Текст книги "Журнал "Вокруг Света" № 10 за 2004 год"

Автор книги: Вокруг Света Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 9 страниц)

Журнал «Вокруг Света» № 10 за 2004 год (2769)

Феномен: Совмещение жизней

На первый взгляд может показаться, что в мире живой природы, где все подчинено беспощадным законам борьбы за существование, положительные формы межвидовых взаимоотношений – большая редкость и возникновение их возможно лишь при уникальном стечении обстоятельств. Однако чем глубже мы познаем законы этого мира, тем яснее становится, что стратегия выживания, основанная на взаимовыгодном сотрудничестве со своими соседями, нередко оказывается чрезвычайно успешной для видов-участников, принося им стабильность и процветание. Поэтому кооперация и конкуренция естественным образом дополняют и уравновешивают друг друга, пронизывая все уровни организации живой материи.

Изначально под термином «симбиоз» (от греч. – «совместная жизнь») в полном соответствии со значением этого слова подразумевался весьма широкий спектр взаимоотношений, возможных между разноименными, но тесно сожительствующими представителями живой природы. Спектр этот «простирался» от паразитизма (один вид живет за счет другого) до протокооперации (в выгоде остаются оба партнера) и крайнего ее проявления, мутуализма (самостоятельное существование видов-симбионтов становится уже невозможным). В российской науке начала XX века симбиоз стал синонимом взаимовыгодного сотрудничества организмов и появились термины «факультативный» и «облигатный симбиоз». Именно в этом значении он вошел в школьные учебники и часто используется в научно-популярной литературе, хотя в современной биологии термину «симбиоз» вновь возвращен его расширенный смысл.

Перспектива образовать взаимовыгодный симбиоз есть у самых разнообразных представителей живой природы, обладающих полезными друг для друга качествами. Рак-отшельник нуждается в маскировке и защите и потому носит на своей раковине малоподвижную, но вооруженную ядовитыми стрекательными клетками актинию; зоркие зебры и страусы образуют смешанные стада с обладающими великолепным обонянием антилопами гну; целая гильдия животных-чистильщиков, включающая на суше несколько видов птиц, а под водой – рыб и креветок, всегда готова оказать услугу своим «клиентам», плотно пообедав досаждающими им наружными паразитами; муравьи заботливо опекают своих «дойных коровок» – тлей и щитовок, выделяющих в виде экскрементов богатую сахарами жидкость.

И все же наиболее широкие возможности для кооперации имеются у организмов, занимающих разные трофические уровни и, как правило, чрезвычайно далеко отстоящих друг от друга эволюционно. Классическим примером симбиоза являются лишайники, представляющие собой комплексные организмы, состоящие из гриба (гетеротрофа) и водоросли (автотрофа). Достаточно часто клетки водорослей-симбионтов обнаруживаются в тканях животных: моллюсков, асцидий, кишечнополостных. Одним из замечательных событий в биологии середины XX века стала разгадка особенностей взаимоотношений так называемых мадрепоровых коралловых полипов и одноклеточных жгутиковых водорослей зооксантелл, присутствие которых придает тканям полипов желтоватую или зеленоватую окраску. Как оказалось, водоросли поглощают углекислый газ и соединения азота и фосфора, выделяющиеся в процессе жизнедеятельности полипов, то есть являются как бы дополнительными органами выделения животного, а полипы получают дополнительный кислород – продукт фотосинтетической деятельности водоросли. Именно необходимостью этого союза объясняется то, что мощные коралловые постройки образуются только в условиях хорошего освещения – на глубинах до 200 метров.

Растения, составляющие основу трофических цепей, сами нуждаются для нормальной жизнедеятельности в азоте, запасы которого в почве в виде соединений, доступных для растений, обычно весьма ограниченны. Много азота в воздухе, но способностью связывать свободный азот обладают лишь примитивные прокариотические организмы – азотфиксирующие бактерии и синезеленые водоросли. Это обстоятельство лежит в основе того, что не только наиболее известные в этом плане бобовые, но и около 200 видов других представителей высших растений, включая папоротники и голосемянные, имеют на своих корнях или надземных вегетативных органах клубеньки, заполненные симбиотическими азотфиксирующими бактериями.

