Космическая археология: Как «допросить» черную дыру о звезде, которую она «съела»? Астрономы нашли способ
Знаете, когда говорят об археологах, воображение обычно рисует людей в пыльных шляпах, осторожно счищающих песок с древних черепков где-нибудь в Египте или Месопотамии. Копаются себе в прошлом, слой за слоем. А что, если я скажу вам, что заниматься археологией можно, глядя… в телескоп? Да-да, не удивляйтесь! Группа астрономов недавно показала, что останки погибших звезд могут рассказать не меньше, чем руины древних городов. И для этого им понадобилась мощная рентгеновская обсерватория «Чандра».
А что, так можно было? Звезды как хранилища истории
Представьте себе: давным-давно, может, миллион лет назад или даже больше, в далеком уголке космоса жили-были две звезды. Не просто соседки, а пара, связанная гравитацией, — то, что астрономы называют двойной системой. Одна из них была помассивнее, эдакий космический тяжеловес. Как и положено таким гигантам, она прожила свою жизнь бурно и ярко. А потом — бабах! — исчерпав свое топливо, взорвалась сверхновой. Зрелище, должно быть, было грандиозное!
Но взрыв — это не просто конец. Это еще и начало новой истории. Огромное количество вещества, из которого состояла звезда, разлетелось во все стороны. И немалая его часть, словно пепел из вулкана, осела на уцелевшую звезду-компаньона. Как будто погибшая звезда оставила своему соседу прощальный подарок — или, скорее, улику.
А что же стало с ядром взорвавшейся звезды? Оно не выдержало собственной тяжести и сжалось в невероятно плотный объект — черную дыру. Вот так и родилась система, которую мы сегодня знаем как GRO J1655-40: черная дыра и ее спутница-звезда, покрытая «пылью» от своей погибшей сестры.
Ветер перемен… из черной дыры?
Казалось бы, история на этом могла и закончиться. Но нет! Прошло время, система эволюционировала. Из-за потери энергии (в основном на излучение гравитационных волн — эдакой ряби пространства-времени) черная дыра и звезда стали сближаться. И вот тут началось самое интересное.
Когда они подошли достаточно близко, мощнейшая гравитация черной дыры начала делать свое дело — перетягивать вещество со звезды-компаньона. И знаете, что любопытно? Она стала забирать обратно не только «родное» вещество звезды, но и тот самый материал, ту самую «звездную пыль», которая осела на компаньона после взрыва сверхновой! Получился эдакий круговорот вещества в космосе.
Часть этого материала падает прямо в черную дыру, исчезая навсегда. Но другая часть закручивается вокруг нее в горячий, быстро вращающийся диск — аккреционный диск. И вот из этого диска, под действием магнитных полей и трения, вещество выбрасывается обратно в космос в виде мощных потоков, или «ветров».
Дело GRO J1655-40: Призраки прошлого в рентгеновских лучах
Именно эти «ветры» и стали ключом для наших космических археологов. Почему? Потому что они несут в себе химический состав того вещества, которое черная дыра перетягивает у компаньона. А в этом веществе, как мы помним, есть «отпечатки» той самой, давно взорвавшейся звезды!
Тут-то и пригодилась обсерватория «Чандра». Она способна улавливать рентгеновское излучение, которое как раз и испускает раскаленное вещество в окрестностях черной дыры. В 2005 году система GRO J1655-40 как раз переживала период активности, ярко вспыхнув в рентгене. «Чандра» не просто увидела эту вспышку, но и смогла разложить ее свет на составляющие — получить спектр.
Что такое спектр? Грубо говоря, это как радуга, только для рентгеновских лучей. Каждый химический элемент оставляет в спектре свой уникальный «отпечаток» — линии на определенных длинах волн. Анализируя эти линии в спектре ветра от GRO J1655-40, ученые смогли точно определить, какие элементы и в каких пропорциях присутствуют в этом потоке вещества.
Дальше — дело техники и компьютерного моделирования. Сравнивая полученный «химический портрет» ветра с моделями звезд разной массы и состава, которые взрываются как сверхновые, астрономы смогли, словно по обрывкам древней рукописи, восстановить облик погибшей звезды.
И что же они выяснили? Оказывается, та самая звезда-гигант, что взорвалась миллионы лет назад, была примерно в 25 раз массивнее нашего Солнца! Более того, она содержала значительно больше тяжелых элементов (всего, что тяжелее гелия), чем наше родное светило. Это важные детали для понимания того, как жили и умирали первые поколения массивных звезд во Вселенной.
Не просто пыль, а целая история
Вот так, изучая вещество, которое сегодня вылетает из окрестностей черной дыры, ученые смогли заглянуть в далекое прошлое и узнать подробности о звезде, погибшей задолго до появления человека на Земле. Это и есть «археология сверхновых» — новый потрясающий метод исследования космоса.
По сути, астрономы научились читать историю, записанную в звездной пыли. И случай с GRO J1655-40 — это лишь первая страница. Теперь этот подход можно применить и к другим похожим системам, где черная дыра или нейтронная звезда «питается» веществом своего соседа. Кто знает, какие еще тайны прошлого скрываются в этих космических ветрах? Одно ясно: Вселенная — тот еще архивариус, и она умеет хранить свои секреты в самых неожиданных местах. Нужно только знать, где и как искать. А астрономы, кажется, только что нашли новый удивительный способ.
