"...bylo oshushenie, chto my vidim kak chernaya dyra dyshit"

Astronomy Kaliforniiskogo universiteta neozhidanno stali svidetelyami burnyh processov v goryachei plazme, uvlekaemoi prityazheniem massivnoi chernoi dyroi v centre Mlechnogo Puti, kotoraya udalena ot nas na 26 000 svetovyh let. Eto pervoe nablyudenie goryachei plazmy okolo ob'ekta Sgr A* v infrakrasnom diapazone bylo vypolneno na 10-metrovom teleskope Kek II, raspolozhennom na Gavaiyah.

Ris. 1. Vershina Mauna Kea (4205 m, Gavaii) posle dekabr'skogo snegopada. Dve iz neskol'kih kroshechnyh tochek na vershine gory i est' para teleskopov Kek I i Kek II. S etoi ravniny do nih bolee 20 km. Nado skazat', chto i shtab kvartira observatorii raspolagaetsya ne na vershine, a gorazdo nizhe. Mnogie astronomy, nablyudayushie na Kekah i drugih tamoshnih teleskopah, nahodyat, chto postoyannoe prebyvanie na etoi vysote ne sposobstvuet produktivnoi rabote ih mozga. Vozmozhno, tak otrazhaetsya na organizme kislorodnoe golodanie, no kak by tam ni bylo, bol'shinstvo iz nih priznaetsya, chto na vysotah blizhe k 3000 metrov i nizhe, gde oni obychno i provodyat osnovnuyu chast' svoego vremeni, ih golova chuvstvuet sebya gorazdo svezhee, a "protekanie burnyh processov v goryachei plazme serogo veshestva mozga" oshutimo uskoryaetsya.

Plazma - goryachaya ionizirovannaya gazoobraznaya sreda - kak izvestno, yavlyaetsya chetvertym sostoyaniem materii, kotoroe razitel'no otlichaetsya ot treh privychnyh nam na Zemle (tverdye tela, zhidkosti i gazy). Tem ne menee, astronomy schitayut, chto imenno iz nee sostoit 99% vidimoi nam Vselennoi, vklyuchaya Solnechnuyu sistemu, zvezdy i galaktiki (temnaya materiya i temnaya energiya poka ne v schet; o nih my poka pochti nichego ne znaem - prim. perev.).

Rasskazyvaet rukovoditel' issledovatel'skoi gruppy, professor Kaliforniiskogo universiteta Andrea Ges: "Vse predydushie nablyudeniya v radiodiapazone i v rentgene kazalos' by ukazyvali na to, chto plazma uhodit v central'nuyu chernuyu dyru Galaktiki rovnym, spokoinym potokom, kotoryi narushaetsya vspleskami lish' izredka, ot sily 2% vremeni. Nashi nablyudeniya v infrakrasnoi oblasti spektra obnaruzhili sovsem inuyu kartinu: process pitaniya etoi chernoi dyry skoree napominaet burnyi vodopad, v kotorom pochti postoyanno proishodyat energeticheskie vspleski, vyzyvaemye vozmusheniem gaza".

Ris. 2. Radioizobrazhenie central'noi chasti Mlechnogo Puti na dline volny 3,6 sm. Yarkii tochechnyi istochnik v centre - ob'ekt Sgr A*, dinamicheskii centr nashei zvezdnoi sistemy, v kotorom nahoditsya sverhmassivnaya chernaya dyra. V radiodiapazone ob'ekt ne pokazyvaet sil'noi peremennosti, a ego izluchenie nosit neteplovoi (sinhrotronnyi) harakter. Mini-spiral' vokrug nego - obychnoe teplovoe izluchenie goryachego ionizirovannogo gaza, uchastvuyushego v uporyadochennom dvizhenii vokrug Sgr A*.

Ris. 3. Rentgenovskoe izobrazhenie central'noi chasti Mlechnogo Puti, poluchennoe kosmicheskoi observatoriei Chandra. Kroshechnaya tochka v centre sovpadaet s mestopolozheniem radioistochnika Sgr A*, odnako zastat' ego v rentgene v takom yarkom sostoyanii udaetsya ne chasto. Snimok sdelan kak raz v moment moshnoi rentgenovskoi vspyshki 26-27 oktyabrya 2000 goda. Osnovnuyu chast' vremeni v etom diapazone on prebyvaet spokoinym.

"Ya dumayu, eto nastoyashii proryv, - dobavlyaet Mark Morris, professor fiziki i astronomii, rabotayushii s Ges. - Eto ogromnyi skachok, a ne prosto shag vpered. Imenno infrakrasnye luchi okazalis' luchshim zondom tam, gde rech' idet o pitanii chernoi dyry. V etom diapazone mozhno videt' vse podrobnosti etogo deistva".

"Odna iz velichaishih zagadok v ponimanii central'nogo ob'ekta Mlechnogo Puti zaklyuchaetsya v tom, chto on izluchaet gorazdo men'she sveta po sravneniyu s chernymi dyrami v centrah drugih galaktik, - prodolzhaet Ges. - Teper' my otkryli novoe okno, cherez kotoroe mozhno nepreryvno nablyudat' za materiei, padayushei na central'nuyu chernuyu dyru Galaktiki".

