Российские астрофизики из Московского государственного университета имени Ломоносова (МГУ), занятые в проекте МАСТЕР (Мобильная Астрономическая Система ТЕлескопов-Роботов), сумели продемонстрировать связь так называемых длинных гамма-всплесков (т.е. самых мощных взрывов во Вселенной) с образованием быстровращающихся черных дыр, обладающих эргосферой. Таким образом не только удалось прояснить природу гамма-всплесков, но и найти новые доказательства реальности существования черных дыр.
   Черные дыры, предсказанные в рамках Общей теории относительности Эйнштейна, обладают столь мощным гравитационным полем, что ни материальное тело, ни излучение не могут выбраться из их объятий - покинуть пределы так называемого горизонта событий. В современную эпоху подобные объекты могут рождаться в том случае, если веществу удается сжаться в чрезвычайно компактной области - в пределах сферы Шварцшильда, размеры которой вообще говоря зависят от массы сжимаемого объекта, причем в простейшем случае - для невращающейся и незаряженной черной дыры - размеры сферы Шварцшильда эквивалентны размерам горизонта событий. Решение для этого случая было найдено немецким физиком Карлом Шварцшильдом (Karl Schwarzschild) спустя всего несколько месяцев после того, как Эйнштейн обнародовал свою теорию, а вот обобщения на случай заряженного и вращающегося объекта пришлось ждать долгие десятилетия - лишь в 1960-х гг. в этом направлении наметился очевидный прогресс, связанный с решением Роя Керра (R.Kerr), австралийского математика, работавшего в американском Техасском университете (ну а единственность решения Керра была доказана лишь к 1975 г.)
   C решением Керра связаны удивительные вещи, которые нечасто обсуждаются в научно-популярной литературе, - например, в некоторых случаях появляется немыслимая "голая" сингулярность, в других - внешний и внутренний горизонты событий, а также эргосфера - эллипсоидальная область пространства-времени, расположенная между пределом статичности (очерчиваемым наименьшим расстоянием от черной дыры, где космический корабль еще теоретически может находиться в состоянии покоя, сжигая какое-нибудь супертопливо, - иными словами, поверхностью бесконечного гравитационного красного смещения покоящегося с точки зрения удаленного наблюдателя источника) и внешним горизонтом событий, который для вращающейся черной дыры как бы "ужимается" по сравнению с дырой невращающейся. Таким образом, внутри эргосферы оставаться в покое невозможно (необходимо обращаться вокруг сингулярности в направлении ее собственного вращения), но в принципе эту область можно посещать с возвратом назад в свою Вселенную.
    Как мы знаем, черные дыры невозможно наблюдать непосредственным образом, хотя астрономы и отыскали множество объектов, подходящих на эту роль. Идентификация черных дыр в настоящее время основывается на наблюдениях поглощаемого ими вещества, и споры ведутся о том, может ли какой-нибудь объект иной физической природы "подменить" при этом "настоящую" черную дыру или нет. Если бы удалось найти структуру, характерную исключительно для черных дыр, то доказательство существования этих объектов можно было бы счесть окончательным, и авторы такого открытия могли бы претендовать на Нобелевскую премию.
    Группа астрономов, руководимая профессором МГУ Владимиром Липуновым из Государственного астрономического института имени Штернберга, считает, что в качестве индикатора, однозначно свидетельствующего о наличии черной дыры, может выступать ее эргосфера. Была создана теоретическая модель, показывающая, что на последних стадиях развития гамма-всплеска его энергия приходит именно из эргосферы.
    Звезда превращается в черную дыру (испытывает коллапс) после исчерпания всех своих запасов ядерного топлива. Если бы звезда не вращалась, то все закончилось за несколько миллисекунд, поэтому возобновление активности спустя минуты и часы может свидетельствовать о каких-то препятствиях на пути к быстрому образованию черной дыры. Вероятно, все убыстряющееся вращение (сохранение момента количества движения при сжатии объекта - подобно тому, как ускоряет свое вращение фигуристка, прижимающая руки к корпусу) может приводить к образованию на какое-то время быстровращающегося объекта (коллапсирующего спинара). Дальнейшее избавление от энергии и уход остатка звезды под горизонт событий становится возможным благодаря мощному магнитному полю.
    В сентябре прошлого года наземный робот-телескоп МАСТЕР* зарегистрировал с Земли (из подмосковной деревни) один из таких гамма-всплесков (GRB060926) и обнаружил редкое явление: мощность оптического излучения (которое обычно уменьшается со временем) на 400-й секунде неожиданно стала расти. А 10 января 2007 года американская космическая гамма-обсерватория Swift выявила еще более удивительный случай: после регистрации очередного гамма-всплеска (GRB070110) его мощность оставалась постоянной в течение 10 тысяч секунд. После всего этого у группы Липунова не осталось сомнений, что сверхдолгая борьба центробежных и гравитационных сил - это реальность, соответствующая статья уже отправлена и принята для публикации в американском "Астрофизическом журнале" (Astrophysical Journal - ApJ), а пока с ней можно ознакомиться на сайте электронных препринтов arXiv.org.
    По расчетам ученых, свыше часа внешние фрагменты звезды, наблюдавшейся Swift, могли оставаться в пределах эргосферы зарождающейся быстровращающейся черной дыры. При этом релятивистские эффекты выражались уже не десятками процентов (как в случае известных кандидатов в черные дыры), а тысячами процентов. Улавливая выходящее из коллапсара излучение, астрономы таким образом могут изучать области, в которых время замедляется в 15 раз.
   СПРАВКА
    "Длинные" гамма-всплески
    Первый гамма-всплеск зафиксировал американский спутник-шпион "Вела" в 1968 году, а соответствующие данные были обнародованы в 1973-м. Согласно современным теориям, гамма-всплеск случается тогда, когда массивная звезда сжигает все свое ядерное топливо и начинается ее коллапс (сжатие), в результате которого формируется черная дыра, окруженная диском из чрезвычайно горячего, быстро вращающегося газа. Большая часть этого газа будет втянута в новорожденную черную дыру, а оставшаяся доля будет вышвырнута вовне в виде газовых струй ("джетов"), движущихся с околосветовой скоростью.
    Наблюдатель, в сторону которого будет направлена подобная струя, увидит мощнейшую ослепительную вспышку продолжительностью около минуты, в которой сконцентрирована яркость свыше десяти квадриллионов солнц (1016). А наблюдатели, которые расположены под углом к струе и которым не суждено лицезреть подобное зрелище, смогут полюбоваться менее удивительным, но не менее захватывающим взрывом гиперновой. Энергия, выделяющаяся при гамма-всплесках, просто чудовищна: эффект наблюдается на расстояниях свыше 10 миллиардов световых лет.
    В принципе, гамма-всплески - это не такое уж редкое явление, и вероятность подобной катастрофы в нашей Галактике достаточно велика. В свое время с помощью близкого к Земле гамма-всплеска пытались объяснить вымирание динозавров. Выкладки показали, что раз в несколько сот миллионов лет гамма-всплески действительно должны наносить заметный урон фауне Земли, и один из них вполне мог погубить динозавров. А вот на расстояниях порядка размеров галактики (десятки тысяч световых лет) гамма-всплеск уже не может причинить серьезного вреда.