Черные дыры по определению, настолько плотны, что даже свет не может вырваться наружу. Но спросите любого астрофизика, и он скажет, что черные дыры - один из самых ярких объектов во Вселенной. Так в чём же дело?
Ответ, отчасти, в том, что черные дыры не живут в одиночестве. Чудовищные черные дыры в центрах галактик, как правило, окружены жгучими облаками горячего газа. По мере того, как этот материал направляется к черной дыре, он может создавать космические ауры вокруг самого темного места в галактике.
Как ни странно, черная дыра в центре галактики Млечного Пути не настолько яркая, как должна быть. Разгадка тайны, почему эта черная дыра такая, относительно говоря, тусклая поможет прояснить связь между светом, который мы видим, и тем, что попадает внутрь.
Почему черные дыры такие яркие
Существует несколько способов, с помощью которых черные дыры могут казаться светящимися. Когда газ из близлежащих звезд падает в сторону черной дыры, газовые спирали, как вода, спускаются в канализацию. При этом он натирается и нагревается. По сути, это тот же самый процесс, с помощью которого бойскауты зажигают огонь двумя палками, за исключением того, что здесь температура этого газа может достигать миллионов градусов.
Горячий газ разрывает на части собственные атомы, создавая море положительных ионов и отрицательных электронов. Эти вспыхивающие заряженные частицы создают турбулентные магнитные поля, которые впрыскивают газ в две струи, направленные в противоположные стороны. Если одна из этих струй окажется под таким углом, что она устремится в сторону Земли, то мы увидим блестящую яркую черную дыру.
Но иногда нам не обязательно располагаться непосредственно на пути этого "пожарного шланга". Эти струи также могут вытекать и захлопываться в близлежащие облака газа или даже в соседнюю галактику. Столкновение вызывает отчетливое свечение.
Стрелец А
В центре нашей галактики лежит удивительный объект. Это чёрная дыра. "Как черная дыра, как энергетическая система, этот объект почти мертв", - сказал Джеффри Бауэр из Института астрономии и астрофизики Академии Синики в Хило, Гавайи. Вопрос в том, почему.
Одна из идей заключается в том, что когда газ падает к черной дыре и нагревается, дополнительное давление выталкивает его обратно. Действительно, в статье, опубликованной в марте 2020 года в "Астрофизическом журнале", Бауэр и ее коллеги обнародовали результаты многолетнего статистического анализа наблюдений за этой черной дырой, названной Стрельцом А* ("А-звезда"), с рентгеновского спутника "Чандра". В ходе исследования были обнаружены признаки того, что горячий газ вблизи Стрельца A* движется наружу и охлаждается.
Но Стрелец A* не умер. Газ из него всплывает и булькает, иногда становясь в сотни раз ярче. Астрономы не уверены, являются ли эти факелы результатом падающих комков горячего газа, ударных волн, движущихся сквозь газ, или щелкающих дуг из магнитного материала, похожих на солнечные факелы, которые дугообразно выходят из Солнца.
Чтобы получить полную картину происходящего, астрономы попытались наблюдать за Стрельцом А* одновременно с помощью множества различных типов телескопов.
Ключом к этому предприятию являются телескопы Event Horizon Telescope-11, разбросанные по всей Земле и действующие как единый инструмент. Телескоп EHT может видеть, как светящийся газ тащится по окраинам черной дыры незадолго до того, как он упадет внутрь. Другие телескопы видят, что происходит дальше от черной дыры. Затем астрономы могут сравнить эти виды, чтобы выяснить, что вызывает вспышки.
Впервые EHT начал наблюдать Стрелец A* в 2017 году с восьми из этих 11 телескопов (остальные три будут добавлены позже). Каждую весну существует только 10-дневный период, в течение которого все телескопы EHT могут видеть астрономические цели - мучительно короткое окно наблюдения, которое значительно уменьшает погрешность. К сожалению, плохая погода в 2018 г. ограничила наблюдения, а в 2019 г. технические проблемы заставили астрономов вообще их отменить.
Однако в 2017 году астрономам повезло. Они не только смогли скоординировать запуск EHT с наблюдениями с космических рентгеновских телескопов, но и случайно наблюдали, когда Стрелец A* выпустил факел. Астрономы еще не обнародовали эти данные.
К сожалению, наблюдательная кампания 2020 года, которая должна была начаться 26 марта, была отменена из-за пандемии КОВИД-19. Астрономам придется отложить следующий взгляд EHT на Стрелец А* до 2021 года.