Ris. 4. V vozraste 4 let Andrea Ges vovsyu smotrela na nebo v teleskop, a v 33 goda uzhe ne somnevalas', chto v centre Mlechnogo Puti nahoditsya chernaya dyra s massoi bolee chem v 3 milliona solnechnyh.

Dva predshestvuyushih goda Ges i ee kollegi nablyudali ob'ekt s ispol'zovaniem adaptivnoi optiki 10-metrovyh teleskopov imeni Keka, poluchaya snimki vysokogo razresheniya v polose 3,8 mkm - mezhdu samym korotkovolnovym IK-izlucheniem, gde dominiruyut zvezdy, i srednim, ili teplovym, IK-izlucheniem, gde dominiruet pyl'.

"Etomu predshestvovala dlinnaya istoriya neudachnyh popytok obnaruzhit' etot zagadochnyi ob'ekt v infrakrasnom diapazone, - kommentiruet Ges. - V bolee korotkovolnovoi oblasti ot etoi polosy (1-2 mkm) trudnosti voznikali iz-za togo, chto v centre Galaktiki slishkom mnogo zvezd. V teplovyh IK-luchah (>8 mkm) ih ne bylo, zato vse portila nagretaya pyl', kotoroi tam bolee chem dostatochno. Nashi nyneshnie nablyudeniya okazalis' uspeshnymi po toi prostoi prichine, chto my vybrali polosu kak raz mezhdu etimi dvumya problematichnymi diapazonami i ispol'zovali vsyu mosh' adaptivnoi optiki. Takie nablyudeniya stali vozmozhny lish' god nazad.

Somnenii v dostovernosti nashih nablyudenii u nas net. Pryamo na tom meste, gde nahoditsya chernaya dyra, my vidim yarkii istochnik s takimi svoistvami, kotoryh net u zvezd vokrug. On gorazdo yarche v bolee dlinnyh volnah, chem zvezdy, i k tomu zhe on nepodvizhen, togda kak poslednie v centre Galaktiki dvizhutsya na ogromnyh skorostyah. Samoe glavnoe ne v tom, chto my zafiksirovali izluchenie plazmy vokrug nego, a v tom, chto ono okazalos' v vysshei stepeni nepostoyannym, prichem ego yarkost' menyaetsya na vremennoi shkale nedel', dnei i dazhe v predelah odnogo chasa! Bylo oshushenie, chto my vidim kak chernaya dyra dyshit.

Ris. 5. Dinamika Sgr A* v infrakrasnom diapazone (3,8 mkm).
Vsego za nedelyu s 10 po 17 iyunya 2003 goda blesk ob'ekta upal s 12,2^m do 13,8^m, chto oznachaet oslablenie v chetyre raza. Pri etom maksimal'naya skorost' ugasaniya nablyudalas' v konce: za poslednie 40 minut ob'ekt oslab v dva raza! Na central'nom risunke ukazana yarkaya zvezda S0-2, kotoraya v 2002 godu pochti slilas' na nebe s ob'ektom Sgr A*, proidya ot nego na rasstoyanii vsego 120 a.e. V 2003 godu ona snova razdelilas' s nim, uidya vverh na rasstoyanie bolee 0,05" i pozvoliv Ges nablyudat' plazmu okolo chernoi dyry bez nalozheniya. Nesmotrya na to, chto imenno eta zvezda sdelala sensaciyu 2002 goda o "blizkom prolete k central'noi chernoi dyre Galaktiki", rekordsmenom, soglasno Ges, ostaetsya zvezda S0-16, kotoraya v 2000 godu proneslas' okolo chernoi dyry na eshe men'shem rasstoyanii - 90 a.e. Na snimke 16 iyunya ona edva proyavilas'.

Chernymi dyrami obychno nazyvayut kollapsirovavshie zvezdy, kotorye nastol'ko szhalis' i uplotnilis', chto gravitacionnoe prityazhenie ne pozvolyaet nikakomu telu uiti s ih poverhnosti, dazhe svetu. Poetomu vy ne mozhete uvidet' neposredstvenno samu chernuyu dyru. Odnako ee prisutstvie mozhno obnaruzhit', k primeru, po vozdeistviyu na okruzhayushie zvezdy, kotoroe vpolne nablyudaemo. Tam, v sozvezdii Strel'ca, kuda proektiruetsya centr nashei Galaktiki Mlechnyi Put', nahoditsya chernaya dyra s massoi bolee treh millionov mass Solnca".

S 1995 goda dlya izucheniya galakticheskogo centra Andrea Ges ispol'zovala 10-metrovyi teleskop Kek I, raspolozhennyi na vershine Mauna Kea (Gavaii). Ona nablyudala za dvizheniem 200 blizhaishih k nemu zvezd. V pervye gody dlya dostizheniya vysokogo razresheniya ona ispol'zovala tehniku, nazyvaemuyu eyu infrakrasnoi spekl interferometriei, a poslednie neskol'ko let - adaptivnuyu optiku, kotoraya pozvolila ei videt' detali ee bolee chetko.

"Observatoriya imeni Keka - odno iz luchshih mest na planete dlya podobnyh issledovanii", - uveryaet Andrea. Po ee slovam, astronomy znayut polozhenie etoi chernoi dyry nastol'ko zhe horosho, "naskol'ko horosho zhitel' Los-Andzhelesa znaet mestopolozhenie svoego druga iz Bostona, esli on mozhet ukazat' ego s tochnost'yu do razmerov ladoni".

