Согласно общей теории относительности Эйнштейна, чёрная дыра – вечное образование, которое, родившись однажды, способно увеличиваться в размерах, засасывая внутрь вещество из окружающего пространства. Эти представления, тем не менее, входят в противоречие с фундаментальной теорией строения вещества на микроскопическом уровне – квантовой механикой. Как стало понятно в середине 1970-х годов, за счёт квантовых эффектов чёрные дыры должны излучать свет, постепенно теряя массу.
область пространства-времени, за границу которой, согласно Общей теории относительности Эйнштейна, не может выйти свет или какой-либо иной сигнал. Поверхность, отделяющая чёрную дыру от остальной части Вселенной, называется горизонтом событий.
По современным представлениям, в чёрные дыры превращаются звёзды больших масс (несколько десятком масс Солнца) в конце своей эволюции после взрыва Сверхновой. Кроме того, в центрах большинства галактик, включая нашу, находятся сверхмассивные чёрные дыры массой в миллионы и миллиарды солнц. Они выросли из небольших чёрных дыр в результате захвата вещества (аккреции) вещества - газа и звёзд - из окружающего пространства.
Кроме того, во Вселенной могло сохраниться большое число реликтовых чёрных дыр небольших масс, образовавшихся в первые мгновения после Большого взрыва.
Возможно, именно такое взрывное испарение и удалось пронаблюдать команде американских и австралийских астрономов под руководством Дункана Лоримера из Университета Западной Виргинии. Их результаты опубликованы в последнем выпуске журнала Science Express.
На странную вспышку обратил внимание студент Лоримера Давид Наркевич, просматривая архивные данные обзора неба, выполненного ещё в 2001 году на телескопе имени Паркеса в Австралии. Обзор был задуман для поиска пульсаров – периодических вспышек радиоизлучения от далёких нейтронных звёзд, и очень короткую вспышку длительностью в 5 миллисекунд поначалу никто не заметил.
Однако вспышка была невероятно яркой по радиоастрономическим меркам, и учёные решили её детально исследовать. Поначалу они предположили, что источник находится где-то в Малом Магеллановом облаке – одном из ближайших спутников нашей Галактики. Во время наблюдений огромная «тарелка» телескопа Паркеса была направлена в сторону Магеллановых облаков. Чтобы оценить расстояние точнее, учёные воспользовались так называемым эффектом дисперсии: в межзвёздной и межгалактической плазме радиоволны более высокой частоты распространяются чуть быстрее низкочастотных сигналов. Так что новости в космосе надо слушать в FM-диапазоне, а не на средних волнах.
Посчитав соответствующее задержке расстояние, учёные пришли к ошеломляющему выводу: источник находится на расстоянии в несколько миллиардов световых лет. А значит, его истинная светимость огромна.
«Вспышка, похоже, произошла в дальней Вселенной, — говорит Дункан Лоример. – Это может быть столкновением двух нейтронных звёзд или агонией испаряющейся чёрной дыры».
Ничего подобного наблюдать до сих пор не удавалось, говорит Мэттью Бэйлз из мельбурнского Университета Свинбурна: «Эта вспышка – совершенно новое астрономическое явление». По словам учёных, большинство прежних обзоров и не могли их найти, поскольку не могут заметить такие короткие события. Вместе с тем, по оценкам Лоримера и его коллег, каждый день на небе должны случаться несколько таких вспышек.
конечный продукт эволюции звезды с массой от нескольких до нескольких десятков масс Солнца. В таких звёздах процесс термоядерного синтеза в ядре, который в Солнце закончится там же, где начался - на реакциях превращения водорода в гелий, продолжается вплоть до образования железа.
Железо представляет собой в некотором роде «оптимальный элемент», в ядре которого энергия связи в расчёте на один нуклон (протон или нейтрон) достигает максимального значения. В результате, энергетически невыгодно как синтезировать из него более тяжёлые элементы, так и делить его на более лёгкие. Поэтому ядерные реакции в центрах стационарных звёзд заканчиваются на образовании железа. Энергия больше не выделяется, звезда остывает и не в состоянии противостоять давлению гравитации. Происходит коллапс ядра, а её внешние слои отскакивают в окружающее пространство в виде сверхновой.
При массе ядра не более трёх масс Солнца (предел Оппенгеймера-Волкова), сжатие ещё можно остановить образованием нейтронной звезды, в которой все электроны «вжаты» в протоны. По сути, это грандиозное атомное ядро с плотностью значительно большей плотности его микроскопических собратьев (типичные массы нейтронных звёзд - от одной до трёх масс Солнца, а радиусы - десяток-другой километров). Впрочем, как раз микрофизическая сторона этого процесса понятна в меньшей степени, поэтому на исследования нейтронных звёзд с интересом смотрят не только астрономы, но и физики-ядерщики.
Впрочем, и на гипотезу испарения чёрной дыры другие астрономы смотрят с сомнением. По словам Сергея Карпова из Специальной астрофизической обсерватории РАН, крайне сомнительно, чтобы энергия, излучаемая при испарении чёрной дыры, приходила в форме радиоволн. По теории Хокинга, энергию скорее будут уносить жёсткие фотоны гамма-излучения. Не нравится российскому астроному и форма кривой блеска, не похожая на то, что предсказывает теория.
Так или иначе, новое явление потребует своего объяснения, и астрономам предстоит немало работы. Например, природа подобных всплесков в гамма-диапазоне, обнаруженных ещё в конце 60-х годов, стала проясняться лишь спустя 30 лет.
