Техника - молодёжи 1999-02, страница 37

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ. (Окончание. Начало на с 9)

JAx равенство и обеспечивает устойчивое состояние звезды. Но она непрерывно из

лучает со своей поверхности тепло, и если бы эта потеря не компенсировалась, то небесное тело начало бы охлаждаться и сжиматься Однако этого не происходит, ибо вблизи центра звезды идут термоядерные реакции с выделением огромной 1 энергии.

Однако со временем запас ядерного горючего исчерпывается, и тогда звезда начинает сжиматься. Если ее масса не превышает массу Солнца более чем в 1,2 раза, то сжатие закончится, когда радиус звезды составит несколько тысяч километров Плотность вещества при этом может достигнуть 10⁹ г/см³. Такие звезды называют белыми карликами.

Если же масса звезды больше солнечной в 1,2 раза , то в ходе сжатия плотность вещества превысит 10⁹ г/см³ и тогда возникнут реакции, поглощающие много энергии. Температура раскаленных газов, удерживающих силы тяготения, уменьшится, равновесие нарушится, и звезда начнет стремительно сжиматься. В результате может произойти ядерный взрыв, который астрономы наблюдают как вспышку сверхновой. При этом звезда сбрасывает свою оболочку и превращается в так называемую нейтронную. Средняя ее плотность достигает 10¹⁴— 10¹⁵ г/см³.

Можно сказать, что нейтронная звезда — это своеобразное атомное ядро с поперечником в десяток километров. В ней ядерные частицы (нуклоны) тесно прижаты друг к другу. Если ее масса не превосходит две массы Солнца, то нуклоны способны квантовыми силами воспрепятствовать дальнейшему сжатию звезды.

Но когда масса звезды превышает критический предел, то даже действие огромных противодействующих сил давления не в состоянии остановить процесс сжатия и превращения звезды в черную дыру.

Ее радиус постепенно уменьшается. Когда он достигает величины так называемого гравитационного, силы тяготения стремятся к бесконечности. К примеру, у Земли гравитационный радиус составляет 1 см, у Солнца 3 км.

Итак, достаточно сжать тело до размеров гравитационного радиуса, и дальше оно будет само неудержимо сжиматься, его плотность станет бесконечной. Подобный объект и получил название черной дыры. (Фи

зики говорят, что достигается состояние сингулярности.)

Черная дыра существенно деформирует пространство и время, а потому в близлежащей к ней области уже невозможно применить общую для остальной Вселенной шкалу измерений

Теперь вернемся к изучавшейся французскими астрономами черной дыре, диаметр которой около 14 км. Как мы отмечали, для исследования использовалась звезда-спутник. Разглядеть ее нельзя даже в самые мощные оптические телескопы, так как она располагается в центре Млечного Пути, изобилующем туманностями, которые образуют для земного наблюдателя непроницаемый экран. Поэтому следить за звездой-спутником можно только в других диапазонах (где излуче-

j

ние намного меньше поглощается туманностями).

Учеными установлено, что на протяжении всех месяцев наблюдения яркость GRS

1915+105 в ИК-диапа-зоне резко увеличивалась. Как полагают, за счет сближения звезды-спутника с черной дырой. И когда оно стало максимальным («перигелий»), развился процесс, благодаря которому и удалось провести исследования: черная дыра буквально выхватила у голубого гиганта часть внешнего газового слоя, который, закручиваясь вокруг «похитителя», образовал своеобразный диск с неровными краями.

«А его внутренняя оболочка, вращаясь с большой скоростью вокруг черной дыры, разогрелась до состояния плазмы, что сопровождалось рентгеновским излучением, которое мы и уловили», — пояснет астрофизик С.Кати.

Во время наблюдений, проводившихся 15 мая и 9 сентября 1997 г., ученые неоднократно фиксировали, как внутренная часть диска внезапно «разгружалась».

Т Е X Н И К А - М О Л О Д Е Ж И 2 9 9

При сближении звезды-спутника с черной дырой последняя «похищает» у нее некоторое количество газа, который, закручиваясь, образует диск с рваными краями (1). Внешний объем диска постоянно подпитывает газом внутренний (2), откуда он периодически поглощается черной дырой (3) и исчезает за границей сингулярности. А та часть газа, что остается вблизи к границе, перемещается к полюсам черной дыры и выбрасывается в пространство в виде двух сгустков (4).

То есть вещество мгновенно скрывалось за границей сингулярности, поглощалось черной дырой, что сопровождалось резким снижением интенсивности рентгеновского излучения.

Однако через несколько минут отмечалось резкое усиление ИК-излучения, а затем и радиоизлучения. Им соответствовали два выброса вещества (со скоростью, равной 0,92 световой) с противоположных полюсов черной дыры

Мнение ученых: слой плазмы, который оставался на границе сингулярности, получал мощные ускоряющие импульсы. «Когда мы зафиксировали ИК-излучение выброса, вещество уже находилось на расстоянии 250 млн км от черной дыры и приняло форму расширяющегося облака диаметром 50 млн км, — говорит С.Кати. — А еще через 15 мин удалось поймать и его радиоизлучение».

Но даже сейчас, после проведения исследований, невозможно точно определить массу черной дыры. Считают, она лишь в несколько раз больше солнечной. Как представляется, выбросы плазмы с противоположных полюсов можно наблюдать и у черных дыр, имеющих массу в миллионы раз больше, чем у Солнца. Но из-за их колоссальных размеров время «разгрузки» и наполнения дисков веществом чрезвычайно увеличивается. Так что фиксация процессов, происходивших на GRS 1915+105, - это большая удача ученых.

Полученные результаты должны побудить их заняться поиском подобных систем в областях Вселенной, доступных для исследования с помощью и оптических телескопов. ■

При подготовке статьи использованы материалы французского научно-популярного журнала «Science et Vie».