Letnimi vecherami v srednih shirotah galakticheskii centr podnimaetsya sravnitel'no nevysoko nad yuzhnym gorizontom. Nahodyashayasya tam chernaya dyra poyavilas' na svet milliardy let tomu nazad, vozmozhno v rezul'tate sliyaniya v odin sverhtyazhelyi ob'ekt mnozhestva obyknovennyh chernyh dyr, ostavshihsya posle kollapsa ochen' massivnyh zvezd.

Desyatiletiyami izluchenie etogo ob'ekta bylo dostupno astronomam tol'ko v radiodiapazone, v kotorom ne bylo zametno osoboi peremennosti. Neskol'ko let nazad stalo vozmozhnym zafiksirovat' ego izluchenie v rentgene. Teper' nastupilo vremya osvoeniya diapazona mezhdu etimi dvumya "krainostyami", v kotorom mozhno bylo by detal'no izuchit' povedenie plazmy.

Na etom puti astronomy hotyat ponyat', chto zastavlyaet gaz svetit'sya po mere ego priblizheniya i pogruzheniya v chernuyu dyru. Andrea Ges i ee kollegi planiruyut i dal'she nablyudat' za ob'ektom v razlichnyh uchastkah blizhnego IK-diapazona. Mezhdu prochim, sredi ee kolleg - professor fiziki i astronomii Erik Beklin, tot samyi, kotoryi v 1968 godu vmeste s Neigebauerom zafiksiroval moshnoe izluchenie v blizhnem IK-diapazone, ishodyashee iz centra Mlechnogo Puti.

perevod:
A.I.D'yachenko, obozrevatel' zhurnala "Zvezdochet"

1). Sgr A* (Strelec A*). Ponyat' nomenklaturu, svyazannuyu s central'nym ob'ektom Mlechnogo Puti, proshe vsego s pomosh'yu illyustracii. Nachnem so Strel'ca A (bez zvezdochki). Na levom snimke v pravom nizhnem uglu yarkii, pohozhii na kokon ob'ekt i est' radioistochnik Strelec A, kotoryi, voobshe govorya, byl pervym radioistochnikom, obnaruzhennym na nebe. Eto sdelal Karl Yanski v 1930-e gody. V seredine XX veka, po mere otkrytiya novyh ob'ektov v radiodiapazone, astronomam kazalos', chto ih budet nemnogo. Poetomu dlya ih oboznacheniya k nazvaniyu sozvezdiya prosto dobavlyali bukvu latinskogo alfavita. Ochen' skoro stalo yasno, chto bukv prosto-naprosto ne hvatit. I vse zhe samye znamenitye "zvezdy" radioneba svoi imena sohranyayut do sih por.

Ris. 6. Snimok central'noi oblasti Mlechnogo Puti v radiodiapazone. Pomimo yarkogo radioistochnika Strelec A Vostochnyi i udivitel'nyh volokon Radiodugi galakticheskogo centra, zdes' oboznacheno mestopolozhenie dvuh molodyh zvezdnyh skoplenii: Arches (A) i Quintuplet (Q). Sami skopleniya na snimkah ne vidny, odnako mestopolozhenie vtorogo iz nih vydaet kroshechnaya kaplya - znamenitaya tumannost' vokrug odnoi iz yarchaishih zvezd Galaktiki s neobychnym imenem Pistolet.

Bolee detal'noe izuchenie istochnika Strelec A obnaruzhilo ego slozhnuyu strukturu. Samyi vneshnii kokon, imeyushii neteplovuyu prirodu, teper' nazyvayut Strelec A Vostochnyi. Schitaetsya, chto eto izluchenie rasshiryayusheisya obolochki sverhnovoi, v polosti kotoroi teper', k svoemu neschast'yu, okazalas' central'naya chernaya dyra. V zapadnoi chasti etoi obolochki my vidim troinuyu mini-spiral', nazyvaemuyu Strelec A Zapadnyi. Ee izluchenie nosit teplovoi harakter i voznikaet v nagrevayushihsya gazovyh potokah, ustremlyayushihsya k centru tyagoteniya. I nakonec sovsem ryadom s centrom etoi mini-spirali, pryamo na galakticheskom ekvatore, nahoditsya kroshechnyi yarkii istochnik sinhrotronnogo radioizlucheniya. Eto i est' radioob'ekt Strelec A* (Sgr A*) (vernut'sya...)

Ris. 7. Bolee detal'naya anatomiya ob'ekta Strelec A pokazyvaet, chto on sostoit iz treh vlozhennyh radioistochnikov: neteplovogo istochnika radioizlucheniya Strelec A Vostochnyi, teplovogo istochnika radioizlucheniya Strelec A Zapadnyi i samogo zagadochnogo central'nogo ob'ekta Strelec A* (Sgr A*), radioizluchenie kotorogo snova nosit neteplovuyu (sinhrotronnuyu) prirodu. Na etom snimke on edva zameten, no horosho viden kak belaya tochka na radiosnimke v nachale stat'i.

