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. 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. В своей речи на церемонии вручения премий Николай Шакура поблагодарил Московский университет, который дал ему высшее образование и в котором он продолжает свою научную деятельность, ректора МГУ академика В.А. Садовничего, вспомнил своего учителя Якова Зельдовича, а также пообещал «продолжать активно работать на благо нашего Отечества, привлекая к этой работе молодое поколение российских ученых».

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.

Николай Иванович Шакура родился в 1945 году в Гомельской области Белорусской ССР. Окончил школу с золотой медалью, после чего поступил на физический факультет МГУ, где учился под руководством советского физика Якова Зельдовича. Закончив университет в 1969 году по специальности «астрономия», Н. Шакура остался в аспирантуре и защитил диссертацию по теме «Физические процессы в окрестности нейтронных звезд и застывших звезд». Через 16 лет, после защиты диссертации на тему «Теория дисковой аккреции и ее некоторые астрофизические приложения» получил степень доктора физико-математических наук. Н. Шакура является основателем современной теории аккреции. За год до выхода знаменитой статьи, в 1972 году, он начал работать в ГАИШ МГУ, где сейчас возглавляет созданный его учителем, Я. Зельдовичем, отдел релятивистской астрофизики.

, Светлогорский район , Гомельская область , Белорусская ССР Белорусская ССР

Страна:

Россия Россия

Научная сфера: Место работы: Учёная степень: Учёное звание: Альма-матер : Научный руководитель: Известен как: Награды и премии: Сайт:

Никола́й Ива́нович Шаку́ра (белор. Мікалай Іванавіч Шакура , 7 октября , д. Даниловка , Паричский район , Бобруйская область , БССР ) - советский и российский астрофизик, доктор физико -математических наук (), профессор . В г. совместно с Р. А. Сюняевым разработал теорию аккреционных дисков , лежащую в основе современной теории рентгеновских двойных систем .

Биография

Отец - Шакура Иван Матвеевич, лейтенант Советской армии, ветеран Великой отечественной войны , был демобилизован из-за ранения и перешёл на работу бухгалтером в колхозе. Мать - Шакура (Сидорова) Серафима Степановна, уроженка Татарстана . В семье выросло четверо сыновей. Начальную школу Николай окончил в родной деревне, 7-летнюю - в д. Ковчицы-2 Паричского района, среднюю - в городском посёлке Паричи ( , с золотой медалью).

Научные работы

Почётные звания и награды

• Заслуженный научный сотрудник МГУ им. М. В. Ломоносова ()
• Премия ІІ степени им. М. В. Ломоносова МГУ им. М. В. Ломоносова ()
• «Выдающийся учёный» института RIKEN (Япония, )
• Серебряная медаль «За успехи в народном хозяйстве СССР» Выставки достижений народного хозяйства СССР ()

Напишите отзыв о статье "Шакура, Николай Иванович"

