Так были ль американцы на Луне? 3 страница
Находится она в самом центре, и ее масса, скорее всего, пропорциональна массе самой галактики.
Кроме того, ученые нашли, что существует четкая граница, окружающая кольцом черную дыру. Мчащийся вихрь вещества может по пути растерять какие-то частицы, но что попало уже за эту границу, назад не вырвется. Граница называется «горизонтом событий» — наверное, потому, что за ним уже никакие события не прослеживаются, как не видно предметов за обычным горизонтом.
Эту границу обнаружила группа исследователей из Кембриджа, штат Массачусетс. Рамаш Нараян, глава группы, считает данное открытие неопровержимым доказательством черных дыр.
А упоминавшийся уже нами скептик Ричстоун вместе со своими коллегами открыл недавно, что черные дыры есть практически во всех галактиках. На недавнем симпозиуме Американского астрономического общества, где Ричстоун решил рискнуть собственным автомобилем, распространялась также и книга «Фатальная привлекательность гравитации». Ее авторы — Митчелл Догельман из Колорадского университета и Мартин Риф из Кембриджа (Англия), пишут, что черные дыры являют собой окончательное торжество гравитации над всеми остальными силами природы. «Когда мы полностью разберемся в черных дырах, — утверждают исследователи, — мы поймем и происхождение Вселенной, и всю ее историю…» Открытие Ричстоуна и его коллег — серьезный шаг в данном направлении.
|
|
|
Пожиратели светил. Сегодня ученым стало ясно, что черные дыры бывают по меньшей мере двух сортов — звездные и галактические.
Звездные — поменьше; формируется такая дыра после того, как гигантская звезда, раз в 50 массивнее Солнца, исчерпает свое топливо и, сбросив оболочку, сожмется в шар диаметром 15-20 км. В большинстве случаев результатом такого коллапса становится образование плотной нейтронной звезды. Но иногда получается черная дыра, одиноко летящая в межзвездном пространстве и поглощающая все, что ни попадется на пути — газ, пыль, обломки астероидов и планет… Увидеть ее нельзя; ее можно только смоделировать на компьютере.
Однако некоторые черные дыры звездного размера все же обнаруживают себя, поскольку, как уже говорилось, представляют собой часть двойной системы — «компаньонку» обычной звезды. И, видя, как со звезды слетает и исчезает невесть куда часть материи, астрономы начинают подозревать неладное.
Недавно, например, исследователи обнаружили еще одну подобную пару. Оказалось, что некий спиралеобразный диск, значившийся под шифром В 404 CLJ, едва заметный в рентгеновском излучении, отсасывает из соседней звезды газ и прямо на глазах изумленных исследователей приканчивает ее.
|
|
|
Галактические черные дыры — в миллионы и миллиарды раз массивнее звездных. Они скрываются в самом центре галактик. Это свидетели почти всей истории Вселенной.
Три года назад телескоп «Хаббл» собрал неоспоримые свидетельства существования такой дыры в галактике М87. Газовый поток втягивался в воронку и закручивался уже на расстоянии 500 световых лет от роковой черты. Перед самым падением в дыру газ, словно агонизируя, выпускал струю электронов.
Такая же картина предстала перед взором астрономов и в нашей собственной Галактике — в центре Млечного Пути, в двух галактиках созвездия Льва и в одной из созвездия Девы.
Всего к настоящему времени обнаружено 11 галактических черных дыр, чья масса варьируется от 2 млн до 1 млрд солнечных масс. И чем массивнее, мощнее черная дыра, тем с большей скоростью мчатся в ее ненасытную пасть близлежащие звезды и прочие космические объекты.