2). Sinhrotronnoe izluchenie (drugoe nazvanie: magnitotormoznoe izluchenie). Izluchenie relyativistskih elektronov, dvizhushihsya po spiralyam, navivayushimsya na linii magnitnogo polya. Izluchenie vyzvano radial'nym uskoreniem relyativistskih elektronov pod deistviem sily Lorenca. Analogichnuyu prirodu imeet osnovnaya chast' izlucheniya Krabovidnoi tumannosti. Kogda vy smotrite na nee v teleskop, ne zabyvaite, chto l'vinaya massa fotonov, popadayushih vam v glaz, izluchaetsya chasticami, letyashimi vam navstrechu pochti so skorost'yu s. Trudno poverit', no v sobstvennoi sisteme otscheta takoi chasticy (ul'trarelyativistskogo elektrona), ei kazhetsya, chto ona izluchaet fotony gorazdo bolee nizkoi energii (naprimer, teplovye IK-fotony), odnako nablyudatel' na Zemle vidit ih v okulyar kak gorazdo bolee energichnye fotony vidimogo diapazona.

Obychno, kogda govoryat o dopler-effekte v prilozhenii k Kosmosu, vsegda vspominayut kosmologicheskoe krasnoe smeshenie. Sinhrotronnoe izluchenie - yarchaishii primer togo, kak okolosvetovye skorosti, naoborot, privodyat k real'no nablyudaemomu gigantskomu fioletovomu smesheniyu. O tom, pochemu eto izluchenie szhimaetsya v uzkie konusy s os'yu, kasayusheisya vintovoi traektorii elektrona, budet skazano chut' nizhe. (vernut'sya...)

Eshe raz brosim retrospektivnyi vzglyad na istoriyu nablyudenii central'nogo ob'ekta Galaktiki.

Radio diapazon

Iznachal'no i uzhe ochen' davno Sgr A* nablyudalsya v radiodiapazone. Zdes' on bolee menee postoyanen v yarkosti, sovpadaet s dinamicheskim centrom Galaktiki i peremeshaetsya na nebe otnositel'no dalekih kvazarov lish' postol'ku, poskol'ku Solnce dvizhetsya vokrug nego po galakticheskoi orbite (M.Reid, 1999).

Rentgen

Sistematicheskie nablyudeniya ob'ekta v rentgene stali dostupny astronomam lish' v poslednie gody. Rentgenovskii istochnik, sovpadayushii na nebe s radioistochnikom Sgr A*, proyavlyaet sushestvenno vspyshechnuyu prirodu. Astronomy razdelyayut ego izluchenie na dve komponenty:

• slabuyu stabil'nuyu komponentu, moshnost' kotoroi, soglasno nablyudeniyam, postoyanna v predelah 10% vot uzhe 4 goda i kotoraya prihodit iz oblasti s diametrom poryadka 1,4 uglovoi sekundy;

• tochechnuyu peremennuyu komponentu, ne razreshennuyu prostranstvenno. Poslednie nablyudeniya istochnika rentgenovskimi orbital'nymi observatoriyami Chandra i HMM-N'yuton svidetel'stvuyut, chto priblizitel'no raz v den' eta komponenta ispytyvaet bystrye i dovol'no sil'nye vspleski yarkosti, prodolzhayushiesya obychno ot desyatkov minut do neskol'kih chasov. Moshnost' izlucheniya pri etom vozrastaet v 5 i bolee raz (rekordnyi vsplesk s uvelicheniem rentgenovskoi svetimosti v 45 raz byl zafiksirovan 26-27 oktyabrya 2000 goda).

Soglasno etim nablyudeniyam, rentgenovskie vspyshki okolo ob'ekta Sgr A* voznikayut vse-taki oshutimo chashe, chem mozhet pokazat'sya iz slov Andrea Ges, kogda ona govorit o "vspleskah, narushayushih spokoinoe padenie veshestva na chernuyu dyru lish' v 2% vremeni".

Vo vremya takih vspyshek proishodyat ochen' bystrye kolebaniya yarkosti, naprimer, pyatikratnoe oslablenie bleska za 10 minut. Vysokaya dinamichnost' rentgenovskogo istochnika zastavlyaet astronomov ogranichit' razmery izluchayushei oblasti sferoi s radiusom zemnoi orbity. Vyhodit, za eto izluchenie otvechayut samye blizkie okrestnosti chernoi dyry, vozmozhno, vnutrennie chasti akkrecionnogo diska.

Ris. 8. Esli istochnik sil'no menyaet svoyu yarkost' za 10 minut, to radius oblasti, v kotorom eto izluchenie voznikaet (R), ne dolzhen prevoshodit' rasstoyanie, prohodimoe svetom za 10 minut. V protivnom sluchae, oslablenie yarkosti tochki A budet "maskirovat'sya" svetom, idushim ot tochek V i S, eshe kak minimum na protyazhenii R/s > 10 min. Lish' posle etogo fotony, pokinuvshie B i C v moment nachala ugasaniya istochnika, nakonec dostignut glaza nablyudatelya. Eto prostoe soobrazhenie pozvolyaet ocenivat' razmery mnogih kosmicheskih ob'ektov, opirayas' tol'ko na skorost' kolebanii ih bleska. Chut' bol'she 8 minut trebuetsya luchu sveta, chtoby probezhat' rasstoyanie ot Solnca do Zemli, - otsyuda radius zemnoi orbity nazyvaetsya v kachestve ocenki razmerov oblasti vokrug ob'ekta Sgr A*, izluchayushei v moment rentgenovskoi vspyshki.