Примечания

Отрывок, характеризующий Шакура, Николай Иванович

Однажды княжна Марья, в середине дня, заметив, что Наташа дрожит в лихорадочном ознобе, увела ее к себе и уложила на своей постели. Наташа легла, но когда княжна Марья, опустив сторы, хотела выйти, Наташа подозвала ее к себе.
– Мне не хочется спать. Мари, посиди со мной.
– Ты устала – постарайся заснуть.
– Нет, нет. Зачем ты увела меня? Она спросит.
– Ей гораздо лучше. Она нынче так хорошо говорила, – сказала княжна Марья.
Наташа лежала в постели и в полутьме комнаты рассматривала лицо княжны Марьи.
«Похожа она на него? – думала Наташа. – Да, похожа и не похожа. Но она особенная, чужая, совсем новая, неизвестная. И она любит меня. Что у ней на душе? Все доброе. Но как? Как она думает? Как она на меня смотрит? Да, она прекрасная».
– Маша, – сказала она, робко притянув к себе ее руку. – Маша, ты не думай, что я дурная. Нет? Маша, голубушка. Как я тебя люблю. Будем совсем, совсем друзьями.
И Наташа, обнимая, стала целовать руки и лицо княжны Марьи. Княжна Марья стыдилась и радовалась этому выражению чувств Наташи.
С этого дня между княжной Марьей и Наташей установилась та страстная и нежная дружба, которая бывает только между женщинами. Они беспрестанно целовались, говорили друг другу нежные слова и большую часть времени проводили вместе. Если одна выходила, то другаябыла беспокойна и спешила присоединиться к ней. Они вдвоем чувствовали большее согласие между собой, чем порознь, каждая сама с собою. Между ними установилось чувство сильнейшее, чем дружба: это было исключительное чувство возможности жизни только в присутствии друг друга.
Иногда они молчали целые часы; иногда, уже лежа в постелях, они начинали говорить и говорили до утра. Они говорили большей частию о дальнем прошедшем. Княжна Марья рассказывала про свое детство, про свою мать, про своего отца, про свои мечтания; и Наташа, прежде с спокойным непониманием отворачивавшаяся от этой жизни, преданности, покорности, от поэзии христианского самоотвержения, теперь, чувствуя себя связанной любовью с княжной Марьей, полюбила и прошедшее княжны Марьи и поняла непонятную ей прежде сторону жизни. Она не думала прилагать к своей жизни покорность и самоотвержение, потому что она привыкла искать других радостей, но она поняла и полюбила в другой эту прежде непонятную ей добродетель. Для княжны Марьи, слушавшей рассказы о детстве и первой молодости Наташи, тоже открывалась прежде непонятная сторона жизни, вера в жизнь, в наслаждения жизни.
Они всё точно так же никогда не говорили про него с тем, чтобы не нарушать словами, как им казалось, той высоты чувства, которая была в них, а это умолчание о нем делало то, что понемногу, не веря этому, они забывали его.
Наташа похудела, побледнела и физически так стала слаба, что все постоянно говорили о ее здоровье, и ей это приятно было. Но иногда на нее неожиданно находил не только страх смерти, но страх болезни, слабости, потери красоты, и невольно она иногда внимательно разглядывала свою голую руку, удивляясь на ее худобу, или заглядывалась по утрам в зеркало на свое вытянувшееся, жалкое, как ей казалось, лицо. Ей казалось, что это так должно быть, и вместе с тем становилось страшно и грустно.
Один раз она скоро взошла наверх и тяжело запыхалась. Тотчас же невольно она придумала себе дело внизу и оттуда вбежала опять наверх, пробуя силы и наблюдая за собой.
Другой раз она позвала Дуняшу, и голос ее задребезжал. Она еще раз кликнула ее, несмотря на то, что она слышала ее шаги, – кликнула тем грудным голосом, которым она певала, и прислушалась к нему.
Она не знала этого, не поверила бы, но под казавшимся ей непроницаемым слоем ила, застлавшим ее душу, уже пробивались тонкие, нежные молодые иглы травы, которые должны были укорениться и так застлать своими жизненными побегами задавившее ее горе, что его скоро будет не видно и не заметно. Рана заживала изнутри. В конце января княжна Марья уехала в Москву, и граф настоял на том, чтобы Наташа ехала с нею, с тем чтобы посоветоваться с докторами.

После столкновения при Вязьме, где Кутузов не мог удержать свои войска от желания опрокинуть, отрезать и т. д., дальнейшее движение бежавших французов и за ними бежавших русских, до Красного, происходило без сражений. Бегство было так быстро, что бежавшая за французами русская армия не могла поспевать за ними, что лошади в кавалерии и артиллерии становились и что сведения о движении французов были всегда неверны.
Люди русского войска были так измучены этим непрерывным движением по сорок верст в сутки, что не могли двигаться быстрее.
Чтобы понять степень истощения русской армии, надо только ясно понять значение того факта, что, потеряв ранеными и убитыми во все время движения от Тарутина не более пяти тысяч человек, не потеряв сотни людей пленными, армия русская, вышедшая из Тарутина в числе ста тысяч, пришла к Красному в числе пятидесяти тысяч.
Быстрое движение русских за французами действовало на русскую армию точно так же разрушительно, как и бегство французов. Разница была только в том, что русская армия двигалась произвольно, без угрозы погибели, которая висела над французской армией, и в том, что отсталые больные у французов оставались в руках врага, отсталые русские оставались у себя дома. Главная причина уменьшения армии Наполеона была быстрота движения, и несомненным доказательством тому служит соответственное уменьшение русских войск.

