Чтение онлайн

И: У внешнего горизонта событий. Ни у внешнего горизонта событий, ни выше его до космонавтов не может доходить свет из Вселенных 4 или 6. Изображение Вселенной 5, от которой они удаляются, продолжает уменьшаться в размерах.

К: Прямо над внешним горизонтом событий. Пройдя вверх сквозь внешний горизонт событий, космонавты могут видеть Вселенную 7 в середине кормового (направленного наружу) иллюминатора. Вселенная -5 становится всё меньше и меньше.

Л: Далеко от чёрной дыры. Когда чёрная дыра осталась далеко позади, Вселенная 7 занимает всё поле зрения кормового (направленного наружу) иллюминатора. Вид в сторону чёрной дыры такой же, какой может наблюдать чужой астроном, обитающий на некой планете во Вселенной 7.

Опустившись под внутренний горизонт событий, космонавты могут видеть свет из Вселенной 5. Как до, так и после момента отскока Вселенная 5 видна в центре поля зрения носового иллюминатора. Нужно помнить, что как до отскока, так и после носовой иллюминатор направлен на сингулярность. Аналогично кормовой иллюминатор всё время смотрит во внешнюю Вселенную (на пути туда - во Вселенную 3, а на обратном пути - во Вселенную 7). Поэтому пара снимков, сделанных близ момента отскока (рис. 12.27,Е), будет правильно отражать картину как непосредственно до, так и сразу после этого момента.

Удаляясь на обратном пути из чёрной дыры от сингулярности, космонавты видят, как область, занятая светом из Вселенной 5, продолжает увеличиваться в размерах. Из пары снимков, сделанных на внутреннем горизонте событий (рис. 12.27,Ж) видно, что Вселенная 5 занимает почти всё поле зрения носового иллюминатора, направленного к сингулярности.

Когда космонавты поднимаются сквозь внутренний горизонт событий, они начинают видеть Вселенную 6. Кроме того, к ним попадает и, отраженный свет из Вселенной 4. Он отражается от сингулярности, ограничивающей Вселенную 6, что можно выяснить, исследуя мировые линии типичных лучей света на диаграмме Пенроуза (рис. 12.24). Пара снимков, сделанных между двумя горизонтами (рис. 12.27,3), показывает также, что космонавты снова видят захваченный свет. И наконец, поскольку они уходят всё дальше и дальше от Вселенной 5, её изображение теперь становится всё меньше и меньше.

Исследуя на диаграмме Пенроуза (рис. 12.24) мировые линии типичных лучей света, можно увидеть, что на внешнем горизонте событий до космонавтов не может доходить свет из Вселенной 4 или 6. Поэтому, как только космонавты достигают внешнего горизонта событий, эти две Вселенные пропадают из виду. Как видно на паре снимков, сделанных в этой точке (рис. 12.27,И), захваченный свет заполняет середину поля зрения кормового иллюминатора (направленного во внешнюю Вселенную). Отметим также, что Вселенная 5, от которой космонавты удаляются, стала казаться ещё меньше.

Вылетев за внешний горизонт событий, космонавты оказываются во Вселенной 7, в которой их путешествие завершается. Поэтому Вселенная 7 появляется в центре поля зрения внешнего (кормового) иллюминатора, как это видно на паре снимков, сделанных сразу над внешним горизонтом событий (рис. 12.27,К). По мере того как космонавты удаляются от чёрной дыры, Вселенная 7 занимает всё больше и больше места в иллюминаторе. При этом изображение Вселенной 5 продолжает уменьшаться в размерах, как и изображение нашей Вселенной (Вселенной 3). Поэтому на очень большом расстоянии от чёрной дыры Вселенная 7 заполняет полностью весь внешний (кормовой) иллюминатор. Свет из Вселенных 3 и 5 сохраняется лишь в крохотном кружке в центре внутреннего (носового) иллюминатора. На паре снимков, сделанных в конце путешествия (рис. 12.27, Л), будет наблюдаться та же картина, которую видит «чужой» астроном, живущий во Вселенной 7.

В заключение необходимо отметить, что приведенные здесь пары снимков, сделанных как космонавтами-смертниками, так и участниками «прыжка с отскоком», неполно характеризуют картину полётов. Чтобы не усложнять чрезмерно эти схемы, мы даже не пытались изобразить те многообразные и сложные искажения вида звёзд и галактик, которые должны были наблюдать космонавты. Кроме того, мы не стали характеризовать и те разнообразные и сложные явления красного и фиолетового смещения, с которыми при этом столкнулись бы космонавты. Однако в одной из следующих глав мы увидим, что существование на горизонтах событий весьма сильного фиолетового смещения света влечёт за собой важные и глубокие последствия.

13

НАБЛЮДЕНИЯ ЧЁРНЫХ ДЫР

Реальная возможность открытия чёрных дыр в космосе представляется на первый взгляд безнадёжной. Из чёрной дыры не может вырваться ничто - даже свет! Поэтому нелепо было бы предполагать, чтобы астрономы когда-нибудь смогли заметить в свои телескопы на небе чёрную дыру.

