Центральная часть галактики Млечный Путь всегда вызывает интерес, потому что внутри расположена сверхмассивная черная дыра, именуемая как Стрелец А*. Это не только голодное формирование, поглощающее все, что подойдет на опасно близкое расстояние, но и место, где появляются новые звезды.

Размеры заставляют ее активно питаться. Мощная гравитационная сила засасывает огромный массив материи, сгущающийся и накаляющийся вокруг дыры. Речь идет об аккреционном диске. Трение нагревает пыль и газ, выпуская инфракрасные лучи. Из-за газовой и пылевой дымки бесполезно наблюдать за центром напрямую. Но для рентгеновских, радио и инфракрасных лучей это не помеха.

Центр удален от нас на 26000 световых лет. Стрелец А* простирается на 14 миллионов миль, а значит, дыра легко достигнет орбитального пути Меркурия, если переместить ее на место Солнца. По массе приравнивается к 40000 солнечных и выше. Если же учитывать радиоизлучающую часть, то она немного больше земной орбиты, а весит более 4 миллиардов солнц.

Это активный объект, производящий яркие газовые всплески после каждого обеда. Но дыра не заполняет весь центр. Кроме того, там сосредоточены скопления Арки, Квинтуплет и GC. Звезды невероятно яркие, так как сдуваемые ветры состыковываются с газами других звезд. Скопления контактируют с молекулярными облаками, производя диффузные излучения. Из-за столкновения увеличивается массивность крупных звезд.

Земля находится в 26000 световых годах от центра нашей галактики Млечного пути. В ближайшее время (да и в отдаленное) возможностей увидеть этот центр воочию у человека не будет. Но теперь астрономы создали 360-градусную визуализацию того, как центр нашей галактики выглядит изнутри. Это не самая дружелюбная среда во вселенной, наполненная массивными звездами и мощной гравитацией чудовищной по размерам черной дыры. Звезды генерируют интенсивные ветры газа на своих поверхностях, и эти потоки отправляют звездный материал в космос.

Иногда эти газовые ветры сталкиваются друг с другом и производят ударные волны, сходные со звуковыми ударами. Звуков там, конечно, нет, так как все происходит в вакууме, но ударные волны разогревают газ на миллионы градусов так, что тот начинает светиться. Именно это свечение и уловили телескопы, раскаленный газ был краеугольным для картирования наиболее загадочных мест галактики.

В центре Млечного Пути, то есть нашей галактики, обнаружены десятки черных дыр. Это открытие подтверждает появившуюся десятилетия назад теорию, согласно которой сверхмассивные черные дыры, которые образуют ядра большинства галактик, окружены многими менее крупными черными дырами. Однако до сих пор все наблюдения центра Млечного Пути, где находится ближайшая к Земле сверхмассивная черная дыра, не находили подтверждения этой теории.

Чарльз Хейли из Колумбийского университета в Нью-Йорке и его коллеги изучили архивы данных космической рентгеновской лаборатории НАСА «Чандра» и пришли к выводу, что в центре нашей галактики находится множество черных дыр. По их словам, они обнаружили не менее 12 маломассивных бинарных систем, в которых звезда вращается вокруг невидимого объекта – черной дыры.

Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, известная как Стрелец А* (Sgr A*), окружена горячим радиоизлучающим газовым облаком, что представляет собой идеальные условия для возникновения массивных звезд.

Эти звезды зарождаются и умирают в таком облаке, они могут превращаться в черные дыры. Кроме того, черные дыры за пределами этого газового облака, насколько известно, в процессе потери своей энергии могут оказаться под влиянием Sgr A* и испытывать его гравитационное влияние. Некоторые из них затем создают бинарные системы с ближайшей звездой.

Когда они подходят к Sgr A* на слишком близкое расстояние, приливные силы, вырабатываемые притяжением черной дыры, разрывают их на части, порождая мощные вспышки света. «Центр галактики настолько отдален от Земли, что эти вспышки лишь раз в 100 или 1000 лет достаточно мощны, чтобы мы их могли зафиксировать», – говорит профессор Хейли.

Вместо этого Хейли и его коллеги решили изучить вспышки рентгеновского излучения. Эти пучки света, говорит профессор, обладают относительно низкой яркостью, но происходят относительно часто, и у них необычный спектр. «Изолированные, одинокие черные дыры просто черны, они никак себя не проявляют, – говорит он. – Но когда черная дыра спаривается с маломассивной звездой, это приводит к вспышке рентгеновского излучения. Оно не столь яркое, но отличается постоянностью и его можно обнаружить».

Поиск подобных рентгеновских излучений в архивах «Чандра» обнаружил около 12 подобных бинарных систем в радиусе до трех световых лет от Sgr A*. Рассмотрев характеристики и расположение этих бинарных систем, ученые пришли к выводу, что, вероятно, вокруг Sgr A* может находиться от 300 до 500 подобных систем, и вплоть до 10 тысяч изолированных черных дыр.

