Знание - сила, 2005 № 04 (934)

Причину рождения очередных серий нескончаемой эпопеи, конечно же, можно усмотреть в отсутствии удовлетворительных объяснений накопленных астрофизикой и космологией фактов, в попытках посягнуть на незыблемые основы физических теорий, в появлении альтернативных сценариев эволюции мироздания.

Если судить по названиям школ молодых ученых, международных конференций, заседаний Президиума РАН последних месяцев, эта тема не сходит с повестки дня: "Горячие точки в астрофизике и космологии", "Черные дыры на Земле и в космосе","Поиски черных дыр: новейшие результаты".

Но дело не только а интенсивности обращений к постоянным вопросам научного сообщества.

Видимо, что-то магическое, завораживающее, заключающее в себе некую вселенскую тайну содержит в самом понятии "черная дыра", превративши ея из астрономического термина в некий обобщающий образ, притягивающий как "рацио" исследоваталей, так и "эмоцио" неискушенных читателей.

Вот почему сегодня мы продолжим "погружение" в тему, и скорее всего вновь не будет последним.

Александр Волков

Направляясь в черную дыру...

В научной фантастике встретишь и такое.

"Корабль "Энтерпрайз", безмолвно скользя, приближался к черной дыре — к этим звездным вратам, открывавшим путь в другую Вселенную..." Для ученых подобные фантазии звучали сущей бессмыслицей. Ведь любой корабль, ненароком подобравшийся к черной дыре, будет поглощен ею.

Будет буквально "измолот" — раздавлен и раздроблен — в этой гравитационной ловушке, или, как в свое время сказал Стивен Хоукинг, "переработан на спагетти".

Однако новейшие расчеты показывают, что, даже погрузившись в этот космический "Мальстрем", в эту бездонную пропасть, можно выжить, но произойдет это "при определенных условиях", отмечает российский астрофизик Игорь Новиков, работающий сейчас в Дании. Что же увидит человек, угодив в огромную черную пропасть, в эти "недра преисподней", из которых как будто нет выхода?

И вы видите, что я спасся, и знаете из моих слов, каким образом мне удалось спастись...

Эдгар Аллан По. Низвержение в Мальстрем

В последние годы наши представления о черных дырах заметно изменились. Еще недавно эти объекты считались экзотическими. Теперь астрономы уверены, что Вселенная изобилует черными дырами. По расчетам ученых, их не менее 400 миллионов (подробнее о черных дырах см. статьи А. Семенова в "ЗС", 1999, № 7-8 и Р. Нудельмана в "ЗС", 2003, Jvfc 5). Парадоксально, но факт: почти половина всего света во Вселенной порождена самыми мрачными космическими объектами — черными дырами. Они преобразуют вещество в энергию света эффективнее, чем любая звезда.

В какой-то мере черные дыры воплощают судьбу нашей Вселенной. Ведь предысторию Большого Взрыва можно представить себе и так. Допустим, во время оно существовала другая Вселенная, но она не расширялась, а сжималась. Ее галактики и звезды неуклонно двигались навстречу друг другу, словно посреди космоса разверзлась пучина, и все в нее скатывалось и проваливалось. Масса этой бездны все возрастала, и сильнее делалось ее притяжение. Произошел коллапс. В какой-то момент вся масса прежней Вселенной сосредоточилась в одной-единственной — особой, "син!улярной" точке. Весь мир сжался в этой точке до предела, и вдруг космическая "пружина" решительно распрямилась, будто мгновенно раздвинутая взрывом. Из той же самой "сингулярной" точки родилась наша Вселенная.

Однако механизм коллапса поразительно напоминает схему формирования черной дыры. Когда звезда "выгорает", ее руины под действием собственной тяжести сжимаются. На месте звезды образуется невероятно плотный объект — черная дыра. Даже свет не должен вырваться из ее недр. В то же время лишь на ее примере можно изучать процессы, которые предшествовали Большому Взрыву и привели к рождению новой Вселенной. Черная дыра — их живая модель, заменяющая космологам сложнейшие математические формулы, которыми они описывают Большой Взрыв.