IK-luchi

Vidimaya oblast' spektral'nogo diapazona dlya izucheniya central'nyh oblastei Galaktiki nedostupna po ochevidnoi prichine - vvidu ogromnogo kolichestva pyli na luche zreniya. Ostayutsya infrakrasnye luchi, kotorye davno uzhe schitalis' ochen' perspektivnymi v etoi oblasti, i primykayushee k nim submillimetrovoe izluchenie.

V 1968 godu Beklin i Neigebauer zafiksirovali infrakrasnoe izluchenie otnyud' ne central'nogo istochnika, a tesno okruzhayushih ego oblastei zvezdoobrazovaniya. Delo v tom, chto 10% izvestnyh nam segodnya samyh massivnyh, a znachit i ochen' molodyh zvezd Galaktiki tesnitsya vsego v treh molodyh skopleniyah okolo Sgr A*: Central'noe, Pyat' bliznyashek (Quintuplet) i Arches cluster (ne risknu sdelat' perevod, poka on ne ustoyalsya). Pervoe iz nih, kotoroe umeshaetsya v central'nom parseke Galaktiki (!), tochnee infrakrasnoe izluchenie ego protozvezd i pyli - vot chto uvideli Beklin i Neigebauer.

Teper', kogda Andrea Ges i ee kollegi prodemonstrirovali kak vyglyadit v infrakrasnom diapazone (v polose L' = 3,8 mkm) sam central'nyi ob'ekt, yasno, chto do poyavleniya takih novshestv, kak adaptivnaya optika ili infrakrasnaya spekl interferometriya, uvidet' ego bylo v principe nevozmozhno. Eshe raz vzglyanite na ih snimki i obratite vnimanie na masshtab: eto kvadraty so storonoi vsego 1,2 uglovoi sekundy.

No, kak okazalos', dazhe s poyavleniem adaptivnoi optiki na krupnyh teleskopah ob'ekt eshe nekotoroe vremya ostavalsya nedostupnym. Kogda ego pytalis' nablyudat' v blizhnem IK diapazone (1-2 mkm), on prosto tonul v svete zvezd. Oni tam yarche, chem v polose 3,8 mkm, a Sgr A* naoborot tusklee. Kogda zhe Sgr A* pytalis' rassmotret' v teplovyh IK-luchah (> 8 mkm), tam on tonul v izluchenii nagretoi pyli.

S poyavleniem na teleskopah im. Keka infrakrasnoi kamery NIRC2, sposobnoi rabotat' v svyazke s sistemoi adaptivnoi optike, Andrea i ee kollegi sdelali estestvennyi i naprashivayushiisya hod: oni posmotreli na centr Mlechnogo Puti v polose mezhdu dvumya neudachnymi diapazonami. Zvezda S0-2, "naehavshaya" na Sgr A* v 2002 godu i "meshavshaya rabotat'", v etom godu nakonec-to otoshla dostatochno daleko ot perinigrikona, i otkryla astronomam dolgozhdannuyu cel'.

Glava dlya skeptikov

"Somnenii v dostovernosti nashih nablyudenii u nas net", - skazala Ges. V press-relize opusheny nekotorye fakty na etot schet, poetomu eshe raz vernemsya k voprosu "o glavnom". Itak, otkuda uverennost' v tom, chto Andrea i ee kollegi nablyudali v IK diapazone imenno izluchenie central'nogo sverhmassivnogo ob'ekta Galaktiki. Sudite sami:

1. Obnaruzhennyi IK istochnik sovpadaet s tochechnym sinhrotronnym radioistochnikom Sgr A* s tochnost'yu vsego 6 millisekund! Chestno govorya, posle vnimatel'nogo "razbora poletov" zvezd v okrestnosti dinamicheskogo centra mass Galaktiki, i posle othoda ot etogo centra zvezdy S0-2 v 2003 godu, mne dlya ubezhdeniya vpolne dostatochno etogo punkta. Odnako Andrea imeet eshe tri argumenta.

Ris. 9. Orbity shesti izbrannyh zvezd vokrug dinamicheskogo centra Galaktiki. Tochkami otmecheny polozheniya zvezd s 1995 po 2002 god (nomer zvezdy stoit okolo ishodnogo polozheniya v 1995 godu). Samaya poslednyaya golubaya tochka na orbite zvezdy S0-2 otmechaet ee prohozhdenie perinigrikona v 2002 godu na rasstoyanii okolo 120 a.e. ot dinamicheskogo centra Galaktiki (oboznachen zvezdochkoi). Orbita zvezdy S0-16 (zheltyi cvet) imeet uzhe dve tochki posle perinigrikona: ee sblizhenie s ob'ektom Sgr A* sostoyalos' v 2000 godu. Andrea Ges ocenila minimal'noe rasstoyanie ot zvezdy do centra vsego v 90 a.e. Nablyudat' ee gorazdo slozhnee, chem S0-2, ibo blesk ee v IK-diapazone (tochnee, v polose K ~ 2,2 mkm) vsego 15,3^m, togda kak u S0-2 on dostigaet 13,9^m.

