Международный коллектив астрономов проекта NANOgrav (международный консорциум астрономов, занимающийся обнаружением гравитационных волн. — «Известия») 29 июня 2023 года опубликовал заявление о том, что впервые в истории наблюдения удалось зафиксировать сверхнизкочастотные гравитационные волны, которые исходят от пар сверхмассивных черных дыр, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга.
Черные дыры — одни из самых зловещих и загадочных объектов в нашей Вселенной, изучение которых значительно затруднено — они не светятся и не обладают поверхностью. Их теоретическое существование предсказал еще Альберт Эйнштейн в теории относительности, но впервые их обнаружить с помощью телескопа удалось лишь в 1971 году. В теории умирающая звезда сильно сжимается и затем превращается в объект с очень высокой плотностью и мощной гравитацией, оказывающий «затягивающие» влияние на окружающие тела, в том числе и на другие черные дыры.
В последние десятилетие астрономы значительно продвинулись в их изучении, и оказалось, что черная дыра далеко не черная и живет активной жизнью, распространяя гравитационные волны, выбрасывая плазму, которая светит маяком через всю Вселенную. В 2021 году удалось обнаружить ее световое эхо — отблески разных цветов. При поглощении за счет искривления пространства свет отклоняется, закручивая вокруг магнитное поле. Зафиксированы даже черные дыры со светящейся короной — ореолом рентгеновского света. Вещество затягивается и сталкивается с другим веществом, при этом нагреваясь до миллиона градусов, образуя вокруг дыры светящийся плазменный диск. Кроме того, из этого котла постоянно выстреливают плазменные струи — джеты.
2022 год также ознаменовался большим прорывом — сеть обсерваторий «Телескоп горизонта событий» опубликовала первое изображение тени черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь в созвездии Стрелец, а ранее в 2019-м ученые смогли сделать снимок тени сверхмассивной черной дыры в центре эллиптической галактики M87. Расстояние до M87 — около 55 млн световых лет. Стрелец почти в 2 тыс. раз ближе — 27 тыс. световых лет. Эти снимки — лучшее наблюдательное доказательство предположений теории относительности.
Таким образом, черная дыра — не просто гигантский пылесос, затягивающий всё вокруг, это весьма активная субстанция. Но до сих пор их жизнь, рождение и смерть для нас оставались лишь теорией. Мы знаем, что они, достигая определенного расстояния, входят во взаимодействие и вращаются вокруг друг друга, образуя систему двойных сверхмассивных черных дыр. Подобное явление в 2021 году описала международная группа ученых, в том числе и специалисты нашей лаборатории. В галактике OJ 287 на расстоянии 5 млрд световых лет от Земли в непрерывном танце вращаются две черные дыры, при этом менее массивная движется быстрее и дважды пронзает аккреционный диск более крупной «подруги» каждые 12 лет. Эта система сегодня единственный известный представитель тесной двойной связи.
Что же сделали ученые 29 июля 2023 года? Изучая более 15 лет слабый фон низкочастотных гравитационных волн Вселенной с помощью изменений радиоизлучения пульсаров — самых ярких, быстровращающихся звезд, они пришли к выводу: это не случайный шум, и он возрастает. Это предоставляет убедительные доказательства того, что нас ожидает не одно слияние двойных черных дыр. Ранее предполагалось, что низкочастотные гравитационные волны вызывают слияние галактик и сверхмассивных черных дыр и эти события отражаются на громадных расстояниях. Например, замедляют или, напротив, активизируют вспышки радиоизлучения ярких пульсаров. Это вполне возможно отследить, потому что радиосигналы пульсаров достигают Земли несколько раньше или позже. Этот факт и есть доказательство распространения низкочастотных гравитационных волн и помогает обнаружить источники колебаний пространства-времени. То, что было только теорией, теперь можно изучить и проанализировать на практике.
Повлияет ли на Землю слияние сверхмассивных черных дыр? Предполагается, что линии, по которым всё двигается вокруг них, загибаются в ее сторону, поэтому ничего не мешает одной черной дыре попасть в поле притяжения другой. Подобное слияние впервые наблюдали в 2020 году с помощью детекторов гравитационных волн LIGO и VIRGO. Одна черная дыра была примерно в четыре раза тяжелее другой, и это событие сопровождалось активным распространением возвышающихся по силе гравитационных волн, которые достигли Земли, как машина с огромной сиреной. Чтобы их зафиксировать, даже не понадобились пульсары. Таким образом, слияние черных дыр далеких галактик, хотя и весьма шумное для космоса событие, разрушительного воздействия на Землю не имеет.
Автор — научный сотрудник астрокосмического центра ФИАН и научный сотрудник МФТИ
Позиция редакции может не совпадать с мнением автора
