Рентгеновские лучи, рожденные в недрах космоса, равномерно со всех сторон облучают Землю. Но где возникает этот странный постоянный поток электромагнитных волн - в сверхгорячих ли газовых облаках или при взрыве старых звезд? Для выяснения природы небесного рентгеновского излучения была создана международная группа ученых. "Потребовалась кропотливая работа, - говорит директор Астрофизического института в Потсдаме Гюнтер Хазингер, - но все-таки эту задачу мы решили!"
Новые наблюдения показали, что таинственные космические сигналы в виде рентгеновского излучения - нечто вроде прощального крика погибающей материи. Он возникает всякий раз, как пыль, газ и даже звезды, разрушенные гравитационными силами, поглощаются черной дырой.
Доктор Хазингер и его коллеги определили, что эти ненасытные монстры превосходят по массе все известные в мироздании тела. А сила их притяжения столь велика, что, подобно невообразимо огромному пылесосу, они в состоянии притянуть к себе целую Солнечную систему и поглотить ее навеки. Ни единый луч света, ни сама материя уже никогда не смогут покинуть коварную западню.
Для "охоты" на черные дыры - этих экзотических обитателей космоса - немецкие астрономы использовали спутник, ловящий рентгеновские лучи, - "Росат" (Rosat), который вот уже почти восемь лет вращается вокруг Земли. Чтобы определить, что же служит генераторами рентгеновских лучей в глубинах Вселенной, ученые направили специальное зеркало спутника на один из участков неба, отличающихся мощным излучением.
"Чем дольше мы наблюдаем место, откуда исходят рентгеновские лучи, - говорит доктор Хазингер, - тем яснее становится, что выбранный нами участок неба распадается на отдельные источники, и мы способны найти интересующий нас объект... В юные годы Вселенной, - продолжает ученый, комментируя эксперимент, поставленный с помощью спутника "Росат", - почти в каждой галактике находилась большая черная дыра, и она "до отвала наедалась" звездной материей".
Когда в район звездного неба с мощным рентгеновским излучением ученые нацелили зеркальный телескоп Гавайской обсерватории, они были озадачены: в какую бы точку этого участка ни направляли они свой инструмент, каждый раз телескоп показывал им невероятно яркое свечение центральной части далеких галактик. В пространстве, размером с нашу Солнечную систему, источник излучал столько энергии, сколько могли посылать в космос сотни галактик, содержащие многие миллиарды звезд. "Только черная дыра, - резюмирует доктор Хазингер, - способна на столь малом пространстве создать такой излучающий феномен".
Из окружающей ее окрестности черная дыра высасывает гигантские количества материи: в каждую минуту проглатывается масса, равная нашему земному шару. Но прежде чем исчезнуть в утробе черной дыры, материя завихряется, как вода в ванне при спуске. Все быстрее и быстрее вращается ее поток, и, поскольку ее частицы все сильнее ударяются одна о другую, они нагреваются на многие миллионы градусов Цельсия. Столкновение частиц и рождает рентгеновское излучение, которое улавливают земные астрофизики.
Космические процессы, о которых здесь было рассказано, в настоящее время происходят достаточно редко. Почти все рентгеновские лучи, которые в наши дни регистрирует спутник "Росат", приходят к нам из далекого прошлого, когда образование звезд шло энергичнее. Но к тому времени уже были черные дыры.
А совсем недавно, в конце февраля 1998 года, в журнале "Астрономические известия" появилась статья, в которой исследователи пытаются определить время "наибольшего аппетита" у черных дыр. Расчеты показывают, что таким аппетитом они обладали еще до того, как большинство газовых шаров сжалось и превратилось в яркие звезды. Черные дыры в те времена отличались поистине колоссальной прожорливостью.
Следовательно, можно полагать, что черные дыры появились вскоре после первоначального взрыва, породившего нашу Вселенную, но еще до того, как возникли первые звезды. Многое говорит и о том, что такие сверхмассивные черные дыры стали ядрами, вокруг которых впоследствии образовались галактики, объединяющие миллиарды солнц.
Если эта гипотеза выдержит проверку временем, то она заставит изменить принятую ныне модель первоначаль ного образа мироздания.
До сих пор космологи были убеждены, что сперва материя приняла форму небольших шарообразных газовых облаков, из каждого затем образовалось до миллиона звезд. Протекли миллиарды лет, прежде чем эти первые солнца выгорели. Но на этом их жизнь не закончилась, впереди у них была сложная судьба. Эти уже умершие звезды под действием гравитационных сил "осаживались" к своим центрам и в конце концов превращались в черные дыры.
Однако некоторые астрофизики весь этот процесс видят сегодня несколько иначе. Они считают, что вслед за первым взрывом, породившим Вселенную, возник так называемый "плазменный суп", из которого затем сформировались сверхзвезды с массой в миллионы наших солнц. Огромный вес и размеры таких образований были причиной их нестабильности. Поэтому еще до того, как смогли "разгореться" их внутренние ядерные печи, гиганты под действием сил тяготения начали спадаться к своим центрам и превратились в черные дыры. Авторы этой модели называют их первыми кирпичами мироздания.
В ту эпоху во Вселенной господствовала темнота. Черные дыры притягивали к себе остатки блуждающей в пространстве материи. Свет появился лишь от звезд, возникших из той же материи, но избежавшей поглощения черными дырами. Вновь образованные солнца разместились вокруг черных дыр - так возникли галактики вроде нашего Млечного Пути. В этом астрономы и видят организующую роль черных дыр на ранней стадии жизни Вселенной.
