Вопрос механизма возникновения Галактик десятилетиями терзал астрономов и физиков. Но теперь, кажется, ученые нашли доказательство, которое представляет довольно таки необычный ответ. Это совершила группа Буккера известных во всем Мире американских астрономов. Правда, эти ученые не являются специалистами по галактикам, они занимаются вопросами, которые посвящены самой разрушительной известной науке силе во Вселенной Сверх Массивным Черным Дырам.
До недавних пор, эти самые Сверх Массивные Черные Дыры были известны лишь в теории. Эти гигантские ЧД имеют апокалиптические размеры, они во много миллионов раз превышают по размерам «обычные» Черные Дыры, которые во множестве наблюдаются во вселенной. Сверх Массивные Черные Дыры это взбесившееся тяготение, это объект с таким плотным веществом, что его тяготение ненасытно. Ничто не может их нее вырваться, даже свет. Все, что к ней приближается: газ, звезды, целые звездные системы, все засасывается в небытие, туда, где материя полностью трансформируется в энергию. Черная Дыра такой мощности разрушает даже сам механизм Вселенной.
Если представить Вселенную как пространственно временную сеть, то тяготение обычных звезд и планет создает как бы гравитационную решетку. Но тяготение Сверх Массивных Черных Дыр так велико, так разрушительно, что искривляет пространство время за пределы прочности. В центре Сверх массивной Черной Дыры находится одно из самых таинственных явлений в Мире, это сингулярность, где пространство, время и все законы физики разваливаются. Что происходит в центре сингулярности, для ученых остается тайной. Пока об этом ничего неизвестно даже в теории. Возможно, оказавшись в точке сингулярности и пройдя ее можно попасть в совершенно другое пространство.
Сверх Массивные Черные Дыры понятие столь странное, что до недавнего времени многие ученые сомневались в их существовании. Были попытки объяснить их присутствием резких типов Галактик, так называемых активных Галактик. Это один из самых ярких объектов во Вселенной. У этих галактик яркое светящееся ядро с обширным выбросом энергии из центра. Мощное ядро горячей яркой массы назвали Квазаром. Ученые считают, что вращающаяся масса может обуславливаться мощной гигантской Черной Дырой.
Идея о том, что Квазар, светящийся столь ярко - это не сверх мощная Черная Дыра, это газовое облако, которое вот-вот будет поглощено мощной ЧД. Оно вращается вокруг нее, ярко светясь перед тем, как исчезнуть в ЧД.
/Согласно другой гипотезе, о которой подробно говорится в разделе, посвященном Квазарам, Квазар представляет собой двойную звезду. Эти две звезды вращаются вокруг друг друга и общего центра, имеют большие гравитационные массы, представляют собой газовые облака, которые способны сколлапсировать./
У гигантской ЧД столь мощное гравитационное поле, что она швыряет вокруг себя газы и звезды почти со скоростью света. Газ разогревается до температуры свыше миллиона градусов. Трение внутри разогретого газа велико, и разогретый газ светится очень ярко. Хотя сам Квазар светится очень ярко, ЧД внутри его увидеть невозможно, поскольку ЧД невидима из-за поглощения ею света.
Пока ни у кого нет уверенности, что массивные ЧД, в самом деле, существуют в ядре этих странных активных Галактик. Двадцать лет потратила научная группа Буккера на поиски этих ускользающих чудовищ. Сначала надо было доказать существование сверх массивных Черных Дыр, надо было открыть столь странное космическое явление, что даже представить себе трудно. В 1983 году Аллан начал вести наблюдения с целью обнаружения сверх массивных Черных Дыр. Напрямую ее обнаружить нельзя, поскольку она «черная», ничего не излучает.
Ее ищут по вторичному гравитационному эффекту, по тому, как она притягивает космическое вещество. Ее мощное гравитационное поле заставляет окрестные звезды двигаться вокруг себя по спиральной сокращающейся орбите со скоростью порядка 500 км/час. Измерив скорость движения этих звезд, которая существенно превышает обычные космические скорости, он смог доказать существование ЧД в центре активных Галактик. Для наблюдений была выбрана ближайшая к нам активная Галактика, которая могла бы иметь в своем центре массивную ЧД.