Симбиоз с микроорганизмами жизненно необходим для растительноядных животных, из которых, как это ни парадоксально, только единичные виды беспозвоночных могут самостоятельно вырабатывать необходимый набор ферментов для расщепления клетчатки, составляющей основу стенок растительных клеток. У всех остальных представителей животного мира (от термитов до коров!) эту функцию в обмен на бесперебойную поставку питательного субстрата и оптимальные условия жизнедеятельности берут на себя бактерии и простейшие, обитающие в их пищеварительной системе. Можно только гадать, какими окольными путями пошла бы эволюция животного мира, не возникни этого союза. Впрочем, симбиотические связи бактерий с высшими организмами, по всей видимости, имеют еще более глубокие корни. Существует теория, согласно которой некоторые важные клеточные структуры эукариот (митохондрии, хлоропласты, жгутики, реснички) возникли не длительным путем внутриклеточной дифференциации, а путем внедрения в клетки первых эукариот бактерий, обладающих теми или иными полезными свойствами, и именно последовательное возникновение таких симбиозов лежит в основе эволюции всех без исключения эукариот. Эта теория, родившаяся на рубеже XIX и XX столетий в России и получившая название «симбиогенез» (то есть «происхождение организмов путем симбиоза»), сейчас поддержана большинством современных исследователей.

Широко известен симбиоз высших растений с грибами, при котором мицелий грибов буквально срастается с корнями растения, образуя микоризу. В результате этого союза гриб получает продукты фотосинтеза, а растение – продукты разложения органических веществ. Для некоторых растений микориза желательна, но не обязательна, а, например, семена орхидных настолько бедны запасами органических веществ, что не могут прорасти без помощи мицелия. Чрезвычайно большое значение приобретает этот симбиоз в функционировании экосистемы влажного тропического леса, позволяя растениям практически мгновенно, минуя стадию переработки ее свободно живущими организмами-редуцентами, усваивать поступающую в почву органику, которая в противном случае была бы вымыта из нее дождями и потеряна для растений.

Оказывается, симбиоз грибов возможен и с животными. Американских муравьев-листорезов Atta и Acromyrmex чаще всего можно видеть транспортирующими в свои подземные кладовые кусочки листьев, хотя отнюдь не листья являются их пищей. В обширных подземных камерах, снабженных сложной системой вентиляционных отверстий для поддержания определенной температуры и влажности, муравьи формируют из тщательно измельченной и перемешанной со слюной и испражнениями растительной массы рыхлые комки и на подготовленном компосте высеивают кусочки мицелия. Муравьи особой касты, никогда не покидающие подземелья, без устали снуют по плантации, уничтожая «сорные» грибы и дезинфицируя мицелий с помощью содержащей антибиотики слюны. Зачатки плодовых тел грибов сполна обеспечивают взрослых муравьев и их личинок богатой белками и углеводами пищей, и в свите каждой вылетающей из гнезда самки обязательно присутствует рабочий, несущий кусочек грибницы – залог будущего процветания семьи.

