Самый большой из когда бы то ни было наблюдаемых в космосе взрыв, обнаруженный NASA в начале 2005 года, выявил гораздо большую значимость черных дыр в эволюции звезд, чем это считалось раньше. Предположительно, черные дыры иногда сдерживают формирование звезд в галактиках, поглощая гигантское количество (триллионы триллионов тон) окружающего газа.
Как утверждают астрономы, наблюдаемый выброс продолжается уже в течение 100 миллионов лет. Этот выброс происходит под действием вращающейся супермассивной черной дыры, притягивающей удаленную галактику, расположенную в плотном кластере галактик. Черная дыра "выдула" два гигантских "пузыря" внутри галактики, выталкивая в стороны колоссальное количество газа, равное триллиону масс Солнца, то есть большее, чем масса всех звезд галактики Млечного пути. Каждый из "пузырей" во много раз больше, чем все, наблюдаемые ранее.
Происходит следующее: Во время процесса поглощения вращающейся черной дырой газа, значительная его часть выбрасывается назад в галактику вдоль оси вращения дыры. Две высокоскоростные струи сверхгорячего газа создают непрерывно расширяющиеся "пузыри".
Кратко остановимся на физике вращающейся черной дыры. Вращающиеся черные дыры известны также под названием черных дыр Керра. Известное из общей теории относительности решение уравнений Эйнштейна для метрики геометрии пространства-времени, искривляемого вращающейся черной дырой, носит название метрики Керра. В отличие от сферически симметричных решений уравнений гравитации для статической (невращающейся) и заряженной черной дырой (метрики Шварцшильда и Нордстрема-Рейзнера соответственно), которые удобно рассматривать в сферической системе координат, решение Керра обычно описывается в т. н. координатах сжатого эллипсоида вращения. Характеристиками вращающейся черной дыры являются два параметра – масса и момент импульса. Само название “вращающаяся” черная дыра требует объяснения, поскольку так называемый горизонт событий черной дыры не вращается, являясь просто граничной линией. Правильнее было бы считать, что вся остальная окружающая дыру материя увлекается во вращательное движение дырой (геометрия пространства-времени около вращающейся черной дыры устроена так, что имеет место т. н. увлечение инерциальных систем отсчета с угловой скоростью – известной функцией расстояния и угловой скоростью вращения самой дыры). Поскольку большинство звезд вращаются, то когда наступает стадия их эволюции перехода в черную дыру, то она также оказывается вращающаяся. При образовании дыры вещество звезды сильно сжимается, и, как следствие, скорость вращения существенно возрастает (см. www.gothosenterprises.com). Подобные процессы происходят и при образовании другого класса черных дыр – гигантских (до миллиарда масс Солнца) черных дыр в ядрах галактик.
Замечательной особенностью вращающихся черных дыр является т. н. процесс Пенроуза, когда существуют такие траектории падающих на дыру частиц, что после их поглощения энергия дыры (выраженная в параметром массы дыры) не возрастает, как обычно считают, а уменьшается! Этот эффект, очевидный из явного аналитического вида метрики, совершенно не соответствует интуитивным представлениям. В действительности, реально неубывающей величиной в процессах поглощения обычного вещества (для уравнения состояния которого справедливо, что сумма давления и плотности больше нуля или равна нулю, что имеет место для вакуума) является энтропия (этот факт показан еще в 1971 году Хоукингом), которая, как оказывается, всегда пропорциональна площади поверхности горизонта черной дыры (теорема площади для черной дыры).
Обсуждаемое событие выдувания “пузырей” черной дырой наблюдалось в NASA's Chandra X-ray Observatory (Рентгеновская обсерватория НАСА им. Чандра) и National Radio Astronomy Observatory's Very Large Array (Национальная радио-астрономическая обсерватория Большого Массива). Последняя из перечисленных обсерваторий является ведущей радио-обсерваторией мира. Она состоит из 27 радиоантенн с Y-образной конфигурацией расположения и находится на равнине св. Августина в 40 милях к западу от городка Сокорро, в Нью-Мексико. Каждая из антенн - 25 метров диаметром. Информация, собранная электроникой со всех антенн, позволяет достигать разрешения эквивалентного одной антенне с радиусом в 36 км и чувствительности, соответствующей установке 130 м в диаметре (подробности на сайте обсерватории: www.nrao.edu). Что же касается наблюдения в рентгеновском диапазоне (обсерватория НАСА им. Чандра), то в основном информация о черной дыре извлекается из спектральных линий железа, которые остаются после вычитания из спектральной картины галактики модельного спектра звезд. Оставшийся спектр представляет собой интенсивную и относительно широкую линию железа, которая порождается излучением материи в непосредственной близости от черной дыры. Проваливаясь в черную дыру, атомы материи разгоняются практически до скоростей света, и вещество настолько разогревается, что начинает интенсивно излучать преимущественно в рентгеновском (для удаленного наблюдателя) диапазоне. Атомы железа являются наиболее удобным инструментом наблюдений, поскольку из металлов этот элемент наиболее распространен в космосе, и его излучение при высоких температурах происходит максимально интенсивно. Более того, по степени изобилия железа в химическом составе излучающего вещества можно судить о возрасте черной дыры, а по ширине линии можно делать заключение о параметрах вращения дыры (детали можно найти в пресс-релизе Общества Макса Планка от 23 Февраля 2005 года www.mpe.mpg.de).
Обсуждаемое событие является чрезвычайно редким и загадочным. Взрывной исход, являясь совершенно неожиданным, представляет собой событие, которое, вероятно, происходило нередко ранее, на начальной стадии формирования галактик, когда вселенная была меньше и плотнее (в смысле взаимного расположения космических объектов).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.