Все о космосе

Как и где искать черные дыры

Если ЧД "проживает" без соседей, то попытки обнаружить ее во Все­ленной — пустая затея. Единственная возможность — это когда она работает в качестве гравитационной линзы, но для этого часто бывает недостаточно ее гравитации. Наиболее реальный способ выявления ЧД — исследование ее взаи­модействия с окружающей средой. На сегодняшний день наиболее перспек­тивными направлениями поиска реаль­ных, а не созданных воображением тео­ретиков, ЧД являются:

1.                поиск невидимых ЧД в двойных (кратных) звездных системах;

2.                поиск ЧД в двойных звездных сис­темах, которые являются мощными эмитерами гамма-излучения;

3.                поиск гравитационного излуче­ния, сопровождающего коллапс;

4.                поиск одиночных черных дыр с ис­пользованием эффекта гравитационно­го микролинзирования.

Первое направление поисков очень сложное и не обещает быстрого успе­ха. Ведь "невидимость" массивного компонента еще не гарантирует его "чернодырную" принадлежность — возможно, вокруг "подозреваемой" звезды существует пылевое облако, экранирующее массивную звезду. По­добные наблюдения требуют прецизи­онных и длительных астрометрических наблюдений, зато для них не нужны большие телескопы. Не уди­вительно, что среди известных сегод­ня двухсот "кандидатов в черные ды­ры" лишь около десятка открыто этим методом. В большинстве случаев ока­залось, что "нарушителями спокойс­твия" были белые карлики или ней­тронные звезды.

Наиболее перспективным способом поиска считаются наблюдения источни­ков рентгеновского излучения. По­скольку почти половина всех звезд во Вселенной входит в состав кратных сис­тем, возникает большая вероятность то­го, что одним из компонентов, скажем, двойной системы, является ЧД. Часто на заключительных этапах эволюции двой­ных систем образуется конфигурация, где ЧД имеет соседкой обычную звезду, которой она мешает спокойно дожить свой век. Мощным гравитационным по­лем ЧД "высасывает" вещество соседки, особенно, если та разбухла до критичес­ких размеров. Поток вещества от обыч­ной звезды имеет огромный вращатель­ный момент, поэтому он не падает сразу на ЧД, а создает вокруг нее газовый аккреционый диск, который быстро враща­ется. Частицы в нем, взаимодействуя друг с другом, будут терять свой момент вращения и оседать на ЧД. В процессе по­добного оседания газ будет излучать в ок­ружающее пространство часть своей гра­витационной потенциальной энергии. На внешнем краю такого аккреционного диска температура газа относительно не­велика (около 1000°), зато при приближении к горизонту событий ЧД она может достигать нескольких миллионов граду­сов. Расчеты показывают, что в таком процессе выделяется огромное количес­тво энергии — до 10 % от тс. Очевидно, что нагретый до таких ужасающих тем­ператур газ будет излучать, в основном, в рентгеновском диапазоне спектра. Аст­рономам хорошо известны такие источ­ники излучения — так светят пульса­ры, однако, их излучение имеет строго периодический характер, чего не дол­жно быть в случае ЧД. Таким образом, ученым не просто пришлось искать ис­точники рентгеновского излучения, но и учиться отличать нейтронную звезду от ЧД. Решающий тест здесь — опреде­ление массы рентгеновского источни­ка. О путях решения этой задачи пой­дет речь во второй части нашего рас­сказа.

Мы не будем сейчас касаться гравита­ционной астрономии — это самая моло­дая область астрофизики, она только мужает, и ее достижения и феноменальные открытия еще впереди. Скажем только, что на роль самых мощных эмитеров гравитационного излучения пре­тендуют и ЧД. Дело в том, что мощность гравитационного излучения существен­но зависит от скорости вращения, а она для ЧД будет немаленькой. Но еще боль­шую мощность гравитационного излу­чения следует ожидать непосредственно в момент гравитационного коллапса, хо­тя продолжительность самого импульса меньше секунды, и поэтому фиксация подобного события весьма проблематич­на. Расчеты показывают, что подобные явления могут происходить в Галактике не чаще одного раза в сто лет. Зато не­большая частота компенсируется энер­гетической мощностью — около 1050 эрг, при такой мощности можно зарегистри­ровать подобное явление даже в сосед­ней галактике, удаленной на десятки и сотни миллионов световых лет.

Однако техника гравитационных наблюдений еще настолько несовер­шенна, что ожидать существенных по­движек в ближайшие годы не прихо­дится, потому поиск ЧД этим методом нескоро станет обычным явлением.

В последние годы в практику "чернодырных" наблюдений начинает вхо­дить метод гравитационного микролинзирования. Когда луч света от от­даленной звезды проходит мимо ЧД, расположенной ближе к наблюдателю, он искривляется ее гравитационным полем. Это ведет к увеличению и по следующему уменьшению блеска звез­ды. Продолжительность этих измене­ний для звезды с массой в 6 солнечных масс — около одного года. Перспекти­ва использования такого метода — в возможности определения массы ЧД (таким образом определены уже массы трех ЧД).

Георгий Ковальчук

кандидат физико-математических наук,

Главная астрономическая обсерватория, г. Киев