Симбиозу цветковых растений с их опылителями, в роли которых могут выступать не только насекомые и другие беспозвоночные, но и птицы, и даже млекопитающие (летучие мыши), посвящены тома научной и популярной литературы. Тема эта поистине неисчерпаема, а потому мы остановимся лишь на одном из самых интересных примеров подобных взаимоотношений, поражающих целесообразностью взаимных приспособлений растения и животного. Соцветие смоковницы представляет собой грушевидную емкость, внутренняя поверхность которой усеяна мелкими невзрачными цветами. На верхушке емкости есть прикрытое чешуйками отверстие, пробраться через которое могут только крохотные осы бластофаги, являющиеся единственными опылителями смоковницы. В отличие от большинства растений у смоковницы существуют цветки трех типов. Женские цветки с длинными столбиками развиваются в соцветиях, которые после созревания превращаются в сочные соплодия – фиги, или инжир, заполненные массой семян. Мужские цветки развиваются в более мелких и остающихся жесткими и несъедобными соцветиях-каприфигах, и здесь же развиваются женские цветки с короткими столбиками. Осы откладывают яички в семязачатки этих цветков, где и развиваются их личинки. Выведшиеся взрослые самцы оплодотворяют самок своей генерации, и те, осыпанные пыльцой, отправляются на поиск цветков, где они могли бы отложить яйца. При этом осы посещают соцветия с длинностолбиковыми цветками, опыляя их, но отложить яйца в их завязи осам не позволяет слишком короткий яйцеклад. Таким образом, каприфиги не только служат для производства пыльцы, но и являются инкубаторами для развития насекомого-опылителя.

Еще один пример удивительно сложных симбиотических связей между растениями и животными – весьма распространенный в тропических и субтропических районах союз муравьев с растениями-мирмекофитами. Например, обитающие в Мексике муравьи Psevdomyrmex устраивают гнезда исключительно в полых сросшихся основаниями колючках акации шиповатой. То же дерево предоставляет своим постояльцам и пищу: специальные нектарники на черешках листьев вырабатывают сахаристую жидкость, которой питаются муравьи-рабочие, а богатые белками округлые выросты на верхушках листочков (так называемые тельца Бельта) служат основным кормом для личинок. Взамен дерево оказывается надежно защищено не только от листогрызущих насекомых и их личинок, но и от позвоночных животных-фитофагов, ведь стоит прикоснуться к ветке, как на обидчика посыплется град разъяренных муравьев. Кроме того, муравьи способствуют выживанию акации, обгрызая побеги тянущихся к дереву лиан и уничтожая проростки растений-паразитов.

Разобраться в сути симбиотических отношений, понять, является данный союз мутуалистическим или за кажущейся обоюдной выгодой скрывается паразитизм, не всегда просто, тем более что в процессе эволюции видов-симбионтов эволюционируют и их отношения, между разными типами которых имеется множество переходных форм. Казалось бы, упомянутые выше лишайники являют собой замечательный пример обоюдовыгодного союза: гриб обеспечивает водоросль водой и минеральными веществами, водоросль делится с грибом продуктами фотосинтеза, а вместе они составляют пусть медленно растущий, но уникальный по своей неприхотливости организм. Однако результаты анатомических исследований лишайников показали, что гифы гриба не только оплетают водоросль, но и образуют всасывающие отростки-гаустории, проникающие внутрь клеток водоросли и со временем убивающие их, причем остатки мертвой водоросли тут же усваиваются грибом. Это навело ученых на мысль, что гриб, скорее, паразитирует на водоросли. Впрочем, в дальнейшем выяснилось, что самые бесцеремонные формы вторжения гриба в клетки водоросли свойственны только примитивным лишайникам, а у более высокоорганизованных видов паразитизм грибов носит столь умеренный характер, что вполне компенсируется выгодой, которую водоросль получает от сожительства с грибом. Этот пример может служить иллюстрацией эволюции симбиотических отношений, происходящей и на более высоких уровнях организации жизни. Жесткая межвидовая конкуренция, борьба «не на жизнь, а на смерть» более характерна для молодых, бурно развивающихся или нарушенных экосистем, а по мере их взросления и насыщения видами конкуренция сменяется многочисленными взаимовыгодными симбиотическими связями, способствующими стабилизации сообщества.

Ирина Травина

Планетарий: Ярче тысячи галактик

Астрономы издревле любят порядок – все у них подсчитано, классифицировано и идентифицировано. Однако ночное небо не перестает удивлять внимательных наблюдателей и постоянно подбрасывает новые и неведомые объекты в звездные каталоги. Квазары, открытые всего 40 лет назад, не на шутку озадачили ученых своей феноменальной яркостью свечения и компактностью размеров. И только недавно астрофизикам удалось понять, откуда эти «динозавры Вселенной» черпают энергию, необходимую для того, чтобы сиять на звездном небе с такой удивительной яркостью.

