У черных дыр увлекательная история. Так, в 1939 году Альберт Эйнштейн опубликовал статью в журнале Annals of Mathematics, в которой утверждал, что их не существует в природе. Четверть века спустя Маартен Шмидт открыл квазары, которые являются мощными источниками света на космологических расстояниях.

Эти загадочные точечные источники были объяснены в середине 1960-х Яковом Зельдовичем в СССР и Эдом Солпитером в США: они являются сверхмассивными черными дырами, которые питаются газом из своих родительских галактик. Когда газ течет к черной дыре, он кружится, как вода, стекающая в слив раковины. По мере приближения к точке невозврата он разгоняется почти до скорости света, и в результате турбулентного вязкого трения начинает очень сильно нагреваться.

Следовательно, аккреционный диск массивных черных дыр ярко светится, излучая примерно десятую часть своей массы покоя (E=mc2, как завещал Эйнштейн) и нередко на порядок превышая полную светимость звезд в своей галактике. Это делает квазары одними из самых ярких источников света, видимых на миллиарды световых лет. Спустя десятилетия астрономы обнаружили, что почти в каждой галактике в центре находится сверхмассивная черная дыра, которая большую часть времени голодает, но время от времени разгорается во время таких «газовых пиров».

В этом году Нобелевская премия по физике была присуждена Андреа Гез и Рейнхарду Гензелю за предоставление убедительных доказательств того, что такая голодающая в настоящее время сверхмассивная черная дыра скрывается в центре нашей собственной галактики Млечный Путь. Это чудовище весом в четыре миллиона Солнц сейчас находится в спящем состоянии, светясь, как слабый радиоисточник Стрелец A* (сокращенно SgrA*), который в миллиард раз слабее, чем был бы, если бы его обильно покормили газом.


Черная дыра в центре Млечного пути едва видна даже в рентгене, в видимом свете ее вообще сейчас не заметить.

Несмотря на то, что SgrA* сейчас совсем слабый, у нас есть улики, показывающие, что он, должно быть, не раз активно подкреплялся в прошлом. Это неудивительно, учитывая, что любое газовое облако или звезда, приближающиеся к центру Галактики на расстояние десяти горизонтов событий Стрельца А* (что примерно соответствует расстоянию между Землей и Солнцем), будут растянуты сильным гравитационным воздействием в этой области и превращены в поток газа, который вызовет квазароподобную вспышку.

Свидетельствами недавних активных пиршеств SgrA* является большое количество молодых звезд вокруг этой сверхмассивной черной дыры, вращающихся по орбитам в предпочтительных плоскостях. Это означает, что эти звезды сформировались из плоских газовых дисков, точно так же, как планеты в плоскости эклиптики или звезды в диске Млечного Пути. Поскольку возраст звезд около Стрельца А* составляет менее одного процента от возраста нашей галактики (всего десятки миллионов лет), и более старых звезд рядом нет, это говорит нам о том, что масштабные эпизоды превращения звезд в потоки газа с последующим поглощением происходили сотни раз за всю историю нашей галактики. 

Действительно, на данный момент астрономы наблюдают пару гигантских сгустков горячего газа, называемых пузырями Ферми, которые исходят из центра Млечного Пути вдоль его оси вращения, что подразумевает недавний эпизод поглощения вещества сверхмассивной черной дырой с выкидыванием «объедков». Теоретические расчеты показывают, что, помимо разрушения массивных газовых облаков, отдельные звезды также залетают в окрестности Стрельца А* и разрушаются гравитационными приливными силами каждые десять тысяч лет. При этом наблюдения за соседними галактиками, схожими с Млечным Путем, это подтверждают: такие приливные разрушения звезд действительно происходят с сравнимой частотой.

Разумеется, появляется вполне логичный вопрос: раз эти вспышки настолько яркие, что видны из соседних галактик, и происходят достаточно часто — может ли квазар SrgA* влиять на эволюцию жизни на Земле? В общем и целом — да, может, потому что такие вспышки несут вредное рентгеновское и ультрафиолетовое (XUV) излучения.


Траектории звезд рядом с SrgA*. Не все из них проживут следующий миллион лет.

Два астронома из Гарварда, Авраам Леб и Джон Форбс, продемонстрировали в 2018 году, что XUV-излучение, испускаемое во время таких вспышек, легко испарило бы атмосферы Марса или Земли, находись Солнечная система в десять раз ближе к центру Млечного Пути, чем сейчас. Но даже на больших расстояниях XUV-излучение может подавить рост сложной жизни, создавая эффект, подобный появлению тропинки на лужайке, если ее активно вытаптывают.

В текущем местоположении Солнечной системы относительно центра нашей галактики земная жизнь защищена от XUV-вспышек Стрельца А*. Однако недавние исследования показывают, что место рождения Солнца могло быть значительно ближе к центру Млечного Пути, и что наша звезда мигрировала к своему текущему положению благодаря гравитационным толчкам. Поэтому воздействие прошлых XUV-вспышек от SgrA* на более близких расстояниях могло нанести вред сложной жизни на ранней стадии эволюции Земли.

Это может объяснить, например, почему уровень кислорода в атмосфере Земли поднялся до нынешнего высокого уровня только через два миллиарда лет после ее появления: вполне возможно, что наша планета тогда находилась слишком близко к Стрельцу А*, и атмосферу просто «сдувал» поток XUV-излучения. Авраам Леб в сотрудничестве с Манасви Лингамом в настоящее время исследуют эту возможную связь между развитием земной жизни и миграцией Солнца из центра галактики.

Традиционно Солнце считалось единственным астрономическим источником света, серьезно влияющим на жизнь на Земле. Однако также возможно, что черная дыра SgrA* сыграла важную роль в ее эволюции. Удивительное осознание такого рода похоже на выяснение того, что незнакомец мог повлиять на вашу жизнь еще до вашего рождения. И если удастся установить связь между Стрельцом А* и земной жизнью, то эта сверхмассивная черная дыра может серьезно перевернуть наши знания об эволюционных процессах и о возможном развитии жизни на экзопланетах.




iGuides в Telegram — t.me/igmedia
iGuides в Яндекс.Дзен — zen.yandex.ru/iguides.ru