Астрономический сайт

Загадки земли и вселенной

Поиски черных дыр во вселенной.

Черные дыры

Не следует ожидать, что черные дыры удастся легко обнаружить.

Одиночная черная дыра средней (или большей) звездной массы должна быть действительно «очень черной». Если бы случилось так, что космический корабль двигался в пространстве прямо на черную дыру (что в высшей степени маловероятно), он мог бы влететь в нее, даже не заметив этого, пока не стало бы слишком поздно. Совершенно очевидно, что направленный вперед по ходу движения корабля луч радиолокатора или лазера не предупредил бы экипаж об опасности. Один из возможных способов обнаружения черной дыры связан с эффектом гравитационной линзы (рис. 37). Как мы узнали в гл. 5, вблизи массивного тела луч света отклоняется от своего первоначального направления так, словно проходит через оптическую линзу. Величина отклонения луча зависит от массы тела и минимального расстояния, на которое луч подходит к массивному телу. Черная дыра может собрать лучи света в одну точку—фокус, и находящийся в этом фокусе наблюдатель увидит увеличенное изображение удаленного объекта, расположенного точно за черной дырой. В случае идеального точечного источника света и точечной гравитационной линзы (т. е. когда черная дыра достаточно мала, чтобы ее массу можно было считать сконцентрированной в точке), изображение также будет собрано в точку, подобно изображению звезды, наблюдаемой в телескоп. Изображение распределенного в пространстве источника примет форму кольца или двух полумесяцев, если источник, «линза» и наблюдатель находятся не строго на прямой линии, т. е. если «линза» смещена относительно луча зрения. Если бы во Вселенной существовало достаточно много сверхмассивных черных дыр (с массой в 1012 солнечных масс каждая), то эффект гравитационной линзы проявился бы в распределении галактик по небесной сфере (в частности, радиогалактик и далеких квазаров). Подобного рода эффекты пока еще не были замечены, а это означает, что очень массивные черные дыры, если они вообще есть—явление, очень редкое во Вселенной. Впрочем, в одном случае весьма убедительно доказано раздвоение изображения одного и того же квазара; однако предполагается, что роль гравитационной линзы здесь играет массивная галактика, лежащая на пути лучей света, идущих к нам от этого квазара. Действительно, роль гравитационной линзы может играть любое массивное тело, но, чем оно симметричней, тем лучше «оптические свойства» такой линзы. Высказывалась даже мысль, что в будущем астрономы смогут использовать для наблюдения удаленных объектов само Солнце. В 1979 г. доктор Р. Эшлеман из Станфордского университета высчитал, что обсерватория, удаленная от центра нашей планетной системы на расстояние, примерно в 50 раз превышающее радиус орбиты Плутона, будет находиться вблизи точки, в которой собираются световые лучи, проходящие у края солнечного диска1. В принципе, таким путем можно добиться огромного увеличения. Гравитационная линза обладает еще одним важным свойством: она может собирать в фокусе и тем самым усиливать свет таких слабых источников, которые невозможно наблюдать каким-либо иным способом. Не исключено, что в не столь отдаленном будущем гравитационная астрономия откроет нам еще одно «окно» в окружающий мир.

Однако до сих пор с помощью эффекта гравитационной линзы не удалось найти ни одной черной дыры. Нельзя ли подойти к подобной проблеме как-нибудь иначе? В этом нам могли бы помочь специфические свойства черных дыр: все дыры—компактные объекты с большой массой (первичные черные мини-дыры мы в расчет не принимаем); они не испускают из-под горизонта событий доступного для наблюдения излучения (черные мини-дыры опять не в счет) и поэтому невидимы; обладая сверхсильными гравитационными полями, черные дыры могут быть мощными источниками энергии. Учитывая эти особенности, мы, скорее всего, сможем найти черную дыру по ее воздействию на соседние с ней объекты; наиболее заметно эти эффекты должны проявиться, когда черная дыра находится вблизи обычного вещества. Проявления черных дыр следует искать по траекториям близких к ним звезд или по наличию очень мощных и сверхкомпактных источников энергии.




Страниц : 1