2. Naidennyi na meste Sgr A* IK-istochnik (dalee Sgr A*-IR) okazalsya pochti nepodvizhnym (s tochnost'yu do 300 km/s, kotoraya poka ogranichena nebol'shim intervalom nablyudenii). Eto bolee chem na poryadok men'she, chem skorosti, demonstriruemye zvezdami, prohodivshimi na rasstoyanii menee 10 millisekund ot dinamicheskogo centra Galaktiki. Dlya sravneniya zvezda S0-2 proletela perinigrikon na skorosti okolo 6000 km/s, a zvezda S0-16 - na skorosti okolo 9000 km/s.

3. Pri nablyudeniyah v raznye nochi blesk Sgr A*-IR v polose 3,8 mkm menyalsya ot 12,2^m do 13,8^m. Nablyudalis' izmeneniya yarkosti v 4 raza za nedelyu i v 2 raza za 40 minut! Ni odna iz blizkih zvezd takih kolebanii ne imela (nebol'shie byli, no sushestvenno slabee).

4. I nakonec, ob'ekt chrezvychaino krasnyi. Pokazatel' cveta K-L' > 2,1^m (tochnogo ravenstva net, ibo, kak uzhe skazano, v polose K ~ 2 mkm byla sdelana lish' verhnyaya ocenka ego bleska). V etom sluchae Sgr A*-IR kak minimum na 1 zvezdnuyu velichinu krasnee, chem lyuboi drugoi IK istochnik, vidimyi v polose L' ryadom s nim (ochevidno, vse ostal'nye - zvezdy).

Poslednii punkt byl ozhidaemym. Takoi krasnyi cvet legko predskazyvalsya po slabosti Sgr A*-IR v polose 2 mkm i po nedavnim uspeshnym nablyudeniyam ob'ekta v submillimetrovom diapazone.

Opirayas' na eti chetyre punkta, Andrea i delaet vyvod o tom, chto Sgr A*-IR, radioistochnik Sgr A* i vspyhivayushii rentgenovskii ob'ekt na tom zhe meste sut' odno i to zhe v treh licah - sverhmassivnaya chernaya dyra v centre Mlechnogo Puti. V press-relize Andrea ocenivaet ee massu "bolee 3 millionov solnechnyh", hotya v poslednih svoih rabotah ona sklonyaetsya k ocenke 4±0,3 h 10⁶ Ms. Eto ocenka neskol'ko vyshe, chem sdelannaya astronomami na Yuzhnoi Evropeiskoi Observatorii (2,6 h 10⁶ Ms), no u Andrea est' na to veskie osnovaniya: neskol'ko tshatel'no izuchennyh zvezdnyh orbit v centre Mlechnogo Puti. Eto prezhde vsego orbity zvezd S0-2, S0-16 i S0-19.

Dlya trenirovki voobrazheniya

Ochen' korotkaya vremennaya shkala kolebanii bleska, nablyudavshihsya astronomami v polose 3,8 mkm, govorit o tom, chto IK-izluchenie prihodit iz oblasti s radiusom vsego 5 a.e. (orbita Yupitera!). Dlya chernoi dyry s massoi 4 mln. Ms eto 80 radiusov Shvarcshil'da. Po-vidimomu, IK-izluchenie voznikaet v okruzhayushih ee akkrecionnyh potokah.

K etomu faktu dobavim uzhe nazvannyi krug s radiusom 1 a.e., v kotorom voznikayut vspyshki rentgenovskogo izlucheniya. Krug etot vsego v 16 raz bol'she samoi chernoi dyry. Mozhno predstavit' sebe etu oblast', kak vnutrennyuyu chast' akkrecionnogo diska. Ochen' blizko k centru, znachit, ochen' zhestkie usloviya. Lyubaya neustoichivost' v gazovyh potokah v etom tesnom kol'ce (poslednem po mere priblizheniya gaza k gorizontu chernoi dyry?) proyavlyaetsya teper' uzhe glavnym obrazom v korotkovolnovoi chasti spektra, to est' v rentgenovskom i, vozmozhno, gamma diapazone.

Takuyu kartinu risuyut segodnya mnogie astronomy, opirayas' na fakty i nashe sovremennoe ponimanie zakonov prirody.

Ris. 10. Akkrecionnyi disk s radiusom orbity Yupitera i dzhety - takuyu kartinu okrestnostei Sgr A* risuyut segodnya mnogie astronomy, opirayas' na fakty i nashe sovremennoe ponimanie zakonov prirody.

Astronomy nazvali infrakrasnuyu polosu "novym oknom, cherez kotoroe mozhno nepreryvno nablyudat' za materiei, padayushei na central'nuyu chernuyu dyru Galaktiki", i konechno teper' budut postoyanno v nego smotret'. K etomu mozhno dobavit', chto okno eto ne imeet analogov, ibo v radio-okne my pochti ne vidim peremennosti i, tem samym, lisheny dinamiki processa. V rentgene dinamika est', no sobytiya redki, teleskopov nemnogo (nablyudeniya v rentgene vozmozhny tol'ko s orbity), razreshenie kak prostranstvennoe, tak i spektral'noe ogranicheny. A v novoe okno mozhno smotret' nepreryvno s lyubogo krupnogo nazemnogo teleskopa. Smotret' s subsekundnym razresheniem, kotoroe dayut sistemy adaptivnoi optiki, i pri etom videt' dinamiku postoyanno, ibo kak pokazali nablyudeniya Ges, ob'ekt v etom okne bukval'no "dyshit".

