Логика «ложных» звезд

Голубой «пузырь» яркого свечения квазара, образующего полусферу над аккреционным диском черной дыры (черная сфера в центре). Иллюстрация Physorg

В 1967 году Джоселин Белл открыла «зеленых человечков», посылающих нам из глубин космоса периодические «пульсирующие» сигналы, за что удаленные объекты получили название пульсары. Нобелевскую премию дали ее руководителю, «отстегнув» первооткрывательницу от заслуженного ею стокгольмского триумфа.

Довольно быстро астрономы и космологи разобрались, что пульсар представляет собой довольно скромных размеров объект. Тем не менее он имеет достаточно большую гравитационную массу, которая буквально «вминает» электроны в протоны ядра. В результате все ядерные частицы превращаются в нейтроны. Так рождаются нейтронные звезды, испускающие строго периодические сигналы, уловленные впервые британским радиотелескопом. (Белл сделала его, натянув брошенную военными колючую проволоку на многочисленные столбики, вбитые ею в открытом поле, что было задолго до знакомых нам антенн радиоастрономов и уж тем более орбитального Хаббла).

Потом Нобелевскую премию дали за предсказание открытия черных дыр, которые на самом деле таковыми не являются. Дело в том, что черные дыры – это сверхмассивные образования с таким мощным гравитационным полем, что не выпускают ни единого кванта электромагнитного излучения, ни одного фотона. Но в конце концов ученые научились выискивать в глубинах Вселенной так называемые аккреционные диски – «блины» материи и газа, закручиваемые вокруг центрального объекта (черной дыры) наподобие юлы.

По мере приближения к дыре скорость раскручивания увеличивается настолько, что трение внутренних слоев вызывает их разогрев до миллионов градусов. И начинается испускание квантов энергии во всех диапазонах, в том числе и видимом. Так происходит рождение квазара, или квазизвезды («ложной» звезды). В отличие от обычной она сама не излучает, однако, как Луна, светит отраженным светом. Отраженным, конечно же, в кавычках, поскольку квазар светит из-за появления избыточной энергии, выделяющейся в результате чрезмерного «горения» массы приближенных к черной дыре слоев диска.

В 2014 году журнал Nature опубликовал статью астрономов университетов Карнеги и Пекинского, проанализировавших свечение 20 тыс. квазаров, что позволило им «оцифровать» известное отношение Эддингтона, названного в память об английском астрономе, подтвердившем правоту Эйнштейна, постулировавшего искривление света вблизи больших гравитационных масс (Солнца). Отношение можно сравнить с привычным всем кпд, так как оно показывает эффективность «подпитки» черной дыры, сказывающейся на светимости привязанного к ней квазара.

Открытие, сделанное в Питтсбурге и китайской столице, позволяет лучше понять механизм образования аккреционного диска, «питающего» черную дыру, и гораздо точнее определять ее массу, взаимодействующую с окружением. Количество в данном случае перерастет в качество понимания «роста» сверхмассивных дыр и их роли в формировании галактик. Сегодня ни у кого не возникает сомнения, что в центрах галактик находятся «несветящиеся» объекты.

Дальнейший анализ небесных объектов, локализующихся вблизи небесного экватора Celestial Equator, по которому проходит ярко светящаяся полоса (Stripe), позволил выявить совершенно уникальное образование, меняющее свою светимость. Автор открытия Стефании ЛаМасса из Йельского университета говорит по поводу публикации в журнале Astrophysical J., что ей за 10 лет удалось сделать то, что другим коллегам не довелось за полвека напряженных исследований и наблюдений.

Суть уникального явления заключается в том, что впервые удалось показать реальность цикла эволюции черной дыры, продолжительность которого не превышает человеческой жизни. По космическим миллиарднолетним масштабам – буквально ничто. Уменьшение яркости свечения квазара (в дыре есть своеобразный «реостат»?) говорит в пользу того, что со временем черная дыра перейдет в спящий режим. В какой-то мере ее цикл можно сравнить с прогорающим костром, в который перестали бросать дрова. По прошествии времени на его месте остаются лишь покрытые пеплом угли, но добавление новых веток и поленьев дает новую «вспышку».

В отличие от большинства статей с их строго научным языком название публикации ЛаМассы вполне разговорное: «Открытие первого квазара с меняющимся обликом». В связи с этим можно напомнить, что пульсары, квазары и черные дыры тоже поначалу были жаргоном англоязычных авторов. И только по прошествии многих лет эти слова стали официальными терминами астрономии и космологии.