На фото: звезда, попавшая в поле тяготения массивной черной дыры, сначала разрывается на части приливными силами, а затем, в виде ярко светящегося сильно ионизированного газа, поглощается черной дырой. После такого «знакомства» от звезды остается лишь вращающееся вокруг черной дыры небольшое разреженное облако.

«Ненужное» открытие

В 1960 году астрономы T. Мэттьюз и A. Сендидж, работая на 5-метровом телескопе, расположенном на горе Паломар в Калифорнии, обнаружили ничем не примечательную, еле заметную в любительский телескоп звездочку 13-й звездной величины, наблюдаемую в созвездии Девы. И именно из этой искры возгорелось пламя!

Все началось с того, что в 1963 году Мартином Шмидтом было обнаружено, что этот объект (по каталогу 3С 273) имеет очень большое красное смещение. Значит, расположен он чрезвычайно далеко от нас и очень ярок. Расчеты показали, что 3С 273 находится на расстоянии 620 мегапарсек, и удаляется со скоростью 44 тысячи км/с. Обычную звезду с такого расстояния не увидишь, а на большую звездную систему, типа галактики, квазар, будучи очень маленьким, был не похож.

В том же 1963 году 3С 273 был отождествлен с мощным радиоисточником. Радиотелескопы тогда не были столь точны в определении направления прихода радиоволн, как сейчас, поэтому звездные координаты квазара 3С 273 были определены путем наблюдения его покрытия Луной на обсерватории «Паркском» в Австралии. Таким образом, перед изумленными взорами астрофизиков предстал совершенно необычный объект, ярко сверкавший в видимом и радиодиапазоне электромагнитных волн. На данный момент обнаружено уже более 20 тысяч таких звездоподобных объектов, часть из которых хорошо видна также в рентгеновском и радиодиапазоне.

Московские астрономы А. Шаров и Ю. Ефремов решили выяснить, как менялась светимость 3С 273 в прошлом. Они нашли 73 фотографии этого объекта, самая ранняя из которых датировалась 1896 годом. Оказалось, что объект 3С 273 несколько раз менял свою яркость почти в 2 раза, а иногда, например в период с 1927 по 1929 год в 3—4 раза.

Надо сказать, что феномен переменной яркости был обнаружен еще раньше. Так, исследования, проведенные в Пулковской обсерватории в 1956-м, показали, что ядро галактики NGC 5548 достаточно сильно изменяет со временем свою яркость.

Теперь специалисты понимают всю важность этого наблюдения, но несколько десятилетий назад ученые были убеждены, что излучение от ядер галактик в оптическом диапазоне обеспечивается исключительно миллиардами находящихся там звезд, и даже если несколько тысяч из них по каким-то причинам погаснут, то с Земли этого заметно не будет. Значит, рассуждали ученые, большинство звезд в ядре галактики должны «мигать» синхронно! Хотя, конечно, управлять подобным оркестром не под силу ни одному дирижеру. Таким образом, именно из-за своей абсолютной непонятности это открытие и не привлекло к себе особого внимания.

Дальнейшие наблюдения показали, что изменение интенсивности излучения с периодом несколько месяцев – для квазаров явление обычное, и размер области излучения не превосходит расстояния, которое проходит свет за эти самые несколько месяцев. А для того чтобы изменения во всех точках области происходили синхронно, нужно, чтобы информация о начинающемся изменении успела дойти до всех точек. Понятно, что материя квазара излучает свет не по команде, а в силу происходящих на нем процессов, но факт синхронности, то есть одновременности, изменения условий и величины излучения указывает на компактность данного квазизвездного объекта. Поперечник большинства квазаров, по-видимому, не превышает одного светового года, что в 100 тысяч раз меньше размеров галактики, а светят они при этом порой как целая сотня галактик.

