12 июня в Кремле состоялось 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. Награду с формулировкой «за создание теории дисковой аккреции вещества на черные дыры» он получил вместе со своим коллегой и соавтором, академиком РАН, выпускником МГУ, заведующим лабораторией в Институте 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 — одни 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 Шакуры, многое было предсказано: 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 Шакуры и Сюняева. Механизмы их образования до сих пор не нашли полного объяснения.
В статье «Стандартная теория дисковой аккреции на черные дыры и нейтронные звезды», вышедшей в 1973 году в журнале "Astronomy and Astrophysics", Шакура и Сюняев описали модель дисковой аккреции, в которой ключевую роль играет «альфа-параметр», описывающий турбулентную вязкость. Он 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 Шакура.
Биография Николая Шакуры
Николай Шакура родился в 1945 году в Гомельской области Белорусской ССР. Окончил школу с золотой медалью, после чего поступил на физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, где учился под руководством советского физика Якова Зельдовича. Закончив университет в 1969 году по специальности «астрономия», Шакура остался в аспирантуре и защитил диссертацию по теме «Физические процессы в окрестности нейтронных звезд и застывших звезд». Через 16 лет получил степень доктора с темой «Теория дисковой аккреции и ее некоторые астрофизические приложения». Шакура является основателем современной теории аккреции. За год до выхода знаменитой статьи, в 1972 году, он начал работать в ГАИШ МГУ, сейчас он возглавляет созданный его учителем, Зельдовичем, отдел релятивистской астрофизики.
