Чёрные дыры, пульсары и гравитационные волны: что происходит в космосе прямо сейчас
Сверхмассивная чёрная дыра в центре нашей галактики весит около 4 миллионов солнечных масс и называется Стрелец А*. В 2022 году международная коллаборация получила её первое прямое изображение: кольцо раскалённого газа диаметром около 50 микросекунд дуги. Это сопоставимо с тем, как рассмотреть апельсин на поверхности Луны. Сам объект невидим: свет не покидает горизонт событий, но вещество, падающее к нему по спирали, разогревается до миллиардов градусов и ярко светится в радиодиапазоне.
Чёрные дыры звёздных масс образуются иначе. Когда звезда тяжелее примерно 20 солнечных масс сжигает запас топлива, её ядро за доли секунды коллапсирует в точку сингулярности. Взрывная волна сбрасывает внешние слои: мы видим сверхновую, а то, что остаётся, уже не пропускает свет. Радиус горизонта событий для объекта в 10 солнечных масс составляет около 30 километров. Этот радиус называется шварцшильдовским: чем тяжелее объект, тем он больше.
Пульсары: космические часы точнее атомных
Нейтронная звезда, вращающаяся и испускающая пучок радиоизлучения вдоль магнитной оси, называется пульсаром. Первый был открыт в 1967 году: сигнал с периодом 1,33 секунды пришёл так регулярно, что исследователи поначалу обозначили источник «LGM-1» (Little Green Men). Оказалось, это нейтронная звезда размером с город, но массой полторы солнечных.
Миллисекундные пульсары вращаются сотни раз в секунду и служат природными эталонами времени. Их стабильность сравнима с точнейшими атомными часами: отклонение не превышает одной миллисекунды за тысячу лет. Именно поэтому массивы из нескольких десятков миллисекундных пульсаров используют как детектор гравитационных волн сверхнизких частот: сигналов от слияний сверхмассивных чёрных дыр в других галактиках.
Гравитационные волны и что они меняют в науке
В 2015 году два детектора зафиксировали сигнал длительностью 0,2 секунды: слияние двух чёрных дыр массой 29 и 36 солнечных произошло примерно 1,3 миллиарда лет назад. За доли секунды до слияния система излучила мощность, превысившую суммарное излучение всех звёзд наблюдаемой Вселенной. Однако вся эта энергия ушла в гравитационные волны: рябь пространства-времени, растягивающую и сжимающую расстояния на величину в тысячу раз меньше атомного ядра.
С тех пор зафиксировано более 90 подтверждённых событий, среди которых слияния нейтронных звёзд, сопровождающиеся гамма-всплесками и производящие тяжёлые элементы: золото, платину, уран. Значительная часть золота в земных недрах образовалась именно так: в столкновениях нейтронных звёзд за миллиарды лет до рождения Солнечной системы. Новое поколение детекторов, запланированное на следующее десятилетие, увеличит охватываемый объём Вселенной в тысячи раз.
