Максим Ухин
Черная дыра (в центре), захватившая звезду. В этом процессе генерируется рентгеновское излучение, которое и уловил телескоп «Чандра». Иллюстрация Physorg
Эксперта по компьютерному составлению изображений, 33-летнюю сотрудницу Калифорнийского технологического института в Лос-Анджелесе Кэти Боумэн пригласили год назад в Вашингтон. Там она по просьбе конгрессменов рассказала о двух достижениях большой международной команды, в работе которой приняла самое деятельное участие. Речь идет о первом изображении черной дыры (ЧД) М87 в 2019 году, а также о более четком и ценном для астрофизики фото ЧД центре Млечного Пути – в созвездии Стрельца (Sgr A).
Обе картинки, вернее связанные с ними данные, были получены еще в 2016 году. Но М87 меньше по размерам и ближе к Земле, поэтому Европейская Южная обсерватория, что в пустыне Атакама на севере Чили, представила миру Стрельца лишь 12 мая 2022 года. Черные дыры по определению не «светят». Но, согласно эйнштейновской общей теории относительности, искривляют вокруг себя пространство-время. Это и позволило построить компьютерное изображение дыры в сердце нашей галактики. Причину задержки Боумэн и объясняла членам Палаты представителей.
Кстати, еще в мае 2018 года было высказано мнение о том, что в центре нашей галактики может насчитываться до 20 тыс. черных дыр массой от 5 до 30 солнечных. Их «заметил» рентгеновский телескоп «Чандра»… Намного менее известны другие, не менее драматичные и многолетние усилия самых разных ученых, пытающихся увидеть невидимое по определению.
Во времена строительства железных дорог в толще гор к северо-западу от Рима был пробит туннель Гран-Сассо, который со временем был заброшен в связи с проходкой нового и более широкого. Заброшенный туннель облюбовали астрофизики. Он идеально подходил для экспериментов, требовавших избавления от паразитического шума космических излучений – они просто не могут пробить каменную толщу.
Аналогичную задачу в своре время решали физики, пытаясь поймать неуловимые нейтрино. Ученые тоже располагали свои чувствительные детекторы под землей в заброшенных шахтах и даже под водой. Частицы были открыты, выявлены причины их конвертации одних в другие (осцилляция нейтрино). За эти работы были присуждены две Нобелевские премии. А предсказали существование нейтрино физики-теоретики, среди которых был швейцарец Вольфганг Паули. Друг будущего нобелевского лауреата и сам лауреат Энрико Ферми, занимавшийся нейтронами, предложил Паули назвать частицу «нейтрино» (по аналогии с «бамбино»).
Астрономическая теория давно постулировала существование во Вселенной темной материи (ТМ), удерживающей своей гравитацией галактики от разлетания. Но увидеть ТМ невозможно, откуда и ее название. Поэтому ученые во всем мире изобретают разные способы косвенного обнаружения WIMP (Weak Interacting Massive Particles) – гипотетические пока элементарные частицы темной материи, которые при редчайших столкновениях с обычной материей должны давать вспышки, сцинтилляции.
Помимо итальянских детекторов ТМ в Гран-Сассо (XENON и DAMA/LIBRA) активно работает расположенная под испанскими Пиренеями установка с красивым названием ANAIS (Annual modulation with NaI Scintilators). Йодистый натрий (NaI) в названии упомянут в связи с использованием его кристаллов, 106 кг которых распределены по девяти цилиндрам, уложенным в детекторе в три слоя по три в каждом. Annual означает «годовой», так как наблюдения редчайших событий осуществляются в течение уже нескольких лет, по ходу которых идут и споры ученых.
Так, журнал Nature некоторое время назад выступил с обзором, который озаглавил: «Известный ТМ-сигнал может свидетельствовать об ошибке в анализе данных». Вместе с тем это же издание три года назад отмечало, что с помощью ТМ-детектора в Гран-Сассо удалось обнаружить экзотический распад, получивший название «двойной захват электронов с двумя нейтрино». Ученые отталкивались от йода-124, который переходит в теллур, захватывая электрон. Время полураспада получившегося изотопа йода составляет всего 4,2 дня. Однако ксенон (Хе) захватывает сразу два электрона, что дает два нейтрона и два нейтрино. XENON-коллаборация время процесса оценивает как 1,8 х 1022 года. Между прочим, это больше жизни Вселенной в триллион раз!