И Млечный Путь ведет в дыру? Как уже говорилось, Стивен Хокинг предположил, что наряду с огромными — галактическими и звездными — черными дырами могут существовать и маленькие. «Такие мини-дыры могли образоваться в турбулентных завихрениях исключительной плотности и давления в результате Большого взрыва, с которого началось существование нашей Вселенной. И таких крошечных дыр должно быть в пространстве — видимо-невидимо!» — утверждает теоретик.
|
|
|
Предположение Хокинга пока еще остается гипотезой. Но шансы на то, что оно превратится в теорию, а потом и подтвердится на практике, повышаются с каждым днем — число обнаруженных черных дыр все увеличивается. Так, скажем, недавно германские астрономы пришли к выводу, что центральная часть нашей Галактики — Млечный Путь — представляет собой черную дыру.
Во всяком случае, Рейнхард Генцель, сотрудник Института внеземной физики имени Макса Планка, расположенного близ Мюнхена, заявил следующее: «Хотя строгих доказательств существования такой дыры пока еще нет, догадка основана на тех выводах, которые были сделаны фундаментальной наукой за последние годы».
Начиная с 1992 года сотрудники института предприняли тщательное измерение скоростей 39 звезд нашей Галактики. В результате измерений и выяснилось, что все они действительно движутся по круговым орбитам относительно притягивающей их центральной массы. Причем правильность формы орбит показывает, что данная масса огромна — в 2,5 млн раз превышает солнечную. Между тем телескопы и другие наблюдательные приборы не видят в данном месте пространства ничего. Отсюда и последовало логичное предположение: в центре Млечного Пути есть черная дыра.
|
|
|
Вселенские «пылесосы». Для чего природе черные дыры? Многие астрономы полагают, что деятельность по крайней мере некоторых из них тесно связана с квазарами. Так называются квазизвездные небесные объекты, не превышающие по размерам Солнечную систему, однако излучающие энергию с такой интенсивностью, как это не могут сделать и 100 млрд звезд, вместе взятые!
Откуда квазары берут на это энергию? Одно из предположений гласит: им поставляют ее черные дыры. Они, дескать, работают как вселенские пылесосы, всасывая в себя все и вся. Ну а поскольку согласно закону сохранения энергии материя не может исчезнуть бесследно, то она затем и излучается квазарами.
Однако если это так, то, получается, черные дыры должны быть связаны между собой какими-то энергетическими туннелями? Что именно собой представляют подобные туннели, как они устроены, ученые пока не знают.
Не могут они ответить также и на вопрос, должны ли квазар и черная дыра, взаимосвязанные между собой, обязательно находиться в одной галактике. По логике, можно допустить, что они попадаются в разных звездных скоплениях и даже, возможно, в разных мирах.
Если данное предположение подтвердится, то получится, что черные дыры являются не только довольно распространенными объектами Вселенной, но и способны служить точками перехода в иные измерения. О такой возможности давно уже говорят фантасты и некоторые теоретики. Да и вообще черные дыры таят в себе много диковинного…
Падение в бездну. В черных дырах внутреннее становится внешним, прямое — кривым. Наши привычные представления теряют всякий смысл. Пространство искривляется так сильно, что время останавливается. Граница между нашим миром и другими размывается.
Никакое другое явление природы не способно взорвать, опрокинуть, смести наши привычные представления о мире так, как это делают черные дыры космические объекты, наделенные самыми причудливыми свойствами. С другой стороны, как ни поражают они наше с вами дилетантское воображение, на взгляд физиков, они устроены на удивление просто. Их поведение можно полностью описать с помощью всего трех физических параметров: массы, заряда и момента количества движения.
Черные дыры — самые массивные объекты во Вселенной. А как предсказывал Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности, масса искривляет пространство. Поэтому там, где сосредоточена громадная масса, свет отклоняется от прямолинейной траектории и движется по кривой. Впервые этот эффект наблюдался в 1919 году во время полного солнечного затмения. Случившееся стало событием в истории физики. Измерения, проделанные учеными, уникальны по своей точности: отклонения звезд составили менее тысячной доли градуса.
