Невидимая сила
Концентрация кислорода в атмосфере необратимо падает, что вынуждает людей отправиться на поиски новой планеты для жизни. Одна из кандидаток находится вблизи чёрной дыры, по причине чего время на ней течёт намного медленнее, чем на Земле. Зная об этом, члены космической экспедиции проводят разведку на её поверхности за считанные часы, но даже это оказывается слишком долго. Когда они возвращаются обратно, то друзья и родные предстают пред ними постаревшими на десятки лет.
Наверняка многие вспомнили этот яркий эпизод из популярного фантастического фильма «Интерстеллар». Самое интересное, что он имеет под собой научную основу. Чёрные дыры давно занимают умы учёных и им посвящено множество научных трудов. Самую новую на сегодняшний день работу об этом подготовил знаменитый британец Стивен Хокинг. Правда, она узкоспециализированная и написана скорее для самих астрофизиков. Обычному же человеку скорее интересны общие сведения о чёрных дырах. О наиболее впечатляющих моментах АиФ.ru рассказал краснодарский астроном Александр Иванов.
Увидеть чёрные дыры глазом невозможно, откуда и возникло такое название. Эти объекты не испускают и не отражают свет ни в каком из спектров из-за невероятно мощной гравитации. Она настолько сильна, что приводит даже к искажению пространства и времени. При таких экстремальных условиях близкая «встреча» с чёрной дырой была бы роковой как для человека, так и для любой техники. Посылать туда космические корабли или зонды, как, например, на Марс, бесполезно. Ничто не может вырваться из поля притяжения чёрных дыр и считается, что они могут легко «проглатывать» звёзды и даже целые галактики. Но если допустить, что люди всё же смогут приблизиться к такому объекту и уцелеть, то они увидят просто невероятные вещи. Чаще всего приводят пример с двумя космонавтами, один из которых попадает за горизонт событий, как называют область невозврата вблизи чёрной дыры.
«Попав за горизонт событий, человек, прежде всего, увидит яркое свечение, — объясняет Александр Иванов. — При этом его тело из-за сильной гравитации начнёт растягиваться, а масса будет стремиться к бесконечности. За те мгновения, что пройдут для него вне горизонта событий успеют пролететь миллионы лет. А вот для стороннего наблюдателя затягиваемый в чёрную дыру космонавт в какой-то момент просто застынет на месте и больше никуда не сдвинется. Пересечения телом горизонта событий наблюдатель не увидит никогда, и в этом отношении падение будет длиться практически бесконечно».
Дверь в неведомое
Всё должно выглядеть именно так, если исходить из теории относительности и законов физики. Они же и помогли предсказать само существование чёрных дыр. Учёные их просто «вычислили» в своих головах. Одной из отправных точек для этого стали знания о гравитации, сила которой зависит от массы. А на неё, в свою очередь, влияет плотность вещества. Было рассчитано, что при определённой, очень большой массе и плотности небесное тело может быть невидимым и обладать другими уникальными свойствами.
Читайте также: Дырявая вселенная. Факты о чёрных дырах от консультанта «Интерстеллара»
«Я объясню на примере Земли, — продолжает Александр Иванов. — Для выведения космического аппарата на орбиту его нужно разогнать до восьми километров в секунду. Именно столько составляет первая космическая скорость на нашей планете. Чтобы полететь намного дальше, на Луну, нужна уже вторая космическая. Она более высокая. Согласно расчётам учёных на чёрной дыре вторая космическая скорость превышает скорость света, которая считается предельной. То есть фотоны просто не могут преодолеть силу притяжения и поэтому увидеть такой космический объект нельзя. Мощная гравитация способна удерживать даже свет».
Учёные приводят и другой наглядный пример, в котором фигурирует наша планета. Чёрная дыра с массой, равной массе Земли, имела бы радиус около сантиметра. Иными словами, наш общий дом станет чёрной дырой, если его сжать настолько сильно. Возможность существования объектов с такой плотностью опять же выглядит чистой фантастикой. Но она покажется не такой уж большой и нереальной, если вспомнить о теории Большого взрыва. В соответствии с ней, вообще вся Вселенная возникла из невероятно плотного сгустка материи, в сравнении с которым любая чёрная дыра — просто пушинка.
