Колин Стюарт - Вселенная на ладони [litres]

Центр Галактики является идеальной лабораторией для проверки общей теории относительности Эйнштейна. Звезды, вращающиеся вокруг Sgr A*, испытывают гравитационное притяжение в сотню раз более мощное, чем где бы то ни было, где эта теория проверялась прежде. Точно так же, как близость Меркурия к Солнцу продемонстрировала нам изъяны в ньютоновской картине гравитации, звезды, вращающиеся вокруг центральной черной дыры Млечного Пути, могут выявить недостатки концепции Эйнштейна. При этом любые, даже малейшие отклонения, способны стать своего рода компасом, указывающим путь к успешной теории всего.

Продолжающиеся наблюдения центральных звезд через телескопы Кека будут играть значительную роль в достижении этой цели. Однако нам нужно взглянуть на черную дыру еще более пристально, если мы действительно хотим поставить теорию Эйнштейна в фокус нашего внимания. В идеале мы хотели бы увидеть, как пространство-время искривляется непосредственно за пределами горизонта событий.

Согласно предсказанию общей относительности, у черной дыры должна быть круглая тень: темное пятно внутри кольца, образованного светом, который прошел бы мимо нас, но из-за экстремального гравитационного поля черной дыры изменил свое направление в нашу сторону. Если окажется так, что тень по форме не кругообразная или не такого размера, как мы ожидали, тогда мы, возможно, окажемся на пороге революции.

Для того чтобы увидеть область вокруг черной дыры, понадобится телескоп размером с Землю. Поэтому астрономы создали телескоп горизонта событий путем объединения существующих по всему миру телескопов в единую сеть

Наша Галактика продолжает преподносить сюрпризы. В 2010 году астрономы, работавшие с космическим телескопом Ферми (получившим название в честь пионера в этой области исследований) обнаружили два обширных пузыря из гамма-лучей, удаляющихся от центра Галактики. Раздувающиеся сверху и снизу от диска, эти пузыри Ферми простираются на 25 тысяч световых лет во всех направлениях. Каждый из них содержит достаточно холодного газа, чтобы образовать 2 миллиона Солнц. По убеждению астрономов они сформировались от 6 до 9 миллионов лет назад, это свидетели истории Галактики, такие же старые, как сам Млечный Путь. Их формирование было спровоцировано Sgr A*, потребляющей газовые облака весом в сотни или, возможно, даже тысячи Солнц. Однако не все поглощалось. Некоторые вещества ускорялись вокруг черной дыры и возвращались в Галактику. Ровная и округлая природа пузырей означает, что энергия выделилась за очень короткий промежуток времени.

Вероятно, это был последний раз, когда Sgr A* хорошенько подкрепилась на банкете – с тех пор, по-видимому, она находится на диете, ограничиваясь легкими перекусами. У других галактик имеются чудовищных размеров черные дыры с куда более ненасытным аппетитом.

И все же фокусироваться на столь компактном объекте, находящемся на расстоянии 27 тысяч световых лет, совсем не простая задача. Для этого требуется телескоп с разрешением в две тысячи раз большим, чем у космического телескопа «Хаббл». Об одиночном телескопе такой мощности говорить не приходится – он должен быть размером с Землю.

Поэтому астрономы изобрели очень хитроумную альтернативу. Они объединили телескопы США, Мексики, Чили, Антарктиды и Испании, и эта сеть превратилась в подобие более мощного телескопа, почти такого же широкого, как наша планета. В 2017 году этот телескоп горизонта событий был впервые направлен в сторону Sgr A*, и вскоре с его помощью будут окончательно проверены теории Эйнштейна.

На первый взгляд Млечный Путь выглядит как гигантская солнечная система. В ее центре находится огромная масса вещества и энергии, а вокруг вращаются более мелкие объекты. Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что спиральные галактики фундаментально отличаются от планетарных систем.

Каждая последующая планета по мере удаления от Солнца движется медленнее, чем предыдущая, и ей требуется больше времени для совершения одного оборота вокруг своей звезды. Меркурию для этого необходимо всего восемьдесят восемь дней, у Нептуна же это занимает 165 лет. Отсюда можно было бы ожидать, что орбитальные скорости звезд также станут падать по мере удаления от центра Галактики. Но этого в случае с Млечным Путем не происходит.

Первые сообщения о том, что у Млечного Пути существуют такого рода проблемы вращения, поступили уже в 1930-х годах. Ян Оорт – голландский астроном, давший свое имя облаку Оорта, – наблюдал за звездами, расположенными вблизи окраин Галактики, и занимался измерением их скорости. Он обнаружил, что они движутся слишком быстро. При скоростях, с которыми они перемещались, они должны были преодолеть силу гравитации Млечного Пути и затеряться где-то в межгалактическом пространстве. Тот факт, что им это не удалось, заставил его предположить, что гравитация Галактики должна быть значительно мощнее, чем предполагалось ранее.