Аналогичный эффект можно наблюдать и в данном случае. Когда световые лучи минуют черную дыру, их траектория искривляется. Наблюдается так называемый эффект гравитационной линзы. С определенной закономерностью меняется положение звезд: отдаленные галактики бесформенно искажаются; они выглядят ярче, чем на самом деле. Нередко свет, излучаемый ими, расщепляется. Таким образом, наблюдатель видит несколько изображений одного и того же объекта, лежащего за гравитационной линзой. Подчас вместо одного-единственного объекта мы видим ярко светящееся кольцо.
Когда световые лучи оказываются на определенном расстоянии от черной дыры, они либо начинают вращаться вокруг этого загадочного объекта, либо, двигаясь по спирали, падают в недра черной дыры и исчезают там навеки.
Компьютерные модели показывают, что вращающуюся черную дыру окружает раскаленный, светящийся газопылевой диск. Это свечение выдает присутствие гравитационного чудовища. Пространство в окрестностях черной дыры искажено настолько, что можно буквально заглянуть за угол.
Одна из таких моделей, например, показывает, что наблюдатель под углом 13 градусов смотрит на диск диаметром 1 млрд км. Черной дыры внутри диска поначалу нет, он напоминает кольцо Сатурна. Теперь поместим внутри него черную дыру, масса которой в 100 млн раз превышает массу Солнца. Под действием гравитации изображение диска изогнется и будет напоминать поля шляпы. А диск и черная дыра начинают вращаться, возникает асимметрия.
Еще одна любопытная компьютерная модель. Представим, что наблюдатель находится внутри кольцевого туннеля, окружающего черную дыру. На определенном расстоянии от нее экспериментатору начинает казаться, что туннель уже не огибает этот загадочный объект, а вытянулся по струнке. Еще удивительнее: вглядываясь в даль туннеля, человек неожиданно замечает впереди себя… свой собственный затылок. Переместим бесстрашного натуралиста поближе к черной дыре. Теперь туннель как будто поворачивается в сторону от черной дыры. Меняется опять же на взгляд нашего озадаченного наблюдателя — и направление, в котором действует центробежная сила: сейчас она направлена уже по радиусу к центру окружности, а не наружу. Под действием огромной гравитационной силы пространство выворачивается наизнанку: внешнее становится внутренним, внутреннее — внешним.
Итак, общая теория относительности утверждает, что «внешнее» и «внутреннее» вовсе не объективные, абсолютные понятия, а относительные — как, например, «лево» и «право», «верх» и «низ». Конечно, наш здравый рассудок восстает против такого заявления. И все же даже этот «выверт наизнанку» легче вообразить себе, нежели то, что произойдет дальше, вздумай наш экспериментатор отважно подступиться еще поближе к черной дыре.
Допустим, наш самонадеянный космонавт все же не утерпел и поддался любопытству. Он спешит навстречу неизведанному. Он решил в буквальном смысле слова добраться до черной дыры, дабы выведать ее тайны. Что же с ним приключится?
Поначалу ничего необычного мы не замечаем. Бортовые часы космического корабля показывают то же время, что и часы, которые держим в руке мы люди, благоразумно оставшиеся в стороне. Однако чуть позже часы космонавта, по идее, должны отставать от наших часов. Время, согласно Эйнштейну, «растягивается» — в гравитационном поле часы тикают медленнее, чем на некотором удалении от него. Чем ближе космонавт подбирается к «горизонту событий» — то есть поверхности, ограничивающей черную дыру, — тем дольше, на взгляд стороннего наблюдателя, тянется каждая секунда, отсчитываемая часами космонавта. Как только неосторожный экспериментатор достигнет горизонта событий, стрелки на его часах остановятся.
Что же теперь он собирается делать? Что мы увидим, когда космонавт приблизится к «горизонту событий»? Для нас его изображение как будто застынет. Его космический корабль, как видится нам, все так же парит над черной дырой. Тем временем краски все заметнее меняются; мы видим все больше красных, сумеречных тонов, ведь световые лучи, борясь с силой тяжести, постепенно теряют все больше энергии.