Кто есть кто

Как это обычно и бывает, сразу после обнаружения квазаров начались попытки введения новых законов физики, хотя поначалу непонятно было даже, из какого же именно вещества они состоят, столь необычным был спектр излучения квазаров. Впрочем, прошло совсем немного времени, и химический состав излучающих областей квазаров был опознан по спектральным линиям известных химических элементов. Водород и гелий на квазарах идентичны земным, вот только спектры их излучения, как оказалось, сильно смещены в красную сторону из-за большой скорости убегания.

На сегодняшний день наиболее распространена точка зрения, согласно которой квазар – это сверхмассивная черная дыра, втягивающая в себя окружающее вещество (аккреция вещества). По мере приближения к черной дыре заряженные частицы разгоняются, сталкиваются, и это приводит к сильному излучению света. Если черная дыра при этом имеет мощное магнитное поле, то оно дополнительно закручивает падающие частицы и собирает их в тонкие пучки, джеты, разлетающиеся от полюсов.

Под действием мощных гравитационных сил, создаваемых черной дырой, вещество устремляется к центру, но движется при этом не по радиусу, а по сужающимся окружностям – спиралям. При этом закон сохранения момента импульса заставляет вращающиеся частицы двигаться все быстрее по мере приближения к центру черной дыры, одновременно собирая их в аккреционный диск, так что вся «конструкция» квазара чем-то напоминает Сатурн с его кольцами. В аккреционном диске скорости частиц очень велики, и их столкновения порождают не только энергичные фотоны (рентгеновское излучение), но и другие длины волн электромагнитного излучения. При столкновениях энергия частиц и скорость кругового движения уменьшаются, они потихоньку приближаются к черной дыре и поглощаются ею. Другая часть заряженных частиц направляется магнитным полем к полюсам черной дыры и вылетает оттуда с огромной скоростью. Так образуются наблюдаемые учеными джеты, длина которых достигает 1 млн. световых лет. Частицы в джете сталкиваются с межзвездным газом, излучая радиоволны.

В центре аккреционного диска температура относительно невысокая, она достигает 100 000К. Эта область излучает рентгеновские лучи. Чуть дальше от центра температура еще немного ниже – примерно 50 000К, там излучается ультрафиолет. С приближением же к границе аккреционного диска температура падает и в этой области происходит излучение электромагнитных волн все большей длины, вплоть до инфракрасного диапазона.

Не надо забывать и о том, что свет от далеких квазаров приходит к нам сильно «покрасневшим». Для количественного определения степени покраснения астрономы используют букву z. Именно выражение z+1 показывает, во сколько раз увеличилась длина волны электромагнитного излучения, долетевшего от источника (квазара) до Земли. Так, если появляется сообщение, что обнаружен квазар с z=4, то это означает, что его ультрафиолетовое излучение с длиной волны 300 нанометров превращается в инфракрасное излучение с длиной волны 1 500 нанометров. Кстати, для исследователей на Земле это большая удача, ведь ультрафиолетовая часть спектра поглощается атмосферой и эти линии никогда бы не наблюдались. Здесь же длина волны за счет красного смещения увеличилась, как будто специально для того, чтобы пройти сквозь земную атмосферу и быть зарегистрированной в приборах.

Согласно другой точке зрения квазары – это первые молодые галактики, и мы просто наблюдаем процесс их зарождения. Впрочем, существует и промежуточный, хотя вернее было бы сказать «объединенный» вариант гипотезы, согласно которому квазар – это черная дыра, поглощающая вещество формирующейся галактики. Так или иначе, но предположение о сверхмассивной черной дыре в центре галактики оказалось плодотворным и способным объяснить многие свойства квазаров.

Так, например, масса черной дыры, находящейся в центре типичной галактики, составляет 106—1010 солнечных масс и, следовательно, ее гравитационный радиус варьируется в пределах 3х106—3х1010 км, что согласуется с предыдущей оценкой размеров квазаров.

