Вот так умирают звезды, пойманные черными дырами!
Что происходит со звездами, которые находятся в непосредственной близости от галактической сверхмассивной черной дыры? Они вдруг исчезают в нем? У ученых уже есть один из ответов на эти и подобные вопросы. Более того, это соответствует Общей теории относительности.
Вы можете задаться вопросом, как выглядит процесс поглощения черной дырой объекта размером со звезду. Звезда, пойманная своей огромной силой притяжения, медленно тает в ней, как свеча? Или он сталкивается с какой-то твердой поверхностью там? По мнению теоретиков, первая из этих возможностей соответствует Общей теории относительности в том виде, в каком мы все ее знаем, тогда как второй вариант основан на модифицированной версии этой знаменитой теории.
Астрономы уже в какой-то степени могут изучать процессы, происходящие под горизонтом событий, хотя нельзя сфотографировать эту область. Паван Кумар из Техасского университета в Остине в сотрудничестве со своим студентом Венбином Лу из Гарварда разработал новый метод оценки судьбы звезд, попадающих в гравитационную ловушку гораздо более массивных объектов — в частности, больших черных дыр, находящихся в центры большинства галактик. Эти черные дыры представляют собой так называемые сингулярности или математические объекты, которые, скорее всего, не имеют физической поверхности и окружены горизонтом событий. Этот горизонт действует как однонаправленная мембрана — любой материал может упасть в черную дыру, но как только горизонт событий прошел, он больше не может излучать свет, видимый остальной Вселенной. потому что сильная гравитация черной дыры навсегда сохранит этот свет. Поэтому, когда объект пересекает эту границу, он практически исчезает из поля зрения.
Но что, если теория относительности, предсказывающая это, не совсем верна? Что, если бы, например, черная дыра схлопнулась не в точку, а в какой-то объект небольшого, но конечного размера? Тогда горизонт событий будет иметь совсем другие пропорции и свойства. Кумар считает, что в таких случаях он может даже не действовать как полупроницаемая граница, а скорее иметь твердую поверхность, на которую разобьется вся черная дыра тела, попадая в гравитационное поле. Такие столкновения имели бы видимый эффект, потому что, например, газ звезды, падающей на черную дыру, воспламенялся бы там в результате столкновения, ярко светя многие месяцы или даже годы.
Но как это проверить экспериментально? Описанное выше освещение нужно просто наблюдать. Ученые использовали для этой цели 1,8-метровый телескоп Pan-STARRS на Гавайях. Ранее они подсчитали, сколько звезд упадет на сверхмассивные черные дыры в близлежащих галактиках, и оценили, сколько газовых пожаров звезд, сталкивающихся с черными дырами, должно наблюдаться в течение трех с половиной лет наблюдения. Следовательно, если они заметили какие-либо случаи этого теоретического свечения в течение этого времени, это может означать, что горизонт событий часто имеет твердую поверхность. Если нет, то общая теория относительности, скорее всего, верна, и звезды просто проходят горизонт событий и исчезают.
Получается, что, согласно нашим нынешним знаниям, Общая теория относительности все еще действительна — команда Кумара не нашла никаких доказательств свечения, которое могло быть результатом столкновения звезд с черными дырами. Это означает, что большинство или даже все черные дыры имеют «классические» горизонты событий, и объекты, попавшие в них, действительно исчезают из наблюдаемой Вселенной, как мы считали на протяжении десятилетий. Таким образом, общая теория относительности прошла еще одно критическое испытание.