Для космонавта все происходящее выглядит совершенно иначе. Он не замечает, что время замедляет свой бег. Наоборот, оглянувшись назад, он увидит, что стрелки наших с вами часов мчатся как обезумевшие. Окружающие его предметы причудливо дефор мируются. Краски непрестанно переливаются. Гравитационное поле черной дыры все яростнее притягивает космический корабль.
Допустим, наш космонавт устремляется в сторону крохотной черной дыры, масса которой всего в пару раз превышает массу Солнца. Тем не менее центростремительные силы здесь настолько велики, что экспериментатор вместе с космическим кораблем вытягивается словно спагетти, а чуть позже разрывается на части. В общем, хорошо, что наш эксперимент чисто умозрительный и мы можем повторить его заново.
Направим теперь космический корабль к громадной черной дыре — наподобие тех, что прячутся в центре галактик. В данном случае плотность материи близ «горизонта событий» пока еще так мала, что дерзкий путешественник целым и невредимым проникает «туда, откуда никто не возвращается». Весь свет Вселенной сжимается над ним, образуя крохотный, поблескивающий диск. Проходит несколько минут. Космонавт пока еще с упоением изучает недра таинственного объекта. Впрочем, никто из людей, оставшихся по ту сторону черной дыры, никогда не узнает о сделанных им открытиях. Ни один радиосигнал никогда не вырвется из гравитационного поля черной дыры. Оттуда не вырвется и сам космонавт.
Впрочем, он к тому же никогда и не проникнет в глубь черной дыры и не узнает, что же творится в самом центре ее. Его тело распадется на молекулы. Даже атомы, составляющие его тело, не вынесут падения в бездну.
Что станет с ними? Будут ли их обломки окончательно уничтожены? Или же они вновь объявятся, например, в некой другой Вселенной? Пока трудно ответить на эти вопросы. Нельзя пока сказать, что происходит с информацией, которая содержится в материи, падающей в черную дыру. Возможно, внутри черной дыры перестают действовать фундаментальные физические законы сохранения материи…
На что годна черная дыра? Пока все рассуждения на эту тему чисто гипотетические. Тем не менее ученые уже сегодня принимаются размышлять о том, можно ли использовать во благо человечества сии гравитационные колоссы? Свои идеи они выверяют в точном соответствии с известными нам законами природы, хотя по части фантастичности их рассуждения вряд ли уступают иным литературным творениям.
Черные дыры поглощают любые объекты. Они пожирают все. Вот и прекрасно! Туда можно сбрасывать любые, самые вредные отходы военного и промышленного производства. Никакой утечки не будет. Черная дыра не прохудится никогда, все переработает. Вот она, практическая польза от «прорехи в пространстве».
Далее, черная дыра может стать мощнейшим источником энергии. Ведь около 20 процентов энергии вращающейся черной дыры накапливается в ее эргосфере, а это во многие тысячи раз больше, чем способно выработать Солнце за все время своего существования.
Эргосфера — это экваториальная область, лежащая вне «горизонта событий». Когда гравитационная ловушка вращается, она увлекает за собой эргосферу. Любые объекты, проносящиеся сквозь эту область, подпитываются энергией вращения черной дыры и неимоверно ускоряются.
Когда цивилизация достигла бы высочайшего технического уровня развития, она могла бы использовать этот эффект. Эргосфера какой-нибудь черной дыры служила бы этим «продвинутым» технократам неиссякаемым источником энергии. С ее помощью, например, можно было бы разгонять космические корабли. Или действовать по такой схеме: запускать какой-нибудь объект в эргосферу, а потом — когда он, естественно, резко ускорится — преобразовывать его кинетическую энергию в нечто полезное.
