Черные дыры – «белые» на просвет

«Анатомия» гамма-вспышки, зафиксированной на Земле 9 октября 2022 года. Иллюстрация Physorg

Трудно поверить, что еще даже в конце 80-х годов прошлого века словари не фиксировали такого понятия, как «черная дыра». Хотя в них присутствовало «дырка» (hole) как возникающая в полупроводниках на месте «ухода» электрона. Неудивительно, что возникновение гамма-излучения связывалось с аннигиляцией – взаимным уничтожением – электронов и позитронов, со взрывом сверхновых звезд, с галактиками и квазарами («как бы звездами»).

Сегодня физическая интерпретация другая: именно черные дыры и могут интенсивно излучать в гамма-диапазоне и давать послесвечение. Длина волны гамма-излучения измеряется нанометрами (10–9 м). Для сравнения: длина волны приятного и согревающего инфракрасного излучения достигает микрометров (10–6 м). Тем не менее все виды излучения, включая видимый свет, – это электромагнитные волны.

Как бы там ни было, одно из эпохальных открытий начала XXI века – регистрация всплесков гамма-излучения, или ГРВ (GRB – Gamma-Ray Bursts). Для их изучения орбитальным рентгеновским телескопам добавили и гамма-детекторы. Но зрительные возможности их оказались весьма скромными. Именно поэтому гамма-детекторы буквально ослепли 9 октября 2022 года, когда случилась самая мощная за все годы наблюдений гамма-вспышка. Создатели научного сленга дали ей имя «бот», имея в виду отнюдь не робота. Речь идет о ВОАТ, или Brightest Of All Time, то есть самый яркий всплеск за все время наблюдений за GRB.

Уникальность ВОАТ также в том, что излучение длилось фантастические 300 секунд, – пять минут! – что позволило ученым всего мира быстро перенацелить свои и орбитальные телескопы, включая рентгеновский «Ньютон» и гамма-телескоп «Ферми». Неудивительно поэтому, что научные сообщения об уникальном явлении в глубинах космоса не обошлись без таких эпитетов, как «открытие необычно (исключительно) редкого гамма-всплеска высокой энергии». Большая длительность вспышки позволила провести «точные измерения самопоглощения и шоковой эмиссии от GRB».

В Сиднейском университете совместно с университетом Луизианы (США) провели успешное слежение за ВОАТ в радиодиапазоне. Его волны прошли до земных наблюдателей почти 2 млрд световых лет, засвидетельствовав грандиозное событие, случившееся в далекой галактике. К анализу данных подключились также радиоастрономы Оксфорда и международного центра «Радиоастрон». Результаты измерений свидетельствуют, что яркость галактических солнц была в 70 раз выше, чем виденных за 20 лет до нее.

Авторы первых публикаций и обсуждений полученных данных до сих пор горячо спорят о природе столь грандиозного явления. По мнению одних, речь идет о сверхмассивной быстро вращающейся звезде, исчерпавшей водород для термоядерного синтеза. При этом оставшаяся масса коллапсировала под действием собственного веса, что привело к образованию огромной черной дыры.

Из работ недавних нобелевских лауреатов, открывших гигантскую черную дыру в центре нашей галактики Млечный Путь, известно, что часть поглощаемой ею массы излучается в виде струи (джета) релятивистских частиц. То есть частиц, движущихся с околосветовыми скоростями. Джет представляет собой поток удерживаемой мощным магнитным полем в струе плазмы, представляющей собой ионизированные частицы. Движение плазмы, в свою очередь, порождает шоковые (взрывные) волны, которые и генерируют послесвечение в самых разных диапазонах. И это свечение длилось долгих 10 дней. Речь идет о миллиметровых волнах и радиоволнах, достигших Земли.

Опять же некоторые авторы сравнивают долгий всплеск со «вскриком» народившейся черной дыры. Интересно, что «свечение» в миллиметровом и радиодиапазонах было ярче, нежели в рентгеновском и видимом диапазонах. Сторонники другой точки зрения считают, что открыт принципиально новый механизм порождения излучений, возможно, что от блазара, а не черной дыры. Блазарами называют генерирующее излучение окружение дыры, а не ее самой.

Обе спорящие «партии» тем не менее буквально смакуют длительность события, что позволяет им уточнять свои предположения. Радует их и та скорость, с которой все возможные инструменты наблюдений были «сфокусированы» на новом GRB. Ничего подобного до этого не было никогда. Первые всплески фиксировали случайным образом отдельными орбитальными телескопами.