Из чёрной дыры ничто не может никогда вырваться, ибо её гравитационное поле очень сильно. Однако именно посредством своего поля чёрная дыра могла бы оказывать заметное влияние на движение соседних тел. Значит, не исключено, что чёрную дыру удастся обнаружить по необычному поведению видимых объектов, движущихся в её окрестности. Тогда речь шла бы о косвенном открытии чёрной дыры, а следовательно, пришлось бы приложить значительные усилия, чтобы исключить возможность истолкования данных наблюдений без привлечения идеи о чёрной дыре.

Значительную долю всех звёзд, которые наблюдаются на небе, составляют в действительности двойные звёзды. Как упоминалось в гл. 6, двойная звезда - это на самом деле две звезды, вращающиеся около их общего центра масс, как, например, обращаются около друг друга Земля и Луна.

Астрономы выясняют разными способами, не является ли данная звезда двойной. Во-первых, многолетние наблюдения могут показать, что две видимых по отдельности звёзды медленно движутся по небу вокруг друг друга. Такие звёзды называются визуально-двойными. Во-вторых, астроном может видеть только одну звезду из двух в двойной системе: вторая звезда нередко оказывается слишком слабой, чтобы её можно было разглядеть даже в телескоп. Но при изучении спектров такой, казалось бы, одиночной звезды астрономы замечают, как спектральные линии звезды строго закономерным образом сдвигаются то в одну, то в другую сторону. Это является ещё одним убедительным свидетельством того, что перед нами двойная система, хотя мы видим всего одну звезду. Когда видимая звезда движется в нашу сторону, линии её спектра немного сдвигаются в синюю сторону. Пройдя половину своей орбиты, видимая звезда станет удаляться от Земли, и её спектральные линии станут немного сдвинутыми в красную сторону. Тогда мы говорим о спектрально-двойной системе.

Бывает, что двойная звезда расположена таким образом, что одна из её составляющих проходит перед другой. В силу такой случайной ориентации орбит звёзд они при наблюдении с Земли поочередно затмевают друг друга. Даже если отдельные звёзды подобной пары увидеть невозможно, в момент затмения ближайшая из них будет заслонять часть света, идущего от более далёкой. Тогда земной астроном будет замечать временное ослабление общего блеска системы во время каждого затмения. В таком случае речь идет о затменной двойной системе.

Для астронома двойные звёзды важны потому, что часто можно рассчитать (или по крайней мере оценить) массы этих звёзд, проводя достаточно детальные наблюдения их движения. Как упоминалось в гл. 6, анализ наблюдения двойных звёзд привел к установлению соотношения масса-светимость (см. рис. 6.5), свидетельствующего о наличии прямой связи между массой и светимостью звёзд главной последовательности.

В начале 1960-х годов двум советским астрофизикам, Зельдовичу и Гусейнову, пришла в голову интересная мысль. Допустим, что одна звезда двойной системы - это чёрная дыра. Такая система не может быть визуально-двойной, ибо чёрная дыра невидима. Подобную систему, вероятно, нельзя обнаружить и как затменную двойную. Даже если орбиты будут в ней ориентированы точно так, как требуется, размеры чёрной дыры чересчур малы, чтобы экранировать заметную часть света видимой звезды. Но спектрально-двойной такая система может быть. При движении видимой звезды вокруг чёрной дыры спектральные линии будут смещаться то в красную, то в синюю сторону. Однако второй компонент спектрально-двойной системы может казаться невидимым просто потому, что он очень слаб. Чтобы исключить такое истолкование данных наблюдений, не привлекающих представлений о чёрной дыре, вспомним, что массивные звёзды обычно являются и самыми яркими. Поэтому, если анализ данных наблюдений спектрально-двойной системы покажет, что видимый компонент - это менее массивная звезда, то невидимый (более массивный) компонент может оказаться чёрной дырой.

Зельдович и Гусейнов проанализировали наблюдения спектрально-двойных за ряд лет. К сожалению, им не удалось сделать надёжный и строгий вывод о том, что в известных двойных системах существуют чёрные дыры.

В конце 1960-х годов новую попытку в том же направлении сделали Тримбл и Торн из Калифорнийского технологического института (США). Были проанализированы списки известных спектрально-двойных звёзд, в результате чего выявилось восемь возможных кандидатов. Во всех этих случаях невидимый компонент должен быть чрезвычайно массивным. Однако Тримбл снова пришел к заключению, что в каждом из выявленных случаев невидимая звезда не должна оказаться обязательно чёрной дырой. Отнюдь не исключено, что массивная невидимая звезда является обычной звездой, которая просто исключительно слаба по блеску. Поскольку объяснение данных наблюдений оказалось возможным и без привлечения чёрных дыр, уверенного вывода сделать не удалось. Обнаружить чёрные дыры в двойных системах казалось невозможным.