Метка: черные дыры

Про­дол­жа­ем пуб­ли­ка­цию глав из буду­щей кни­ги аст­ро­фи­зи­ка, про­фес­со­ра РАН Сер­гея Попо­ва. Кни­га будет назы­вать­ся «Все фор­му­лы мира» и вый­дет в изда­тель­стве «Аль­пи­на нон-фикшн» в сле­ду­ю­щем году Преды­ду­щий отры­вок из кни­ги см. в поза­про­шлом номе­ре ТрВ-Нау­ка. В этот раз речь пой­дет о раз­но­вид­но­стях науч­ных гипо­тез на при­ме­рах из аст­ро­фи­зи­ки: уско­рен­ное рас­ши­ре­ние Все­лен­ной, тем­ная энер­гия и тем­ная мате­рия, поиск вне­зем­но­го разу­ма, чер­ные дыры…

Во вто­рой ста­тье, посвя­щен­ной юби­лею про­ек­та «Фер­ми», основ­ное вни­ма­ние мы уде­лим самым ярким из дол­го­веч­ных объ­ек­тов во Все­лен­ной — бла­за­рам раз­но­го типа. В дан­ной ста­тье при­во­дят­ся рисун­ки, отоб­ра­жа­ю­щие дан­ные «Фер­ми» за 10 лет без пяти дней. Несколь­ких дней вполне доста­точ­но, что­бы нари­со­вать про­стей­шие пред­ва­ри­тель­ные рас­пре­де­ле­ния, иллю­стри­ру­ю­щие фено­ме­но­ло­гию бла­за­ров.

Умер самый зна­ме­ни­тый физик совре­мен­но­сти с яркой и тяже­лой судь­бой. Чело­век, сумев­ший обра­тить свой недуг во бла­го. Под бла­гом я пони­маю преж­де все­го его про­све­ти­тель­скую мис­сию. Мно­гие хоро­шие физи­ки зани­ма­лись про­све­ти­тель­ством, но нико­го не вос­при­ни­ма­ли с таким вни­ма­ни­ем, как Сти­ве­на Хокин­га. Пора­жал сам факт того, что ста­тьи, кни­ги и выступ­ле­ния исхо­дят от чело­ве­ка, не спо­соб­но­го поше­ве­лить­ся.

В нача­ле мар­та 2018 года в Nature опуб­ли­ко­ва­на ста­тья про резуль­тат аст­ро­но­ми­че­ских наблю­де­ний, кото­рый интер­пре­ти­ру­ет­ся как сви­де­тель­ство мас­со­во­го рож­де­ния пер­вых звезд во Все­лен­ной воз­рас­том око­ло 180 млн лет. Ста­тья вызва­ла замет­ный отклик в СМИ. Для того, что­бы пред­ста­вить резуль­тат широ­ко­му кру­гу чита­те­лей, тре­бу­ет­ся экс­курс в исто­рию моло­дой Все­лен­ной.

С осе­ни 2015 года аме­ри­кан­ский двой­ной детек­тор волн тяго­те­ния Advanced LIGO вме­сте с млад­шим ита­льян­ским парт­не­ром VIRGO отло­ви­ли гра­ви­та­ци­он­ные сле­ды встре­чи чер­ных дыр. Прав­да, гра­ви­та­ци­он­ный след фина­ла это­го ката­клиз­ма пой­мать не уда­лось…

