"А это, - говорит Анатолий Михайлович, - фотография великого множества галактик во Вселенной! Видишь вот эти кривые ореолы? Это не погрешность изображения, это очертания еще более далеких галактик. Свет от них преломляется в гравитационном поле ближних галактик, поэтому они такие смутные! А теперь посмотри на этот снимок..." Мы ходим по кабинету Анатолия Михайловича ЧЕРЕПАЩУКА, доктора физико-математических наук, профессора, директора Государственного астрономического института им. Штернберга, и разглядываем космические пейзажи. Мне кажется, что ему известно о космосе больше, чем любому человеку на нашей планете. "Так о чем ты хотел узнать? Говоришь - о черных дырах..."
Черными дырами я стал интересоваться после просмотра фильма "Сквозь горизонт". Кино, в общем-то, не об этом, однако проскальзывающих упоминаний о "горизонте событий" и "квантовой сингулярности" оказалось достаточно, чтобы разжечь мое любопытство. Как в черной дыре может пропадать все живое и неживое? Почему из нее не в состоянии вырваться даже свет? Каким образом, в конце концов, на границе этого космического монстра останавливается время? Эти вопросы и привели меня в кабинет Анатолия Михайловича.
Горизонт невероятных событий
Любую черную дыру окружает некая координатная сфера, называемая "горизонтом событий". Невероятно, но именно на этой границе останавливается ход времени. "Причем выглядит это следующим образом, - поясняет Анатолий Михайлович. - Вообразим, что мы запустили космический корабль в черную дыру и наблюдаем за ним на безопасном расстоянии. Вот он летит все ближе и ближе к дыре и... начинает замедлять свой ход. Мы будем видеть, что корабль движется все медленнее и медленнее, пока не замрет и не исчезнет. Однако космонавты так и будут лететь с прежней скоростью к своей цели и не замечать ничего необычного. Там, где они пропадут, и будет горизонт событий. Время там, как я уже сказал, останавливается. Для нас, находящихся за пределами горизонта, это будет выглядеть чудом, однако корабль, попав в другое временное пространство, этого не заметит. Предполагается, что, пройдя этот горизонт событий, корабль попадет в другое время и другую вселенную". Конечно, сказать наверняка сложно, поскольку такой эксперимент не проводился, однако многие астрономы приходят к такому выводу. Еще более печальней то, что вырваться из черной дыры и рассказать нам о том, что увидели, космонавты гипотетического корабля не смогут, поскольку черная дыра притягивает к себе настолько сильно, что, для того чтобы вырваться из нее, надо преодолеть порог скорости света. Любой ученый скажет вам, что такое невозможно: скорость света - максимальная величина взаимодействия во Вселенной. Забыл сказать, что для космонавтов нашего корабля подобное экзотическое путешествие будет последним - в конечном итоге их разорвет на части в центре черной дыры, но об этом ниже.
Космический прессинг
Откуда же берутся такие поразительные объекты? Это еще более невероятный момент, поскольку черную дыру можно сделать даже из... нашей планеты. Конечно, она получится не такая большая, как черные дыры в центрах галактик, но все же. Итак, руководство по созданию "космического объекта с максимально возможным гравитационным полем": берем Землю и начинаем сжимать ее до ничтожно малых размеров. Масса планеты при этом остается прежней. "Достигнув определенного порога, мы "изготовим" космическое чудо, - объясняет Анатолий Михайлович. - Черная дыра - это огромная планета, "съежившаяся" в точку и сохранившая при этом свою прежнюю массу". В природе происходит это следующим образом. Планета на последних стадиях эволюции начинает сжиматься под действием собственной гравитации. Если она величиной с наше солнце, то, достигнув радиуса Земли, превратится в белого карлика. Наперсток ее почвы будет весить тонну! Однако это еще не черная дыра. Уменьшившись еще больше (до радиуса десяти километров), планета станет нейтронной звездой. Обращаю внимание, что ее масса останется такой же, как и была при радиусе в миллионы километров. И только тогда, когда звезда сожмется так, как если бы Земля уменьшилась до размера горошины (с 40 000 км до 9 мм), произойдет рождение черной дыры. Внутри нее будет квантовая сингулярность (сжавшееся вещество), а снаружи - горизонт событий.
Вам большую или поменьше?
Как известно, сердцем любой галактики - огромного скопления планет - является огромная черная дыра. Именно она притягивает их к себе, не позволяя разлетаться в разные стороны. Наша дыра (изготовленная в начале статьи) по сравнению с ней - ничтожно мала. Те черные дыры, которые "держат" целые галактики, имеют чудовищный размер - от миллиона до десяти миллиардов солнечных масс. Черная дыра в центре нашей Галактики имеет массу, кратную трем миллионам Солнц. "Бояться, кстати, нечего, - заверяет Анатолий Черепащук, - способность засасывать проявляется лишь вблизи черной дыры, а ближайший такой объект расположен за тысячу световых лет от Земли". Маленькие черные дыры тоже существуют, однако родились они, как предполагают астрономы, во время большого взрыва во Вселенной. Их вес по космическим масштабам ничтожно мал - что-то около массы Воробьевых гор. Кстати, черные дыры испаряются, правда, очень медленно. Такая мелочь, как "Воробьевы горы" (см. выше), будет рассасываться 15 миллиардов лет. Ни много ни мало - это возраст нашей Вселенной. Человеку трудно вообразить то время, за которое испарится дыра в центре Галактики, поэтому проще считать ее "неубиваемой".
Мы с Тамарой ходим парой...
Вообще-то черную дыру до сих пор никто не видел. Собственно, сложно увидеть невидимое. Черные дыры определяются по целому ряду признаков. Вот первый. Смотрим в телескоп и видим звезду. Звезда как звезда, только ведет себя довольно подозрительно. Бегает по кругу, как Земля вокруг Солнца. Только рядом нет никакой другой звезды. Значит, по всей вероятности, там черная дыра. От этой звезды, как правило, тянется и исчезает небольшой спиралевидный шлейф - это частички ее вещества засасывает черный космический монстр. По массе видимой планеты и ее скорости можно вычислить параметры черной дыры. Такой альянс называется "двойной системой". Еще есть второй способ. Космическая пыль и струи газа, которые попадают в черную дыру, разогреваются до температуры в миллионы градусов. При таких делах имеет место рентгеновское излучение. После запуска в СССР первого спутника открылась новая эра рентгеновской астрономии, и ученые начали наблюдать ореолы вокруг черных дыр.
"Существование черных дыр практически доказано, - говорит Анатолий Михайлович, - но, для того чтобы не осталось никаких вопросов, их нужно увидеть. Ведь, несмотря ни на что, есть противники теории существования черных дыр, а ведь еще Эйнштейн предсказывал это явление. Причем он трактовал гравитацию как искривление пространства-времени. Поэтому-то и существуют горизонт событий, квантовая сингулярность и т. д. Если он был прав, то со всей уверенностью можно говорить о, например, возможности путешествий во времени. Но прежде, как я уже сказал, предстоит проверить его теорию, доказав существование черных дыр. В 2010 году американцы запустят рентгеновский интерферометр, специальный телескоп, через который мы сможем увидеть черную дыру в центре нашей Вселенной. Остается только ждать".
Смерть из космоса