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.

Последние новости

• В Госдуму на этой неделе был внесен законопроект, в …

• Недавно журнал Nature сообщил, что северный геомагнитный полюс ускорил …

KFU astronomers discovered an exoplanet together with Turkish and Japanese colleagues

Physicists observe amplification of an optical signal within cubic nonlinear nanostructures

Kazan Federal University ionosonde registered an earthquake in Chile

GIS portal about river basins of european russia now available at KFU website

KFU astronomer contributed to blazar research

Map of ionospheric disturbances to help improve radio network systems

Interstellar fullerenes may help find solutions for earthly matters

New climate model developed by Russian and German scientists

Fault-finding equipment for cars and machinery constructed at Kazan University

R. David Britt receives 2018 Zavoisky Award
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-09/kfu-rd092518.php

Contactless water quality control with the use of spectroscopy
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-09/kfu-cwq092618.php

Student-made anemometer to be produced by one of Kazan companies

Kazan University physicists first in the world to observe quantum state of magnons at room temperature

Vasily Struve Medal awarded to astronomer Alexei Starobinsky during 4th Petrov Readings

Slicing optical beams: cryptographic algorithms for quantum networks

Ionosphere plasma experiments reviewed in a new Kazan University publication

Graphene oxide to help create nanocomposite materials with unique properties

Николай Иванович, вы и Рашид Алиевич получили госпремию за создание теории дисковой аккреции вещества на черные дыры. А как вы начали заниматься этой темой?

Был человек, который определил наше развитие с Рашидом Сюняевым. Это Яков Борисович Зельдович - академик, трижды Герой Социалистического Tруда.

В середине 60-х годов Яков Борисович получил возможность работать в Московском университете. По-моему, это был 1966 год, когда в нашем расписании появилась фамилия Зельдович. «Строение и эволюция звезд» - так назывался его курс. Я пошел на его первую лекцию. Кто хотел писать у него курсовые работы, остались после лекции. Дошла очередь до меня - такие вещи забыть невозможно, и он спросил, был ли я на его семинаре днем ранее. А у него два раза в неделю был Объединенный астрофизический семинар (ОАС) тут, в ГАИШе. Там докладывались самые интересные открытия.

На одном семинаре был рассказ про рентгеновские источники - их природа тогда была неизвестна. Я был на том семинаре. И Зельдович дает мне задачу: вот есть нейтронная звезда с радиусом 10 км, на ее поверхность падает вещество, вблизи поверхности возникает мощная ударная волна с очень высокими температурами. Эта волна должна излучать в рентгене. «Рассчитайте структуру и спектр излучения от этой ударной волны…» И я начал это считать.

Только спустя пару недель я узнал, что это задача по аккреции газа нейтронной звезды. Я тогда впервые услышал слово «аккреция». Я думал, меня разыгрывают, потому что вначале академик Зельдович этот термин не употреблял. Я нашел в словаре латинских слов accretio - увеличение чего-либо, приращение чего-либо. Задачу я потом решил.

- То есть ваше знакомство с академиком Зельдовичем и началось с аккреции?

Да, получается, что так. Два человека сыграли очень большую роль в начале нашей деятельности по аккреции. Это Зельдович Яков Борисович и Мартынов Дмитрий Яковлевич , директор нашего института ГАИШ, - он читал лекции по курсу общей астрофизики. И рассказывал про тесные двойные звезды, где есть перетекание вещества с одной на другую. Я тогда подумал: «А что если нам вместо второй звезды поставить черную дыру?» Газа, который истекает со второй компоненты, полно. Из-за движения этой двойной звездной системы формируется кольцо вокруг черной дыры, оно расплывается в диск.

За работу с академиком Рашидом Сюняевым вы получили Госпремию по науке. Расскажите, пожалуйста, о ней подробнее.

Наша работа с Рашидом Сюняевым была выполнена 40 с небольшим лет назад. Конец 60-х - начало 70-х годов - это было замечательное время для астрономии: были открыты такие объекты, как нейтронные звезды, черные дыры в двойных звездных системах.

