Книга Бытия. Общая история происхождения - Гвидо Тонелли
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Например, на протяжении многих десятилетий квазары (этот термин образован от их полного названия по-английски: quasi-stellar radiosource, “квазизвездный радиоисточник”) оставались настоящей загадкой. Сегодня их принято обозначать аббревиатурой QSO, то есть “звездоподобные объекты”. Речь о самых мощных источниках света во Вселенной, открытых в конце 1950-х годов. Первоначально они привлекли к себе внимание из-за того, что излучали мощные радиосигналы; но когда на них навели оптические телескопы, то было зарегистрировано и очень сильное световое излучение. Активная область была очень маленькой, практически точечной, как будто это была одна звезда, породившая такое чудо.
Но никакая звезда не может сиять в тысячу раз сильнее, чем двести миллиардов звезд Млечного Пути. Короче говоря, в тех далеких галактиках происходило нечто загадочное, связанное с необычными небесными объектами. Ученые выдвинули самые причудливые гипотезы, но в конце концов наиболее полные из собранных данных сложились в сенсационный вывод: именно черные звезды сияли ярче всех. Точечные объекты, светившие так сильно, находились в центре галактик, где прятались сверхмассивные черные дыры. Часто забавные “драконы”, как в сказках, спокойно спят, когда их никто не тревожит, но иногда они во всю мощь показывают свой характер, плюясь огнем, светом и всевозможным электромагнитным излучением на чудовищные расстояния, – и в данном случае в этой роли выступали активные ядра галактик.
Сверхмассивные черные дыры, обнаруженные в ядрах многих галактик, чаще всего довольно мирные, как это очевидно в случае со Стрельцом А*: эта черная дыра хотя и стягивает в себя вещество, полученное от расчленения соседних звезд, но в целом ведет себя очень воспитанно и сдержанно. Мы лишь недавно узнали о ее существовании, да и то только потому, что хотели любой ценой заглянуть внутрь галактического ядра. Из любопытства мы решили посмотреть, что происходит под покровом все скрывавшей пыли, и обнаружили, что черная дыра Стрелец А* играет в кошки-мышки со звездами, быстро кружащимися около нее. В остальном ничего странного не происходило.
Ядро нашей Галактики, если смотреть издали, не вызывает никакого беспокойства: от него нет ни опасного излучения, ни другого какого вреда. В этом отношении нам повезло. Иногда случается, что галактическое ядро то и дело переживает приступы возбужденного состояния, и тогда – да, это беда для всех. Так бывает, когда непосредственно вблизи галактического центра плотность вещества очень высока – много звезд, газа и пыли. Одним словом, если рядом с черной дырой оказывается слишком много пищи, у нее случаются пароксизмы обжорства. Вокруг нее возникает огромный аккреционный диск, вещество расчленяется на части, которые закручиваются в этой инфернальной карусели с огромной скоростью, а столкновения, притяжения и отталкивания между затянутыми в нее лохмотьями сопровождаются явлениями, нагревающими все вокруг на миллионы градусов.
При ионизации и разложении на элементарные составляющие вещество создает вокруг себя мощные магнитные поля, которые, в свою очередь, вступают во взаимодействие с самим веществом. Когда у черной дыры большой аккреционный диск, мы часто наблюдаем колоссальные струи элементарных частиц и электромагнитного излучения из ее полюсов. Это коллимированные высокоэнергетические пучки частиц и фотонов, испускаемых активным ядром в направлении, перпендикулярном плоскости галактики. Полученные фотографии впечатляют: на них можно видеть огромные нити материи, выходящие из центра галактики и простирающиеся на десятки тысяч световых лет. Интенсивное свечение в форме лепестков, распускающихся вокруг галактики, протуберанцами заполняет области пространства в миллионы световых лет.
Детали этого явления пока еще не совсем ясны. Предполагается, что какая-то часть ионизированной материи исчезает за горизонтом событий, увеличивая массу черной дыры, а другая ее часть отклоняется к полюсам, разгоняясь со страшным ускорением. В космосе мы как будто видим сотни ускорителей в действии, гораздо более мощных, чем Большой адронный коллайдер, в которых создаются релятивистские струи, подобные тем, что мы изучаем в ЦЕРН, но размерами сопоставимые с размерами галактики.
У небольшой части активных галактик возникают свои собственные струи, весьма впечатляющие, направленные прямо на Землю. В этом случае мы можем наблюдать электромагнитное излучение, линии в спектре которого сильно расширяются из-за огромной скорости струй, характеризующихся также быстрыми и резкими изменениями потока. Исторически такие источники называют блазарами, это имя им дали по первому странному объекту, демонстрировавшему подобное поведение, – BL Ящерицы: при открытии его посчитали переменной звездой в созвездии Ящерица в нашем Млечном Пути. При подробном рассмотрении выяснилось, что это галактика в девятистах миллионах световых лет от нас. Природа необычного явления оказалась связана с активным ядром галактики, а вызывавший его объект нашел свое место в более широком классе.
Квазары, блазары и активные галактические ядра в целом встречаются во Вселенной относительно редко, но счет уже идет на сотни тысяч. Очень немногие из них попадаются в карликовых галактиках, но в гораздо большем количестве, от одного до пяти, их можно обнаружить внутри гигантских эллиптических галактик, что свидетельствует о слиянии в прошлом нескольких галактик в одну.
Кажется, теперь также установлена сильная зависимость от возраста галактики. Например, высока доля квазаров в самых ранних галактиках; это указывает на то, что фундаментальную роль в их формировании играют активные галактические ядра. Дополнительным аргументом в пользу этого предположения служит то, что самый старый идентифицированный квазар возник всего через семьсот миллионов лет после Большого взрыва. Словом, они уже присутствовали в первых крупных структурах, но пик в их распределении приходится на те структуры, возраст которых датируется примерно десятью миллиардами лет, а в более молодых их доля снижается с уменьшением возраста.
Похоже, это связано с механизмом прогрессирующего исчерпания необходимого горючего. Черная дыра все копит в себе: она сжигает и перерабатывает все вещества, какие ей только удается собрать поблизости на протяжении миллиардов лет. И сам этот механизм, и очень сильное излучение, им порождаемое, приводят к истощению всякого горючего в ядре. В отсутствие поступлений нового вещества аккреционный диск постепенно рассасывается – и процесс сам себя исчерпывает.
Тем же самым можно объяснить, почему у многих больших галактик вроде нашей хотя и есть огромная черная дыра, но нет активных ядер: для этого там недостаточно материала. Значит, по поводу Млечного Пути мы можем спать спокойно. Если только он не столкнется с галактикой Андромеды. Случись такое, в ядре из-за их слияния снова может оказаться достаточно вещества для его реактивации – и жизнь на планетах галактики может стать довольно сложной.
В конечном счете роль этих всепожирающих чудовищ, расположившихся в центре многих галактик, оказывается существенной в