Kogda vrach hochet uznat' sostoyanie pacienta, on slushaet ego dyhanie i probuet pul's. Videt', kak dyshit central'nyi ob'ekt Mlechnogo Puti, i derzhat' ruku na ego pul'se - kak tut ne udivlyat'sya!

Mehanizm izlucheniya

Chto kasaetsya mehanizma izlucheniya, Ges i ee kollegi schitayut, chto za pul'saciyami v IK-diapazone i vspyshkami v rentgene stoit odin i tot zhe mehanizm - sinhrotronnoe izluchenie relyativistskih elektronov. Odnako, neopredelennost' v ponimanii processov izlucheniya v akkrecionnyh diskah poka ochen' vysoka. Gde, kak i kogda uskoryayutsya eti elektrony? Kak vedet sebya materiya, uvlekaemaya chernoi dyroi, v celom? Vse eto - voprosy, kotorye stoyat pered astronomiei segodnya.

My uzhe govorili, chto v blizhnem i teplovom IK-diapazonah byli sdelany verhnie ocenki svetimosti istochnika Sgr A*. Znaya ego moshnost' v radio i v rentgene, astronomy eshe do publikacii rezul'tatov Ges i ee kolleg vynuzhdeny byli priznat' fakt chrezvychaino nizkoi bolometricheskoi svetimosti central'nogo ob'ekta Galaktiki po sravneniyu s analogichnymi ob'ektami v yadrah drugih zvezdnyh sistem - vsego 10³⁶ erg/s (osnovnaya chast' etoi energii vysvechivaetsya v submillimetrovom diapazone).

Eto v trista millionov raz men'she eddingtonovskoi svetimosti dlya ob'ekta s podobnoi massoi. Poslednee obstoyatel'stvo segodnya vyzyvaet u astronomov bol'shoi interes i trebuet nekotorogo poyasneniya.

Predel'naya (eddingtonovskaya) svetimost' tela s massoi M opredelyaetsya iz teh soobrazhenii, chto pri nekotoroi svetimosti Ledd davlenie izlucheniya sravnivaetsya s siloi gravitacionnogo prityazheniya, sozdavaemogo etoi massoi M. Dal'neishee vozrastanie svetimosti dolzhno raznesti samo telo (ili padayushuyu na nego materiyu, kak v sluchae chernoi dyry) v raznye storony. Takim obrazom eddingtonovskaya svetimost' - eto teoreticheskii predel na vozmozhnuyu dolgovremennuyu svetimost' lyubogo stabil'nogo nebesnogo tela. Pravda, zdes' nuzhno sdelat' sushestvennuyu ogovorku: v sfericheski simmetrichnom sluchae. (My ne budem zdes' detal'no uglublyat'sya v etot vopros, odnako chut' nizhe vy uvidite podskazku, kak chernaya dyra mozhet oboiti i etot predel. Eto nazyvaetsya sverheddingtonovskoi svetimost'yu.)

Chernaya dyra - isklyuchitel'no effektivnoe sredstvo dlya prevrasheniya gravitacionnoi energii padayushego na nee gaza v svet. V principe, pri dostatochnoi podache "pishi" v ee gravitacionnyi konveier, ona mogla by svetit' i na vse Ledd. Real'nost' okazalas' sovsem inoi.

Pri razumnyh ocenkah skorosti akkrecii gaza na chernuyu dyru v centre nashei Galaktiki, naprimer, 3-4 massy Zemli v god - standartnaya ocenka v tak nazyvaemoi sfericheskoi akkrecionnoi modeli Bondi, i pri ozhidaemoi v etoi modeli 10% effektivnosti preobrazovaniya polnoi energii padayushego gaza v izluchenie, astronomy v odno deistvie poluchayut polnuyu svetimost' - poryadka 10⁴¹ erg/s (eto legko proverit': voz'mite 10% ot E=mc²). A nablyudaemaya svetimost' Sgr A* kak minimum v 100 000 raz men'she. Nado iskat' puti soglasovaniya nablyudenii s teoriei. Pervoe, chto prihodit v golovu, - prosto "kormit'" ob'ekt skromnee. No pyat' poryadkov velichiny, eto ochen' mnogo dazhe pri surovom peresmotre tempov akkrecii. Poetomu otlichitel'nymi chertami razrabatyvaemyh segodnya teorii stanovyatsya takie:

- sushestvenno bolee nizkaya effektivnost' preobrazovaniya gravitacionnoi energii v izluchenie;
- po vozmozhnosti bolee skromnye ocenki skorosti akkrecii;
- uchet vozmozhnosti "spaseniya ot poedaniya" sushestvennoi doli gaza, uzhe popavshego na konveier akkrecionnogo diska, posredstvom ego uhoda v dzhety.

Poslednii mehanizm pomogaet ne tol'ko ponizit' istinnyi temp akkrecii za gorizont chernoi dyry (pravil'nee govorit' "na gorizont", ibo dlya nas eta materiya nikogda ego ne peresechet), no i pozvolyaet perenapravit' chast' gravitacionnoi energii na relyativistskoe uskorenie veshestva dzhetov. Eto kak raz na ruku bolee nizkoi svetimosti.