Примерно десять миллиардов лет назад Вселенная была в восемь раз меньше нынешних ее размеров. Галактики находились много ближе друг к другу. В те времена они в сто раз чаще, чем теперь, сталкивались одна с другой, проникали одна в другую, образуя колоссальные скопления звезд. Так разрастались острова во Вселенной. Звезды тоже сталкивались. Газ и пыль - остатки таких соударений небесных тел - силой тяготения устремлялись к центру галактики, где их ждала черная пасть. В тот период и рождалось рентгеновское излучение, заполнившее собою космос. Сегодня его улавливает спутник "Росат".
Компьютерные модели рисуют более позднюю стадию развития Вселенной, когда ее окрестности уже очистились от измельченной материи, а звезды стали все реже попадать в западни этих монстров: ближние к центру галактик были давно поглощены черными дырами, а оставшиеся находятся далеко и ускользают от полей их тяготения. В теперешние времена черные дыры "голодают": галактики сталкиваются чрезвычайно редко, межзвездной материи осталось немного. И тем не менее прожорливые невидимки не исчезли, они - все еще составная часть космоса.
Астрофизики все чаще сообщают о том, что в центре то одной, то другой галактики они обнаружили огромные невидимые образования. Исследователи жизни небесных тел открыли любопытную закономерность: чем больше материи содержит звездная система, тем большую массу имеет черная дыра, предположительно находящаяся в ее центре. "Это не случайно, - считает доктор Хазингер, - а подчеркивает ту роль, которую сыграли эти образования в становлении галактик".
Поскольку ученым пока не удалось наблюдать акт поглощения черной дырой какой-либо звезды, астрономы ищут косвенные признаки существования этих образований. Первыми, кому это удалось, стали американский астрофизик Джеймс Моран и японский ученый Макото Миоши. С помощью нескольких радиотелескопов они наблюдали галактику NGC 4258, находящуюся от нас на расстоянии в 20 миллионов световых лет. Вокруг темного центра этого звездного острова вращается кольцо из облаков газа и пыли. Скорость его движения огромна - 4 миллиона километров в час, что говорит о сверхмощных полях тяготения. По подсчетам, в центре галактики сосредоточена масса, равная 36 миллионам солнц. Концентрацию столь большой массы, по мнению многих астрофизиков, можно объяснить только присутствием сверхтяжелой черной дыры.
Долгое время среди астрофизиков шел спор: возможно ли вообще существование черных дыр. Сегодня ученые признают: черные дыры есть. Появились они на раннем этапе развития Вселенной и доживут до конца ее. Это следует из теории относительности А. Эйнштейна. Он утверждал, что любое массивное тело искажает пространство и течение времени в прилегающем к нему пространстве. Если массы особенно много, то давление и температура внутри нее стремятся к бесконечности, время и пространство искажаются все сильнее, и наступает коллапс - масса сжимается и переходит в сингулярное состояние: рождается черная дыра. В ней уже не действуют законы природы и останавливается время.
Еще недавно черные дыры представлялись экзотическим, редким явлением космоса, но теперь они считаются нормальной стадией эволюции мироздания. Уже определено более 30 галактик, заключающих в себе эти образования. И эти открытия продолжаются.
Ученый из Института Макса Планка - Рейнхард Генцель сделал замеры черной дыры, которая находится в нашей галактике, в Млечном Пути. 100 миллионов звезд, включая и нашу Солнечную систему, вращаются около центра, который с Земли не виден в телескопы: он заслонен облаками из газа и пыли. Направление на центр известно - это созвездие Стрельца, расстояние тоже - 26000 световых лет. Наша Солнечная система расположена ближе к краю Млечного Пути.
Тепловые лучи не боятся таких преград, как облака пыли и газа. И астрофизик Р. Генцель направил усовершенствованную камеру для улавливания инфракрасных лучей на ось вращения Млечного Пути. Он хотел определить, с какой скоростью вращаются звезды, находящиеся вблизи ядра галактики. Ему удалось установить, что эта скорость - выше 1000 километров в секунду. Зная скорость, он рассчитал, что в центре этой космической карусели находится масса, равная 2,6 миллиона солнц.
Этот гигант, считает Генцель, уже многие миллиарды лет "посажен на диету". Только ничтожные порции пыли и газа может дать ему природа космоса. В неделю он получает "корм" весом в один земной шар. Но "пост" этого гиганта когда-нибудь придет к концу. Со скоростью 400000 километров в час, все более убыстряясь, приближается к Млечному Пути соседняя с ним галактика - туманность Андромеды. Примерно пять миллиардов лет пройдет до того времени, когда две галактики столкнутся и две их черные дыры получат пищу.
Совсем недавно орбитальный телескоп, носящий имя американского астронома Хаббла, передал на Землю эпохальные снимки. Они показывают центр крупной галактики "Центавр-А" (NGC 5128), расположенной по космическим меркам недалеко от Земли - десять миллионов световых лет. Находящаяся там массивная черная дыра "заглатывает" маленькую соседнюю галактику. Специальная фотокамера отчетливо показала окружающий галактику NGC 5128 темный пояс из пыли со множеством светящихся голубым цветом недавно рожденных звезд и пылевых сгущений, погруженных в газовые облака.
Снимки, сделанные в инфракрасных лучах, помогли астрономам заглянуть за пылевой занавес. Они открыли там изогнутую шайбу горячего газа, которая всасывается в черную дыру. Этот пожиратель материи оказался очень компактным: он немного больше нашей солнечной системы и содержит массу, равную одному миллиарду солнц.