Рентгеновские лучи не проходят сквозь земную атмосферу, поэтому наблюдения в рентгеновском спектре можно проводить только вне атмосферы Земли. В середине 60-х годов группа американских ученых, возглавляемая Риккардо Джаккони , поставила на ракету рентгеновские счетчики и запустила ее выше земной атмосферы. Они надеялись открыть рентгеновское излучение от Луны, но открыли какие-то загадочные источники, которые находились далеко от Солнечной системы. В те времена наш научный руководитель академик Зельдович и предложил нам заняться изучением природы этих рентгеновских источников.

В начале 70-х годов группой профессора Джаккони был запущен специальный рентгеновский спутник, чтобы изучать эти объекты. Было обнаружено, что эти рентгеновские источники входят в состав двойных звездных систем, где помимо рентгеновского источника есть обычная оптическая звезда. Она теряет вещество, вещество падает на компактный объект, вокруг него образуется то, что мы сейчас называем аккреционным диском. И начинается процесс дисковой аккреции, в результате которого вещество в диске, быстро вращаясь, как спутник вокруг тяготеющего центра, по мере потери момента медленно оседает на этот источник. Образуется диск, диск излучает энергию. Большая часть этой энергии излучается в рентгеновском диапазоне спектра внутренними частями диска, близкими к компактному объекту. Это были результаты наших расчетов. Наша была опубликована в 1973 году.

Так получилось, что работа оказалась очень фундаментальной и цитируется уже много лет. На эту работу мы сейчас насчитываем более восьми тысяч ссылок в научной литературе.

Насколько я понимаю, эта область в то время интересовала многих астрофизиков. А ваша работа дала самое простое и красивое объяснение.

Да, самое простое и элегантное. В 60-х годах были открыты рентгеновские источники, изучение неба в рентгеновском диапазоне до спутника «Ухуру » (Uhuru) шло так: на ракеты ставили приборы, они взлетали выше земной атмосферы, в течение десятка минут что-то измерялась.

Время шло, и в 1967 году были открыты радиопульсары. Это открытие сделала группа ученых под руководством Энтони Хьюиша в Англии, решающую роль сыграла Джоселин Белл . И большая часть людей, которая занимается астрофизикой черных дыр и нейтронных звезд, переключились на исследование пульсаров - это нейтронные звезды, которые излучают радиоизлучение в узком конусе, звезда вращается, и получается радиопульсар. На некоторое время радиопульсары затмили все. Но мы продолжили заниматься аккреционными нейтронными звездами, черными дырами в двойных системах.

Первое время радиопульсары были одиночными. Гораздо позже, в 1975 году, Тейлор и Халс обнаружат радиопульсар в двойной системе. Однако несколько раньше, в начале 70-годов, пришло время спутника «Ухуру», который открыл аккрецирующие нейтронные звезды в рентгеновском диапазоне. Есть радиопульсары, они медленно замедляются со временем, источником наблюдаемой активности у них является энергия вращения. А есть другой тип нейтронных звезд - это аккреционные рентгеновские пульсары в двойных звездных системах. Именно их и открыл «Ухуру». Там есть диск, есть нейтронная звезда с сильным магнитным полем. Где-то на ста радиусах нейтронной звезды магнитное поле разрушает диск, вещество с диска начинает падать по магнитным силовым линиям на нейтронную звезду в область полюсов. На нейтронной звезде горячие полюсы, она вращается, и мы опять получаем пульсар, но уже в рентгеновском диапазоне спектра. Эти нейтронные звезды светят за счет выделения гравитационной энергии .

А если там черная дыра, то диск, который мы рассчитали, существует до радиуса последней устойчивой орбиты: гравитационное поле черной дыры настолько сильное, что начиная с некоего расстояния частицы начинают падать по радиусу на черную дыру.

- Ваша работа до сих пор находит применение в других областях астрофизики. Почему?

Есть аккреционные диски вокруг черных дыр, нейтронных звезд, есть аккреционные диски вокруг белых карликов в двойных звездных системах, или вокруг обычных звезд в двойных звездных системах. И те расчеты, которые мы проделали, годятся для самых разных ситуаций. В последнее время открыто огромное множество протопланетных дисков , к которым тоже применима наша теория.

В ядрах активных галактик и квазарах существуют самые интригующие объекты - сверхмассивные с массой в десятки сотни миллионов и даже до миллиарда масс Солнца. И там тоже имеет место дисковая аккреция.

