Невидимые космические монстры
Астрофизики считают черные дыры очень странными небесными объектами, внутри которых останавливается время, искривляется пространство. По предварительным оценкам, их количество во Вселенной может достигать миллионов, при этом некоторые из них имеют диаметр всего в несколько километров, а некоторые превышают Солнечную систему. И хотя способность удерживать внутри себя всякое излучение относится к главным особенностям застывших звезд, астрономы обнаруживают их по чрезвычайно ярким вспышкам, возникающим в окрестности коллапсара, когда он поглощает другие небесные тела, включая звезды и галактические газы. Во время коллапсионного застывания звезды происходит взрыв с выделением колоссального количества энергии, сопровождаемого вспышкой гамма-излучения, что также фиксируются приборами.
Шапиро С, Тьюколски С. Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды
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.