Новейшие данные также подтверждают компактность тех областей, из которых исходит свечение. Например, 5-летние наблюдения позволили определить орбиты шести звезд, вращающихся около похожего центра излучения, находящегося в нашей галактике. Одна из них недавно пролетела от черной дыры на расстоянии, составляющем всего 8 световых часов, двигаясь со скоростью 9 000 км/с.

Динамика поглощения

Как только вокруг черной дыры появляется материя в любой форме, черная дыра начинает излучать энергию, поглощая вещество. На начальной стадии, когда формировались первые галактики, вокруг черных дыр было много вещества, являющегося для них своеобразной «пищей», и черные дыры светились очень ярко – вот они, квазары! Кстати, энергии, которую средний квазар излучает за секунду, хватило бы для обеспечения Земли электричеством на миллиарды лет. А один рекордсмен с номером S50014+81 излучает свет в 60 тысяч раз интенсивнее всего нашего Млечного пути с его сотней миллиардов звезд!

Когда вещества в окрестности центра становится меньше, свечение ослабевает, но тем не менее ядро галактики продолжает оставаться самой яркой ее областью (это явление, называемое «Активное галактическое ядро», астрономам известно давно). Наконец, настает момент, когда черная дыра поглощает из окружающего пространства основную часть вещества, после чего излучение почти прекращается и черная дыра становится тусклым объектом. Но она ждет своего часа! Как только в окрестностях появится новое вещество (например, при столкновении двух галактик), черная дыра засияет с новой силой, с жадностью поглощая звезды и частицы окружающего межзвездного газа. Так что, стать заметным квазару удается только за счет своего окружения. Современная техника уже позволяет различить вокруг далеких квазаров отдельные звездные структуры, являющиеся питательной средой для ненасытных черных дыр.

Впрочем, в наше время, когда столкновения галактик редки, квазары возникать не могут. И судя по всему, это действительно так – почти все наблюдаемые квазары находятся на очень существенном удалении, а значит, прилетающий от них свет был испущен очень давно, еще в те времена, когда рождались первые галактики. Именно поэтому квазары иногда называют «динозаврами Вселенной», намекая не только на их крайне почтенный возраст, но и на то, что они, образно говоря, «вымерли».

Среда обитания

Столь мощные источники лучистой энергии, как квазары, – опасные соседи, поэтому нам, землянам, можно только радоваться тому обстоятельству, что в нашей Галактике и в ближайшем скоплении галактик они отсутствуют. Их обнаруживают в основном на самом краю видимой части нашей Вселенной, в тысячах мегапарсек от Земли. Но тут волей-неволей возникает естественный вопрос – а не противоречит ли это наблюдение распространенному мнению об однородности Вселенной? Как получилось, что в одних галактиках квазары существуют, а в других нет? Для того чтобы ответить на эти вопросы, необходимо вспомнить, что свет от наблюдаемых нами квазаров летел миллиарды лет. А это означает, что взору землян квазары предстают в «первозданном» виде, такими, какими они были миллиарды лет назад, и сегодня они скорее всего уже утратили свою былую силу. Следовательно, те галактики, которые расположены недалеко от квазаров, «видят» гораздо более слабые источники света. Но тогда, если Вселенная однородна, то же самое должно относиться и к нашей Галактике! И тут остается повнимательнее присмотреться к ближайшим к нам космическим структурам, в попытке отыскать объекты, напоминающие остывшие квазары, эдакие квазары-призраки. Оказывается, такие объекты действительно существуют. Квазары, являющиеся одними из самых древних образований, родились почти одновременно со Вселенной, то есть примерно 13 млрд. лет назад. Причем они не только крайне отдалены от нашей Галактики – согласно закону расширения Хаббла (чем дальше от нас объект, тем быстрее он удаляется), расстояние между нами продолжает неуклонно увеличиваться. Так вот, наиболее далекие квазары «убегают» от нас со скоростью всего на 5% меньшей скорости света.

