Книга Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы - Хайно Фальке

с 1940‐х годов, были названы сейфертовскими галактиками – в честь их первооткрывателя Карла Сейферта. Так не были ли и в этих процессах замешаны черные дыры? В 70‐е и 80‐е годы астрономы собрали целый “зверинец” галактик, которые подозревались в том, что они прячут у себя черные дыры. Все их назвали активными галактиками (то есть галактиками с активными галактическими ядрами [АЯГ]). Область астрономии, которая была занята исследованиями этих галактик, просто бурлила активностью. Перед астрономами встал естественный вопрос: а не скрывается ли один из этих сверхтяжелых монстров и в центре нашего Млечного Пути?

Британские астрофизики Дональд Линден-Белл и Мартин Рис, выдвинувшие в 1971 году данную гипотезу, предсказали, что континентальный радиоинтерферометр со сверхдлинной базой – РСДБ – мог бы обнаружить в нашем галактическом центре компактный радиоисточник, похожий на черную дыру.

Радиоастрономы немедленно приступили к поиску, и всего три года спустя Брюс Балик и Роберт Браун с помощью радиоинтерферометра в Грин-Бэнк (Западная Вирджиния) действительно обнаружили такой объект в центре нашего Млечного Пути. При этом они опередили команду Рона Экерса и Миллера Госса из Университета Гронингена буквально на полшага. Экерс и Госс сопоставили данные интерферометра в Оуэнс-Вэлли (Калифорния) с данными совершенно нового радиоинтерферометра, построенного на территории бывшего концлагеря в Вестерборке в Нидерландах, и подтвердили существование таинственного радиообъекта.

Этот новый радиоисточник расположен в центре области, называемой Стрелец А, и считается сердцем Млечного Пути, то есть галактическим центром. Это, бесспорно, самый яркий радиоисточник в созвездии Стрелец. Второй по яркости радиоисточник – Стрелец В. Даже спустя несколько лет после открытия Балика и Брауна ученые в своих статьях все еще называли его “компактным радиоисточником в галактическом центре”. В конце концов Роберту Брауну это надоело и он придумал для него аббревиатуру – Стрелец А*. Звездочка означала только то, что это очень необычный объект. А поскольку астрономы ленивы и не любят печатать длинные названия, то они сократили название еще больше – до Sgr A* (Sag A*)[97]. (Методика присвоения названий в астрономии может заставить научных журналистов нас ненавидеть, но мы, астрономы, находим ее совершенно естественной и абсолютно нормальной.)

Вскоре ученые – в надежде получить более четкие изображения – провели измерения Sgr A* с помощью сети радиотелескопов РСДБ, но их постигло разочарование. Объект выглядел совершенно неинтересно: почти круглое, слегка сплющенное пятно. Мы и представить не могли, что черная дыра такая невзрачная. В последующие годы для получения изображения использовались все более высокие частоты, с помощью которых радиоастрономы надеялись получить значительно более четкие изображения. Но они опять смогли разглядеть только несимметричное пятно, хотя и меньшего размера. А затем их осенило: для радиочастотного излучения Млечный Путь играл роль как бы гигантского матового стекла, из‐за чего четкие контуры объектов казались размытыми. Мы видели лишь расфокусированное изображение того, что происходило в центре Млечного Пути, поскольку горячий газ и пыль в галактическом диске не давали нам получить по‐настоящему четкое изображение. Какое разочарование!

В еще большей степени это относилось к видимому свету. Густые газопылевые облака в диске нашего Млечного Пути не только рассеивали видимый свет, как они это делали и с радиоизлучением, но и полностью поглощали его, блокируя любую возможность заглянуть “за занавес”. Так неужели же Млечный Путь сохранит свою тайну навсегда?

Я как раз приступил к своей докторской диссертации, когда этот занавес неожиданно приподнялся. Астрономы из разных городов Германии организовали в Бонне минисеминар, где рассказали о своих последних, еще неопубликованных, открытиях, касающихся нашего галактического центра. Я пришел в необыкновенное возбуждение.

В 1988 году группа исследователей под руководством бывшего директора боннского Радиоастрономического института Петера Мезгера и его коллеги Роберта Зилки впервые провела измерения Sgr A* на длине волны 1,3 миллиметра. (Это тот самый диапазон миллиметровых волн, который мы позже использовали для получения нашего изображения.) Правда, в распоряжении ученых был только один телескоп и они не смогли получить четких изображений Sgr A*, но у них создалось впечатление, что в этом диапазоне он сиял на удивление ярко. Но еще более удивительным оказалось то, что на более высоких частотах, в дальнем инфракрасном диапазоне, интенсивность излучения резко падала и его уже невозможно было зарегистрировать. Так что же создавало это излучение миллиметрового диапазона? Ультрагорячий газ вблизи черной дыры или просто далекое теплое облако пыли?

В 90‐е годы сотрудники Института Макса Планка в Бонне совместно с сотрудниками обсерватории Хейстек в Массачусетском технологическом институте провели пионерское исследование по использованию интерферометра РСДБ в диапазоне миллиметровых волн. А мой боннский коллега Томас Кричбаум как раз перед семинаром провел первые РСДБ-измерения Стрельца А* на частоте 43 ГГц, то есть на длине волны 7 миллиметров, и его новые результаты обсуждались на семинаре. Это были самые четкие изображения данного объекта на самых коротких длинах волн из всех когда‐либо полученных. Влияние матового стекла на излучение уменьшается квадратично с уменьшением длины волны, и похоже было, что в конце концов мы сумеем увидеть нечто более интересное, чем просто размытое пятно. На фотографиях Кричбаума у пятна появилась небольшая выпуклость, вытянутая в одном направлении. Не было ли это расплывчатым изображением небольшого плазменного джета, похожего на те, что вылетали из больших квазаров?

Но главным событием семинара оказались впечатляющие результаты, полученные группой под руководством Рейнхарда Гензеля из Института внеземной физики имени Макса Планка в Гархинге – городке, расположенном недалеко от Мюнхена. Гензель и Андреас Эккарт направили камеру ближнего инфракрасного диапазона на галактический центр. (Такие камеры используют обычно для ночных съемок, потому что они позволяют видеть невидимое человеческому глазу тепловое излучение. Этот свет имеет гораздо большую длину волны, чем свет, который видит наш глаз, и ему легче проникнуть сквозь пыльную завесу нашей Галактики.) И внезапно темный центр Галактики озарился ярким светом. Но было ли это свечением черной дыры?

Светящееся пятнышко выглядело очень размытым, потому что свет звезд исказился в атмосфере Земли. Когда свет проходит через слои воздуха, предварительно проделав долгий путь сквозь пространство, он начинает мерцать. (Мы можем наблюдать этот эффект в жаркий летний день, когда в воздухе, поднимающемся от раскаленной мостовой, образуются слои с разными коэффициентами преломления и проходящий через них свет начинает мерцать, а очертания всех предметов, на которые мы сквозь эти слои смотрим, искажаются.) Подобным же образом, только в больших масштабах, атмосфера искажает свет звезд. На Земле создается впечатление, будто звезды мерцают, но если смотреть на них из космоса, мерцание полностью исчезает. Вот почему космические телескопы так важны для исследований. И все же искажения, вызванные атмосферой Земли,