Цивилизация
Чтобы управлять автомобилем, совсем не обязательно разбираться в устройстве двигателя внутреннего сгорания. Самых базовых представлений о его работе — ну хоть что без бензина завести его проблематично — вполне достаточно для беззаботной езды. А уж стремление разобраться в устройстве системы трансмиссии в наши дни нельзя оправдать ничем, кроме аномального врождённого любопытства. Которое мало кому присуще.
Как показывает практика, даже настоящие учёные, для которых любопытство — профессиональная отметина, в этом смысле не так уж и отличаются. Совсем недавно астрономы Штефан Гиллессен и его коллеги сообщили о новом точном измерении массы чёрной дыры в центре нашей Галактики: она теперь составляет 4,3 миллиона солнечных масс.
За полтора десятка лет, что заняла эта работа, учёные точно отследили перемещения трёх десятков звёзд в непосредственной окрестности тёмного объекта, известного астрономам как Sgr A*. Затем учёные применили законы небесной механики и выяснили свойства «монстра», который управляет движением этих звёзд. Этим они и удовольствовались, опубликовав соответствующую статью.
Между тем, откуда здесь взялись эти звёзды — одна сплошная загадка.
И свойства, которыми они обладают, совсем не походят на свойства обычного звёздного населения нашей Галактики.
Во-первых, все они на удивление массивны, а значит, молоды, так как тяжёлые горячие звёзды живут по астрономическим меркам совсем недолго (миллионы лет против, скажем, миллиардов, отпущенных Солнцу). В принципе, эти звёзды могли бы «омолодить», а заодно и утяжелить взаимные слияния в плотных окрестностях чёрной дыры, однако такое слияние непременно отобразилось бы в спектре объектов, а никаких следов тому нет.
Во-вторых, движутся они по орбитам, наклонённым под самыми разными углами к плоскости Млечного Пути. В то время как даже в так называемой сфероидальной компоненте звёздного населения Галактики явно выделяется плоскость, к которой «приплюснут» этот сфероид.
В-третьих, эти звёзды движутся по весьма вытянутым орбитам с очень характерным распределением по «мере вытянутости», эксцентриситету: вероятность иметь эксцентриситет e прямо пропорциональна его значению. Конечно, в окрестностях Sgr A* есть с полдюжины звёзд, движущихся примерно в одном направлении и по практически круглым орбитам, однако они расположены чуть поодаль. А вот для самых центральных (так называемых S-звёзд) закон распределения эксцентриситетов выполняется строго.
Наконец, этих звёзд, согласно теории, здесь вовсе быть не должно.
Непосредственно в окрестностях чёрной дыры они родиться не могли. Как показывают расчёты, приливные силы от столь массивного объекта мешают газопылевым облакам рождать звёзды даже на расстояниях в несколько световых лет от галактического центра. А в реальности светила наблюдаются на расстояниях в десятые и сотые доли светового года.
Для объяснения всех этих фактов астрономы выдвигали не одну гипотезу. Например, что эти звёзды — компоненты двойных систем, разрушенных при пролёте мимо чёрной дыры. Обмен энергией между тремя телами позволяет оставить одну из звёзд на плотной орбите вокруг массивного тела, выбросив из системы вторую с большой скоростью. Здесь, правда, приходится предполагать, что существует некий резервуар двойных, которые так и сыплются на чёрную дыру. Кроме того, неясно, почему вокруг последней так много тяжёлых звёзд: при обмене энергией, который оканчивается захватом одной из звёзд, захватываться должна, напротив, более лёгкая компонента.
Решить проблему с распределением по массе, казалось бы, может другой механизм — так называемое динамическое трение. Только вот точные расчёты показывают, что как раз массивные звёзды до сближения с центральной чёрной дырой не доживают: они слишком ярко живут и слишком быстро умирают, чтобы такой механизм успел сжать их орбиты.
Для объяснения этого парадокса астрономы Брэд Хансен и Милош Милосавлевич в 2003 году предположили, что
звёзды в окрестности чёрной дыры приходят не сами — их едва ли не за руку приводит вторая чёрная дыра.
По расчётам Хансена и Милосавлевича, объект массой в несколько тысяч солнечных масс, движущийся по вытянутой орбите вокруг Sgr A*, мог бы легко заселить окрестности последнего молодыми звёздами, если бы чуть поодаль, на расстоянии в десяток световых лет, могло бы появиться массивное звёздное скопление.
Пара молодых и массивных скоплений в центре Галактики наблюдаются, так что в предположении двух астрономов ничего крамольного нет. Особенно их идея понравилась коллегам, когда спустя всего год после выхода работы были обнаружены так называемые гиперскоростные звёзды, движущиеся (примерно) от галактического центра со скоростями чуть ли не в 1000 км/c. Пара чёрных дыр способна легко обеспечить такое ускорение.
Теперь, как показали два американских и один финский астроном, у гипотезы Хансена и Милосавлевича появилось ещё одно преимущество.
Вторая чёрная дыра непринуждённо объясняет распределение вытянутости орбит центральных звёзд и разброс их ориентаций.
Численный расчёт, который провели Дэвид Мерритт, Алессия Галандрис и Сеппо Миккола, показал, что всего за миллион лет притяжение второй чёрной дыры «перемешивает» орбиты и вытягивает их в точности так, как следует из наблюдений. Работа учёных должна выйти в одном из ближайших выпусков Astrophysical Journal.
При этом параметры второй чёрной дыры вполне скромные. К своей «старшей сестре» она не должна приближаться на расстояние менее 10 световых дней, а масса её может составить всего 1,5–2 тысячи масс Солнца. Существование подобного объекта современные наблюдения не запрещают, а миллион лет — немного даже по сравнению с временем жизни массивных звёзд.
Впрочем, в вопросе, откуда могла бы взяться сама вторая чёрная дыра, никакой ясности нет.
Конечно, в отличие от короткоживущих ярких звёзд практически вечная чёрная дыра не ограничена во времени путешествия к центру Галактики. Но пока ни одной чёрной дыры массой в тысячи масс Солнца мы не знаем.
Есть чёрные дыры звёздных масс, есть центральные чёрные дыры галактик, которые «весят» в миллионы и миллиарды раз больше, чем наше дневное светило. А вот в промежутке ничего нет, за исключение двух подозреваемых — загадочного объекта в центре шарового звёздного скопления ω Центавра и класса подозрительно ярких рентгеновских источников в нескольких соседних с нами галактиках.
Будет забавно, если первую чёрную дыру промежуточных масс откроют у нас под боком, в центре Млечного Пути. А ведь к этому есть все предпосылки: по расчётам Мерритта и его коллег, дальнейшие точные наблюдения за движением звёзд здесь могут выдать присутствие второй чёрной дыры уже в течение ближайших лет. Если, конечно, она там есть.