Некоторое время назад в центре нашей Галактики была открыта черная дыра. Она оказалась миллион с небольшим масс Солнца. Там тоже имеют место процессы аккреции. Но там, возможно, не такой сплошной диск, а на черную дыру падают газовые облака.

- Вы сейчас работаете над этим?

Мы с молодежью работаем над самой важной проблемой, которая решается в последние годы, - как в этом аккреционном диске вещество отдает свой момент количества движения и постепенно падает на этот аккрецирующий центр. В этом диске должна существовать некая вязкость, в результате чего и происходит аккреция. Если там обычная, ионная, атомная вязкость, то она очень маленькая. Мы ввели турбулентную вязкость и вязкость, связанную с магнитными полями. Сейчас мы и изучаем вопрос о природе турбулентной вязкости в аккреционных дисках.

Есть стандартные диски Шакуры - Сюняева, которые еще называют альфа-дисками. В этой теории существует безразмерный альфа-параметр, который характеризует как турбулентность в диске, так и хаотические магнитные поля. Альфа-параметр представляет собой отношение вязких сил трения к силам давления. Этот параметр альфа не больше 1, но больше 0. Когда он порядка 1, то турбулентные скорости, которые возникают в этом диске, становятся околозвуковыми, появляются ударные волны. Мои молодые коллеги - кандидат физико-математических наук Липунова Галина и совсем молодой аспирант Маланчев Константин, который вот-вот будет защищать кандидатскую диссертацию, - создали программы, которые рассчитывают нестационарные аккреционные диски.

Помимо стационарных рентгеновских источников, сейчас известны рентгеновские новые звезды . Это источники, которые появляются на небе, светят ярко пару недель, а потом их блеск спадает. По характеристикам спадания блеска можно определить, чему равен параметр альфа в этих аккреционных дисках. И он оказывается 0,3−0,5, он не такой маленький. Там турбулентность близка к околозвуковой.

- А какими еще областями в астрономии, кроме аккреции, вы занимаетесь?

Астрономия очень интересная и богатая наука. Там есть самые разные объекты, самые разные звезды. Например, у меня была такая работа. Меркурий по орбите движется чуть-чуть не так, как это предсказывает классическая теория тяготения Ньютона. Там есть движение линии апсид , орбита эксцентричная, и большая ось эллипса испытывает некоторое дополнительное движение, которое невозможно было объяснить, оставаясь в рамках классической ньютоновской теории тяготения. Но теория относительности Эйнштейна сумела объяснить эти дополнительные 40 секунд в столетие.

Есть двойные звезды на эксцентричных орбитах, которые тоже испытывают апсидальное движение, то есть движение большой оси эллипса. Многие наблюдатели проверяют эффекты теории относительности в таких системах. Оказалось, что существует такая двойная система DI Геркулеса, где апсидальное движение не объясняется. Часть этого движения связана с тем, что центральные звезды - это не точки, масса в этих звездах распределена. Закон тяготения отличается от чисто ньютоновского, потому что каждая из звезд деформирована как собственным вращением, так и взаимными приливами. Дополнительный вклад в апсидальное движение дают эффекты общей теории относительности. Обычно при расчетах эффектов апсидального движения предполагают, что векторы моментов вращения каждого из компонентов параллельны орбитальному вектору вращения. И это так у большинства систем. Однако после некоторых размышлений вектор вращения одной из этих звезд DI Геркулеса я уложил в орбитальную плоскость. При такой конфигурации классическая теория дает уже другие цифры, и в этом случае все можно объяснить, оставаясь в рамках общей теории относительности. Вот такая была работа .

В результате прецизионных спектральных наблюдений DI Геркулеса, которые были проведены позже, такая конфигурация подтвердилась.

- Вы сказали, что 60-е годы были прекрасным временем. А сейчас?

Да, для нас 60-70-е годы XX века - это золотой век астрофизики. Тогда ведь тоже были прекрасные люди, которые совершили открытия до нас. Когда мы начинали работать, нам казалось, что наша работа - самая важная. А теперь открытия, которые останутся на века, будет делать молодежь.

- А кого из молодых российских астрономов можете выделить?

