Черные дыры не такие уж тяжелые?

2 июля 2002 г.

Астрономы уже давно заметили некое несоответствие между возрастом и массой черных дыр. Согласно наблюдениям, гигантские черные дыры, масса которых может в 3 миллиарда раз превышать массу нашего Солнца, образовались менее чем за миллиард лет после Большого Взрыва. Трудно поверить, что такие массы материи собрались в одном месте так быстро.

Астрофизики-теоретики из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики Стюарт Уайт (Stuart B. Wyithe) и Абрахам Лоэб (Abraham Loeb) объяснили этот парадокс следующим образом. Им удалось определить, что свет большинства самых далеких квазаров, скорее всего, усиливается гравитационными линзами, роль которых играют галактики, расположенные между квазаром и Землей. То есть квазар кажется ярче, и, следовательно, черная дыра, которая питает его энергией, кажется более массивной, чем она есть на самом деле.

Расчеты показали, что свет примерно трети квазаров, величина красного смещения у которых больше 6 (то есть очень далекие квазары), может преломляться в гравитационных линзах, а из недалеких квазаров гравитационные линзы есть только у каждого сотого. Яркость излучения квазара при прохождении через гравитационную линзу может увеличиваться в 10 и более раз. Значит и черная дыра этого квазара во столько же раз меньше по массе.

Обнаружить, искажается ли излучение квазара гравитационной линзой, обычно можно только с помощью очень мощного телескопа, ведь галактики-линзы сами по себе являются очень слабыми источниками излучения, к тому же угловое расстояние между ними и квазаром очень мало. Гравитационные линзы могут не только усиливать свет далеких квазаров, но и создавать несколько изображений одного и того же квазара. Обычно такие изображения находятся очень близко друг к другу - на расстоянии порядка одной угловой секунды. Такие изображения могут различить большие наземные телескопы и космический телескоп Hubble. Программы таких исследований сейчас уже находятся в стадии планирования. Их цель - определить, как часто наблюдениям далеких объектов мешают гравитационные линзы. На основе этих данных можно будет сделать вывод относительно правильности объяснения "парадокса черных дыр".