По словам профессора Хейли, результаты исследования доказывают существовавшую до сих пор теорию, а также, значительно продвинут исследование гравитационных волн. Так как если мы знаем число черных дыр в центре типичной галактики, мы сможем лучше предсказать поведение связанных с ними гравитационных волн, считает профессор Хейли. Существование гравитационных волн предсказывал еще Альберт Эйнштейн, но обнаружены они были лишь в 2015 году. Среди прочего, гравитационные волны возникают в результате столкновения черных дыр.

Вглядываясь в сердце Млечного Пути, NASA Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) выявил таинственное свечение высокоэнергетических рентгеновских лучей, которые, по мнению ученых, могут быть «воплями» мертвых звезд, поедающих своих звездных компаньонов.

Центр нашей галактики Млечный Путь, который мы не видим, наполнен юными и старыми звездами, небольшими черными дырами и другими вариантами звездных трупов – и все это роится вокруг сверхмассивной черной дыры Sagittarius A*.

NuSTAR, запущенный в космос в 2012 году, – это первый телескоп, способный делать четкие снимки этой невероятной области высокоэнергетических рентгеновских лучей. Новые снимки показывают область вокруг сверхмассивной черной дыры примерно в 40 световых лет в поперечнике. Астрономы были удивлены этими картинами, которые раскрывают неожиданную пелену высокоэнергетических рентгеновских лучей, преобладающих над обычной звездной активностью.

У астрономов есть четыре потенциальных теории, объясняющих непонятное рентгеновское свечение, три из которых связаны с различными классами звездных трупов. Когда звезда умирает, она не всегда тихо уходит в закат. В отличие от звезд, подобных нашему Солнцу, коллапсирующая мертвая звезда может быть частью звездных пар, бинарных звезд, и выкачивать материю из своего компаньона. Этот процесс «кормления» зомби различается в зависимости от характера обычной звезды, но результатом может быть извержение рентгеновских лучей.

Согласно одной теории, может иметь место один из типов звездных зомби – пульсар. Пульсары – это коллапсировавшие остатки звезд, взорвавшиеся в качестве сверхновых. Они могут чрезвычайно быстро вращаться и посылать интенсивные пучки излучения. По мере вращения пульсара, пучки излучения прокатываются по небу, иногда их можно перехватить на Земле, как вспышки маяка.

Другие возможные виновники включают звездные трупы – белые карлики – которые являются коллапсировавшими и выгоревшими остатками звезд, которые были недостаточно массивны, чтобы взорваться в виде сверхновых. Наше Солнце – такая звезда, и судьба уготовила ей стать белым карликом через пять миллиардов лет. Поскольку такие белые карлики намного плотнее, чем были в юности, они обладают мощной гравитацией и производят рентгеновские лучи с энергией выше среднего. Другая теория указывает на небольшие черные дыры, которые медленно поедают ближайшие звезды и излучают рентгеновские лучи по мере того, как материал погружается в их бездонное чрево.

Кроме того, источник высокоэнергетических рентгеновских лучей может быть вовсе не звездными трупами, считают астрономы, а скорее диффузной дымкой заряженных частиц, космических лучей. Эти космические лучи могут производиться сверхмассивной черной дырой в центре галактики по мере поглощения материала. Когда космические лучи взаимодействуют с окружающим плотным газом, они излучают рентгеновские лучи.

Впрочем, ни одна из этих теорий не соответствует тому, что известно из предыдущих исследований, оставляя астрономов в тупиковом состоянии. Ученые говорят, что планируется больше наблюдений. А пока теоретики будут разрабатывать новые сценарий происходящего, чтобы объяснить это загадочное свечение высокоэнергетических рентгеновских лучей.

Почему мы не видим его? Может, его там нет? Все это пыль. Межзвездная пыль. С нашей позиции в галактике, этот толстый слой пыли полностью закрывает нам вид. Ее порождают звезды, которые сжигают материал и создают энергию. Пыль собирается воедино под действием гравитации в образования, которые закрывают нам вид.

К счастью, у астрономов есть дополнительные длины волн, с помощью которых можно заглянуть внутрь галактики. Когда вы взглянете на ядро галактики в инфракрасном спектре, вроде космического телескопа Спитцер, вы можете прорезать пыль и увидеть окружение сверхмассивной черной дыры в центре галактики.

У астрономов есть название для региона неба, загороженного Млечным Путем: «зона избегания». Хотя термин появился годах в 50-х, в те времена астрономы могли делать только визуальные наблюдения, и «зона избегания» занимала порядка 20% ночного неба. Однако, наблюдая в других длинах волн вроде инфракрасного, рентгеновского, гамма-лучевого и радиоизлучения, астрономы могут увидеть почти все, кроме 10% неба. Что находится по другую сторону этих 10% – загадка.

