100 великих загадок астрономии

Анализ космического фонового излучения подтверждает, что такие флуктуации и впрямь появлялись. Это стало причиной зарождения звезд, галактик и, может быть, миниатюрных черных дыр. Не будь этих флуктуаций, вероятно, вещество и теперь было бы равномерно распределено во Вселенной.

Масса миниатюрных черных дыр, как показали расчеты, составляла в среднем 10¹⁸ граммов, или 10—1⁵ солнечных масс. Это соответствует массе какой-нибудь земной горы. Радиус горизонта событий подобного объекта равнялся 10—1² метров. Таким образом, примордиальные черные дыры имели субатомарный размер.

Опять же, согласно расчетам, чем меньше масса черной дыры, тем быстрее та испаряется, поскольку сила ее притяжения не так велика и все больше и больше частиц улетучивается. При этом возрастает и ее температура. Миниатюрная черная дыра буквально пышет жаром. В конце концов она разогревается до температуры в несколько миллионов кельвинов. При ее испарении выделяется энергия, сопоставимая со взрывом нескольких миллионов водородных бомб. Продолжительность жизни миниатюрных дыр составляет около 13,5 миллиардов лет. Вполне возможно, что сейчас они одна за другой испаряются, и грандиозные гамма-вспышки, которые иногда наблюдают астрономы, – это живое свидетельство их испарения. Впрочем, доказать эту гипотезу пока не удалось.

Что же касается черных дыр, которые образовались на месте взорвавшихся звезд, то они, наоборот, очень холодные, а потому интенсивность их излучения мала, они медленно уменьшаются в размерах. Так, температура черной дыры, чья масса в 10 раз выше массы Солнца, составляет всего несколько миллиардных долей кельвина. Эта черная дыра значительно холоднее окружающего ее пространства (средняя температура в ее окрестностях – около 4 кельвинов). Она, очевидно, разогревается, увеличивая при этом свою массу. В итоге, как уже говорилось, продолжительность жизни такой черной дыры больше возраста самой Вселенной.

Итак, излучение Хокинга доказывает, что черные дыры все-таки не являются абсолютно черными. Еще в 1960-е годы некоторые физики пришли к выводу, что почти вся информация о теле, угодившем в черную дыру, теряется. Могут уцелеть лишь сведения о его массе, моменте количества движения и электрическом заряде.

«Эта потеря информации отнюдь не представляла собой проблемы для классической физики, – вспоминает Стивен Хокинг. – Согласно традиционным представлениям, черная дыра живет вечно, и можно предполагать, что информация сохранится в ее недрах, хотя и останется не очень-то доступной. Ситуация изменилась, когда я открыл, что черная дыра вследствие квантовых эффектов испускает излучение. Делая допустимое приближение, можно предположить, что это излучение является полностью тепловым, а значит, не может нести в себе никакой информации. Что же произойдет с той информацией, которая заключена в недрах черной дыры, когда та испарится и перестанет существовать?»

Если эта информация безвозвратно погибнет, значит, мир – в новейших прозрениях физиков – превратится в коварный хаос, где произойти может, что угодно, вопреки всяким правилам. Иными словами: не всякое конечное физическое состояние объекта будет однозначно соотноситься с его начальным состоянием.

Впоследствии появились гипотезы, согласно которым черные дыры все-таки должны содержать информацию о своих предшественниках – об объектах, из которых возникли. Излучение Хокинга может впитывать эту информацию и, рассеиваясь в пространстве, окружающем черную дыру, уносить ее с собой. Как заявил Хокинг: «Это позволит нам сделать вывод, что сохраняется и информация, попавшая в недра черной дыры; она оказывается на бесконечно далеком расстоянии от нее».

Бесконечность, в рассуждениях Хокинга принимающая все, что вырвалось из недр черной дыры, тем и хороша, что в ней можно не учитывать влияние самой черной дыры. Там на поведении частиц, излучаемых этой дырой, никак не сказываются флуктуации пространства-времени, создаваемые ей. Там классическая теория сохраняет свои права. С такой же убедительностью можно сказать, что и человек – сгусток информации, исчезающий в черной дыре смерти, – сохраняется на бесконечно далеком расстоянии от нее, от себя прежнего.

Можно ли совершить путешествие 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 бессмыслицей. Ведь любой корабль, ненароком подобравшийся к черной дыре, будет поглощен ею. Будет буквально «измолот» в этой гравитационной ловушке, или, как в свое время иронично сказал Стивен Хокинг, «переработан на спагетти».

Однако новейшие расчеты показывают, что, даже погрузившись в эту бездонную пропасть, можно выжить, но произойдет это «при определенных условиях», отмечает российский астрофизик Игорь Новиков. Что же увидит человек, угодив в эти «недра преисподней», из которых как будто нет выхода?

Допустим, когда-нибудь космический корабль и впрямь приблизится к центру нашей Галактики, где находится черная дыра именно той разновидности, в которую может проникнуть исследователь. Согласно гипотезе Новикова, выжить можно лишь в недрах сверхмассивной черной дыры. Кроме того, должны быть соблюдены два следующих условия:

черная дыра должна совершать вращательное движение;

возраст ее должен быть достаточно велик.

Именно этим условиям отвечает черная дыра Стрелец А*, расположенная посреди Млечного Пути.

Некоторые ученые считают, что путешествие в черную дыру возможно при соблюдении некоторых условий

…Уже при приближении к ней – 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.

Вокруг – 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 аккреционного диска. Ведь черная дыра напоминает динамо-машину. Вокруг нее создается мощное магнитное поле. Когда напряжение становится слишком велико, эта «машина» сбрасывает пар – разряжается. Из ее окрестностей тогда вырываются потоки элементарных частиц, пылая, как сотни миллиардов солнц.

Здесь, у края аккреционного диска, можно осмотреться и даже загадать, какой из предметов, скользящих рядом, скорее умчится в пучину. После нескольких ошибок придет озарение. Все, что движется медленнее частиц света, рано или поздно нырнет во мрак и исчезнет. Лишь лучи света будут монотонно кружить по краю диска – как кружат по дорожке стадиона велосипедисты, – по одной и той же линии, никуда не смещаясь, балансируя в преддверии смерти. Это порождает необычный эффект.

Мчась среди мириады фотонов, я начинаю видеть себя со стороны. Световые лучи, согнувшись в кольцо, вырисовывают впереди диковинную фигуру. У нее те же пропорции, что у меня, тот же костюм космонавта, та же застылая поза, такой же массивный затылок. Что за странный вид, что за совпадение… Господи, да где же я видел его раньше? Да это я сам, только вижу себя со спины. Перевожу взгляд, потираю глаза, пытаюсь прогнать наваждение, но опять и опять впереди движется та самая фигура.