Файл: Текст пособия.doc

Есть ли в природе абсолют злодейства? Как абсолютный температурный ноль, символ окончательного покоя и смерти, когда нет даже самого микроскопического движения¹⁾. Абсолют совершенного злодейства - это черная дыра. Любые катаклизмы по сравнению с ней невинны, помыслы всех маньяков во Вселенной - детская забава. Черная дыра на своем пути без разбора пожирает все объекты, не давая возможности испустить даже прощальный сигнал бедствия. Черная дыра по имени GRO J1655-40 приближается к нам семимильными шагами. Как крокодил у Чуковского, она грозит заглотить наше Солнце.

¹⁾ При абсолютном нуле движение атомов не прекращается полностью, они определяются квантово-механическими свойствами вещества. Из-за этого при абсолютном нуле даже могут идти химические реакции.

Открытие принадлежит американскому космическому телескопу "Хаббл". Он уже сделал множество открытий, которые, к радости ученых, намного раздвинули границы знаний о Вселенной. Но во многой мудрости - многая печаль. Никогда, как говаривал кот Базилио, не учись, Буратино. Последнее открытие "Хаббла" из разряда тех, о которых лучше бы вовсе не знать. Поскольку в плохой новости всегда винят того, кто принес эту новость, то кто-то скажет, что лучше бы и самого "Хаббла" с его ворохом оптимистичных открытий не было...

Предположение о том, что наше Солнце, имеющее радиус 700 тысяч км, может сжаться до размеров футбольного мяча²⁾, выглядит нелепым. Но именно это происходит со звездой, которая превращается в черную дыру. Ее гравитационное поле оказывается настолько чудовищным, что согласно общей теории относительности его не может преодолеть не только самое быстрое физическое тело - даже световой луч. Черная дыра - это область, откуда не может вырваться ничто.

²⁾ Размеры черной дыры определяются только ее массой. Для массы Солнца радиус черной дыры составляет примерно 3 км.

Черная дыра абсолютно невидима и абсолютно ненасытна. Расчеты знаменитого Стивена Хокинга показывают, что черная дыра весом в 1 миллиард тонн (масса горы) имела бы радиус около 10^-13, то есть размер нейтрона или протона³⁾. Описание того, что происходит при падении в черную дыру, - один из ужасов научной фантастики. Но это, быть может, уже не фантастика. И уж тем более не черный юмор.

³⁾ Здесь пропущены единицы длины, если это метры, то все правильно.

И вот эта ненасытная, как кадавр у Стругацких, черная дыра из созвездия Скорпиона движется прямиком к Земле⁴⁾. Расстояние до космического монстра - 6 тысяч световых лет⁵⁾, но скорость внушительна - 400 тысяч км в час. "Это первая из всех обнаруженных черных дыр, быстро движущихся по нашей Галактике, - говорит доктор физико-математических наук Вадим Пименов. - Это открытие впечатляет, поскольку скорость черной дыры подтверждает ее связь со взрывом Сверхновой, что предвидели астрофизики⁶⁾. Всего две недели назад ученые из Института астрофизики имени Макса Планка в Германии обнаружили самую крупную из известных черную дыру по соседству с нашей Солнечной системой⁷⁾. Выходит, этих объектов во Вселенной не так уж мало".

⁴⁾ Расстояние до объекта известно плохо (см. следующее замечание), поэтому были построены несколько возможный траекторий, довольно сильно отличающихся друг от друга. Так что фразу "движется прямиком к Земле" надо понимать в переносном смысле.

⁵⁾ Расстояние до объекта известно плохо, оно может лежать в пределах от 3 до 9 тыс. световых лет (см. astro-ph/0211445).

⁶⁾ Открытие подтверждает, что взрыв Сверхновой, приводящей к образованию черной дыры, может быть асимметричен. То, что черные дыры рождаются при взрывах сверхновых является утверждением, очень широко признанным в астрофизике.

Хороша новость! Как новость о том, что маньяки проживают на каждой лестничной клетке. Сходство дополняет то, что любая черная дыра находится под шляпой-невидимкой. Обнаружить этот объект, как в криминалистике, удалось по вторичным уликам. Черная дыра влияет на соседнюю звезду, которая чудесным образом выжила при взрыве Сверхновой. Сделанные "Хабблом" снимки сравнили с другими данными и в результате составили фоторобот - вычислили скорость и траекторию движения черной дыры в Галактике. Дыру назвали GRO J1655-40 ⁸⁾ - она постепенно пожирает соседнюю звезду, вытягивая из нее газы и еще более обжорством увеличивая свою массу. Этот процесс создает реактивную струю, вроде того, как происходит в паяльной лампе⁹⁾. Реактивная струя уходит от черной дыры на скорости, составляющей заметную долю скорости света. Астрофизики называют этот эффект "микроквазаром" - это уменьшенная модель черных дыр, живущих в ядрах самых активных галактик, известных как квазары. И это второй микроквазар, открытый в границах Млечного пути.

