Чтение онлайн

Точно так же можно задаться простым вопросом: с какой скоростью меняется сила гравитации по мере приближения к объекту? Уравнения гравитации показывают, что чем ты ближе к центру объекта, тем быстрее меняется сила гравитации. Маленькие черные дыры позволяют приблизиться к центру задолго до того, как перейдешь горизонт событий, поэтом изменение гравитации на малых расстояниях действует на все, что туда падает, поистине сокрушительно.

Самая распространенная разновидность черной дыры содержит несколько масс Солнца, но все это плотно упаковано за горизонтом событий диаметром всего с десяток-полтора километров. Именно об этом и рассуждают астрономы в непринужденных беседах на эту тему. При падении на эту тварь ваше тело начнет разрываться еще за 150 километров от центра.

Есть и другая распространенная разновидность черной дыры – она достигает миллиардов масс Солнца и сидит за горизонтом событий размером почти со всю Солнечную систему. Именно такие черные дыры таятся в центрах галактик. Совокупная их гравитация поистине чудовищна, однако разница ее воздействия на голову и ноги поблизости от горизонта событий относительно мала. Более того, настолько мала, что за горизонт событий вы, скорее всего, упадете целиком, просто никогда не сможете оттуда вернуться и рассказать, что видели. А когда вас наконец разорвет в клочья – далеко за горизонтом событий, – никто снаружи черной дыры этого не разглядит.

Насколько мне известно, в черной дыре не погиб еще ни один землянин, однако есть убедительные доказательства, что черные дыры во Вселенной то и дело закусывают заблудившимися звездами и легковерными газовыми облаками. Если облако приблизится к черной дыре, то вряд ли упадет прямо в него. Оно не закладывает пируэт ногами вниз, как вы, а сначала вовлекается на орбиту, а затем спиралью спускается навстречу гибели. Те части облака, которые оказались ближе к черной дыре, вращаются по орбите быстрее, чем более далекие. Этот понятный и незатейливый сдвиг называется дифференциальным вращением и приводит к колоссальным последствиям с астрофизической точки зрения. Пока слои облака спускаются по спирали все ближе к горизонту событий, они от внутреннего трения разогреваются до миллионов градусов, гораздо сильнее, чем любая известная звезда. Газ раскаляется до синевы и превращается в источник мощного ультрафиолетового и рентгеновского излучения. И одинокая и невидимая черная дыра, которая тихо-мирно занималась своими делами, превращается в невидимую черную дыру, окруженную газообразным скоростным шоссе, испускающим высокоэнергичное излучение.

Поскольку звезды – это на 100 % газовые шары, участь наших злосчастных облаков их тоже не минует. Если одна звезда из двойной системы становится черной дырой, то черная дыра ничего не будет есть до конца жизни своей звезды-компаньона, пока та не раздуется в красный гигант. Если у красного гиганта хватит габаритов, черная дыра в конце концов освежует его, обдерет и проглотит послойно. Но если звезда не имеет к черной дыре никакого отношения и просто случайно забрела в ее края, приливные силы сначала растянут ее, но затем дифференциальное вращение превратит звезду в разогретый трением диск ярко светящегося газа.

Если астрофизику-теоретику, чтобы объяснить какое-нибудь явление, нужен источник энергии, заключенный в крошечном пространстве, первым делом стоит обращаться к упитанным черным дырам. Например, как мы уже видели, загадочные далекие квазары обладают светимостью в сотни и тысячи раз больше, чем вся галактика Млечный Путь. Однако их энергия исходит, в основном, из объема не крупнее нашей Солнечной системы. Этому нет никакого другого объяснения, кроме как наличие сверхмассивной черной дыры в качестве центрального двигателя квазара. Теперь мы знаем, что сверхмассивные черные дыры в центрах галактик встречаются очень часто. Поводом для обвинений становится подозрительно сильная светимость некоторых галактик в подозрительно небольшом объеме, однако на самом деле светимость очень сильно зависит от того, есть ли в наличии звезды и газ, которые черная дыра могла бы расслоить. Черная дыра есть и в центре некоторых других галактик, с точки зрения светимости ничем не примечательных. Эти черные дыры, вероятно, уже проглотили все близлежащие звезды и газ, не оставив улик. Однако звезды в центре такой галактики, вращающиеся по орбите недалеко от черной дыры – но все же не настолько близко, чтобы дать себя съесть, – резко разгоняются до необычно высоких скоростей.

Такие скорости в сопоставлении с расстоянием от звезд до центра галактики служат мерой того, какая масса сосредоточена в пределах их орбит. Вооружившись этими данными, можно прикинуть на коленке, позволяет ли концентрация массы в центре считать ее черной дырой. Самые крупные черные дыры, как правило, обладают массой в миллиард солнечных, в частности, та, что засела в центре титанической эллиптической галактики М87, самой большой в галактическом Скоплении Девы. Гораздо ниже в списке – черная дыра в центре галактики Андромеда, нашей ближайшей космической соседки, но она все равно большая, целых 30 миллионов масс Солнца.

