Охота за Черными дырами

Наука и жизнь
№49 (449)

А началась эта история давно и развивалась она по законам политического детектива. В один из летних дней 1967 года гамма-детекторы одного из четырех американских спутников «Вела», следивших за тем, чтобы Советский Союз честно выполнял условия договора о запрете ядерных испытаний, вдруг зарегистрировал резкий всплеск излучения. Поначалу руководители НАСА приняли это за взрыв нового атомного устройства, но после того как необычные вспышки повторились, удалось выяснить, что их источники находятся не на Земле, а далеко-далеко во Вселенной.
Тем не менее военные рассекретили свое астрономическое открытие только через четыре года. С тех пор наблюдениями за гамма-всплесками занимаются астрофизики практически всех стран, которые способны запускать научные спутники, поскольку с Земли такой контроль невозможен - толстый слой атмосферы является для гамма-лучей непреодолимым препятствием. Как говорит выдающийся английский астрофизик Нобелевский лауреат Стивен Хокинг, «Господь не только играет в кости, но к тому же забрасывает их порою туда, где мы их не можем не увидеть».
В последние десятилетия это и другие фундаментальные открытия возвели астрономию в ранг эволюционной науки. Звезды лишились вечного покоя и, потрясаемые чудовищными катаклизмами, наконец обрели настоящую жизнь со всеми ее превращениями, началом и концом. При этом, как ни странно, самые интересные подробности этой эволюции высветили невидимые лучи. Сначала радиоволны, потом – рентгеновское и гамма-излучения.
Невидимое – понятие неоднозначное. Им может быть то, что просто не воспринимается глазом – не видим же мы окружающий нас воздух, но также и то, что скрыто за непрозрачной преградой. Источники космических гамма-вспышек оказались невидимками и в том и в другом смысле. Но если несовершенство наших органов чувств с успехом могут восполнить фотопленка и электронные регистраторы, то преодолеть непрозрачную для гамма-лучей атмосферу Земли можно только с помощью спутников, таких, например, как только что запущенная обсерватория Swift.
Разработанная НАСА совместно с итальянскими и британскими специалистами и оснащенная двумя телескопами и системой раннего оповещения о гамма-всплесках, она должна помочь ученым получить новые данные об этом феномене.
Гамма-вспышка – это кратковременное явление, длящееся считанные минуты. Некоторые из вспышек столь грандиозны по масштабам, что энергия их излучения превышает энерговыделение всей излучающей Вселенной. Если такое явление произойдет в расположенном в 30 тысячах световых лет от нас центре нашей галактики, оно затмит Солнце. Более близкая гамма-вспышка буквально выпарит атмосферу Земли и за несколько секунд уничтожит на планете все живое.
Большинство ученых считает, что эти всплески излучения происходят в миллиардах световых лет от Земли в окрестностях пульсаров и сверхновых звезд, при вспышках на звездах, при взаимодействии космических лучей с межзвездным веществом, в ядрах галактик, квазарах и вблизи черных дыр. В частности, широко распространено представление, что гамма-вспышки возникают в результате того, что умирающая массивная звезда где-нибудь в далекой галактике превращается в черную дыру, а окружающий ее горячий диск материи выбрасывает пучок вещества и энергии вдоль оси своего вращения наподобие остронаправленного луча маяка.
Аппарат Swift должен начать охоту за гамма-вспышками в январе и со временем раскрыть тайны, окружающие и эти взрывы, и сами черные дыры. Эти загадочные объекты являются областями пространства, в которых гравитационное притяжение настолько велико, что ни вещество, ни излучение не могут их покинуть. Стивен Хокинг определяет эту «всепоглощающую» субстанцию как «место, где разрушается не только классическая концепция пространства и времени, но и все известные законы физики».
«Мы предполагаем, что, взрывы, рождающие гамма-вспышки, - это крики новорожденных черных дыр, и мы видим их всюду во Вселенной, - говорит Нейл Гирелс, руководитель научного управления НАСА. – Только один гамма-всплеск высвобождает больше энергии, чем Солнце за все время его существования».
Пока астрономы сумели идентифицировать только пару дюжин источников гамма-вспышек. Самые близкие из них находятся на расстоянии в несколько миллионов, а самые далекие удалены от нас на 10-12 миллиардов световых лет.
До настоящего времени учеными регистрировалась в среднем одна вспышка в месяц, однако теперь они надеются получать информацию о них два-три раза в неделю. Swift должен регистрировать гамма-вспышки на расстоянии до 15 миллиардов световых лет, всего же за предстоящие два года полета обсерватории
запланировано «засечь» двести подобных событий.
Приборы космической обсерватории в каждый момент времени будут просматривать одну шестую часть неба и, таким образом, фиксировать шестую часть всех происходящих в окружающем их мире гамма-вспышек. Наблюдения с орбиты помогут ученым лучше понять природу этого грандиозного явления, выяснить, как сформировались черные дыры и сколько их во Вселенной.
Как только установленные на борту автоматического аппарата гамма-детекторы обнаружат очередной взрыв, Swift тут же, всего за минуту, развернется таким образом, что два бортовых телескопа - рентгеновский и ультрафиолетовый окажутся направленными на него.
Столь высокая скорость разворота аппарата позволит ему получить более полную информацию о почти мгновенной вспышке до того, как она погаснет и станет недоступной для «глаз» орбитального наблюдателя. До сих пор так быстро как Swift могли наводиться в невесомости только военные шпионские спутники, но среди научных космических аппаратов новая обсерватория не имеет себе равных. Для сравнения вспомним, что наиболее известный старожил космоса огромный автоматический телескоп Хаббл столь неповоротлив, что ему для подобных маневров требуется от несколько часов до одного-двух дней.
Все новости, поступающие из космоса, Центр управления полетом будет немедленно передавать астрономам всего мира, чтобы наземные обсерватории успели нацелиться на исследуемый объект и приняли участие в обработке и анализе полученных от него данных. После продолжительной охоты за гамма-вспышками участники проекта Swift намереваются расширить его научный «репертуар» с тем, чтобы космическая обсерватория занялась не только черными дырами, но и другими небесными объектами, интересующими астрономов.