⁷⁾ К сожалению, мне ничего неизвестно об этом открытии...

⁸⁾ GRO в названии черной дыры означает, что это один из объектов, открытый гамма-обсерваторией им. Комптона, которая функционировала с 1991 по 2000 гг. Другое название объекта GRO J1655-40 - рентгеновская новая Sco 1994. Таким образом этот объект был открыт не с Хаббловского телескопа и задолго до наших дней.

⁹⁾ Как происходит ускорение до слаборелятивистских скоростей струй в микроквазарах до конца непонятно, но этот процесс не имеет ничего общего с происходящим в паяльной лампе.

Итак, черная дыра, приблизившись к нашему Солнцу, без малейшей жалости и без малейшей надежды на помилование уничтожит наше светило¹⁰⁾, которое кажется нам вечным. Неужели нет спасения? Есть, но пока шансы призрачны. Черная дыра открывает любопытные возможности для далеких космических путешествий. Физические законы симметричны во времени. Поэтому, если имеется объект черная дыра, в который все может падать и ничто не может вырваться, то должен существовать объект белая дыра, в который ничто не может упасть, но все может вылететь наружу. Иначе говоря, если прыгнуть в черную дыру в одном месте, то выпрыгнешь из белой дыры в другом месте. Дикость? Но согласно общей теории относительности Эйнштейна такие решения имеются. Они очень нестабильны, проход из черной дыры в белую может захлопнуться из-за малейшего возмущения. Но он существует, хотя такое путешествие рискованнее, чем плавание в дырявом тазу по Тихому океану.

¹⁰⁾ Если черная дыра подобная GRO J1655-40 пройдет мимо Солнца на расстоянии земной орбиты (это чрезвычайно близкий пролет), то она может изменить орбиты планет и даже оторвать некоторые из них от Солнца, но на самом Солнце этот пролет никак не скажется.

До изобретения парашюта прыгнуть с большой высоты было чистым самоубийством. До изобретения акваланга погрузиться на глубину тоже было невозможно. Весь вопрос в том, сумеем ли мы достичь такого прогресса, чтобы к моменту приближения черной дыры смело нырнуть в нее и выпрыгнуть в заранее рассчитанном раю в другой Галактике. А пока наша жизнь подобна путешествию в поезде, который по одноколейке несется к краю пропасти...

Расположенный на Гавайских островах мощный японский телескоп "Субару" обнаружил в северном полушарии неба в направлении созвездия Волосы Вероники новую галактику.¹⁾ Эта галактика, как показывают расчеты, является во Вселенной самой старой - она возникла всего на 900 миллионов лет позже Большого Взрыва. Если выводы японских ученых справедливы, то прежний галактический рекорд превзойден сразу на 3 миллиона лет.²⁾

Паспортный возраст Вселенной - 13,7 миллиардов лет, хотя совсем недавно она, как мнительный подросток, накидывала в глазах научного мира себе годы - считалось, что от роду ей 15 миллиардов. По недавним оценкам американских астрофизиков, Вселенная, словно Данте перед самым ответственным испытанием, находится на половине своего жизненного пути - ей отпущено еще 22 миллиарда лет.³⁾ Возраст же Земли и Солнца - 5 миллиардов лет.

¹⁾ В большой телескоп видно, что практически все небо "покрыто" слабыми галактиками, их изображения почти касаются друг друга. Открыть новую галактику - очень легко, изучит ее свойства - гораздо сложнее.

²⁾ Разница возрастов в 3 млн. лет - это очень мало.

³⁾ Это была не оценка, а абстрактная гипотеза, подробнее смотрите здесь.