17 авгу­ста 2017 года уче­ные впер­вые заре­ги­стри­ро­ва­ли гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны от сли­я­ния двух ней­трон­ных звезд, а не двух чер­ных дыр, как в преды­ду­щих четы­рех слу­ча­ях (пер­вое детек­ти­ро­ва­ние про­изо­шло 14 сен­тяб­ря 2015 года). Об этом гово­рят мас­сы дан­ных объ­ек­тов: в диа­па­зоне от 1,1 до 1,6 мас­сы Солн­ца. Сли­я­ние про­изо­шло в галак­ти­ке NGC 4993 (созвез­дие Гид­ры) за 130 млн све­то­вых лет от нас. Откры­тию сопут­ство­ва­ла допол­ни­тель­ная уда­ча: наря­ду с гра­ви­та­ци­он­ным сиг­на­лом был парал­лель­но зафик­си­ро­ван дру­гой, элек­тро­маг­нит­ный. Вна­ча­ле сра­бо­та­ли детек­то­ры обсер­ва­то­рий LIGO в Ливинг­стоне (штат Луи­зи­а­на, США) и Хэн­фор­де (штат Вашинг­тон), а так­же VIRGO вбли­зи Пизы (Ита­лия). При­мер­но через 1,5 секун­ды обсер­ва­то­рии Fermi и ИНТЕГРАЛ, рабо­та­ю­щие на орби­те Зем­ли, заре­ги­стри­ро­ва­ли секунд­ный всплеск жест­ко­го рент­ге­нов­ско­го излу­че­ния с того же направ­ле­ния, отку­да при­шли гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны. Это был типич­ный гам­ма-всплеск «корот­ко­го» клас­са. Уже дав­но аст­ро­фи­зи­ки подо­зре­ва­ли, что корот­кие гам­ма-всплес­ки воз­ни­ка­ют от сли­я­ния ней­трон­ных звезд. И вот — пря­мое под­твер­жде­ние…

Кому долж­на достать­ся нынеш­няя Нобе­лев­ская пре­мия по физи­ке, было оче­вид­но зара­нее: реги­стра­ция гра­ви­та­ци­он­ных волн настоль­ко пре­вос­хо­дит по зна­че­нию осталь­ные номи­ни­ро­ван­ные дости­же­ния, что боль­шин­ство про­гно­зов схо­ди­лось на этом. Но, конеч­но, все­гда суще­ству­ет неопре­де­лен­ность, кому же имен­но вру­чат дан­ную пре­мию, посколь­ку при­част­ных обыч­но мно­го. Я думаю, суда­чить по пово­ду того, кому сто­и­ло бы дать вме­сто того-то, — заня­тие попу­ляр­ное, но непло­до­твор­ное. Так или ина­че, пре­мию полу­чи­ли три чело­ве­ка: Рай­нер Вайс — глав­ный чело­век по лазер­но­му интер­фе­ро­мет­ру, состав­ля­ю­ще­му осно­ву экс­пе­ри­мен­та LIGO (поло­ви­на пре­мии). Вто­рую поло­ви­ну поде­ли­ли два чле­на кол­ла­бо­ра­ции: Бар­ри Бариш — дирек­тор LIGO; Кип Торн — «при­двор­ный тео­ре­тик» LIGO. В чем заклю­ча­ет­ся основ­ное зна­че­ние экс­пе­ри­мен­та?

Госу­дар­ствен­ная пре­мия 2016 года в обла­сти нау­ки и тех­но­ло­гий при­суж­де­на аст­ро­фи­зи­кам Нико­лаю Шаку­ре и Раши­ду Сюня­е­ву за рабо­ту, опуб­ли­ко­ван­ную в 1973 году. Ее вру­че­ние состо­я­лось 12 июня 2017 года в Крем­ле. В пре­ам­бу­ле пре­мии отме­ча­ет­ся, что она при­суж­де­на «за созда­ние тео­рии дис­ко­вой аккре­ции веще­ства на чер­ные дыры». Глав­ная ста­тья опуб­ли­ко­ва­на в жур­на­ле Astronomy and Astrophysics, она назы­ва­ет­ся «Чер­ные дыры в двой­ных систе­мах. Наблю­да­е­мые про­яв­ле­ния». Напом­ним, что пилот­ный номер нашей газе­ты мы посвя­ти­ли как раз этой ста­тье — самой цити­ру­е­мой пуб­ли­ка­ции рос­сий­ских авто­ров за всё вре­мя суще­ство­ва­ния рос­сий­ской нау­ки.

