Олег Фейгин - Взрыв мироздания

Итак, при релятивистском коллапсе сколь угодно сложного не вращающегося тела, окруженного электрическим, магнитным и другими полями, возникает черная дыра со свойствами, полностью характеризуемыми всего двумя параметрами: массой, от которой зависит сила внешнего гравитационного поля, и электрическим зарядом, создающим электрическое поле.

Все другие отличительные особенности материи, которая образовала черную дыру, как бы исчезают, об этом в форме полушутливого афоризма высказался известный космолог Ричард Прайс: «Все, что может излучиться, – излучается».

Никакие измерения или опыты над черной дырой не помогут ответить на вопрос, возникла ли она, например, из вещества или антивещества, обладало ли вещество магнитным полем и т. д. Физики-теоретики предсказывают, что все однотипные черные дыры равной массы практически неразличимы и, как заметил знакомый нам американский астрофизик Джон Уилер, «черные дыры не имеют волос».

Очень интересна и полна парадоксов физика вращающихся коллапсаров. Согласно общей теории относительности вокруг вращающихся тел возникает своеобразное вихревое гравитационное поле, увлекающее за собой все тела в круговое движение.

Дело происходит таким образом, как будто слои пространства медленно вращаются вокруг такого тела, причем скорость их вращения нарастает с приближением к вращающемуся телу. Для обычных небесных тел эти эффекты ничтожно малы и экспериментально еще не обнаружены.

Как часто встречаются эти экзотические физические объекты в нашей реальности?

Астрофизики еще не пришли к единому мнению, хотя существуют гипотезы о том, что земную поверхность посещали микроколлапсары. В частности, со взрывом микроскопической черной дыры некоторые ученые связывают удивительнейшую историю Тунгусского метеорита. Правда, в этом случае где-то в районе Австралии должен был бы находиться кратер выхода этого уникального объекта, но ничего подобного этому еще не обнаружено.

С черными дырами связаны, пожалуй, одни из самых ярких катастрофических процессов в Метагалактике, когда в провалах гравитационных коллапсаров исчезает вещество звезд и планет. Движение какого-либо тела вокруг застывшей звезды по круговой орбите неустойчиво, и малейший импульс заставят это тело либо упасть в черную дыру, либо улететь в пространство. Таким образом, у черной дыры существуют самые широкие возможности для гравитационного захвата тел, прилетающих из космоса ( см. цветную вклейку ).

Наблюдая мощные вспышки рентгеновского излучения, приходящие из центров галактик, астрофизики сопоставляют им захват звезд сверхмассивными коллапсарами – квазарами. Открытие подобных уникальных процессов, по мнению теоретиков, подтверждает основные принципы эволюции коллапсаров, а также проясняет механизмы их влияния на звезды и межзвездное газовое вещество. Во всяком случае, существует устоявшееся мнение, что в центре галактик находятся массивные черные дыры, непрерывно поглощающие звездное вещество и галактические туманности. Это служит источником мощных потоков рентгеновских квантов, воспринимаемых земными и космическими рентгеновскими телескопами.

Астрономы пришли к заключению, что черные дыры не рождаются огромными, а постепенно растут за счет газа и звезд галактик. Данные показывают, что гигантские черные дыры не предшествовали рождению галактик, а эволюционировали вместе с ними, поглощая определенный процент массы звезд и газа центральной области галактики. Это означает, что в меньших галактиках черные дыры менее массивны, их массы составляют не многим более нескольких миллионов солнечных масс. Черные дыры в центрах гигантских галактик включают в себя миллиарды солнечных масс. Все дело в том, что окончательная масса черной дыры формируется в процессе формирования галактики. В некоторых случаях дыры увеличиваются не только за счет поглощения газа отдельной галактики, но и путем слияния галактик, в результате чего их черные дыры объединяются.

В самом центре Млечного Пути располагается ядро нашей галактики – таинственный объект Стрелец А* (произносится «Стрелец А со звездочкой»). Астрономы считают, что это главный кандидат на роль черной дыры массой около 4 млн солнечных масс. И вот, если в ее сферу поглощения попадет звезда, то рентгеновское излучение окажется в десятки тысяч раз более сильным, чем регистрируемое в иных галактиках. Ведь перед исчезновением в черном зеве коллапсара звезда может разогреться до сотен миллионов градусов. При этом высвобождается энергия, сравнимая с катаклизмом при вспышке сверхновой звезды.

Рентгеновское излучение Стрельца А* слабее, чем то, что обнаружено в ядрах других галактик. Возможно, это связано с тем, что падение вещества осуществляется неинтенсивно, но когда оно происходит, фиксируется вспышка рентгеновского излучения. Один раз яркость объекта Стрелец А* увеличилась буквально за минуты – подобное невозможно для крупного образования. Значит, этот объект компактный и им скорее всего является застывшая звезда коллапсара.

Этот вывод астрономы обосновывают результатами наблюдений звезд, обращающихся вокруг центра галактики. Орбиты таких звезд испытывают сильные искажения под действием колоссальной силы притяжения невидимого объекта, который должен быть исключительно компактным. Это все полностью соответствует портрету, нарисованному физиками-теоретиками для черной сверхмассивной дыры. Точное положение центра Млечного Пути показывают стрелки в переполненной звездами области размером несколько световых лет. В дальнейшем астрофизики надеются не только точно определить массу черной дыры, но и осуществить очередную проверку теории гравитации Эйнштейна.

В принципе, можно создать и искусственную черную дыру. Для этого нужно сжать любую массу до размеров, когда ее радиус станет равным гравитационному радиусу Шварцшильда, дальше она уже сама будет сжиматься, испытывая гравитационный коллапс. Правда, на этом пути лежат огромные технические трудности. Чем меньшую массу мы хотим превратить в черную дыру, тем до меньших размеров ее необходимо сжать, поскольку гравитационный радиус прямо пропорционален массе. И если гравитационный радиус Земли равен примерно одному сантиметру, то чтобы превратить в черную дыру Луну, ее пришлось бы сжать до размера крупной молекулы.

Эффект Доплера (к введению)

Цвет быстро приближающегося объекта постепенно смещается к коротковолновой ультрафиолетовой части спектра, а удаляющегося – к длинноволновой, инфракрасной. При движении источника или приемника волн (3) в направлении (2) происходит изменение воспринимаемой частоты колебаний в красную (1) или фиолетовую (4) часть спектра.