Моя жизнь в астрономии

С открытием гравитационных волн астрономия окончательно утвердилась как многоканальная наука. В настоящее время астрономия исследует Вселенную в канале электромагнитных волн (от гамма-квантов до радиоволн), в канале нейтрино (уже установлена связь нейтринных событий с активностью ядер галактик-блазаров), в канале космических лучей и, что очень важно, в канале гравитационных волн. Фактически астрономия теперь изучает все четыре известные физические взаимодействия: электромагнитное (фотоны), слабое (нейтрино), сильное (космические лучи, результат ядерных взаимодействий) и гравитационное. В 2019 году под моим редакторством вышла в свет коллективная монография «Многоканальная астрономия» (издательство «Век-2», Фрязино), объемом сорок авторских листов, которая оказалась первой в мире книгой на эту тему. В 2022 году вышло второе издание этой монографии (издательство ДМК, Москва). Я написал в эту монографию главу «Черные дыры», где рассказал про черные дыры в рентгеновских двойных системах, в гравитационно-волновых двойных системах, а также описал сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик. Рассказывая о сверхмассивных черных дырах, я также рассказал о первых результатах международного эксперимента Event Horizon Telescope (EHT-телескоп для наблюдений горизонта событий черных дыр), в которых была сделана попытка с помощью межконтинентальной радиоинтерферометрии на коротких волнах оценить структуру ближайших окрестностей сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Во втором издании этой монографии, которое вышло в 2022 году, я уже смог констатировать гигантский успех в исследованиях сверхмассивных черных дыр с помощью EHT-построения изображений «теней» сверхмассивных черных дыр в ядре галактики М87 и в ядре нашей Галактики. Эти результаты окончательно доказали существование сверхмассивных черных дыр.

Таким образом, в настоящее время можно сказать, что мы являемся свидетелями триумфа черных дыр. Шестьдесят лет активного поиска таких экстремальных объектов, как черные дыры, увенчались грандиозным успехом: доказано, что как черные дыры звездных масс, так и сверхмассивные черные дыры реально существуют во Вселенной (!). Эти удивительные объекты наконец завоевали «права гражданства» среди классических объектов Вселенной: звезд, галактик и т. п.

Недавно появился новый аспект в проблеме исследования черных дыр: наблюдения двойных сверхмассивных черных дыр. Такие пары сверхмассивных черных дыр могли сформироваться при взаимодействии и слиянии галактик. Двойные сверхмассивные черные дыры открыты как с помощью наблюдений тесных двойных ядер галактик методами высокого углового разрешения, так и путем наблюдений переменности ядер некоторых галактик, в которой выявляются следы периодичности. При орбитальном движении двойные черные дыры теряют энергию на излучение долгопериодических гравитационных волн. При этом они постепенно сближаются и затем сливаются подобно тому, как это происходит в двойных черных дырах звездных масс. Различие состоит в том, что процесс слияния в двойных черных дырах звездных масс происходит на временах в десятые доли секунды, а аналогичный процесс в двойных сверхмассивных черных дырах реализуется на характерных временах в месяцы и годы. Поскольку галактик во Вселенной сотни миллиардов, Вселенная должна быть заполнена стохастическим фоном длинноволнового гравитационного излучения от слияния сверхмассивных черных дыр. Этот фон должен присутствовать наряду с фоном длинных гравитационных волн, возникших на ранних стадиях формирования Вселенной, например в конце инфляционной стадии (характерный возраст Вселенной ~ 10^-36 секунды). В эту эпоху из‑за рождения частиц происходили сильные деформации метрики пространства-времени, что приводит к формированию гравитационных волн. Будущий международный космический гравитационно-волновой эксперимент LISA нацелен на поиск таких гравитационно-волновых фоновых излучений.

Совсем недавно, в 2023 году, пришла сенсационная новость: стохастический фон гравитационного излучения от слияния сверхмассивных черных дыр с большой уверенностью обнаружен с помощью наблюдений стабильности периодов вращения ряда миллисекундных пульсаров. Идея наблюдать миллисекундные пульсары с целью обнаружения фонового гравитационно-волнового излучения принадлежит замечательному астрофизику из ГАИШ профессору Михаилу Васильевичу Сажину, а в авторском коллективе, обнаружившем длинноволновой фон гравитационного излучения, присутствуют ученые из ГАИШ, включая директора ГАИШ К. А. Постнова.

Еще один новый аспект – поиск, наряду с черными дырами, кротовых нор. Возможность существования кротовых нор предсказывает ОТО. Поскольку черные дыры открыты, а справедливость ОТО тщательно проверена, в частности, методами гравитационно-волновой астрономии, к возможности существования кротовых нор следует относиться со всей серьезностью.