Детек­то­ры гра­ви­та­ци­он­ных волн LIGO заре­ги­стри­ро­ва­ли еще одно (тре­тье по сче­ту) ста­ти­сти­че­ски зна­чи­мое собы­тие сли­я­ния чер­ных дыр (есть еще одно мар­ги­наль­но зна­чи­мое собы­тие). Дата реги­стра­ции — 4 янва­ря 2017 года. Веро­ят­ность слу­чай­ной ими­та­ции подоб­но­го шума оце­ни­ва­ет­ся как раз в 70 000 лет, что в более при­выч­ных еди­ни­цах выра­жа­ет­ся при­мер­но как ста­ти­сти­че­ская зна­чи­мость 4,5 σ. Оцен­ка масс слив­ших­ся чер­ных дыр: 31,2 +8,4–1,6 и 19,4 +5,3–5,9 сол­неч­ной мас­сы (на уровне досто­вер­но­сти 90%). То есть одна из чер­ных дыр настоль­ко мас­сив­на, что мог­ла обра­зо­вать­ся толь­ко из очень боль­шой звез­ды с малой метал­лич­но­стью (метал­лич­ность — спе­ци­фи­че­ский аст­ро­фи­зи­че­ский тер­мин, озна­ча­ю­щий оби­лие эле­мен­тов тяже­лее гелия). Это звез­ды пер­во­го поко­ле­ния, обра­зо­вав­ши­е­ся либо в моло­дой Все­лен­ной, либо в галак­ти­ках с затор­мо­жен­ным тем­пом звез­до­об­ра­зо­ва­ния. Совре­мен­ные звез­ды не могут быть столь боль­ши­ми из-за низ­кой теп­ло­про­вод­но­сти — они сбра­сы­ва­ют лиш­нее веще­ство.

Уме­ло при­ме­нив свои позна­ния в спе­ци­аль­ной тео­рии отно­си­тель­но­сти и кван­то­вой ста­ти­сти­ке, Чанд­рас­е­кар уста­но­вил зна­ме­ни­тый пре­дел, поз­же назван­ный его име­нем, — верх­ний пре­дел мас­сы, при кото­ром звез­да может суще­ство­вать как белый кар­лик (сей­час счи­та­ет­ся, что это 1,44 мас­сы Солн­ца). Когда пре­дел пре­вы­шен, све­ти­ло ждет судь­ба ней­трон­ной звез­ды.

В июне 2016 года участ­ни­ки экс­пе­ри­мен­та LIGO объ­яви­ли о реги­стра­ции уже вто­ро­го всплес­ка гра­ви­та­ци­он­ных волн. Уче­ные заго­во­ри­ли о наступ­ле­нии новой эры в аст­ро­но­мии. Что это зна­чит для чело­ве­че­ства? На поро­ге каких откры­тий мы сто­им? Об этом — бесе­да Оль­ги Орло­вой с Алек­сан­дром Пол­на­рё­вым.

Так быва­ет, что прось­ба о ком­мен­та­рии к ста­тье пре­вра­ща­ет­ся в отдель­ный рас­сказ. На прось­бу ТрВ-Нау­ка про­ком­мен­ти­ро­вать воз­мож­ность уви­деть тень от чер­ной дыры зав. лабо­ра­то­ри­ей АКЦ ФИАН Юрий Кова­лев рас­ска­зал о совре­мен­ном ста­ту­се про­ек­та по иссле­до­ва­нию цен­тра нашей галак­ти­ки на назем­но-кос­ми­че­ском интер­фе­ро­мет­ре «Радио­астрон».

В ста­тье «Карл Шварц­шильд: аст­ро­но­мия, артил­ле­рия, чер­ные дыры» гово­ри­лось о том, что Шварц­шильд не выдви­гал гипо­те­зы чер­ных дыр, но, бес­спор­но, про­ло­жил к ней доро­гу. Теперь рас­сказ пой­дет о двух рабо­тах уче­ных не мень­ше­го мас­шта­ба, в кото­рых неред­ко усмат­ри­ва­ют пер­вые пред­по­ло­же­ния о суще­ство­ва­нии этих экс­тре­маль­ных объ­ек­тов.