Впрочем, гравитацию можно использовать и во вред человечеству — для создания разрушительного оружия. Если удастся, скажем, огородить черную дыру, словно забором, сплошной зеркальной поверхностью, то можно будет смастерить гравитационную бомбу. Для этого надо проделать отверстие в нашем полом зеркальном шаре, а потом чем-нибудь посветить в это отверстие — карманного фонарика будет достаточно, чтобы привести в действие адский механизм. После этого отверстие следует наглухо заделать и улепетывать со сверхсветовой скоростью! Механизм уже включился…
Блуждая внутри полого зеркала, луч света будет непрерывно отражаться от его стенок. Всякий раз, когда луч минует эргосферу, его энергия будет резко возрастать. Постепенно давление внутри шара увеличится до громадной величины. Наконец, шар лопнет, молниеносно распространяя излучение. Взрыв атомной бомбы по сравнению с этой катастрофой сущий пустяк.
Впрочем, для утешения добавим: чтобы создать гравитационную бомбу, нужно пойти на неимоверные технические затраты, поэтому вряд ли этот ужасный сценарий будет когда-либо осуществлен на практике.
Антиматерия в черных дырах?! И наконец, есть еще одна польза от этой «прорехи». Теория, созданная несколькими поколениями физиков — так называемая стандартная модель, — на первый взгляд устанавливает равноправие между материей и антиматерией; частиц и античастиц во Вселенной должно быть поровну. Однако, как заметил еще в 60-е годы нашего века академик Б. П. Константинов, поиски антиматерии в окружающем мире ни к чему не привели. Лишь в наши дни исследователи научились синтезировать антиматерию в микроскопических количествах — буквально считанные атомы.
И вот теперь, похоже, кладовая антиматерии найдена в нашей Галактике.
Специалисты давно подозревали, что неподалеку от центра Млечного Пути имеется громадная черная дыра. Около года назад американские астрономы действительно обнаружили некий фонтанообразный выброс в предсказанном районе, на расстоянии каких-нибудь 30 тыс. световых лет от нас и 3 тыс. световых лет от оси самой Галактики.
Предполагают, что именно там под действием чудовищной гравитации и происходит превращение материи в антиматерию. И если обычная материя поглощается дырой, то взамен она выбрасывает в окружающее пространство антиматерию.
Пока, конечно, это не более чем гипотеза. Ведь никому еще не удалось разглядеть толком даже саму черную дыру — о ее наличии судят лишь по поведению окружающей ее материи. А гамма-излучение, наблюдающееся в указанном месте, может в принципе возникнуть не только в результате аннигиляции,-но и при других природных процессах.
Тем не менее открытый протуберанец гамма-лучей в центре Галактики — лучшее на сегодняшний день подтверждение гипотезы о существовании там черной дыры.
А чтобы разобраться с античастицами, американские исследователи весной 1998 года вывели в космос детектор для их регистрации. По своей чувствительности этот прибор в 10 тыс. раз превышает характеристики аналогичных систем прошлого поколения. После испытаний подобные детекторы будут постоянно функционировать на международной орбитальной станции «Альфа». Глядишь, с их помощью действительно удастся обнаружить и сами черные дыры, и антиматерию в них.
ПРОИСШЕСТВИЯ В МИРЕ ЗВЕЗД
«Галактический каннибализм!» — кричит заголовок в газете. Читаю: «Оптические и инфракрасные камеры орбитального телескопа „Хаббл“ сфотографировали столкновение двух звездных скоплений, находящихся за 10 млн световых лет от Солнечной системы. Одна из сталкивающихся галактик содержит в середине исполинскую черную дыру с массой порядка миллиарда Солнц. Эта дыра активно поглощает вещество надвигающейся галактики. Астрофизики назвали замеченное явление галактическим каннибализмом».
Уф, можно перевести дух! Оказывается, все это довольно далеко от нас, а стало быть, и не так уж страшно. Но заметка меня, что называется, зацепила. Вот так, в одном абзаце, оказывается, можно информировать о сути проблем, занимающих ныне астрофизиков планеты. Ну а если подробнее? Дальнейшие «раскопки» показали, что мы с вами, похоже, живем в интереснейшее время. Вокруг нас все время что-то происходит. И не только в обывательском, но и планетарном, даже галактическом масштабе… Судите сами.
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 52; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!