Очень часто ученым приходится входить в ту самую темную комнату, в которой затаилась черная кошка. Время от времени комната оказывается пустой, но это уже вполне ожидаемый результат для людей, которые иногда пытаются изучать то, чего никто никогда не видел, и что существует лишь в теории и на бумаге. Бывает и так, что двери этой комнаты открывают, заранее зная, что кошка невидима вовсе.
Что-то похожее случается, например, когда физики, не имея никакой возможности обнаружить ту или иную элементарную частицу непосредственно, стараются заметить следы ее распада. Астрофизики же изучают черные дыры, прекрасно понимая, что они невидимы по определению, да еще и по всему электромагнитному спектру. Однако ученым из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и их коллегам из Итальянского астрономического института посчастливилось даже измерить черную дыру.
К радости астрономов, черные дыры ведут себя достаточно шумно. Они поглощают все окружающее вещество, которое, прежде чем навсегда пропасть для наблюдателя за горизонтом событий, собирается в аккреционный диск. Диск вращается вокруг черной дыры и разогревается до миллионов градусов. Рентгеновское излучение, идущее от диска, и выдает черную дыру с головой. В то же время, сам факт регистрации излучения еще не позволяет оценить размеры диска: для этого просто не хватает разрешающей способности телескопов. Но иногда в этом деле помогает случайность. В апреле объектом исследования рентгеновской обсерватории «Чандра» стало ядро галактики NGC 1365. Так уж совпало, что сверхмассивную черную дыру в центре NGC 1365 на время затмило плотное облако газа. Наблюдая это затмение, астрономы сумели по длительности явления вычислить размер аккреционного диска. Он оказался равен примерно семи астрономическим единицам, что хорошо соотносится с теорией, по которой размеры самой черной дыры еще на порядок меньше.
Ошибкой было бы считать, что проведенный эксперимент произошел лишь благодаря чудесному совпадению. Предсказать такие внегалактические затмения очень сложно, но астрономы совершенно осознано, выбрав объект, дожидались случая. Только проведя целую серию наблюдений, они, в конце концов, поймали свою черную кошку. АБ
На cессии Американского физического общества, состоявшейся во флоридском городе Джексонвилле, были представлены предварительные итоги работы космической лаборатории Gravity Probe B, отправленной в околоземное пространство с целью проверки некоторых предсказаний общей теории относительности (ОТО).
Эксперимент, реализованный на спутнике Gravity Probe B, был предложен американскими физиками еще в 1959 году. Через пять лет его включили в планы NASA, которое тогда же выделило средства. Однако разработка и изготовление соответствующей аппаратуры оказались чрезвычайно трудным делом и потому растянулись на четыре десятилетия. 20 апреля 2004 года спутник был выведен на полярную орбиту высотой 640 км, после чего его аппаратура еще четыре месяца проходила тестирование и калибровку. Сам эксперимент начался в августе и продолжался около года. Сателлит перестал посылать на Землю данные в сентябре 2005-го, когда истощились запасы жидкого гелия, который использовался для охлаждения аппаратуры. Общий объем информации, которую Gravity Probe B отправил на Землю, превысил один терабайт, а реализация этого проекта в сумме обошлась в 760 миллионов долларов.
На спутнике Gravity Probe B были установлены четыре гироскопа, изготовленных с исключительной точностью и раскрученных примерно до 4 тысяч оборотов в минуту. Их оси с помощью бортового телескопа были направлены на звезду HR 8703 в созвездии Пегаса. Если бы движение гироскопов строго подчинялось ньютоновской механике, они должны были бы сохранять исходную ориентацию на протяжении всего эксперимента. Однако общая теория относительности вносит в этот прогноз определенные поправки. Из ее уравнений вытекает, что оси гироскопов должны претерпевать прецессию вокруг направления на опорную звезду, вызванную двумя различными релятивистскими эффектами. Расчеты показывают, что каждая ось должна отклониться от направления на звезду на 6,606 дуговых секунд в плоскости орбиты спутника и всего на 0,039 дуговой секунды в перпендикулярной ей плоскости земного экватора. Первое смещение вызвано искривлением метрики пространства-времени гравитационным полем Земли (это так называемый геодезический эффект), второе же является следствием добавки, обусловленной земным вращением (эффект увлечения системы отсчета).
Полученные со спутника данные показывают, что предсказания ОТО по части геодезического эффекта выполняются с точностью до 1%. Отклонение, вызванное увлечением системы отсчета, пока что полностью не промерено, так что этот вопрос остается открытым. Ожидается, что окончательные результаты эксперимента Gravity Probe B будут объявлены в декабре этого года. Ученые надеются, что после завершения обработки собранной информации предсказания ОТО относительно обоих эффектов подтвердятся с точностью порядка сотых долей процента. АЛ
Английский астроном и специалист по космическим технологиям Стюарт Эйвс (Stuart Eves) усомнился в достоверности общеизвестной даты первого наблюдения колец Урана. По современным данным, седьмая планета Солнечной системы окружена тринадцатью разреженными и чрезвычайно тонкими кольцами, состоящими из пылевых частиц и фрагментов поперечником до десяти метров. Ближайшее к планете кольцо расположено в 38 тысячах километров от ее центра, а внешнее отстоит в два с половиной раза дальше. Ширина третьего с внешнего края кольца Эпсилон составляет от 20 до 96 километров, все прочие значительно уже (возможно, за исключением внутреннего кольца, ширина которого до сих пор под вопросом). Девять колец были идентифицированы в марте 1977 года на снимках телескопа американской летающей обсерватории имени Койпера. Два кольца в 1986-м обнаружил космический зонд Вояджер-2, и еще два были выявлены в 2003 году с помощью орбитального телескопа Хаббла.
Астрономы замечали Уран с конца XVII столетия, однако ошибочно принимали за звезду. Его первооткрывателем считается знаменитый английский астроном Уильям Гершель, который 13 марта 1781 года наблюдал планету в свой семифутовый телескоп, но сначала счел кометой. Позднее тот же Гершель и Пьер-Симон Лаплас доказали, что новое небесное тело обращается вокруг Солнца практически по круговой орбите и потому может быть только планетой.
В 1797 году Гершель известил лондонское Королевское общество о новых наблюдениях Урана. В этой работе он указал, что планету окружает очень тусклое красноватое кольцо, лежащее в плоскости ее экватора. Однако в дальнейшем ни один астроном не смог подтвердить эту информацию, и сообщение Гершеля сочли простой ошибкой. Стюарт Эйвс считает, что статья Гершеля содержит вполне точные данные о кольце Эпсилон, включая даже его цвет. Он полагает, что Гершелю посчастливилось навести свой телескоп на Уран как раз тогда, когда условия для наблюдения этого кольца были оптимальны. По его мнению, в дальнейшем яркость кольца могла уменьшиться (что, как недавно было доказано, происходит с кольцами Сатурна) и потому другие астрономы его уже не увидели. АЛ