Сто лет назад Карл Шварц­шильд, 42-лет­ний дирек­тор Аст­ро­фи­зи­че­ской обсер­ва­то­рии в Потс­да­ме и артил­ле­рий­ский офи­цер гер­ман­ской армии, во фрон­то­вом гос­пи­та­ле в Рос­сии сде­лал важ­ные вычис­ле­ния и бла­го­да­ря Аль­бер­ту Эйн­штей­ну опуб­ли­ко­вал две ста­тьи, про­ло­жив­шие путь к созда­нию тео­рии чер­ных дыр. Алек­сей Левин про­чел судь­бо­нос­ные тек­сты в ори­ги­на­ле и решил поде­лить­ся выво­да­ми с чита­те­ля­ми ТрВ-Нау­ка.

Веду­щий науч­ный сотруд­ник Отде­ле­ния тео­ре­ти­че­ской физи­ки ФИАН, докт. физ.-мат. наук Васи­лий Бес­кин про­ком­мен­ти­ро­вал при­суж­де­ние пре­мии Кра­у­фор­да Коро­лев­ской ака­де­мии наук Шве­ции по аст­ро­но­мии. Награ­дой были отме­че­ны про­фес­сор Уни­вер­си­те­та Кен­тер­бе­ри Рой Керр и про­фес­сор Стэн­форд­ско­го уни­вер­си­те­та Род­жер Блэнд­форд за их «фун­да­мен­таль­ную рабо­ту по вра­ща­ю­щим­ся чер­ным дырам и их аст­ро­фи­зи­че­ским при­ло­же­ни­ям».

Чер­ные дыры, «кро­то­вые норы», релик­то­вое излу­че­ние, маши­на вре­ме­ни — эти поня­тия зна­ко­мы широ­ко­му кру­гу людей, доста­точ­но дале­ких от нау­ки. Всё выше­пе­ре­чис­лен­ное так или ина­че ассо­ци­и­ру­ет­ся с дея­тель­но­стью Иго­ря Дмит­ри­е­ви­ча Нови­ко­ва, кото­ро­му 10 нояб­ря испол­ни­лось 80 лет. Мы не будем пере­ска­зы­вать его био­гра­фию, луч­ше сосре­до­то­чим­ся на его инте­рес­ных рабо­тах и иде­ях. Спи­сок книг, напи­сан­ных юби­ля­ром, и спи­сок полу­чен­ных им рега­лий даны в кон­це очер­ка.

В послед­нее вре­мя доволь­но часто раз­да­ет­ся раз­но­го рода брюз­жа­ние по пово­ду тем­ной мате­рии — дескать, никто ее не видел, а изоб­ре­ли толь­ко для того, что­бы при­крыть несо­сто­я­тель­ность кос­мо­ло­гии… Для тех, кто все-таки сомне­ва­ет­ся в суще­ство­ва­нии тем­ной мате­рии, — кар­тин­ка, где она вид­на гла­за­ми.

Всю тыся­чу лет сво­е­го суще­ство­ва­ния рос­сий­ская власть отно­си­лась к нау­ке, обра­зо­ва­нию и про­све­ще­нию с недо­ве­ри­ем. Ее мож­но понять. Ведь нау­ка, обра­зо­ва­ние и про­све­ще­ние нераз­рыв­но свя­за­ны со сво­бо­дой. Сво­бо­дой сло­ва, сво­бо­дой сове­сти, сво­бо­дой мыс­ли.

Обна­ру­же­ны три сверх­мас­сив­ные чер­ные дыры, нахо­дя­щи­е­ся чрез­вы­чай­но близ­ко друг от дру­га (при­чем две из них рас­по­ло­же­ны все­го в несколь­ких сот­нях све­то­вых лет одна от дру­гой).

