и при рождении черной дыры, и этот диск невероятно разогревается. Удивительно, но в основном этот нагрев вызывает вполне обычная, хорошо известная сила — трение! При приближении к черной дыре материя начинает вращаться все быстрее и быстрее. Из-за чудовищных сил тяготения частицы, которые находятся чуть ближе к черной дыре, могут двигаться существенно быстрее, чем те, что немного дальше. Они трутся друг о друга и от трения нагреваются.

Как принято у черных дыр, они ничего не делают наполовину. От этого трения диск может разогреться буквально до миллионов градусов. Такая раскаленная материя излучает во всем электромагнитном спектре, от радиоволн до рентгеновских лучей [50] Известно, что некоторые черные дыры также генерируют даже более высокоэнергетическое гамма-излучение, но это объясняется нетепловыми (не связанными с теплом) процессами. . Более того, генерируется столько света, что, как ни странно, черные дыры (точнее, их аккреционные диски) могут быть одними из самых ярких объектов во Вселенной.

Именно так была открыта первая черная дыра. Когда запустили первые спутники, регистрирующие рентгеновское излучение, они обнаружили множество таких источников высокоэнергетического излучения в небе. Одним из источников оказалась гигантская звезда в созвездии Лебедя. Несмотря на то что этот объект по имени HDE 226868 — настоящий громила (его масса в 30 раз больше массы Солнца), у звезды просто нет харизмы для такого мощного рентгеновского излучения, которое наблюдалось. И точно, полученные спектры звезды [51] В качестве напоминания: спектр — это когда вы разбиваете свет на отдельные цвета, и это может дать вам много интересной информации об объекте, испускающем свет. свидетельствовали о том, что вокруг нее вращается другой объект с массой, примерно в семь раз превышающей массу Солнца, однако на изображениях ничего не было видно. Значит, это должна была быть черная дыра: звезду с массой в семь раз больше, чем масса Солнца, было бы легко обнаружить. Плюс это, естественно, объясняет рентгеновское излучение, вырывающееся из той системы: черная дыра (названная Лебедь X-1) перетягивала на себя материю гигантской звезды и выстреливала рентгеновские лучи, когда вещество, кружась, спускалось навстречу своей погибели.

И под «выстреливает» я именно это и имею в виду — выстреливает . Если взять всю энергию, излученную Солнцем, и сложить ее, то в одном лишь рентгеновском диапазоне черная дыра будет в 10 000 раз ярче. Это один из самых ярких источников рентгеновского излучения в небе, даже на расстоянии 6500 световых лет. Если бы она была на расстоянии всего нескольких световых лет, ее рентгеновское излучение могло бы представлять угрозу нашим спутникам и астронавтам, участвующим в космической программе (см. главу 2).

Так что черная дыра даже необязательно должна быть особенно близко к вам, чтобы представлять опасность.

Лебедь X-1 — это ближайшая к Земле черная дыра из известных, но, оценив, сколько рождается звезд, которые могут превратиться в черные дыры за все существование Млечного Пути, ученые прикинули, что в одной нашей Галактике, возможно, существуют миллионы других черных дыр.

Я знаю, что вы думаете: «Миллионы? Миллионы черных дыр таятся в Галактике? А-а-а!»

Ну а что, да. Это страшно, так что, может быть, нам следует выделить минутку и поговорить об этом тоже…

В Галактике полно черных дыр. Они повсюду! Но что, если одна окажется у нас на пороге? Повлияет ли это на планеты, и даже на Землю?

Давайте сразу скажем: это практически невозможное событие. Космос большой, и в нем есть где околачиваться.

Галактика Млечный Путь — это скопление газа, пыли и сотен миллиардов звезд, удерживаемых вместе благодаря гравитации. Наша Галактика спиральная, и ее главным признаком является плоский диск диаметром 100 000 световых лет с огромными красивыми спиральными рукавами, как у детской вертушки на палочке. Чтобы вы могли представить, насколько она велика: Солнце, находящееся примерно на полпути от центра до кромки диска, обращается вокруг центра Галактики со скоростью 225 км/с, и даже на такой скорости ему требуется гораздо больше 200 млн лет на один полный оборот.

Все звезды, которые вы видите в небе, находятся относительно близко, большинство на расстоянии менее 100 световых лет — это крошечная доля от размеров Галактики. Ближайшая известная звезда — это тройная система Альфа Центавра, расположенная на расстоянии чуть больше четырех световых лет. Это примерно 40 трлн км, так что у нас тут на галактических окраинах не так уж тесно.

В течение жизни Солнца некоторые звезды наверняка подходили к нам ближе, чем Альфа Центавра, но это зависит от того, что вы подразумеваете под словом «близко». Космос большой, а звезды маленькие. Одно исследование показало, что на расстоянии примерно в один парсек (3,26 светового года, или 32 трлн км) мимо Солнца проходит всего одна звезда в 100 000 лет, и это расстояние все равно слишком большое, чтобы мы почувствовали притяжение этой звезды. Более близкие контакты случаются еще реже, и крайне маловероятно, чтобы звезда прошла от нас настолько близко, чтобы ее гравитация существенно повлияла на Землю.

Это касается звезд в целом. На каждую черную дыру в Галактике приходятся тысячи звезд. Надеюсь, вы начинаете понимать, что шансы на близкий контакт с черной дырой довольно низки. Самая близкая известная нам черная дыра — как мы уже знаем — Лебедь X-1, расположенная довольно далеко, на расстоянии 1600 световых лет. Это в некотором роде не лучший пример для книги с нашим заголовком, но мы не должны закрывать глаза на реальное положение дел, даже если черные дыры не представляют для нас угрозы.

Тем не менее, как и с другими темами в главах книги, об этом интересно поразмышлять. Что бы произошло, если бы черная дыра нанесла нам визит?