Небеса необетованные часть 3

 ***

Как известно, в науке было и остается очень много разных идей, но, как правило, за ними часто не имеется объективно существующей реальности.
Так, например, астрономы подсчитали, что в нашей Галактике около тридцати процентов звезд достаточно массивны для того, чтобы стать коллапсарами (см. 2 часть), то есть находиться в активном процессе образования «черных дыр».  Отсюда не трудно предположить сколько звезд уже «умерло», превратившись в «черные дыры». Теоретически получается, что Галактика буквально завалена такими «покойниками». Предполагается, что их не менее миллиарда.
Но можно ли доверять и основываться на подобных расчетах?
Хотя, с другой стороны, пытаться увидеть «черную дыру» в виде темного пятна на небосводе тоже не стоит! По причине колоссального сжатия она слишком мала даже для самых сильных телескопов. Но, и это немного выглядит забавным, если разглядеть ее нельзя, то обнаружить все-таки можно!
Каким образом?
Следует попытаться использовать, если не сами «черные дыры», то хотя бы эффекты гравитационного воздействия «черных дыр». Все, что надо сделать для этого, это вспомнить о том, что звезды во Вселенной часто располагаются парами. При этом надо иметь в виду, что эти звездные пары связаны между собой гравитацией и вращаются по орбитам вокруг общего центра масс. Первые открытия парных (двойных) звездных систем случились в XVII веке. Они были обнаружены Уильямом Гершелем в созвездие Большой медведицы, в Южном кресте и тройной звездной системе в созвездие Овна.
Уильям Фредерик Гершель (1738 – 1822 гг.) – английский астроном, оптик и композитор немецкого происхождения. Основатель звездной и внегалактической астрономии, родоначальник звездной космогонии.
Изучая мир туманностей и видя в нем путь к познанию строения и развития Вселенной, Гершель заложил фундамент нового раздела астрономии. Он был самым первым, кто интерпретировал компактные сгущения звезд, как реальные звездные скопления. Его работы в области изучения туманностей и двойных звезд оставались общепринятыми до начала XX века.

***
Системы двойных звезд.
Звезды в таких системах сильно отличаются по массе, размеру и яркости. Более массивную звезду называют первичной, а менее массивную – вторичной или, прямо по-житейски, компаньоном. Расстояние между парой часто не стабильно и порой сильно варьирует. В одних случаях оно составляет сотни или тысячи астрономических единиц, где звезды движутся по классическим эллиптическим орбитам. В других случаях звезды находятся очень близко друг к другу, при этом их орбиты становятся гораздо сложнее, а это ведет к искажению формы самих звезд.
Следует признать, что двойные системы звезд, представляя собой лаборатории для изучения фундаментальных астрофизических процессов, представляют не малый интерес для ученых. Что касается самого первооткрывателя, то Уильяму Гершелю потребовалось не мало времени, а именно 24 года, чтобы подробно описать порядка 700 звезд. Именно его исследования и привели к выводу о том, что между двойными звездами существует гравитационная связь. А значит, в таких парах обе звезды вращаются вокруг общего центра масс под действием гравитации и распространены они в Млечном пути.
Однако, не редко астрономы наблюдают только одну звезду из пары, а происходит это только тогда, когда более ярка звезда «забивает» своим светом слабую. Либо, если вторая звезда совсем не светит, а значит она уже умерла и является «черной дырой». Выдает ее в таком случае лишь свет второй «живой звезды».
Но для того, чтобы отыскать такие «подозрительные» объекты в небе астрофизикам для начала потребовалось изучить составленные Гершелем каталоги спектральных двойных звезд. За осуществление этой затеи взялись ученые России и США.  В России исследователи нашли пять таких объектов, в Америке – восемь.

***
Однако в процессе исследования выяснилось, что нет никакой необходимости прибегать к гипотезе коллапсаров, как планировалось ранее, что есть более простые объяснения того, почему вторая звезда пары не видна. Более того появилось прозрение и в том, что одна «невидимость» не может служить доказательством существования «черных дыр».
А значит, необходимо найти другие более веские доказательства. И они нашлись вместе с развитием рентгеновской астрономии и космонавтики.
Наблюдателями замечено, что с поверхности звезд постоянно исходит поток газовых частиц. По этому поводу самое время вспомнить и наше сегодняшнее Солнце, которое в последнее время не редко испускает подобный поток, называемый «солнечным ветром».  Что касается двойной звездной системы, содержащей коллапсар, где оба тела находятся близко друг к другу, значительная часть газа перехватывается гравитационной ловушкой «черной дыры».
И тогда возникает вопрос – почему же тогда сама звезда не проваливается в «черную дыру». И оказалось ответ простой! По той же самой причине, по которой Луна не может упасть на Землю! То есть два небесных тела удерживаются в равновесии из-за орбитального движения относительно друг друга!
Если более подробно, то не трудно себе представить, что газ, как легкое летучее вещество, не способен сразу, как камень, упасть в «черную дыру», а находится на ее поверхности. Поэтому его частицы сначала закручиваются вокруг нее, образуя диск.  А трение частиц в смежных соседних слоях разогревают их (слои) до очень высоких температур. Но поскольку этот газ очень разряжен, то в обычный телескоп его не увидишь.  Зато его рентгеновское излучение будет очень сильным. И только благодаря его свету «истина» становится видимой. Естественно, что наблюдать приходится не саму «черную дыру или не сам коллапсар, а окружающий его светящийся газовый диск.