8 мар­та 2014 года испол­ни­лось 100 лет со дня рож­де­ния выда­ю­ще­го­ся уче­но­го ХХ века, ака­де­ми­ка Яко­ва Бори­со­ви­ча Зель­до­ви­ча.

В ушед­шем году в аст­ро­фи­зи­ке не про­изо­шло каких-то рево­лю­ций. Одна­ко это не озна­ча­ет, что в этой обла­сти не было инте­рес­ных откры­тий.

Науч­но-попу­ляр­ные кни­ги быва­ют раз­ны­ми, и пишут их раз­ные люди. Это могут быть про­фес­си­о­наль­ные попу­ля­ри­за­то­ры, науч­ные жур­на­ли­сты, увле­чен­ные люби­те­ли, энцик­ло­пе­ди­сты, раз­би­ра­ю­щи­е­ся во всех обла­стях сра­зу, и т.д.

Рано утром 18 июля с кос­мо­дро­ма «Бай­ко­нур» запу­щен кос­ми­че­ский аппа­рат «Радио­астрон». По сути это радио­те­ле­скоп, пред­на­зна­чен­ный для сов­мест­ной рабо­ты с назем­ны­ми радио­те­ле­ско­па­ми в режи­ме радио­ин­тер­фе­ро­мет­ра.

Аст­ро­фи­зи­ки из Гавай­ско­го уни­вер­си­те­та, Йеля, Мичи­ган­ско­го уни­вер­си­те­та и Уни­вер­си­те­та Рат­гер­са впер­вые обна­ру­жи­ли сле­ды мно­же­ства чер­ных дыр, воз­ник­ших в тече­ние пер­во­го мил­ли­ар­да лет после Боль­шо­го взры­ва.

24 фев­ра­ля в 18.30 в Боль­шой ауди­то­рии Поли­тех­ни­че­ско­го музея прой­дет лек­ция «Совре­мен­ные про­бле­мы аст­ро­фи­зи­ки: от тем­ной мате­рии до кро­то­вых нор» дирек­то­ра ГАИШ, ака­де­ми­ка РАН Ана­то­лия Чере­па­щу­ка.

Зазыв­ная анно­та­ция на облож­ке обе­ща­ет чита­те­лям мно­го увле­ка­тель­но­го, но меня постиг­ло пол­ное разо­ча­ро­ва­ние, в кото­ром, впро­чем, вино­ват не автор, а ката­стро­фи­че­ски сквер­ный пере­вод.

9 фев­ра­ля 2009 г. в Крем­ле состо­я­лась цере­мо­ния вру­че­ния Пре­мий Пре­зи­ден­та РФ в обла­сти нау­ки и инно­ва­ций для моло­дых уче­ных за 2008 г. Пер­вы­ми лау­ре­а­та­ми ста­ли хирург Е.Е.Ачкасов, спе­ци­а­лист в обла­сти мине­ра­ло­гии С.В.Кривовичев, математикА.Г.Кузнецов и астрофизикМ.Г.Ревнивцев.

Аст­ро­но­мия посто­ян­но вби­ра­ет в себя все новые мето­ды наблю­де­ния и ана­ли­за, что­бы исполь­зо­вать их для изу­че­ния окру­жа­ю­ще­го нас мира.

Меж­ду­на­род­ная груп­па аст­ро­фи­зи­ков изу­чи­ла вари­а­ции рент­ге­нов­ско­го излу­че­ния и све­че­ния в опти­че­ском диа­па­зоне при­хо­дя­щих к нам из окрест­но­стей двух кан­ди­да­тов в чер­ные дыры (GX 339–4 и SWIFT J1753.5–0127).

Новые наблю­де­ния поз­во­ли­ли заклю­чить, что круп­ные галак­ти­ки с чер­ны­ми дыра­ми колос­саль­ной мас­сы были обыч­ным явле­ни­ем уже 12 млрд. лет назад, когда Все­лен­ной испол­ни­лось лишь 1,7 млрд. лет.