Неужели Лебедь X-1 — черная дыра?

Начиная с 1960-х годов внимание астрономов привлекает одна область в созвездии Лебедя. Орбитальные обсерватории, выведенные за пределы земной атмосферы, зафиксировали мощный источник рентгеновских лучей, исходящих из этой области; ее назвали Лебедь X-1.

Уже много лет ученым известно, что чем горячее объект, тем больше энергии он излучает в диапазоне коротких электромагнитных волн, обладающих большой энергией. Если в раскаленной печи разогревать железный образец, то вначале он тускло засветиться красным светом, затем пожелтеет и, по мере нарастания температуры, начнет белеть. В этом смысле звезды похожи на железные образчики. Относительно холодные звезды, с температурой порядка 3 000 K, имеют красноватый оттенок, а у желтых звезд, подобных нашему Солнцу, температура на поверхности близка к 6 000 Ka. А чтобы получить рентгеновское излучение, подобное испускаемому Лебедем X-1, газ, из которого состоят звезды, придется разогреть до миллионов кельвинов. Ни одна звезда не имеет такой температуры на поверхности.

В районе Лебедя X-1 ученые обнаружили звезду, температуру поверхности которой оценили в 30 000 K — что и говорить, горячо; но для рентгеновского излучения все же мало. Эта звезда, обозначенная HDE 226868, по приблизительным подсчетам в 30 раз массивнее Солнца и удалена от нас на 6 000 световых лет. У этого сверхгиганта есть спутник, с которым она в своего рода небесном вальсе вращается вокруг общего центра масс каждые 5,6 дня. Ученые подсчитали, что HDE 226868 отделяют от спутника всего несколько миллионов километров. По некоторым источникам, этот спутник примерно в десять раз тяжелее Солнца. Однако странно то, что спутник невидим. Обладай такими размерами обычная звезда, вряд ли бы мы ее не заметили. По мнению ученых, такой массивный объект, излучающий не в видимом, а в рентгеновском диапазоне, вполне может оказаться черной дырой.

Путешествие к черной дыре

Представьте себе, что у вас появилась возможность отправиться к Лебедю X-1. Если это и в самом деле черная дыра, то вполне вероятно, что вы увидите там нечто похожее на рисунок на странице 17. Большая звезда — это HDE 226868. Ее диаметр равен нескольким миллионам километров, а диаметр черной дыры — примерно 60 километрам. Крошечная черная точка в центре светящегося газового диска называется горизонтом событий или границей черной дыры. Однако эта граница не представляет собой твердую поверхность, она скорее похожа на тень. На ней заканчивается область пространства, из которой сила гравитации не выпускает ничего, даже свет. Многие ученые считают, что внутри горизонта событий, в самом центре черной дыры, находится некая область нулевого объема и бесконечной плотности, называемая сингулярностью; именно в ней и исчезло все, что было в черной дыре.

Черная дыра стягивает со своего спутника внешние слои газа. Этот газ, закручиваясь вокруг черной дыры спиралью и разгоняясь все быстрее и быстрее, из-за внутреннего трения начинает светиться — образуется сияющий газовый диск. Мощная гравитация разгоняет газ до невероятных скоростей, и тогда сильно разогретый газ, находящийся вне черной дыры, начинает испускать рентгеновские лучи. Но стоит газу попасть в черную дыру, как рентгеновские лучи, да и все остальное, становятся ее вечными пленниками.

Лебедь X-1 — захватывающее зрелище, но лучше держаться от него подальше! Смертоносны не только рентгеновские лучи — смертоносна и сама гравитация. Когда мы стоим на Земле, между силой тяготения, действующей на нашу голову, и силой тяготения, действующей на наши ноги, существует небольшая разница в величине. Нас едва-едва растягивает, хотя мы этого вовсе не замечаем. На Лебеде X-1 эта мизерная разница возрастает в 150 миллиардов раз, так что возникает сила, растягивающая наше тело будто невидимыми руками, тянущими голову в одну сторону, а ноги — в другую.

Теоретический Лебедь X-1

Черные дыры обнаруживаются по действию, которое они оказывают на другие тела. На иллюстрации видно, как черная дыра стягивает со звезды газы.

Черная дыра в представлении художника (в красном прямоугольнике), увеличенное изображение (снизу).

Лебедь X-1 (3) расположен в шее Лебедя.