***
Казалось бы, что насущная проблема с «черными дырами» наконец-то решена.
Так оно и было!
Но в необетованных небесах существует немало и других объектов, к примеру пульсары, которые тоже испускают рентгеновские лучи и светят в данном диапазоне.
И тогда естественно появляется насущный вопрос: - Как их отличить от коллапсаров?
В этом случае на помощь приходит вторая звезда, видимая звезда двойной системы. По ней, применяя законы небесной механики, можно определить массу подозреваемого невидимого тела. И если его масса превосходит солнечную в два или три раза, значит «невидимка» с рентгеновским излучением похожа на «черную дыру». Выдает ее и характер излучения, поскольку испускает она не свет, а очень короткие, хаотичные импульсы.
Как -то американский ученый Джон Арчибальд Уиллер в шутку сказал, что коллапсары будут обнаружены через 33 года после его предсказания. Этот срок истек в 1972 году. И что же на самом деле получилось?
В 1970 году с плавучего космодрома стартовал американский спутник Земли «Ухуру». На его борту стоял рентгеновский телескоп. К весне 1972 года им было зарегистрировано 125 космических рентгеновских источников. Шесть из них принадлежали к двойным звездным системам. Позднее два из них выбыли из числа подозреваемых в принадлежности к «черным дырам». Очень уж специфическим было их излучение. Три других источника имели неясный характер. Зато последний – Лебедь X-1 очень подходил на роль кандидата в коллапсары. Об этом свидетельствовали и его масса, и характер спектра, то есть он был именно такой, как предсказали ученые. 
На радостях сообщение об открытие «черной дыры» было опубликовано 1 апреля, в день, когда подобное событие вполне могло сойти за шутку. Однако в научных кругах оно вызвало не просто сенсацию, а настоящий бум! И было отчего!  Наконец-то математическая абстракция начала приобретать реальный облик.

***
«Черная дыра» в Лебеде X-1 вращается вместе со сверхгигантом – звездой НДЕ 226868. Когда дыра располагается между звездой и нашей планетой, излучение максимально. Когда же она закрывается светилом, поток рентгеновских лучей от нее ослабевает.
Есть и еще одно доказательство, что Лебедь Х-1 «черная дыра». Это доказательство привели советские ученые. Если «черная дыра» и большая видимая звезда находятся близко друг к другу, то под действием сил притяжения коллапсара звезда-соседка должна вытянуться как дыня в его сторону.
У видимой звезды это можно обнаружить по ее мерцанию. Обращаясь вокруг общего центра, она будет «кувыркаться», то есть поворачиваться к наблюдателю то короткой своей частью, то более длинной. Такое мерцание тоже было открыто у Лебедя Х-1.
Рентгеновский телескоп был установлен и на космической станции «Салют-4». А 3 июня 1975 года космонавты П.И.Климук и В.И. Севастьянов обнаружили в созвездии Скорпион – 1 пульсирующий рентгеновский источник.
Советские ученые сразу же, немедля сообщили о своем открытие в Международную астрономическую ассоциацию. И вскоре на этот участок неба нацелили свои инструменты и астронавты с американского корабля «Аполлон». Но, к сожалению, у американцев вышла из строя система автоматической стабилизации и экипаж мог следить за сигналом всего 37 секунд. Что касается советских космонавтов, то они держались более получаса.
Позже аппаратура американского, английского и голландского спутников, находящихся в то время на орбите, подтвердила результаты Климука и Севастьянова в том, что в созвездие Скорпиона был обнаружен «звездный труп» большой массы. В данном контексте «звездный труп» — это «мертвая», конечная стадия эволюции звезды, которая больше не поддерживает термоядерные реакции в недрах.
Сегодня «черные дыры» перестали быть фикцией. Они действительно существуют. И «охота» на них не прекращается. Однако новых сенсационных заявлений на этот счет более не ведется. Тогда, чтобы это могло означать?