Согласно современным представлениям, существует несколько сценариев образования чёрных дыр. По одной из версий к этому приводит гравитационный коллапс — катастрофическое сжатие массивной звезды в конце её жизни. Другой вариант — коллапс центральной части галактики или протогалактического газа. Но наверняка никто ничего не знает. Чёрные дыры остаются загадкой, и, видимо, как раз именно этим и объясняется пристальное внимание к ним со стороны учёных и других людей, включая кинематографистов. В то же время у человечества есть конкретные планы на эти объекты.
«В шестидесятых годах люди верили в то, что в 21 веке мы сможем быстро летать к другим планетам и их осваивать, — говорит Александр Иванов. — Но теперь понятно, что при использовании химической энергии как в современных ракетах невозможно достигать столь больших скоростей. И даже если мы научимся использовать термоядерный синтез, то всё равно сможем освоить только солнечную систему. Летать дальше не позволит продолжительность человеческой жизни. Есть и другие препятствия, такие как космическая радиация. А чёрные дыры, по мнению астрофизиков, в этом отношении могут дать безграничные возможности. Предполагается, что они способны мгновенно переносить космических путешественников на огромные расстояния и даже в другие вселенные».
А где доказательства?
Вот только лично Александр Иванов относится ко всем этим разговорам с большой осторожностью. Не ставя под сомнения научные труды учёных и не отрицая саму возможность наличия чёрных дыр, он всё же считает факт их реального существования недоказанным на сто процентов. Во-первых, по его мнению, есть много разных нестыковок в рамках самой же теории об этих объектах.
По современным представлениям массивные чёрные дыры должны располагаться в центрах многих, если не всех спиральных и эллиптических галактик. В разных источниках говорится о том, что и все двести миллиардов звёзд нашей Галактики вращаются вокруг чёрный дыры под названием Стрелец A. Но загвоздка в том, что по логике вещей такое соседство должно иметь катастрофические последствия, которые невозможно было бы не заметить.
«По идее массивная чёрная дыра должна всасывать в себя ближайшие звёзды как пылесос, — говорит Александр Иванов. — Значит, как минимум центр “Млечного пути” уже должен исчезнуть в ней. Но на практике этого не наблюдается ни в нашей галактике, ни в других. Чтобы как-то объяснить этот парадокс, астрофизики выдвинули новое предположение. Якобы дело в том, что чёрные дыры испаряются. Но как это возможно и почему? Вот вам очередная загадка».
Современная наука не может похвастаться большим арсеналом методов, способных подтвердить существование конкретной чёрной дыры. Это очень сложно, даже если известно, где она примерно может находиться. Считается, что её можно «вычислить» по гравитационному воздействию на ближайшие звёзды. Проще говоря, она как минимум должна оказывать влияние на траекторию их движения. Такие наблюдения проводились, и учёные даже заявляли о достигнутых успехах. Но, по словам краснодарского астронома, сильное воздействие на соседние светила могут оказывать не только чёрные дыры. Большой гравитацией при минимальной светимости, к примеру, обладают и нейтронные звёзды. Одно можно принять за другое просто в силу того, что возможности, даже самых мощных современных телескопов, ограничены.
«Конечно, существуют научные работы, посвящённые чёрным дырам, — говорит астроном. — Но всё это пока остается теорией, основанной на математических расчётах. В какой-то момент даже сам Стивен Хокинг, по сути, поставил существование чёрных дыр под сомнение. Он выразился в том духе, что этот вопрос ещё требует проверки и уточнения».
Не исключено, что Александр Иванов поможет своим коллегам пролить свет на этот вопрос. Он планирует провести ряд специальных наблюдений в обсерватории Кубанского государственного университета, где много лет работает.