Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы - Хайно Фальке

Испании, а Боннский институт Макса Планка в кооперации с местным университетом построил третий телескоп в Аризоне. Предполагалось, что эти радиоантенны можно будет соединять для проведения РСДБ-экспериментов. Но для получения качественных изображений телескопов все еще не хватало. Кроме того, по словам Кричбаума, черная дыра в центре Млечного Пути была слишком маленькой – как и большинство остальных. Даже с помощью телескопа размером с Землю на такой длине волны увидеть ее горизонт событий с достаточной четкостью было бы невозможно. “Жаль”, – подумал я, но с тех пор эта идея засела у меня в голове, и я с ней так и не распрощался.

Молчаливое большинство

Моя докторская диссертация, скомпонованная из пяти разных статей в академических журналах, была полностью готова летом 1994 года, после двух лет лихорадочной работы. Я назвал ее “Голодные дыры и активные ядра”. Да, черные дыры именно “голодные”, потому что, вопреки общему мнению, большинство их – вовсе не дико прожорливые монстры. Они очень хорошо воспитаны и едят только то, что им подают. Мы воображаем их гигантами, но в масштабах галактики это просто маленькие птенчики. И, как и все птенцы, черные дыры должны сидеть в своем гнезде и ждать, пока мать-галактика не накормит их пылью и звездами. Если этого не происходит, они чахнут, становятся темными и тихими и перестают расти – совсем как Стрелец А*. Но никогда не умолкают навеки.

В своей диссертации я развил тезис о том, что плотное радиоизлучение черных дыр всюду подчиняется одному и тому же принципу: это излучение горячего газа, выбрасываемого магнитными полями с внутреннего края аккреционного диска в виде джетов. Струи, вылетающие из черной дыры, и газ, падающий в черную дыру из аккреционного диска, тесно связаны друг с другом и практически не могут существовать по отдельности. Должно выполняться универсальное соотношение между аккрецией диска и тем, что выбрасывается в виде джета. Говоря попросту, чем меньше попадает внутрь, тем меньше и выбрасывается[99].

На изображениях черных дыр в радиодиапазоне они выглядят как изрыгающие огонь драконы. Некоторые из них невероятно мощные и выбрасывают гигантские струи огня на огромные расстояния. Другие – слабые и вялые, и из их уст вылетает лишь легкое дуновение. Но почти все они производят струи, и в этом отношении квазары-обжоры-экстраверты ничем не отличаются от голодающих отшельников нашего Млечного Пути и соседних галактик. Да, с помощью этих джетов можно объяснить даже радиоизлучение маленьких звездных черных дыр. Просто важно сосредоточиться на излучении в непосредственной близости от основания джета (глотки) и не отвлекаться на наблюдения за гигантскими огненными плазменными струями. Вы должны точно знать, где искать.

Наконец, в моей диссертации утверждалось, что одни и те же физические законы работают в квазарах, звездных черных дырах и галактическом центре. Или, научно выражаясь, черные дыры масштабно-инвариантны и в окрестности их горизонтов событий всегда выглядят одинаково – неважно, малы они или велики. Оказывается, черные дыры невероятно предсказуемы. У них нет ни волос, ни неврозов, ни прыщей. Почему же тогда то, что происходит в непосредственной близости от черных дыр, не должно выглядеть одинаково для каждой из них – по крайней мере, когда вы заглядываете им прямо в глотку[100]?

Большинство черных дыр не особенно привлекают к себе внимание. Я когда‐то назвал их “молчаливым большинством”, потому что они похожи на людей: лишь немногие избранные покидают свою скорлупу и становятся публичными личностями, звездами (такие ведут себя эксцентрично, и все с интересом наблюдают за ними), в то время как остальные предпочитают не высовываться. И вот в 90‐е, после шумихи, поднятой вокруг квазаров, фокус интереса к черным дырам даже в средствах массовой информации сместился на среднестатистического представителя этого космического народа. А инициатором такого сдвига общественного внимания стал космический телескоп “Хаббл”.

Этот телескоп, обошедшийся во много миллиардов долларов, был запущен в космос в 1990 году и первое время вызывал только негативную реакцию, потому что его зеркало изначально было неправильно отшлифовано. Но в ходе драматической спасательной операции, проведенной в космической обсерватории, астронавты установили на “Хаббл” корректирующую оптику (“очки”). После этого телескоп смог получить изображения центров соседних с нами галактик с невиданной ранее четкостью, и его измерения подтвердили то, что предположили астрономы, когда рассматривали изображения, полученные с помощью земных телескопов: в других галактиках звезды тоже обращались с необычно высокой скоростью вокруг своих галактических центров. Но немедленно возник вопрос: находились ли и в центрах этих галактик черные дыры?

Ученые осторожно называли их “массивными темными объектами”, или МТО, но хорошо отлаженная рекламная машина НАСА регулярно заваливала нас пресс-релизами, в которых сообщалось, что телескоп “Хаббл” еще раз (естественно, всегда в самый первый!) нашел некую черную дыру в некой галактике. Позже аналогичным образом будет сообщаться об обнаружении воды на Марсе или о планете, похожей на Землю, которую НАСА опять открыло, – и опять впервые. Разумеется, телескоп “Хаббл” обнаружил не черную дыру, а только газ и звезды, окружающие черную дыру на большом расстоянии от нее.

В конце мая 1994 года из НАСА поступило одно из таких первых сообщений об успешной находке, и меня пригласили на радиостанцию Westdeutscher Rundfunk поучаствовать в молодежной программе Riff: Der Wellenbrecher и рассказать об этом. Прямой эфир был назначен на тот же день, что и защита моей диссертации, а следовательно, я – новоиспеченный доктор наук – должен был сразу после защиты бежать в радиостудию, чтобы успеть к началу передачи. Молодая модераторка немного нервничала, так как никогда раньше не брала интервью у физиков, ну а я никогда раньше не давал интервью в прямом эфире на радио. Но разговор прошел гладко, и передача закончилась прежде, чем мы успели это осознать. И я, и ведущая испытали большое облегчение.

Темой для интервью послужили наблюдения телескопа “Хаббл” галактики M87. Эта галактика была одной из тех “туманностей”, которые Шарль Мессье обнаружил в процессе своих изысканий, проводимых в парижском Отеле Клюни. Гебер Кёртис – сторонник теории островных вселенных – обнаружил странную яркую черточку, которая была направлена наружу из центра этой галактики. В 1970–1980‐е годы радиотелескопы помогли выяснить, что эта черточка представляет собой плазменный джет, движущийся почти со скоростью света, – точно такой же, как джеты, обнаруженные в квазарах и радиогалактиках, только значительно более слабый.

Во время радиоинтервью я рассказал, как космический телескоп “Хаббл” установил, что в центре галактики M87 находится объект с невероятно большой плотностью и массой порядка двух миллиардов масс Солнца и что это скорее всего черная дыра. Она была в тысячу