Оценка максимальной массы
Открытие черных дыр давно уже одним из крупнейших достижений современной астрономии и астрофизики. В последние десятилетия в космосе были идентифицированы тысячи источников рентгеновского излучения, каждый из которых состоит из нормальной звезды и несветящегося объекта очень малого размера, окруженного диском из быстро вращающейся материи. Темные тела, массы которых составляют от полутора до трех солнечных масс, наверняка являются нейтронными звездами. Однако среди этих невидимых объектов есть также десятки практически стопроцентных кандидатов на роль черной дыры, родившейся в результате гравитационного коллапса центральной зоны массивной звезды.
Ученые также пришли к единому мнению, что почти все галактики скрывают в своих ядрах гигантские черные дыры, масса которых исчисляется миллионами и даже миллиардами солнечных масс. Многие дыры этого класса уже зарегистрированы. По всей вероятности, они образуются из первичных центров гравитационной конденсации – единственной «послезвездной» дыры или же нескольких дыр, слившихся в результате столкновений. Такие дыры-зародыши заглатывают расположенные поблизости звезды и межзвездный газ и благодаря этому многократно увеличивают свою массу. Этот процесс образно называют космическим каннибализмом.
Астрономы давно хотят выяснить, существуют ли какие-то пределы роста галактических черных дыр. В настоящее время рекордсменом по этой части считается дыра в гигантской эллиптической галактике M 87, которая тянет примерно на три миллиарда солнечных масс. Существуют также подозрения, что очень далекая галактика OJ 287, удаленная от нас на три с половиной миллиарда световых лет, содержит две вращающиеся вокруг друг друга дыры намного большей массы. Однако не исключено, что возможности космического каннибализма отнюдь не безграничны.
Во всяком случае, так считают профессор Йельского университета Приямвада Натараджан [Priyamvada Natarajan] и ее коллега из Южной Европейской обсерватории Эзекиель Трейстер [Ezequiel Treister]. Эти ученые пришли к выводу, что в ранней Вселенной вряд ли существовали дыры с массами более миллиарда солнечных масс. В дальнейшем они могли и подрасти, но не более, чем в несколько десятков раз. Дело в том, что при падении материи на черную дыру генерируется мощное рентгеновское излучение, которое буквально выдувает вещество из ее окрестностей. В результате пространство вокруг дыры пустеет, и ее рост прекращается. Поэтому Натараджан и Трейстер полагают, что массы самых тяжелых черных дыр нашей Вселенной не могут превышать 50 миллиардов солнечных масс.
Объект под радиотелескопом
Плотные облака космического газа и пыли, окутывающие центр Млечного Пути, скрывают черную дыру, масса которой составляет около 4 миллионов солнечных масс. Дистанция до нее не так уж велика, порядка 25 тысяч световых лет. Однако окрестности дыры не поддаются изучению с помощью оптических телескопов. В то же время эту зону можно прощупать с помощью миллиметровых радиоволн.
Именно это и проделали исследователи из нескольких американских университетов вместе с коллегами из Европы. Они заставили совместно работать три радиотелескопических комплекса, расположенные в Аризоне, Калифорнии и на Гавайях. В результате эта система стала действовать как один сверхгигантский радиотелескоп с антенной размером свыше четырех тысяч километров. Благодаря этому ученые смогли получить информацию о событиях, которые разыгрываются всего лишь в 50 миллионах километров от центра черной дыры. До сих пор еще никому не удавалось приблизиться к ней на такое расстояние.
Пока что астрономы просканировали окрестности дыры на волнах длиной 1,3 миллиметра. Они планируют усовершенствовать свою аппаратуру и перейти к более коротким волнам длиной 0,85 миллиметра. Таким образом они рассчитывают постепенно приблизиться к внешней границе дыры, за которой уже невозможны никакие наблюдения. Это исследование выполнено на базе теоретических расчетов, сделанных гарвардским астрофизиком Абрахамом Лейбом [Abraham Loeb] и его коллегой Эвери Бродериком [Avery Broderick].
Как отметил профессор Лейб в беседе с Русской службой «Голоса Америки», значение этой работы прежде всего состоит в том, что она демонстрирует замечательные возможности, которые открывает сканирование космического пространства на миллиметровых волнах посредством объединения очень удаленных радиотелескопов. В прошлом эта методика использовалась многократно, но до сих пор ее никогда не применяли для радиоволн столь малой длины. Газ в окрестности черной дыры поглощает более длинные волны, поэтому ее наблюдение необходимо вести именно на волнах длиной порядка одного миллиметра или даже меньше.
Эта методика, подчеркнул профессор Лейб, уже при первом испытании позволила прощупать участок пространства, размер которого всего лишь вдвое превышает диаметр черной дыры в центре нашей Галактики. Если увеличить количество задействованных телескопов и перейти к более коротким волнам, можно будет получить прямые радиоизображения силуэта самой дыры. Астрономы мечтают об этом уже несколько десятилетий, и теперь, возможно, ждать осталось недолго.