Из всех сногсшибательных космических явлений черные дыры и червоточины (кротовые норы) привлекают наибольшее внимание. Возможно, это потому, что они слишком далеки от мира природы, каким мы его знаем. Но несмотря на все теории, связанные с этими объектами, они полны загадок.

В центре Млечного Пути есть очень компактный источник, излучающий огромное количество радиоволн. Ученые утверждают, что этот странный феномен стал результатом действий сверхмассивной черной дыры, проявившейся в центральной области нашей галактики. В течение многих лет кропотливых наблюдений за вспышками астрономы заключили, что объект Стрелец А* – это черная дыра с массой более 4 миллионов солнц. Более того, почти все, если не все галактики обладают черными дырами в центре. И мы пока плохо понимаем, как они растут и развиваются – то есть с такой непропорционально высокой скоростью.

Возьмем Стрелец А*, например. В нем сосредоточена масса более 4 миллионов солнц, но все равно это мелкий горошек по сравнению с гигантскими ультрамассивными черными дырами, масса которых может достигать миллиарда солнц. Некоторые из них настолько велики, что невозможно даже определить верхний предел величины черных дыр. Вполне естественно предположить, что для развития таких черных дыр нужно время. Но нет, похоже на то, что черные дыры вырастают буквально «за день» в космическом эквиваленте. Привести размер отдельных сверхмассивных черных дыр в соответствие с моделью галактической эволюции ученые смогли бы только с неизвестной переменной, обусловливающей их рост.

Несколько лет назад два исследователя – Чжилонг Ли и Косимо Бамби (оба из Университета Фудань в Шанхае) – опубликовали работу, в которой предполагают, что Стрелец А* – не черная дыра, а червоточина. Почему так? Сами по себе червоточины обросли многими мифами. Некоторые думают, что они служат порталами во времени, другие просто знают, что червоточины позволяют теоретически сокращать путь между двумя удаленными точками в пространстве. Ли и Бамби работают с обычной червоточиной, которая напоминает традиционную черную дыру по своему строению.

Приводим цитату ученых: «Несмотря на экзотическую природу, как минимум несколько видов первичных червоточин могут стать жизнеспособными кандидатами для объяснения наличия сверхмассивных объектов в центрах галактик. Эти объекты не обладают твердой поверхностью, поэтому могут имитировать наличие горизонта событий. Они родились в юной Вселенной и выросли во время инфляции, поэтому могут объяснить свое присутствие даже при очень большом красном смещении».

«Очень большое красное смещение» относится к галактикам, которые обладают большим красным смещением из-за эффекта Доплера. Такие галактики очень старые и удаленные, вероятно, образованные в первые эпохи после Большого Взрыва. Расширение Вселенной сместило их далеко от линии взгляда, поэтому их частота сместилась в красный сегмент электромагнитного спектра. Тот же эффект, только в противоположной части спектра, мы использовали, чтобы определить приближение галактики Андромеда к галактике Млечный Путь. Свет далеких галактик прошел миллиарды световых лет, прежде чем достиг Земли. Но поскольку скорость световых путешествий ограничена, мы видим эти старые галактики в самом начале их жизни. Также мы знаем, что у первых галактик, образованных после Большого Взрыва, тоже гнездятся черные дыры в центральных частях.

И здесь в игру вступает альтернатива с червоточинами. Тип червоточин, обладающий свойствами черных дыр, мог быть создан только в одном случае: в процессе Большого Взрыва, и каждая из них родилась одновременно. По сути, тип червоточин, который может имитировать свойства черной дыры, мог образоваться только во время Большого Взрыва, и каждая из них обладала массой миллионов солнц, что, возможно, объяснит, почему у самых первых галактик находятся сверхмассивные черные дыры в ядрах. Просто это не черные дыры. Это червоточины, свойства которых очень напоминают черные дыры.

Ученые считают, что истина лежит в «отпечатке пальца» звездного объекта, который мы сможем увидеть вместе с выходом нового инструмента, который будет интегрирован в один из самых мощных телескопов в мире. Ученые изобрели остроумный способ проверки своей гипотезы: рассмотреть уникальное свечение любой такой червоточины, особенно Стрельца А*.

Если более конкретно, черные дыры и червоточины излучают спектрально разные «капли» плазмы, которую легко определить силами GRAVITY: вышеупомянутым инструментом, который скоро будет установлен на Очень Большой Телескоп. Мало того, что сигнатуры будут отличаться, так и лучи излучения от двух объектов будут отличаться по размерам. Наши гипотетические червоточины будут обладать «очень узкой линией излучения», в то время как спектр черной дыры будет «широким и искажающим эффекты специального и общего релятивизма».

Само собой разумеется, что GRAVITY еще нужно встать на ноги. Но, возможно, мы найдем первое доказательство существования червоточин.