Завидуете чужим черным дырам? И правильно: та, что находится в центре галактики Млечный Путь, имеет массу всего в 4 миллиона солнечных. Однако у любой черной дыры при любой массе занятие только одно – смерть и разрушение.

Аристотель полагал, что хотя планеты движутся на фоне звезд, а постоянство в небесах и в атмосфере время от времени нарушают падучие звезды, кометы и затмения, сами звезды неподвижно закреплены на небосклоне, их положение не меняется, а центр всего движения во Вселенной – это Земля. Прошло 25 веков, и с нынешней просвещенной точки зрения мы лишь посмеиваемся над этими глупыми выдумками, однако идеи Аристотеля на самом деле – вполне законные, хотя и упрощенные, выводы из наблюдений за миром природы.

Аристотель делал и другие заявления. Говорил, например, что тяжелые предметы падают быстрее легких. Да и кто бы спорил? Ведь очевидно, что камни падают на землю быстрее, чем сухие листья. Однако на этом Аристотель не остановился и заявил, что тяжелые предметы падают быстрее легких пропорционально собственному весу, то есть тело весом в 10 килограммов будет падать в 10 раз быстрее, чем тело весом в 1 килограмм.

Аристотель глубоко заблуждался.

Чтобы проверить его, возьмите и бросьте одновременно с одной и той же высоты два камня – большой и маленький. В отличие от листьев, трепещущих на ветру, ни тот ни другой камень не особенно подвержены сопротивлению воздуха, и оба упадут на землю одновременно. Чтобы проделать такой эксперимент, не нужен грант Национального научного фонда. Аристотель мог проделать его и сам, но не стал. Впоследствии представления Аристотеля были включены в доктрину католической церкви. И поскольку церковь была необычайно влиятельна и сильна, идеи Аристотеля укоренились в умах рядовых представителей западного мира, которые слепо верили в них и слепо повторяли. Все не просто рассказывали друг другу откровенную неправду, но и игнорировали все, что происходило на их глазах, но не должно было считаться истиной.

Если речь идет об исследовании мира природы, хуже того, кто слепо верит, может быть только тот, кто все видит, но отрицает факты. В 1054 году одна звезда в созвездии Тельца ни с того ни с сего вспыхнула в миллион раз ярче обычного. Об этом написали китайские астрономы. И арабские астрономы тоже написали. Индейцы на территории современного юго-запада США оставили каменные рельефы в память об этом чуде. Звезда пылала так ярко, что ее неделями напролет было прекрасно видно на небе даже днем, однако никто во всей Европе – ни одна живая душа! – ни слова об этом не написал. На самом деле яркая новая звезда на небесах была сверхновой, взорвавшейся далеко в космосе примерно на 7000 лет раньше, просто ее свет только-только успел дойти до Земли. Конечно, в Европе царило мрачное Средневековье, так что нельзя требовать от тогдашних европейцев умения точно фиксировать данные, однако «дозволенные» космические события прилежно регистрировались. Например, в 1066 году, 12 лет спустя, в небе пронаблюдали комету, которая впоследствии получила название кометы Галлея, и подробно (вместе с огорошенными зеваками) запечатлели ее около 1100 года на фрагменте знаменитого гобелена из Байё. Впрочем, это скорее исключение. В Библии сказано, что звезды неподвижны и неизменны. Аристотель говорил, что звезды неподвижны и неизменны. Церковь со всем своим непревзойденным авторитетом объявила, что звезды неподвижны и неизменны. Все население Европы пало жертвой коллективного заблуждения, и это заблуждение оказалось сильнее, чем способность каждого отдельного европейца верить своим глазам.

Все мы во что-то слепо верим: нельзя же проверять вообще все, что говорят нам окружающее. Когда я говорю вам, что у протона есть двойник-античастица (антипротон), чтобы проверить мое утверждение, вам понадобится лабораторное оборудование стоимостью в миллиард долларов. Так что проще поверить мне на слово, сочтя, что в целом я знаю, что говорю, – по крайней мере, если речь идет об астрофизике. Если вы отнесетесь к моим заявлениям скептически, я не возражаю. Более того, я это всячески приветствую. Не стесняйтесь, отправляйтесь на ближайший ускоритель частиц, полюбуйтесь на антивещество сами. А как насчет всех утверждений, для проверки которых не нужны затейливые экспериментальные установки? Казалось бы, в нашей современной просвещенной культуре общественное мнение должно обладать надежным иммунитетом от всех тех ложных утверждений, которые легко проверить.