Для доказательства факта существования активного ускоренного движения звезд в центре Галактики IJ-1068, необходимо было сравнить это движение со звездами в нормальной, пассивной Галактике, без ЧД в ее центре. Звезды, кружащиеся вблизи центра притяжения должны двигаться с половинной скоростью, поэтому для сравнения ученые выбрали соседнюю с нами Галактику «Туманность Андромеды», которая, как и наша собственная Галактика «Млечный Путь», не имеет активного центра.
Для измерения скорости звезд в этих, весьма различающихся галактиках Брауде использовал спектральный метод исследования сигналов, получаемых с помощью телескопа, работающего в видимом диапазоне частот. Проводились измерения спектрограмм светимости звезд, вращающихся вблизи ядра галактики. При этом спектроскоп показывает спектр звезды в виде белой полосы, а движение звезды вокруг ядра отслеживает темной вертикальной линией. Если звезды в галактическом центре кружатся медленно, то темная линия не должна показывать никаких изменений. Если же звезда движется с большой скоростью, резко смещаясь к нам или от нас, то темная линия покажет резкое смещение по отношению к центру галактики.
Если имеется сильное смещение спектральной линии, то это означает большое изменение скорости движения звезд от одного края галактики к другому. Последнее означает, что звезды расположенные ближе к центру галактики движутся с существенно большими скоростями, чем те звезды, которые находятся на ее периферии, что, в свою очередь, говорить о наличии в центре большой гравитационной массы (сверх массивной ЧД).
Длительное время проводились измерения скоростей звезд в центре галактики IJ1068 и «Туманности Андромеды». Когда были получены результаты обработки соответствующих спектров и их сравнительный анализ, то получили совершенно неожиданные результаты. Спектр от галактики, в которой искали массивную ЧД, был плохо различим из-за большой удаленности IJ1068, спектр имел не достаточно яркое изображение. Сюрприз же преподнесла галактика «Туманность Андромеды» нормальная, спокойная галактика, наша ближайшая соседка. Смещение темной спектральной линии показало, что в ее центре звезды движутся от нас очень быстро, со скоростью 150 тыс. км/час и имеют линейную скорость порядка 500 тыс. км/час.
Исследователи предположили, что у такого явления может быть лишь одно объяснение, лишь одна причина. В центре этой галактики имеется сверх массивная ЧД. Аналогичные результаты получили и другие ученые, использовавшие сведения от телескопа Хаббл. Так были обнаружены доказательства существования самой ужасной силы природы. Такая массивная Черная Дыра оказалась в обычной, спокойной, соседней с нами галактике. Похоже, причиной, того, что ранее не была там обнаружена массивная Черная Дыра, является факт отсутствия в центре галактики интенсивного свечения типа Квазара. Последнее положение вещей может быть объяснено отсутствием в центре галактики поглощения материи Черной Дырой, поскольку, вероятно, такой материи нет в районе действия ее гравитационного поля. Возможно, что данная Черная Дыра находится в спящей фазе.
Некоторые теоретики еще раньше предсказывали, что сверх массивные Черные Дыры могут существовать в двух состояниях. При поглощении материи Черная Дыра создает вокруг себя сияющий газовый диск, затем, очевидно, поглощение прекращается, оставляя темное смертельно опасное для любой материи ядро.
Многие ученые отнеслись с недоверием к тому, что массивная ЧД была обнаружена так «близко» от нас. Они считали, что для такой экстремальной идеи доказательств недостаточно. Даже сама научная группа ученых, совершившая это открытие, стала сомневаться.
Всегда есть опасность, что вместо ЧД окажется плотное скопление темного вещества, и, возможно была допущена элементарная ошибка. Чтобы убедить скептиков, необходимо было найти как можно больше массивных Черных Дыр, во множестве других Галактик. Для этого необходимо глубже заглянуть в пространство Вселенной. Поэтому к исследованиям был подключен телескоп Хаббл. С 1994 года с помощью этого телескопа началось систематическое наблюдение за центрами удаленных галактик с целью поиска признаков наличия звезд, быстро вращающихся вокруг центра мощных Черных Дыр.
Астрофизики начали наблюдения с активной галактики М87. Как и ожидалось, в ней была обнаружена гигантская поглощающая ЧД с огромным выбросом энергии в галактическое пространство. Но, когда стали наблюдать и неактивные галактики, случилось невероятное. В каждой из наблюдаемых галактик ученые обнаруживали присутствие сверх массивных Черных Дыр. На сегодняшний день обнаружено уже около 30 Черных дыр. Раньше считалось, что ЧД встречаются очень редко, но телескоп Хаббл обнаруживал их везде. В активных галактиках это поглощающие, а в обычных галактиках - тихо таящиеся. Практически всем исследователям становилось ясно, что в каждой галактике есть сверх массивная Черная Дыра.
