Там, далеко в ночной дали, так много звёзд вокруг Земли - мне их не перечесть! Там, далеко, - огни, огни. Смотрю на звёзды, а они, наверно, смотрят на меня: - Ура! Там кто-то есть!.. (Ханс и Моника Хаген)
Наблюдение за космическими вспышками поможет увидеть рождение черных дыр
2013.05.03
Рождение черной дыры в результате гибели звезды может сопровождаться гамма-вспышкой – одним из самых высокоэнергетических явлений во Вселенной, но такие случаи редки и требуют довольно экзотических условий. По распространенной теории, в большинстве случаев умирающая звезда обычно превращается в черную дыру без взрыва и вспышки, как будто она просто исчезает с небосвода. Но, по мнению Тони Пиро (Tony Piro) - сотрудника Калифорнийского технологического института, вспышка все же должна быть.
В соответствии с общепризнанной теорией, при гибели массивной звезды ее ядро сжимается под действием собственного веса. В процессе сжатия протоны и электроны соединяются и превращаются в нейтроны. За несколько секунд до окончательного превращения в черную дыру ядро становится сверхплотной нейтронной звездой. Кроме того, в процессе сжатия образовывается большое количество нейтрино, вылетающих из ядра звезды со скоростью, близкой к скорости света. Нейтрино при этом уносят огромное количество энергии, соответствующее примерно одной десятой массы Солнца.
В 1980-х годах была опубликована работа Дмитрия Надежина – специалиста института теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова. Согласно этой работе быстрая потеря массы должна вызывать резкое уменьшение гравитационных сил, сжимающих умирающую звезду. Когда это происходит, слои газа, окружающего ядро, должны «высвободиться» наружу, создавая ударную волну, распространяющуюся в пространстве со скоростью около 1000 км/с.
Астрономы из Калифорнийского университета Элизабет Лавгров и Стен Вузли, недавно провели компьютерное моделирование этого процесса и установили, что взаимодействие ударной волны с внешними слоями газа должно разогревать их, образовывая при этом свечение, которое будет излучаться около года после сжатия звезды. Такое свечение может служить сигналом, потенциально пригодным для фиксации рождения черной дыры. Но, несмотря на то, что яркость такого свечения в миллионы раз выше яркости Солнца, его практически невозможно наблюдать на фоне свечения звезд даже в ближайших галактиках.
Тони Пиро нашел более многообещающий сигнал. В своей работе он детально проанализировал взаимодействие ударной волны с поверхностными слоями звезды и подсчитал, что оно должно вызывать вспышку в десятки или даже сотни раз более яркую, чем свечение, предсказанное астрономами Лавгров и Вузли. Вспышка длительностью до 10 дней должна быть очень яркой в оптическом диапазоне и еще более яркой – в ультрафиолетовом.
Пиро считает, что такие вспышки могут быть обнаружены в процессе широкоугольных наблюдений неба Palomar Transient Factory (PTF). Усовершенствованный их вариант, стартовавший в феврале этого года, – теоретически позволит наблюдать до двух таких вспышек в год. Также планируется, что в 2020 году начнет функционировать Большой обзорный телескоп (Large Synoptic Survey Telescope), который можно будет использовать для этих целей еще более эффективно.
Если наблюдения не обнаружат предсказанных Пиро вспышек, то специалистам придется либо отыскать ошибку в его расчетах, либо признать, что черные дыры рождаются гораздо реже, чем это предсказывается существующими гипотезами.