Vpolne vozmozhno, chto dzhety mogut reshit' problemu nizkoi svetimosti central'noi chernoi dyry nashei Galaktiki sovsem s drugoi storony. Rech' idet o vozmozhnoi nesimmetrichnosti izlucheniya Sgr A*, pri kotoroi osnovnaya chast' fotonov uhodit uzkimi puchkami v napravlenii dzhetov. Takaya geometriya estestvennym obrazom mozhet privodit' k sil'noi nedoocenke istinnoi polnoi svetimosti central'nogo ob'ekta Galaktiki.

Ris. 11. Izluchenie chastic relyativistskogo dzheta szhimaetsya v uzkii konus s uglom, obratno proporcional'nym Lorenc-faktoru (gamma). V dzhetah, rozhdennyh v okrestnosti sverhmassivnyh galakticheskih chernyh dyr, Lorenc-faktor mozhet byt' ochen' bol'shim.

Delo v tom, chto lyuboe telo, izluchayushee elektromagnitnye volny (svet), pri priblizhenii ego skorosti k skorosti sveta, nachinaet izluchat' ne simmetrichno vo vse storony, a uzkim konusom v napravlenii svoego dvizheniya. Chem vyshe skorost', tem uzhe konus. V sluchae ul'trarelyativistskih dzhetov, chasticy kotoryh dvizhutsya pochti so skorost'yu sveta, vse ih izluchenie uhodit v prostranstvo dvumya ochen' uzkimi protivopolozhno napravlennymi potokami. Prichem iz-za doplerovskogo smesheniya chastota (a znachit i energiya) izluchaemyh v nih kvantov rezko vozrastaet. Predstav'te sebe, chto dostatochno vysokaya dolya "prigovorennogo" gaza iz akkrecionnogo diska pryamo pered nosom chernoi dyry uhodit v dzhety. Teper' predstav'te, chto soobshaemaya emu gigantskaya kineticheskaya energiya hotya by otchasti preobrazuetsya v izluchenie. I nakonec, pomeshaya Zemlyu, podal'she ot osi dzhetov, my delaem poslednii shag, kotoryi i privodit nas k resheniyu kazhushegosya paradoksa nizkoi svetimosti. Ocenit' polnuyu svetimost' podobnogo ob'ekta pri vzglyade sboku ochen' trudno.

Ris. 12. Rentgenovskoe izobrazhenie blizhaishih okrestnostei ob'ekta Sgr A*, na kotorom ugadyvaetsya odin iz dvuh bipolyarnyh dzhetov. Masshtabnaya lineika imeet dlinu 1,5 svetovyh goda.

Chto stoit za imenem

Otvlechemsya na vremya ot fiziki ob'ekta. Vdumaites' v termin "chernaya dyra". Kak vy schitaete, naskol'ko tochno eto opredelitel'noe ponyatie otrazhaet sut' opisyvaemogo predmeta? S tochki zreniya avtora, eto kak raz tot sluchai, kogda sut' daleka ot ponimaniya i dlya opisaniya predmeta vzyaty pervye brosivshiesya v glaza svoistva. "Belye karliki" ili "vyrozhdennyi gaz" - terminy pohozhego proishozhdeniya.

Opyt povsednevnoi zhizni podskazyvaet nam, chto v lyubom obshestvennom, istoricheskom ili social'nom yavlenii vsegda est' centr, vokrug kotorogo ono razvivaetsya. Razrushenie etogo centra ravnosil'no unichtozheniyu vseh zavisyashih ot nego elementov, a ego preuspeyanie, naprotiv, samym blagotvornym obrazom skazyvaetsya na poslednih. Eti pochti azbuchnye istiny chelovecheskogo opyta podskazyvayut nam, chto takie zhe centry dolzhny prisutstvovat' i v yavleniyah kosmicheskogo poryadka. Vidim my ih ili net - vopros vtoroi. Glavnoe, ih rol'.

Central'naya rol' Solnca, kak zhiznedatelya Solnechnoi sistemy v bukval'nom smysle etogo slova, osoznana lyud'mi davno. Dazhe ran'she priznaniya togo fakta, chto eto svetilo nahoditsya v geometricheskom centre Solnechnoi sistemy. Teper' chelovechestvo priblizilos' k poznaniyu central'nogo ob'ekta Galaktiki. Zdes' poluchaetsya kak raz naoborot: s tochki zreniya geometrii ego central'noe mesto v Galaktike bylo yasnym s samogo nachala. A vot rol'... Poka, uvy. Uchenye malo chto mogut skazat' na etot schet. Spory idut dazhe o tom, chto bylo snachala, "kurica ili yaico". "Sverhmassivnaya chernaya dyra" - tak nazyvaem my nash galakticheskii centr segodnya. Interesno, kak budut nazyvat' ego nashi potomki cherez neskol'ko tysyach let?

A.I.D'yachenko, obozrevatel' zhurnala "Zvezdochet"

1). Perinigrikon. Termin, analogichnyi ponyatiyam perigei, perigelii, periastr i t.d. Neslozhno dogadat'sya, kak sleduet rasshifrovat' paru perinigrikon-aponigrikon. Dlya nachala sleduet otbrosit' pristavki i vdumat'sya v latinskie korni slova "nigrikon". Ochevidno, ono sostavnoe. Pervaya ego chast' proishodit ot lat. niger, chernyi. A vtoraya, ochevidno, kak-to svyazana s so slovom "dyra" (a vot kak?). V itoge poluchaetsya: peri-nigri-kon = tochka orbity, blizhaishaya k chernoi dyre. (vernut'sya...)