Российского астрофизика наградили за предсказания

12 июня в Кремле прошло вручение Государственной премии России 2016 года за выдающиеся достижения в области науки и технологий, литературы и искусства и гуманитарной деятельности. Среди ее лауреатов - заведующий отделом релятивистской астрофизики Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ Николай Шакура.

Фото с сайта kremlin.ru

Награду с формулировкой «за создание теории дисковой аккреции вещества на черные дыры» он получил вместе со своим коллегой и соавтором, выпускником МГУ, академиком РАН, заведующим лабораторией Института космических исследований Российской академии наук Рашидом Сюняевым.

Работы исследователей связаны с теоретическим изучением черных дыр, точнее, вещества, которое падает на черные дыры. Вращаясь, оно не может сразу выпасть на компактный объект и формирует диск вокруг черной дыры - это явление называется «дисковой аккрецией». В результате перехода гравитационной энергии в тепловую эти диски начинают сильно светиться, а большая часть энергии выходит в виде рентгеновского излучения. Благодаря этому аккрецирующие черные дыры являются одними из сильнейших источников рентгеновского излучения.

Работы, за которую присудили премию, были сделаны в начале 1970-х годов, как и первые открытия аккрецирующих черных дыр. В тех теоретических статьях, по словам Николая Шакуры, было предсказано многое: спектры, переменность, влияние магнитных полей. Современные инструменты, более совершенные, чем существовавшие на тот момент, а также новые наблюдения подтверждают полученные несколько десятилетий назад результаты.

Одним из предсказаний стали джеты - направленные потоки вещества, выбрасываемые такими астрономическими объектами, как галактики, квазары и нейтронные звезды. Возникают они и во время аккреции вблизи черных дыр. О возможности образования джетов ученые упоминали в своей работе, однако обнаружены они были уже после проведения работ Н. Шакуры и Р. Сюняева. Однако механизмы их образования до сих пор не нашли полного объяснения.

В вышедшей в 1973 году в журнале Astronomy and Astrophysics статье «Стандартная теория дисковой аккреции на черные дыры и нейтронные звезды» Н. Шакура и Р. Сюняев описали модель дисковой аккреции, в которой ключевую роль играет «альфа-параметр», описывающий турбулентную вязкость. Параметр представляет собой численный коэффициент меньше единицы, оцениваемый исходя из наблюдений. Модель оказалась довольно удобной, что обеспечило и успех статьи, которая считается самой цитируемой статьей в мировой теоретической астрофизике. Она также помогла понять результаты наблюдений первой орбитальной рентгеновской лаборатории - спутника NASA UHURU, открывшего рентгеновские пульсары, рентгеновское излучение скоплений галактик и получившего карту неба в рентгеновском диапазоне.

Со времени выхода статьи было открыто много новых аккрецирующих вещество черных дыр. Среди принципиально новых результатов, полученных в области исследования этих экстремальных тел в последнее время, астрофизик называет обнаружение гравитационных волн от сливающихся черных дыр. «Как в 1970-х годах зарождалась рентгеновская астрономия, так сейчас зарождается астрономия, астрофизика гравитационно-волнового излучения, слияния черных дыр», - пояснил Николай Шакура.