Переменная яркость

Наиболее яркие квазары испускают ежесекундно столько же световой энергии, сколько сотня обычных галактик типа нашего Млечного пути (это примерно 1042 ватт). Чтобы обеспечить выход такого количества энергии, черная дыра каждую секунду поглощает массу, равную массе Земли, за год же «съедается» около 200 солнечных масс. Подобный процесс не может проходить бесконечно долго – когда-нибудь окружающее вещество иссякнет, и квазар либо перестанет функционировать, либо же станет излучать относительно слабо.

Итак, свечение квазара со временем уменьшается, но что же может заставить его время от времени увеличивать яркость? Чтобы понять механизм этого процесса, вспомним, что черная дыра поглощает любую материю, а не только элементарные частицы. В галактике же, центр которой занят черной дырой, особого порядка нет. Конечно, в целом звезды вращаются вокруг центра, но всегда есть те звезды-одиночки или их небольшие скопления, которые нарушают заведенный порядок. Они-то и бывают наказаны – их захватывает и поглощает черная дыра. При этом если звезда «проглатывается» целиком, без предварительного разрушения, то света выделяется мало. Причина состоит в том, что как бы звезда ни была велика, ее электрический заряд равен нулю. Поэтому она не излучает активно свет и не теряет быстро энергию и момент импульса, испуская в окружающее пространство в основном гравитационные волны. А значит, она вращается вокруг черной дыры достаточно долго, потихоньку падая на нее. Но если звезда при подходе к так называемому Шварцшильдовскому горизонту черной дыры – гравитационному радиусу, прохождение которого закрывает путь обратно навсегда – разрушается приливными силами, то дополнительное излучение может быть очень заметно. После поглощения нарушителя порядка, свечение квазара возвращается к норме.

Еще совсем недавно считалось, что черные дыры являются одной из конечных стадий существования звезд, а затем, с течением времени, эти черные дыры сливаются в сверхмассивные. Но тогда откуда же взялись массивные черные дыры в период формирования первых галактик? Проблема легко разрешается в рамках моделей первичных, то есть появившихся до начала звездообразования, черных дыр. Возможна и другая точка зрения – черные дыры и звезды образуются практически одновременно и по одному и тому же сценарию. Облака водорода и темной материи сжимаются под действием гравитационных сил. Малые облака образуют звезды, а большие – массивные черные дыры.

Поставщики информации

Разобравшись в общих чертах с устройством квазаров, ученые пытаются использовать их в качестве инструмента для исследования Космоса. Например, наблюдая эффект микролинзирования, можно обнаружить темные объекты с массой, примерно равной массе Юпитера. Они выдают себя, отклоняя свет квазара так, что мы видим как бы кратковременное увеличение его блеска. Если такие тела будут обнаружены, то, возможно, будет решена проблема темной материи. Сейчас для многих ученых открытие нового квазара обозначает открытие новой черной дыры. Так, изучение недавно открытого квазара с красным смещением z=6.43 указывает на то, что черная дыра, сердце этого квазара, очень массивна – примерно миллиард масс Солнца. Следовательно, массивные черные дыры появились очень рано. Этот вывод крайне важен для космологии. Ученым не так давно стало понятно, что энергия вакуума, хоть и чрезвычайно мала, но отлична от нуля. Этот революционный для науки вывод был впервые сделан на основе исследования скорости удаления квазаров. Оказалось, что красное смещение, а значит, и скорость космических объектов по мере удаления от Земли растут даже быстрее, чем того требует закон Хаббла. Затем другие наблюдения, в том числе за реликтовым излучением, еще более утвердили научную общественность в правильности этого вывода. Так что получается, что наша Вселенная не просто степенно расширяется, а разлетается со все увеличивающейся скоростью. Открытие квазаров очень сильно повлияло на космологию, породив множество новых моделей зарождения и развития Вселенной. И сегодня ученые почти уверены в том, что черные дыры играют существенную роль в формировании галактик и их последующей судьбе.

Сергей Рубин, доктор физико-математических наук