Это было весьма удивительно. Если это не редкий каприз природы, следовательно, надо пересматривать наше представление о том, что такое Галактика, каково ее устройство. Возникает беспокойство по поводу того, что где-то и в нашей галактике «Млечный Путь» может таиться массивная Черная Дыра. Андреа Герц уже 5 лет работает на Гавайских островах на мощнейшем телескопе, регистрирующем сигналы в видимом диапазоне частот, пытаясь выяснить, есть ли массивная Черная Дыра в середине Млечного Пути. Ранее считалось, что наша галактика вращается вокруг массивного центра, состоящего из звезд, газа и пыли. Ученые работают на самом мощном оптическом телескопе на Земле, расположенном на высоте 4500 м над уровнем моря. Его 10-ти метровое зеркало состоит из 36 сегментов полированного, аллюминизированного стекла. Это уникальное сооружение, которое позволяет видеть очень далекие объекты и различать мелкие детали.
Четыре раза в год Герц наводит телескоп на самый центр Млечного Пути. Ученые ищут следы высоких скоростей движения звездной материи, что могло бы указать на присутствие массивной Черной Дыры. Цент Млечного Пути так «близко», а телескоп столь мощный, что можно видеть центр нашей галактики, четче, чем когда-либо ранее. Снимки представляют собой совокупность светлых пятен (это звезды), которые размыты из-за земной атмосферы. Обработав и сравнив множество снимков, компьютер может скомпенсировать атмосферную дисперсию и представить детальную картину центра Галактики.
Если увеличить масштаб, то можно рассмотреть в центре галактики скопление звезд, которые исключительно важны. Обработка последовательно выполненных снимков позволило обнаружить вращение звезд вокруг слабо светящегося центра. Центр нашей галактики еще требует дальнейшего тщательного исследования.
Как же соотносятся функции Черных Дыр и самих Галактик? Что же делают, какую роль играют Черные Дыры в формировании и жизни Галактик? Какова их функциональная связь? Влияют ли Черные Дыры на состояние Галактик? Или, наоборот, Галактики влияют на свойства Черных Дыр? Пока удалось выяснить, что существует связь между размером Галактики и размером Черной Дыры, расположенной в ее центре. Обнаружили, что есть зависимость между массой ЧД и массой окружающей ее Галактики.
В маленьких Галактиках в центре расположены малые ЧД, имеющие массы, равные миллионам масс нашего Солнца (Солнце - звезда средней величины). Большие галактики содержат ЧД массой порядка млрд. масс Солнца. Соотношение их масс везде оказывается одинаковым. (Мчд/Мг = const). Масса ЧД всегда составляет 0,5% от массы галактики. Возник естественный вопрос, почему, чем объясняется такая связь? Никто не ожидал, что масса ЧД и Галактики связаны. После трехлетнего периода изучения этого вопроса тайна была разгадана. Первый прорыв случился, когда к космическому радиотелескопу добавили новое технологическое оборудование, что позволило изучить большое число ЧД и предоставило ученым материал для исследований.
Статистический материал накапливался, и то, что было открыто в этом году, полностью перевернуло мир космологического знания. Были обнаружены Черные Дыры в таком количестве, которое раньше не предполагалось. Американские ученые стремились обнаружить зависимость между ЧД и связанными с ними галактиками. Рассматривались различные галактические характеристики и выискивались новые связи. Но лишь тогда, когда было рассмотрено свойство под названием «сигма», удалось подобрать ключ к тайне. - это скорость, с которой движутся во вращательном движении звезды во внешней области галактики.
Звезды во внешней части галактики столь удалены от центра, от центральной ЧД, что ее гравитационное поле непосредственным образом совершенно не действует. Эти звезды не чувствуют Черной Дыры, они ощущают взаимное влияние других звезд. Именно поэтому до некоторого времени достаточно точными казались расчеты в области небесной механики, выполняемые на основе законов Всемирного Тяготения. Если убрать ЧД из центра Галактики, скорости этих периферийных звезд и характер их движения никак не изменятся.