Очень много наших молодых людей работают за границей: в США, Германии, Англии. Но они не теряют с нами связь. Мой соавтор, академик Рашид Алиевич - заведующий лабораторией в Институте космических исследований РАН, и одновременно он работает одним из трех директоров института астрофизики Макса Планка в Германии. Там много наших молодых людей. Они некоторое время работают там, некоторое время - тут.

- Какая область астрофизики сейчас интересует вас больше всего?

О, можно только завидовать ученым сейчас. Это открытие гравитационных волн, которое сделали американские ученые из LIGO. Первые случаи были открыты в сентябре 2015 года, к концу 2015 года было обнаружено уже три случая слияния черных дыр. В январе этого года была открыта еще одна пара сливающихся черных дыр. Слияние происходит очень быстро, от него идет поток гравитационных волн, который и измеряется высокоточными интерферометрами. Черные дыры, открытые в процессе слияния, оказались несколько массивнее тех черных дыр, которые изучают по их рентгеновскому излучению от аккреционных дисков в двойных звездных системах. Массы последних примерно 5-15 масс Солнца. По-моему, уже 22 такие черные дыры в двойных звездных системах открыли.

А по характеристикам гравитационно-волнового импульса можно оценить и массы, и собственно вращение этих черных дыр. И масса каждой из них оказалась от 20 до 30 масс Солнца. Интересно, как же они образовались в далеком прошлом, почему они оказались более массивными. Один из вариантов звездной эволюции с образованием таких массивных черных дыр содержится в работе российских ученых, профессора Константина Постнова и кандидата физико-математических наук Александра Куранова, которая вышла буквально несколько дней назад.

Ожидается, что будет открыто слияние двух нейтронных звезд. Возможно, слияние нейтронной звезды и черной дыры, но это в будущем.

А вторая интересная область - это наша Вселенная в целом, космология. Там открыта темная материя, которая как-то распределена в скоплениях галактик, а есть еще темная энергия. И плотность этой темной энергии больше всего: если суммарную плотность вещества во Вселенной взять за 1, то на темную энергию приходится 0,7. Это тоже интересно.

Еще интересное открытие - ускоренное расширение Вселенной. Раньше считалось, что из-за гравитации темп расширения со временем замедляется. А сейчас оказалось, что расширение нашей Вселенной не замедляется, а ускоряется. Это явление называется инфляцией. Она была характерна для ранних стадий Вселенной, и вот теперь опять мы выходим на режим ускоренного расширения Вселенной. Природа этого режима успешно исследуется в трудах российского академика Алексея Старобинского.

Планеты - тоже интересно, потому что открыто несколько планет с массой порядка массы Земли. И они существуют в зоне, где возможна жизнь, как на нашей Земле.

Почти 50 лет назад открытия были колоссальные: нейтронные звезды, черные дыры, реликтовое излучение. Тогда его открыли, а сейчас изучают распределение его флуктуаций по небу. Само реликтовое излучение имеет температуру 2,7 градуса Кельвина, а флуктуации - 10 и даже меньше микрокельвинов. И по этим флуктуациям люди изучают историю нашей Вселенной, ее расширения. В те далекие 70-е годы Рашидом Сюняевым и академиком Яковом Зельдовичем был предсказан эффект, названный их именем (эффект Сюняева - Зельдовича). Суть эффекта состоит в том, что спектр реликтового излучения слегка деформируется в результате рассеяния фотонов реликта на электронах очень горячего газа, который содержится в большом количестве в скоплениях галактик. Нынче этот эффект открыт и успешно наблюдается радиотелескопами всего мира. Величина эффекта дает важную информацию о параметрах нашей расширяющейся Вселенной.

Николай Иванович, вы всю жизнь посвятили изучению космоса. А побывать там никогда не хотели? Не завидовали космонавтам?

Я был в 9-м классе, когда Гагарин полетел. И, конечно, были мечты, что я, скорее всего, свяжу свою жизнь с космосом. В 1963 году я закончил 11-й класс - я учился в Белоруссии - и поехал поступать в Московский университет. Когда зашел в приемную комиссию, увидел объявление, что есть такое астрономическое отделение и на него прием и конкурс отдельный - где-то 20-25 человек. Я думал, что это связано прямо с космосом. Но это оказалась астрономия, такой прямой связи с космосом, как у космонавтов, у нас нет. Но я доволен тем, как все сложилось.

