В последние годы астрономы всё чаще обнаруживают объекты, которые ведут себя не так, как ожидалось. Одними из таких загадочных объектов являются блуждающие чёрные дыры, которые могут перемещаться по космосу с огромной скоростью. Могут ли они представлять угрозу для нашей Солнечной системы? Давайте разберёмся в этом вопросе.
Что такое чёрная дыра?
Чёрная дыра — это область в пространстве, гравитационное притяжение которой настолько велико, что ничто, включая свет или другие электромагнитные волны, не имеет возможности покинуть её после пересечения границы, известной как горизонт событий. Чёрные дыры образуются в результате коллапса массивных звёзд.
Чёрные дыры и их свойства
В 1960-х годах новозеландский математик Рой Керр нашёл решение уравнений общей теории относительности Эйнштейна, описывающее вращающиеся чёрные дыры. Это привело к двум важнейшим открытиям.
Во-первых, «теорема о безволосых», согласно которой чёрные дыры можно различить только по трём свойствам: массе, спину (моменту импульса) и электрическому заряду.
Во-вторых, нужно вспомнить знаменитую формулу Эйнштейна $E = mc^2$, которая гласит, что энергия имеет массу. В случае с чёрной дырой решение Керра показывает, что до 29% массы чёрной дыры может приходиться на энергию вращения.
Энергия вращения чёрных дыр
Английский физик Роджер Пенроуз предположил, что энергия вращения чёрных дыр может быть высвобождена. Вращающаяся чёрная дыра подобна батарее, способной высвобождать огромное количество энергии вращения.
Чёрная дыра может содержать примерно в 100 раз больше извлекаемой энергии, чем звезда той же массы. Если две чёрные дыры сливаются в одну, большая часть этой огромной энергии может высвободиться за несколько секунд.
Слияние чёрных дыр и гравитационные волны
Потребовалось два десятилетия кропотливых вычислений на суперкомпьютерах, чтобы понять, что происходит при столкновении и слиянии двух вращающихся чёрных дыр, в результате которого возникают гравитационные волны.
В зависимости от того, как вращаются чёрные дыры, энергия гравитационных волн может высвобождаться в одном направлении гораздо интенсивнее, чем в других, и тогда чёрные дыры летят в противоположном направлении, как ракета.
Если спины двух сталкивающихся чёрных дыр расположены под правильным углом, то конечная чёрная дыра может разогнаться до скорости в тысячи километров в секунду.
Открытие гравитационных волн
Все это было лишь теорией, пока в 2015 году гравитационно-волновые обсерватории LIGO и Virgo не начали улавливать гравитационные волны, испускаемые при столкновении пар чёрных дыр.
Одним из самых захватывающих открытий стало обнаружение «отзвуков» чёрных дыр: вибрирующего, как камертон, звука, издаваемого только что образовавшимися чёрными дырами, который позволяет судить об их вращении. Чем быстрее они вращаются, тем дольше звучит этот звук.
Все более тщательные наблюдения за слиянием чёрных дыр показали, что у некоторых пар чёрных дыр оси вращения ориентированы случайным образом и что у многих из них очень большая энергия вращения.
Блуждающие чёрные дыры: реальность или фантастика?
Всё это говорит о том, что неудержимые чёрные дыры вполне реальны. Двигаясь со скоростью 1% от скорости света, они будут двигаться не по изогнутым орбитам звёзд в галактиках, а почти по прямой.
Относительно небольшие сверхмассивные чёрные дыры обнаружить сложно. Но сверхмассивная чёрная дыра массой в миллион или миллиард солнечных будет создавать огромные возмущения в звёздах и газе вокруг себя, пока будет двигаться через галактику.
Предполагается, что они будут оставлять за собой звёздные следы, формируясь из межзвёздного газа так же, как облака за реактивным самолётом. Звёзды образуются из сжимающегося газа и пыли, притягиваемых пролетающей мимо чёрной дырой. Этот процесс может длиться десятки миллионов лет, пока убегающая чёрная дыра пересекает галактику.
Доказательства существования убегающих чёрных дыр
В 2025 году в нескольких научных работах были представлены изображения удивительно прямых полос из звёзд в галактиках. Они кажутся убедительным доказательством существования убегающих чёрных дыр.
В одной из статей, написанной под руководством астронома из Йельского университета Питера ван Доккума, описывается очень далёкая галактика, которую удалось запечатлеть телескопу «Джеймс Уэбб». На снимке видно удивительно яркое инверсионное кольцо длиной 200 000 световых лет. Инверсионное кольцо демонстрирует эффект давления, возникающий из-за гравитационного сжатия газа при прохождении чёрной дыры: в данном случае это указывает на чёрную дыру массой в 10 миллионов солнечных, движущуюся со скоростью почти 1000 км/с.
Другой описывает длинный прямой инверсионный след, пересекающий галактику NGC 3627. Вероятно, он образовался из-за чёрной дыры массой примерно в 2 миллиона раз больше массы Солнца, движущейся со скоростью 300 км/с. Длина инверсионного следа составляет около 25 000 световых лет.
Если существуют такие сверхмассивные убегающие объекты, то теоретически они могут представлять угрозу для других космических систем, включая нашу Солнечную систему. Однако на данный момент у нас нет достаточных данных, чтобы утверждать это с уверенностью.
Астрономы продолжают изучать чёрные дыры и их поведение, чтобы лучше понять, как они могут повлиять на космос. Но пока мы можем только предполагать, какие сюрпризы могут преподнести нам эти загадочные объекты.
Важно помнить, что чёрные дыры — это часть нашей Вселенной, и их изучение помогает нам лучше понять её устройство. Но вместе с тем, их непредсказуемое поведение может таить в себе множество загадок и опасностей.
Эта статья переиздана с сайта The Conversation под лицензией Creative Commons.
