Все о космосе

Гравитационная ракета

Более 20 лет назад английский уче­ный Майкл Фитчетт пришел к выводу, что при слиянии двух черных дыр центр масс системы приобретает довольно большую скорость. Современные рас­четы показывают, что типичное значе­ние этой скорости равно 100-200 км/с, а максимальное может доходить до 500 км/с. Почему это важно для нашего обсуждения? А вот почему. Если в ре­зультате слияния двух таких "однозвездных" облаков слились также их чер­ные дыры, то получившийся в результа­те объект, приобретя значительную ско­рость, мог вообще вылететь из образо­вавшейся протогалактики или "задер­жаться" в ее гало. Иными словами, зна­чительная часть таких первых черных дыр (не путать с первичными!) с масса­ми порядка 100-400 масс Солнца могла не войти в наблюдаемые сейчас свер­хмассивные черные дыры, а продол­жить самостоятельное существование в галактике или улететь в межгалакти­ческое пространство.

Число первых черных дыр по совре­менным оценкам оказывается вполне впечатляющим — более 1013 на Вселен­ную. Если считать, что все они остались в галактиках, то мы получим около 1000 промежуточных черных дыр на галактику. Конечно, значительная их часть окажется в межгалактическом пространстве или пойдет на формирова­ние сверхмассивных черных дыр. Но даже если останется всего лишь нес­колько процентов, то этого количества будет достаточно для объяснения чис­ленности наиболее мощных УМИ (0,01 на галактику при активном времени жизни источника в 10 миллионов лет).

Но есть и еще одна проблема: ультра­мощным источником рентгеновского излучения является не черная дыра, а аккреционный диск вокруг нее. Пос­тавщиком материи для этого диска мог­ла бы стать звезда, попавшая в область гравитационного притяжения дыры и ставшая ее спутником. Но возможно ли предположить, что обычную звезду могла захватить хотя бы каждая деся­тая промежуточная черная дыра и хотя бы раз в 10 млрд. лет?

Захват одиночной звезды почти не­возможней. Наиболее верный способ для черной дыры таков: ей нужно про­лететь близко от двойной системы — на расстоянии в несколько радиусов орби­ты или меньше. Тогда система может разрушиться, и один из компонентов будет захвачен черной дырой. Если чер­ная дыра все время движется вблизи плоскости диска галактики, то вероят­ность тесного сближения с двойными звездами оказывается не такой уж ма­ленькой. Вопрос только в том, находит­ся ли необходимое число черных дыр на таких орбитах. Ответа пока нет. В эл­липтических галактиках для высокой вероятности захвата нужно, чтобы чер­ная дыра колебалась вблизи галактичес­кого центра. Опять же вероятность этого невилика. А вот в шаровых скоплениях такой способ захвата дает достаточно высокую вероятность, но неясно, как черные дыры могут в них оказаться.

Что в итоге?

В итоге вопросов, как водится, боль­ше, чем ответов. Как это часто бывает в астрономии, несмотря на обилие наб­людательных данных, окончательного понимания нет. В конечном счете по­следнее слово всегда остается за наб­людателями. Пока все три гипотезы имеют право на существование. Основ­ная надежда в будущем выделить из них предпочтительную опирается на наличие принципиальной возможнос­ти отличить излучение в джете от сфе­рически-симметричного потока. Это можно сделать по исследованиям пере­менности, спектров, а также по радио­наблюдениям.

Также было бы очень заманчиво по­лучить информацию о вторых компо­нентах — донорах, т.е. о звездах, пос­тавляющих вещество черной дыре (это, конечно, возможно только для УМИ в двойных системах). Напомним, что именно исследования донора в системе SS433 дали наиболее точные данные о компактном объекте, например, огра­ничения его массы.

Кроме того, ценную информацию могут принести наблюдения туман­ностей, связанных с УМИ. Если ту­манность окажется остатком Сверх­новой, то это можно истолковать как свидетельство в пользу черных дыр небольших (звездных) масс. Ес­ли же туманность связана с актив­ностью самого УМИ, то она позволит определить полную энергетику ис­точника, и тогда можно будет опро­вергнуть или подтвердить гипотезу о неравномерном распределении излу­чения.

Трудно сказать, будет ли получена решающая информация с помощью современных космических телескопов ("Чандра", "ХММ-Ньютон") или же придется ждать, пока в строй войдут более мощные инструменты. Так или иначе, именно реальные наблюдатель­ные данные должны дать возможность выбора модели.

Сергей Попов (ГАИШ МГУ)