В 1979 году Общество Макса Планка вместе с Национальным центром научных исследований во Франции и Национальным институтом географии в Испании основало новый институт – Институт миллиметровой радиоастрономии (IRAM) в Гренобле. В его распоряжении оказались два новых телескопа миллиметрового диапазона в Испании, а Боннский институт Макса Планка в кооперации с местным университетом построил третий телескоп в Аризоне. Предполагалось, что эти радиоантенны можно будет соединять для проведения РСДБ-экспериментов. Но для получения качественных изображений телескопов все еще не хватало. Кроме того, по словам Кричбаума, черная дыра в центре Млечного Пути была слишком маленькой – как и большинство остальных. Даже с помощью телескопа размером с Землю на такой длине волны увидеть ее горизонт событий с достаточной четкостью было бы невозможно. “Жаль”, – подумал я, но с тех пор эта идея засела у меня в голове, и я с ней так и не распрощался.
Моя докторская диссертация, скомпонованная из пяти разных статей в академических журналах, была полностью готова летом 1994 года, после двух лет лихорадочной работы. Я назвал ее “Голодные дыры и активные ядра”. Да, черные дыры именно “голодные”, потому что, вопреки общему мнению, большинство их – вовсе не дико прожорливые монстры. Они очень хорошо воспитаны и едят только то, что им подают. Мы воображаем их гигантами, но в масштабах галактики это просто маленькие птенчики. И, как и все птенцы, черные дыры должны сидеть в своем гнезде и ждать, пока мать-галактика не накормит их пылью и звездами. Если этого не происходит, они чахнут, становятся темными и тихими и перестают расти – совсем как Стрелец А*. Но никогда не умолкают навеки.
В своей диссертации я развил тезис о том, что плотное радиоизлучение черных дыр всюду подчиняется одному и тому же принципу: это излучение горячего газа, выбрасываемого магнитными полями с внутреннего края аккреционного диска в виде джетов. Струи, вылетающие из черной дыры, и газ, падающий в черную дыру из аккреционного диска, тесно связаны друг с другом и практически не могут существовать по отдельности. Должно выполняться универсальное соотношение между аккрецией диска и тем, что выбрасывается в виде джета. Говоря попросту, чем меньше попадает внутрь, тем меньше и выбрасывается[99].
На изображениях черных дыр в радиодиапазоне они выглядят как изрыгающие огонь драконы. Некоторые из них невероятно мощные и выбрасывают гигантские струи огня на огромные расстояния. Другие – слабые и вялые, и из их уст вылетает лишь легкое дуновение. Но почти все они производят струи, и в этом отношении квазары-обжоры-экстраверты ничем не отличаются от голодающих отшельников нашего Млечного Пути и соседних галактик. Да, с помощью этих джетов можно объяснить даже радиоизлучение маленьких звездных черных дыр. Просто важно сосредоточиться на излучении в непосредственной близости от основания джета (глотки) и не отвлекаться на наблюдения за гигантскими огненными плазменными струями. Вы должны точно знать, где искать.
Наконец, в моей диссертации утверждалось, что одни и те же физические законы работают в квазарах, звездных черных дырах и галактическом центре. Или, научно выражаясь, черные дыры масштабно-инвариантны и в окрестности их горизонтов событий всегда выглядят одинаково – неважно, малы они или велики. Оказывается, черные дыры невероятно предсказуемы. У них нет ни волос, ни неврозов, ни прыщей. Почему же тогда то, что происходит в непосредственной близости от черных дыр, не должно выглядеть одинаково для каждой из них – по крайней мере, когда вы заглядываете им прямо в глотку[100]?
Большинство черных дыр не особенно привлекают к себе внимание. Я когда‐то назвал их “молчаливым большинством”, потому что они похожи на людей: лишь немногие избранные покидают свою скорлупу и становятся публичными личностями, звездами (такие ведут себя эксцентрично, и все с интересом наблюдают за ними), в то время как остальные предпочитают не высовываться. И вот в 90‐е, после шумихи, поднятой вокруг квазаров, фокус интереса к черным дырам даже в средствах массовой информации сместился на среднестатистического представителя этого космического народа. А инициатором такого сдвига общественного внимания стал космический телескоп “Хаббл”.
Этот телескоп, обошедшийся во много миллиардов долларов, был запущен в космос в 1990 году и первое время вызывал только негативную реакцию, потому что его зеркало изначально было неправильно отшлифовано. Но в ходе драматической спасательной операции, проведенной в космической обсерватории, астронавты установили на “Хаббл” корректирующую оптику (“очки”). После этого телескоп смог получить изображения центров соседних с нами галактик с невиданной ранее четкостью, и его измерения подтвердили то, что предположили астрономы, когда рассматривали изображения, полученные с помощью земных телескопов: в других галактиках звезды тоже обращались с необычно высокой скоростью вокруг своих галактических центров. Но немедленно возник вопрос: находились ли и в центрах этих галактик черные дыры?
