Смерть с небес - Филип Плейт

Астрономы знали только один объект, который удовлетворял бы всем этим характеристикам: черная дыра.

Но даже черные дыры звездной массы не могли бы генерировать такую мощность. Астрономам пришлось признать тот факт, что это должен быть другой тип черной дыры, гораздо более страшный: сверхмассивная черная дыра.

Со временем было обнаружено, что в ядре каждой крупной галактики во Вселенной имеется сверхмассивная черная дыра. Даже в нашем Млечном Пути — она называется Стрелец A* (астрономы говорят «Стрелец А со звездочкой») и на космических весах показывает массу, в четыре раза превосходящую массу Солнца.

И это еще считается легкой весовой категорией. Центральная черная дыра в гигантской эллиптической галактике M87, которая находится гораздо ближе к нам, чем 3C273, на расстоянии всего 60 млн световых лет (хотя это все равно очень дальний путь), — одна из самых крупных известных сверхмассивных черных дыр, с массой в 1 млрд масс Солнца[113]. Такая светимость этих сверхъярких объектов — в совокупности теперь именуемых активными галактиками — объясняется тем, что черные дыры в их ядре активно «питаются». Вещество, газ, пыль и даже звезды проваливаются в разверзнутую пасть этих монстров. Падая в направлении черной дыры, вещество образует сплющенный аккреционный диск (аналогичный тому, какой образует черная дыра при всплеске гамма-излучения). От трения и сил магнитного поля диск разогревается до миллионов градусов и раскаленное вещество становится очень, очень ярким (см. главу 5). Оно будет излучать невероятное количество света, затмевая весь другой свет, исходящий от галактики. Оно также будет излучать рентгеновские лучи и даже гамма-лучи, самую высокоэнергетическую форму излучения.

Как мы видели в главе 4, кроме этого, черная дыра с диском может создавать струи вещества и энергии, и сверхмассивные дыры тоже способны на такое. Не все сверхмассивные черные дыры в активных галактиках образуют такие струи, но многие. Это похоже на всплеск гамма-излучения в галактических масштабах, но вместо потока энергии, длящегося несколько секунд, эти струи — стабильные, постоянные источники энергии, не затухающие миллионы лет или даже больше. Активные галактики являются крупнейшими источниками энергии во Вселенной.

Внутри такой галактики должно быть очень интересно, если под «интересно» вы подразумеваете «ужасно страшно, до невероятности». Даже без струи их ядро излучало бы энергию во всем электромагнитном спектре. Любая звезда, находящаяся близко к центру, подвергалась бы бомбардировке радиоволнами, оптическим светом, рентгеновским излучением и, может быть, гамма-лучами. Сложно представить, что на планете, обращающейся вокруг звезды неподалеку от центра активной галактики, могла бы возникнуть жизнь.

Другим галактикам тоже может грозить опасность от такого недружелюбного соседа: 3C321 — это пара галактик, одна из которых активная. Активная выстреливает струю прямо в своего напарника, находящегося на расстоянии 20 000 световых лет. Луч приводит к самым разным губительным последствиям в бедной галактике, врезаясь в газовые облака, облучая звезды и в целом разрушая то, что, вероятно, было вполне приятной округой, пока не начался весь этот кошмар.

А это подводит нас к интересному моменту. Может ли Млечный Путь стать активной галактикой? Может ли сама Галактика стать опасной для нас?

Да, может. И, вероятно, она была активной в прошлом.

В настоящее время черная дыра в Млечном Пути дремлет — только очень чувствительные детекторы гамма- и рентгеновских лучей могут зарегистрировать излучение от нее. Чтобы сверхмассивная черная дыра стала активной, в нее должно падать много вещества. Очевидно, либо поглощает очень мало, либо вовсе не поглощает. Мы все равно видим, что из нее исходит какая-то энергия, но эта энергия очень рассеянная и очень слабая. Астрономы не знают наверняка, что вызывает это излучение, и именно неопределенность источника свидетельствует о том, что Млечный Путь не является процветающей активной галактикой (в противном случае источник был бы очевиден). Так что, похоже, нам ничто не грозит.

Но внешность бывает обманчивой. Исследования показали, что рядом с черной дырой имеются довольно большие запасы газа. Ближайшие звезды испускают частицы в виде ветра, подобного солнечному, и это вещество может накапливаться около черной дыры, подпитывая ее. Те же исследования показывают, что поток частиц может стать неравномерным, и, когда в черную дыру проваливается большой комок материи, дыра может внезапно испустить вспышку, превращаясь в активную на непродолжительные периоды. В течение нескольких лет она излучает огромную энергию, после чего вновь успокаивается. Вероятнее всего, эти вспышки не очень опасны для нас; не исключено, что последняя была всего 350 лет назад — ее последствия запечатлелись в газе, который окружает центр Галактики и лучше виден. Наблюдения этих газовых облаков в рентгеновском диапазоне свидетельствуют о том, что энергия, излученная с последней вспышкой, была в 100 000 раз выше, чем когда черная дыра находится в спокойном состоянии. Звучит страшно, но помните, это произошло относительно недавно в астрономических масштабах, но человечество даже не заметило.

Также помните о том, что мы находимся на расстоянии 25 000 световых лет от центра Галактики, то есть между ним и нами полно разного «хозяйства». Так что, похоже, такие вспышки нам совсем не угрожают.

Однако около Стрельца А* есть и другие запасы газа. Рядом таятся обширные темные газовые облака с массой, больше чем в миллион раз превышающей массу Солнца. В настоящее время они стабильно обращаются вокруг центра Галактики… в настоящее время.

Если вы взглянете на изображения активных галактик, возможно, заметите закономерность: многие из них имеют, как бы это сказать, причудливую форму. Это не обычная спираль или эллипс. Астрономы считают, что это может объясняться недавними встречами с другими галактиками, «дорожными авариями» поистине галактических масштабов. При столкновении двух галактик от гравитационного взаимодействия газ и пыль могут устремиться в их центры, где любая сверхмассивная черная дыра будет с удовольствием пожирать эту добычу, что, в свою очередь, «включит» черную дыру, превращая только что бывшую спокойной галактику в активную.

Млечный Путь от такого не застрахован. В прошлом он поглотил много меньших галактик; более того, вероятно, что большинство крупных галактик, или даже все, увеличились в размерах, пожирая своих соседей. Раньше, когда Вселенная была меньше и галактики находились ближе друг к другу, встречи такого рода должны были быть более частыми. На деле, такие объекты, как квазары, находятся очень далеко, то есть мы видим их молодые годы в далеком прошлом[114]. В те времена галактики пожирали галактики, и вероятно — даже возможно, — что все крупные галактики, включая нашу, в молодости были активными.