Моя жизнь в астрономии

Другое «практическое» применение черных дыр касается выяснения природы космических гамма-всплесков. Эти всплески имеют длительность от секунд до минут и регистрируются с бортов космических аппаратов практически ежедневно. Их генерация связана с коллапсами быстро вращающихся ядер массивных звезд, формированием предельно быстро вращающихся, керровских черных дыр и образованием коллимированных узконаправленных выбросов вещества, двигающегося со скоростями близкими к скорости света. Именно наличие релятивистских выбросов-джетов отличает явление гамма-всплеска от обычной вспышки сверхновой звезды. Жесткое гамма-излучение выносится за пределы разлетающейся оболочки сверхновой с помощью релятивистских джетов и потому становится доступным для внешнего удаленного наблюдателя. Этому помогает и то, что сверхновые звезды, связанные с гамма-всплесками, являются пекулярными и принадлежат к типу I b/c, когда в оптическом спектре сверхновой наблюдаются линии гелия или углерода, но практически отсутствуют линии водорода. То есть с гамма-всплесками связаны коллапсы быстро вращающихся ядер массивных звезд, лишенных водородных оболочек, скорее всего звезд Вольфа–Райе. (Приятно сознавать, что мои любимые объекты – звезды Вольфа–Райе, которыми я занимался много лет, «играют» и в таких экстремальных случаях, как формирование космических гамма-всплесков.) Но как получить быстро вращающееся коллапсирующее ядро массивной звезды? Ведь при сбросе оболочки сверхновой уносится значительная часть углового момента звезды. Оценки угловых моментов вращения известных аккрецирующих черных дыр в рентгеновских двойных системах (путем анализа их рентгеновских спектров) показывают, что многие черные дыры звездных масс вращаются сравнительно медленно, что подтверждает гипотезу о том, что при взрыве сверхновой сброшенная оболочка звезды уносит с собой значительную часть ее углового момента. Если при взрыве сверхновой образовавшаяся черная дыра медленно вращается, то релятивистские джеты не образуются и наблюдатель будет видеть обычную вспышку сверхновой без феномена гамма-всплеска. В 2003 году в нашей работе с А. В. Тутуковым, опубликованной в «Астрономическом журнале», было показано, что если коллапс ядра массивной звезды происходит в очень тесной двойной системе, то орбитальное движение спутника за счет приливных взаимодействий будет поддерживать быстрое вращение коллапсирующего ядра звезды, несмотря на потерю ею значительной части углового момента в сброшенной оболочке. Эта идея хороша также и тем, что она позволяет согласовать наблюдаемую частоту гамма-всплесков (примерно один гамма-всплеск за миллион лет на среднюю галактику) с частотой вспышек сверхновых. Известно, что сверхновые в нашей Галактике вспыхивают раз в 30–100 лет. Чтобы объяснить меньшую наблюдаемую частоту гамма-всплесков, учитывают тот факт, что гамма-излучение формируется в релятивистских джетах, которые не всегда направлены на наблюдателя. Однако, чтобы «победить» четыре порядка величины, требуется очень малый угол коллимации джетов, который не вполне приемлем из других физических соображений. В нашей модели гамма-всплеска как коллапса ядра массивной звезды в очень тесной двойной системе удается дополнительно уменьшить частоту формирования гамма-всплесков на один-два порядка величины. Это позволяет непринужденно согласовать наблюдаемые частоты появления гамма-всплесков и вспышек сверхновых, при разумных углах коллимации джетов. На эти наши работы с К. А. Постновым и А. В. Тутуковым имеются ссылки в мировой научной литературе.

Как я уже упоминал, в 2003 году я опубликовал в «Успехах физических наук» обзор по сверхмассивным и звездным черным дырам. В 2005 году мне было предложено сделать доклад на эту тему на Президиуме Российской академии наук. Мой доклад прошел успешно. Присутствующие на моем докладе академики В. Л. Гинзбург, Н. С. Кардашев и А. В. Гуревич положительно отозвались о моих работах по поискам и исследованиям черных дыр во Вселенной. В мае 2006 года состоялись очередные выборы в Российскую академию наук. На этих выборах я был избран действительным членом РАН (академиком).