Сложнее становится и представление о черных дырах. Астрономы научились различать в этих сгустках мрака несколько разновидностей:

* миниатюрные черные дыры диаметром несколько километров; они образуются при коллапсе звезды, и их масса незначительно превышает массу Солнца;

* черные дыры средних размеров; они образуются при слиянии миниатюрных черных дыр, и их масса в 10 — 100 тысяч раз превышает массу Солнца;

* сверхмассивные черные дыры; они в миллионы, а то и в миллиарды раз тяжелее Солнца; подобные пропасти разверзаются в центре галактик.

Любая черная дыра кажется настолько странным объектом, что даже воображение отказывает нам, когда мы пытаемся мысленно заглянуть в ее недра, ведь она ни на что не похожа — ни на звезды, ни на кометы, ни... Но ничего не поделаешь! "Если уж людям суждено наблюдать все происходящее в нашей Вселенной, — подчеркивает Игорь Новиков, — значит, мы обречены изучать космос, самые отдаленные его части". В том числе черные дыры.

Что ж, допустим, когда-нибудь космический корабль приблизится к центру нашей Галактики, где находится черная дыра именно той разновидности, в которую может проникнуть исследователь. Согласно теории Новикова, выжить можно лишь в недрах сверхмассивной черной дыры. Кроме того, должны быть соблюдены два следующих условия: черная дыра должна совершать вращательное движение и возраст ее должен быть достаточно велик.

Черная дыра напоминает динамо-машину. Вокруг нее создается мощнее магнитное поле. На рисунке показаны магнитные силовые линии.

Именно этим условиям отвечает черная дыра Sagittarius A (SgrA), расположенная в созвездии Стрельца, посреди Млечного Пути, в 26 тысячах световых лет от нас. Здесь на участке радиусом "всего" 10 миллионов километров сосредоточено 3,6 миллиона солнечных масс.

...Уже при приближении к черной дыре — я пока ничего не чувствую! — прибор замечает что-то необычное. Почему дрогнула стрелка? Очевидно, откуда-то доносятся звуки, недоступные моему слуху. Как выяснили исследователи НАСА, черные дыры излучают акустические волны, напоминающие монотонное жужжание. Правда, пока еще не удалось выяснить, как именно звучит SgrA.

Приборы же не оставляют времени на раздумье. Они 1удят и мигают. Надо немедленно поворачивать! "Полный назад!" Если маневр не удастся, то корабль исчезнет в черной дыре, как соринка, угодившая в пылесос. Этого я, пусть лишь мысленно, и хочу. Корабль повисает на поверхности огромной круглой воронки. Он сейчас соскользнет вниз.

Моряки, затянутые в водоворот, видят вокруг — доверимся другому мысленному путешественнику, Эдгару По, — обломки судов, громадные бревна, стволы деревьев, разломанные ящики, доски, бочонки. Я же вижу тысячи, десятки тысяч звезд, проваливающихся — сколько хватает взгляда — в эту пучину. Многие звезды, сталкиваясь друг с другом, как древние корабли, идущие на таран, крушатся, распадаются. Какие катастрофы! Звезды снежинками падают вниз. А космическая метель, кажется, все усиливается.

Неожиданно из мрачной воронки взлетают блики света, и над ее склоном растекаются яркие, искристые фонтаны. Лишь приглядевшись, я замечаю, что они пробиваются не из пучины, а из краев черной дыры, из этого бешено вращающегося диска, который окаймляет бездну, из так называемого аккреционного диска. Он представляет собой скопление газа и пыли, которые, скатываясь по "спирали смерти", падают в черную дыру. Приборы фиксируют скорость вращения диска: 18 миллионов километров в час. Все, что долетит до края воронки, начнет с такой скоростью скатываться вниз, по ее склону, описывая спираль. Чем глубже внутрь черной дыры проваливается добыча, захваченная ею, тем быстрее она вращается и сильнее разогревается.