Несмотря на почтенные года, Вселенная по-юношески неугомонна и расширяется с ускорением. Именно по скорости разбегания самых далеких от нас галактик астрономы оценивают ее возраст. Кроме того, принимается во внимание температура излучения. Чем она ниже, тем, грубо говоря, ближе к реликтовому, то есть к самому древнему излучению Вселенной. Чем старше галактика, тем, по этой модели, ближе к краю Вселенной она располагается и тем ниже ее температура.³⁾ Недавно,⁴⁾ американский зонд "Уилкинсон" зарегистрировал температуру реликтового излучения⁴⁾ всего 2,7 градуса Кельвина, очень близко к абсолютному нулю.

Наша Галактика состоит из 100 миллиардов звезд. Страшно подумать. Но за пределами нашей Галактики находятся другие галактики. Большая часть галактик входит в состав скоплений, которые делят на два типа - правильные и неправильные.⁵⁾ Правильные скопления обладают сферической формой и состоят из десятков тысяч эллиптических галактик. Ближайшее к нам правильное скопление находится в направлении все того же созвездия Волосы Вероники. В этом скоплении около 40 тысяч галактик, которые движутся со скоростью около 1 тысячи километров в секунду.⁶⁾ Так вот, еще 15 лет назад замечательный астрофизик член-корреспондент РАН Игорь Новиков высказывал в интервью "Известиям" мысль, что направление на созвездие Волосы Вероники является самым перспективным для уточнения вопроса о возрасте Вселенной. И цифры, которые сегодня регистрируют зонды и телескопы, ученый предсказывал, исходя из теоретических расчетов. Но ныне Игорь Новиков работает в Дании...

³⁾ Очень сильная путаница - чем дальше в прошлое: тем горячее была вселенная (этот рост температуры измерен). А из-за эффекта Допплера, вызванного разбеганием галактик, спектр их излучения сдвинут в красную (более холодную) сторону и тем сильнее, чем дальше от нас галактика.

⁴⁾ Реликтовое излучение впервые было зарегистрировано в 1965 г. КА "Уилкинсон" (WMAP) измерял очень малые (~10^-5) вариации его температуры.

⁵⁾ Неправильными бывают только отдельные галактики. Прилагательные "правильный" и "неправильный" к скоплениям галактик не применяются.

⁶⁾ Имеется в виду относительная скорость.

Именно в направлении созвездия Волосы Вероники, мощный телескоп "Субару", который принадлежит Национальной обсерватории Токийского университета, сумел разглядеть новую и самую старую из известных ученым галактику. Расстояние до Земли - 12,8 миллиардов световых лет. Галактика закрывает такой же угловой сектор неба, как и Луна,⁷⁾ но, естественно, обладает несопоставимо меньшей, чем спутник Земли, яркостью. Галактика-долгожительница сформировалась через 900 миллионов лет после Большого Взрыва, но жить "старушке" осталось, как полагают японские астрономы, недолго.

⁷⁾ Типичный угловой размер удаленных галактик - несколько угловых секунд, что в 1000 раз меньше размера Луны (а по площади - в миллион раз).

"Нет ничего проще, чем звезда", - говорил Нобелевский лауреат Эддингтон. Но, с другой стороны, нет ничего сложнее, чем смерть звезды, которая может произойти по самым разным сценариям. К печальному выводу о том, что только что открытая галактика агонизирует, подталкивает ее чрезмерно активное гамма-излучение. Такой процесс характерен для разрушающихся небесных тел и является первым "звонком" при зарождении черной дыры, которая неминуемо и бесследно втянет в себя всю галактику.⁸⁾ Сама по себе возможность наблюдать в развитии все возрастающий аппетит черной дыры является бесценной для проверки космологических теорий.

⁸⁾ Массы сверхмассивных черных дыр в центрах галактик составляют от 1 до 0.1% массы их балджа. Такая черная дыра не оказывает никакого влияния на галактику в целом и никогда не сможет поглотить ее всю.

Буквально пару недель назад мировую прессу облетела другая сенсация: американский космический зонд "Уилкинсон" передал данные, расшифровка которых говорит о том, что звезды сформировались и начали сиять на небосклоне через 200 миллионов лет после Большого Взрыва. Таким образом, при современных темпах научного прогресса долгожительница, запутавшаяся в Волосах Вероники, недолго удержит свой рекорд. Поскольку галактик на небосклоне немерено, то планку рекорда по части их возраста можно будет поднимать бесконечно.⁹⁾ Не исключено, что среди астрофизиков появится ловец рекордов, свой Сергей Бубка, который будет орудовать телескопом столь же ловко, как легкоатлет орудовал своим шестом...

⁹⁾ Не бесконечно - не более чем до возраста Вселенной - до которого осталось уже совсем немного.