Николай Шакура: «Будем вместе с астрономами КФУ моделировать двойные звездные системы»

Известный астрофизик с недавнего времени является ведущим научным сотрудником НИЛ «Рентгеновская астрономия» САЕ «Астровызов» КФУ.  

Мы пообщались с Николаем Ивановичем  Шакурой – доктором физико-математических наук, профессором, заведующим отделом релятивистской астрофизики Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ, членом Международного астрономического союза и Европейского астрономического общества. В честь ученого, кстати, названа малая планета  N 14322 в Солнечной системе (Shakurа).

В этом году Н.Шакура  вместе с  Почетным профессором  Казанского университета, главным научным сотрудником ИКИ РАН,  директором Института астрофизики общества имени Макса Планка (Германия), академиком РАН Р.Сюняевым «за создание теории дисковой аккреции вещества на черные дыры» получил  Государственную премию Российской Федерации. Теория Шакуры-Сюняева   стала основой для  современной теории тесных  двойных систем с аккрецией вещества.

– Николай Иванович, чем Вы как сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Рентгеновская астрономия» будете заниматься?

– Название лаборатории говорит само за себя. Будем вместе с астрономами КФУ моделировать двойные звездные системы с черными дырами, с  нейтронными звездами… И на основе оптических наблюдений, и, особенно, – на основе рентгеновских.

Вы, наверное, слышали о космической обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма», которую планируется запустить в сентябре 2018 года с целью составления детальной   рентгеновской карты Вселенной и «переписи» излучающих в рентгеновском диапазоне космических объектов?

-Да. Сотрудники, аспиранты, магистранты и студенты кафедры астрономии и космической геодезии  КФУ будут участвовать в обработке, анализе и интерпретации данных обсерватории «Спектр-РГ». Кроме того, астрономы КФУ будут осуществлять оптическую поддержку обсерватории наблюдениями на телескопе РТТ-150, установленном в Турции.

– Так вот, на этом спутнике будет размещено два телескопа: германский –  еРОЗИТА, который предназначен для наблюдений в мягком рентгеновском диапазоне, и российский – АРТ-XC, его задача – вести  наблюдения  в жестком рентгеновском диапазоне. Тематика исследований космической обсерватории «Спектр-РГ» будет весьма разнообразной.  Например, мы ожидаем, что в большом количестве будут открыты процессы, связанные с разрушением звезд, пролетающих  вблизи сверхмассивных черных дыр, расположенных в   ядрах активных галактик. Думаю, можно будет  наблюдать  интересное явление: разрыв звезды приливами от сверхмассивной черной дыры. Конечно, будет открыто огромное количество сверхмассивных черных дыр, скоплений галактик…

– Наверное, с помощью спутника «Спектр-РГ» будут также исследоваться обычные двойные системы с черными дырами и нейтронными звездами, которым Вы посвятили свою первую лекцию в КФУ в ноябре этого года?

– Безусловно!

– Ваше детство совпало с началом космической эры, этот факт как-то повлиял на выбор профессии?

– Самое сильное впечатление детства – полет Гагарина в космос в 1961 году. Я тогда учился в 9 классе. После школы я собирался поступать в Белорусский государственный университет на физический факультет, так как жил в Белоруссии, недалеко от Бобруйска. Но когда я окончил 11 класс, отец посоветовал мне отправиться  в Москву и подать документы в МГУ.

Я так и сделал. Успешно сдать экзамены  в Московский государственный университет мне помогло то, что я в течение полутора лет решал задачи из сборников для поступающих в МГУ, которые выписывал. Когда я приехал подавать документы, то узнал, что, кроме основного, физического отделения, там есть астрономическое. В итоге я выбрал его.  Прямой связи с космосом тогда у этого отделения не было, но мне было невероятно интересно там учиться. Нравилось работать с  телескопом, решать практические задачи. После 3 курса мы ездили на практику  на Тянь-Шань.  Это было удивительное время!  А вот на 4 курсе решилась моя судьба – я попал к выдающемуся физику Якову Борисовичу  Зельдовичу. В то время были открыты нейтронные звезды и  черные дыры как рентгеновские источники в двойных звездных системах. Зельдович предложил мне и Рашиду Сюняеву заняться изучением природы этих рентгеновских источников.

– Через несколько лет вы вместе с Сюняевым создали теорию дисковой аккреции вещества на черные дыры, за которую в этом году вам была вручена Государственная премия Российской федерации.  В чем суть теории?

– В  двойных звездных системах, где помимо рентгеновского источника, есть обычная оптическая звезда, она теряет вещество. Это  вещество падает на компактный объект,  образуя вокруг черной дыры или нейтронной звезды аккреционный диск. Дисковой аккрецией называется процесс, в результате которого вещество в диске, быстро вращаясь, как спутник вокруг тяготеющего центра, по мере потери момента медленно оседает на этот источник. Аккреционный  диск  излучает  энергию, причем преимущественно – в рентгеновском диапазоне спектра внутренними частями диска, близкими к компактному объекту. Мы с Рашидом провели необходимые расчеты, подтвердившие нашу теорию. Результаты наших исследований в 1973 году были  опубликованы в статье,  на  ее существует уже  более восьми тысяч ссылок в научной литературе.

Интересно, что когда  мы  с Рашидом в начале 70-х делали  расчеты, то  ничего не знали про первый рентгеновский спутник «Ухуру», который в это же время открыл аккрецирующие нейтронные звезды в рентгеновском диапазоне.

– Николай Иванович, чем вызван повышенный интерес астрофизиков  к изучению  черных дыр? Что это дает человечеству?

– Мне часто задают этот вопрос. В связи с этим я вспоминаю опыты Фарадея, то, как он впервые обнаружил, двигая проводники, переменное магнитное поле. Ученый  понятия не имел, как использовать это явление. А ведь не открой он переменное магнитное поле,  человечество еще долго не знало бы электричества!

– Можно ли смоделировать черную дыру в земных условиях?

– Можно, но это технически невероятно сложная задача. Мы, астрофизики, предпочитаем изучать черные дыры в космосе,  потому что с этими объектами шутить нельзя. Неизвестно, чем может обернуться создание черной дыры в лабораторных условиях. Да и зачем это нужно? Человеку просто необходимо время от времени поднимать голову и смотреть на небо! «Две вещи на свете наполняют мою душу священным трепетом – звёздное небо над головой и нравственный закон внутри нас»,- говорил немецкий философ Иммануил Кант.