Черные дыры — гиганты и карлики. Главные научные новости недели
Черные дыры настолько таинственные объекты, что астрофизики решили, ничего больше не «изобретать». Темная энергия? Сверхмассивные черные дыры виноваты. Девятая планета? Тоже черная дыра.
Астрофизики посмотрели, как 9 миллиардов лет в центрах галактик росли сверхмассивные черные дыры. Как растет такая черная дыра? И нее есть два источника: поглощение звезд, которые подошли слишком близко, и слияние с другими черными дырами. Черная дыра «проглатывает» звезду или другую черную дыру. Ее масса увеличивается. Но астрофизики обратили внимание на очень старые галактики, где звездообразование почти остановилось, черных дыр, которые можно было бы поглотить, тоже рядом нет. А сверхмассивная черная дыра почему-то все равно растет. За счет чего?
Посчитали. Выяснилось интересное совпадение. Сверхмассивные черные дыры растут примерно с тем же ускорением, с каким ускоряется расширение Вселенной. А за ускорение Вселенной отвечает, как раз темная энергия — некая таинственная сила, которая противостоит гравитации. Тогда ученые высказали предположение: сверхмассивные черные дыры растут, «глотая» энергию вакуума, и раздвигают пространство-время. Вот тебе и темная энергия. Так ли это на самом деле? Теперь это будут внимательно проверять.
Астрономы наблюдали замечательное явление. Им удалось зарегистрировать вылетающую из галактики черную дыру. То есть, черную дыру увидеть, конечно, нельзя, но виден четкий след, проложенной какой-то невероятно мощной силой. Эту черную дыру буквально выбросило из галактики. Что же могло такую мощь сдвинуть с места? Ответ в целом понятен: другая черная дыра. В 1980-ые годы американский астроном Джек Хиллс описал (чисто теоретически) механизм, получивший его имя. Но он его описал не для черных дыр, а для двойных звезд. Вращается двойная звезда. Мимо пролетает черная дыра. Она захватывает двойную систему, и так ее закручивает, что разрывает связь двух звезд. Одна звезда начинает вращаться вокруг черной дыры, а вот другая звезда, вылетает буквально как из пращи.
Любопытно, что в 2019 году механизм Хиллза перестал быть чистой теорией — такое событие астрономы действительно наблюдали. А теперь представим себе систему не из двух звезд, а из двух черных дыр, которые еще не слились. И тут мимо пролетает третья черная дыра. Дальше все по механизму Хиллса — и астрономы видят «продавленную колею» в пространстве-времени.
Девятая планета — это такая непонятная, но довольно массивная (по массе — газовый гигант) вещь, которая вращается на самом краю Солнечной системы. Она появилась из теоретических соображений. Надо как-то объяснять орбиты далеких карликовых планет, например, Седны. Проблема в том, что на них, похоже, никак вообще не влияет Нептуп. Это совсем немаленькая планета, а Седна его вообще не замечает. Объяснение напрашивается — значит Седну что-то такое удерживает, что и компенсирует гравитацию Нептуна.
Но где же этот далекий газовый гигант? Немалая, вообще-то вещь, почему мы его не видим? Ответ дали астрономы Якоб Шольц и Джеймс Анвин в 2019 году: а это черная дыра, только маленькая очень — сантиметров 10 в диаметре. И все действительно сходится - и орбиты, и неожиданный эффект микролинзирования. Но только этот ответ никого не устроил. Ну как мы на расстоянии десятков миллиардов километров увидим объект размером 10 см, который к тому ничего не излучает?
И вдруг появилась надежда. В новой работе астрофизики пишут: а ведь если эта черная дыра движется в довольно густонаселенной Солнечной системе, у нее обязаны быть спутники — это просто материя, которую эта крохотная (но очень тяжелая) дыра сгребает. Но эти спутники, вероятно, движутся по сильно вытянутым орбитам и довольно сильно разогреваются. А значит, они излучают в инфракрасном диапазоне, и их может увидеть даже, может быть, и Джеймс Уэбб или телескоп следующего поколения. А если мы их увидим, то и черную дыру размером с ладонь за десятки миллиардов километров от Земли — тоже найдем.