Ученые осторожно называли их “массивными темными объектами”, или МТО, но хорошо отлаженная рекламная машина НАСА регулярно заваливала нас пресс-релизами, в которых сообщалось, что телескоп “Хаббл” еще раз (естественно, всегда в самый первый!) нашел некую черную дыру в некой галактике. Позже аналогичным образом будет сообщаться об обнаружении воды на Марсе или о планете, похожей на Землю, которую НАСА опять открыло, – и опять впервые. Разумеется, телескоп “Хаббл” обнаружил не черную дыру, а только газ и звезды, окружающие черную дыру на большом расстоянии от нее.
В конце мая 1994 года из НАСА поступило одно из таких первых сообщений об успешной находке, и меня пригласили на радиостанцию Westdeutscher Rundfunk поучаствовать в молодежной программе Riff: Der Wellenbrecher и рассказать об этом. Прямой эфир был назначен на тот же день, что и защита моей диссертации, а следовательно, я – новоиспеченный доктор наук – должен был сразу после защиты бежать в радиостудию, чтобы успеть к началу передачи. Молодая модераторка немного нервничала, так как никогда раньше не брала интервью у физиков, ну а я никогда раньше не давал интервью в прямом эфире на радио. Но разговор прошел гладко, и передача закончилась прежде, чем мы успели это осознать. И я, и ведущая испытали большое облегчение.
Темой для интервью послужили наблюдения телескопа “Хаббл” галактики M87. Эта галактика была одной из тех “туманностей”, которые Шарль Мессье обнаружил в процессе своих изысканий, проводимых в парижском Отеле Клюни. Гебер Кёртис – сторонник теории островных вселенных – обнаружил странную яркую черточку, которая была направлена наружу из центра этой галактики. В 1970–1980‐е годы радиотелескопы помогли выяснить, что эта черточка представляет собой плазменный джет, движущийся почти со скоростью света, – точно такой же, как джеты, обнаруженные в квазарах и радиогалактиках, только значительно более слабый.
Во время радиоинтервью я рассказал, как космический телескоп “Хаббл” установил, что в центре галактики M87 находится объект с невероятно большой плотностью и массой порядка двух миллиардов масс Солнца и что это скорее всего черная дыра. Она была в тысячу раз тяжелее центральной черной дыры в нашем Млечном Пути. Девушка-модератор была несколько ошарашена этими цифрами, и даже мне они казались нереально большими. Я подумал, что американцы, конечно, любят немного преувеличивать свои открытия… возможно, и в этом случае они поступили так же. Но, определенно, это было нечто действительно огромное.
Правда, при такой массе черная дыра в М87 была бы в тысячу раз больше, чем Стрелец А*, но поскольку М87 находилась в две тысячи раз дальше, то горизонт событий ее черной дыры казался бы нам в два раза меньше, чем горизонт событий черной дыры в центре Млечного Пути. И однако даже последний был слишком мал для измерения. “Обидно, – думал я, – немного не хватает разрешения, но с этим ничего не поделаешь”. А ведь галактика M87 имела яркое компактное радиоядро, которое было бы удобно наблюдать даже на коротких волнах.
Если вы хотите увидеть черные дыры, вы должны осветить их окрестности. Так что, безусловно, было бы полезно понять, и откуда взять свет, и какой именно свет лучше всего подходит для этой цели. Но тут неожиданно вспыхнул ожесточенный спор о происхождении радиоизлучения голодающих черных дыр. Американский астрофизик Рамеш Нараян из Гарвардского университета, изучавший голодающие черные дыры, утверждал, что, в отличие от квазаров, в которых большая часть энергии излучается вовне, в черных дырах основная часть энергии почти незаметно исчезает вместе с сильно нагретым газом.
В этом вопросе я в конце концов согласился с Нараяном. Однако по другому пункту наши взгляды сильно разошлись. В его модели предполагалось, что источником радиоизлучения из галактического центра является газ из аккреционного диска, который вскоре должен исчезнуть в черной дыре. В нашей же модели радиоволны излучало вещество, которое только что смогло покинуть край черной дыры в джете. В случае с М87 мы даже смогли увидеть подобный джет непосредственно на изображении центра этой галактики в радиодиапазоне. Тогда почему наш галактический центр должен вести себя иначе? Мы считали, что наша модель справедлива для всех черных дыр.
Это была борьба неравных противников: в одном углу стоял известный профессор из Гарварда, а в другом – молодой аспирант. К счастью, организаторы конференций больше всего на свете любят интересную академическую полемику, так что меня снова и снова приглашали обсудить эту тему. Но кто из нас был прав? Как мы могли уладить спор? Одно было ясно: нам нужны новые данные в радиодиапазоне, причем прежде всего – от других “голодающих гигантов”!
К сожалению, в радиодиапазоне были доступны только очень ограниченные или устаревшие данные. И мало-помалу, чтобы проверить свою модель, я сам начал проводить наблюдения. Я подал заявки на проведение наблюдений на телескопах VLA (Очень большой антенной системе) в Нью-Мексико, VLBA (Антенной системе со сверхдлинными базами) и на нашем собственном телескопе в Эффельсберге. А также отправился на поиски черных дыр, обитающих в других галактиках. Этот отличный от моих привычных занятий теоретическими расчетами вид деятельности оказался весьма увлекательным.