Черные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна

Благодаря такой замечательной коллективной работе сегодня, в 1990-х, мы почти на 100% уверены, что черные дыры существуют не только в Cyg Х-1, но и во многих других двойных системах нашей галактики.

9.НАИТИЕ

глава, в которой астрономы оказываются вынужденными признать, в ядрах галактик

могут находиться непредсказанные черные дыры, в миллионы раз массивнее Солнца

Радиогалактики

Если бы в 1962 г. (когда физики-теоретики только начинали свыкаться с концепцией черных дыр) кто-нибудь заявил, что во Вселенной существуют гигантские черные дыры в миллионы и миллиарды раз более тяжелые, чем наше Солнце, астрономы его бы просто осмеяли. Тем не менее, не зная о том, астрономы наблюдали такие черные дыры с помощью радиоволн, начиная с 1939 г. По крайней мере, сегодня мы имеем все основания подозревать, что это так.

Радиоволны являются противоположностью рентгеновским лучам. Рентгеновское излучение — это электромагнитные волны с чрезвычайно короткой длиной волны, обычно в 10000 раз меньше, чем длина волны света (рис. П.2 в Прологе). Радиоволны также имеют электромагнитную природу, но имеют много большую длину волны — обычно расстояние от одной пучности до другой составляет несколько метров, что в миллион раз больше, чем длина волны видимого света. Рентгеновские лучи и радиоволны противоположны друг другу и с точки зрения корпускулярно-волнового дуализма (Врезка 4.1) — склонности электромагнитных волн вести себя то подобно волне, а то подобно частице-корпускуле (фотону). Рентгеновское излучение обычно ведет себя как поток частиц (фотонов) с высокой энергией, и поэтому его можно обнаружить с помощью счетчиков Гейгера, в которых рентгеновские фотоны ударяются об атомы, выбивая из них электроны (глава 8). Радиоволны почти всегда ведут себя как волны электрической и

магнитной силы, и поэтому их проще всего обнаруживать с помощью проволочных или сплошных металлических антенн, в которых колебания электрической силы волн толкают электроны в разные стороны и, тем самым, вызывают переменный ток в присоединенном к антенне радиоприемнике.

Космические радиоволны (радиоволны, имеющие внеземное происхождение) были по счастливой случайности открыты в 1932 г. Карлом Янски, радиоинженером из Лаборатории Белл Телефон в Хомделе, в Нью-Джерси. Молодому выпускнику колледжа Янски поручили идентифицировать шумы, мешавшие телефонным разговорам с Европой. В то время телефонные разговоры через Атлантику осуществлялись с помощью радио, и поэтому для поиска таких шумов Янски сконструировал из большого числа металлических труб специальную радиоантенну (рис. 9.1а). Большая часть шумов вызывалась грозами, но даже когда гроз не было, оставались слабое постоянное шипение и свист. К 1935 г. ему удалось обнаружить источник шипения — в основном, оно приходило из центральных областей нашей галактики, Млечного Пути. Когда центральные области находились над головой, шипение было сильным, когда же скрывались за горизонтом, шипение ослаблялось, хотя и не пропадало совсем.

Это было любопытное открытие. Каждый, кто хоть раз задумывался о радиоизлучении космоса, мог ожидать, что самым сильным источником радиоволн на небе является Солнце, точно так же, как оно является самым ярким источником света. Кроме того, Солнце в миллиард (10⁹) раз ближе к нам, чем большинство других звезд Млечного Пути, и потому его радиоволны должны быть примерно в 10⁹х10⁹=10¹⁸ раз мощнее, чем от других звезд. Поскольку в нашей галактике всего 10¹² звезд, Солнце должно быть ярче, чем все остальные звезды вместе взятые примерно в 10¹⁸/10¹² = 10⁶ (миллион) раз. Почему этот аргумент оказывается ошибочным? Каким образом радиоволны, приходящие из удаленных центральных областей Млечного Пути, могут быть настолько сильнее радиоволн от близкого Солнца?

Как бы занимательна не была эта загадка, ретроспективно еще более занятным является то, что астрономы практически не обратили на нее внимания. Фактически, несмотря на широкую рекламу со стороны телефонной компании Белл, лишь два астронома проявили интерес к открытию Янски. Консерватизм астрономов обрекал его на забвение, как и в случае с Чандрасекаром, когда он заявлял, что не могут существовать белые карлики большие 1,4 солнечной массы (глава 4).

Двумя исключениями из такого всеобщего равнодушия были дипломник Джесси Гринштейн и лектор астрономического факультета