Лауреатами Государственной премии России 2016 года стали астрофизики Рашид Сюняев и Николай Шакура.

Н.И. Шакура и Р.А. Сюняев в конференц-зале ГАИШ, 1979 год. (Фото из архива фотолаборатории ГАИШ МГУ)

Николай Иванович Шакура (фото О. С. Бартунова, ГАИШ)

Рашид Алиевич Сюняев (Фото: Artem Korzhimanov, ru.wikipedia.org)

Почетный знак лауреата Государственной премии Российской Федерации.

Награду они получили за созданную еще в начале 1970-х годов теорию дисковой аккреции вещества на черные дыры, которая стала общепринятой и легла в основу современной теории двойных систем, представляющих собой мощные источники рентгеновского излучения.

Их основополагающая статья «Стандартная теория дисковой аккреции на черные дыры и нейтронные звезды», вышедшая в 1973 году в журнале «Astronomy and Astrophysics», считается самой цитируемой статьей в мировой теоретической астрофизике.

Падение вещества на небесное тело благодаря его гравитационному притяжению получило название аккреция (от латинского «приращение»). Вещество, падающее на компактный объект с очень сильной гравитацией, чёрную дыру или нейтронную звезду, не может сразу на него упасть и образует вокруг него быстро вращающийся диск. Это явление называется дисковой аккрецией.

При этом вещество разгоняется гравитацией до скоростей, близких к скорости света. Столкновение и взаимное трение столь высокоскоростных потоков газа разогревает их до температур в десятки и сотни миллионов градусов. Это приводит к огромному излучению энергии главным образом в рентгеновском диапазоне, на которое расходуется до 0,3 от энергии покоя падающего вещества.

Светимость такого источника достигает 10 36 -10 39 эрг/с, что в тысячи и миллионы раз больше светимости Солнца. Этот механизм объясняет возникновение самых мощных источников излучения во Вселенной. Он применим для двойных систем, где один из компонентов представляет собой нейтронную звезду или черную дыру, а так же при аккреции на сверхмассивные черные дыры, что позволяет объяснить излучение квазаров и галактик.

Стоит отметить, что идею о мощном энерговыделении при несферической аккреции вещества на черную дыру еще в 1964 году высказал академик Я.Б. Зельдович, учениками которого являются оба лауреата. Зельдович указал на принципиальную возможность наблюдения черных дыр в рентгеновском диапазоне спектра.

Выход работы Р. Сюняева и Н. Шакуры совпал по времени с началом систематических наблюдений неба американской орбитальной рентгеновской обсерваторией UHURU (NASA), открывшей в 1972-1975 годах рентгеновские пульсары, рентгеновское излучение скоплений галактик и получившей карту неба в рентгеновском диапазоне с сотнями источников рентгеновского излучения.

Теория дисковой аккреции позволила понять природу большинства этих объектов как аккрецирующих нейтронных звезд и черных дыр в тесных двойных системах, где вторым компонентом была нормальная оптическая звезда. К настоящему времени число известных рентгеновских двойных систем достигает сотни тысяч.

Отечественные астрофизики под руководством Р. Сюняева детально изучали свойства подобных источников с помощью рентгеновских обсерваторий КВАНТ-1 на станции МИР (1987-2001), спутниках ГРАНАТ (1989-1999) и ИНТЕГРАЛ (с 2002) и обнаружили большое количество новых объектов.

В теоретических статьях 1970-х годов, по словам Н. 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 были джеты - направленные потоки вещества, выбрасываемые с огромной скоростью из-за взаимодействия аккреционного диска с магнитным полем такими астрономическими объектами, как галактики, квазары, нейтронные звезды и черные дыры. Впрочем, механизмы образования джетов до сих пор не нашли полного объяснения.

В настоящее время доктор физико-математических наук Николай Иванович Шакура – заведующий отделом релятивистской астрофизики Государственного астрономического института имени П.К.Штернберга МГУ, а академик РАН Рашид Алиевич Сюняев – заведующий лабораторией теоретической астрофизики и научного сопровождения проекта «Спектр-РГ» отдела астрофизики высоких энергий Института космических исследований РАН

По материалам пресс-службы МГУ