Чудовища доктора Эйнштейна. О чёрных дырах, больших и малых

Тем временем астрономы накапливали свидетельства того, что галактики – не просто большие скопления звезд. В центре некоторых галактик находится завихренный горячий газ и заметные почти через всю Вселенную источники мощного радио- и рентгеновского излучения – более яркого, чем целая галактика. Источником излучения является гравитация черных дыр в миллионы или даже миллиарды раз массивнее Солнца. По иронии астрофизики настолько темный объект может давать столько света. Наша собственная Галактика прячет массивную черную дыру. Она темна и дремлет, переваривая пищу, но она обнаружима по сонму звезд, носящихся вокруг нее со скоростями в миллионы километров в час.

Теоретики предсказывали, что черные дыры должны находиться во всех галактиках. С помощью таких инструментов, как космический телескоп «Хаббл», астрономы подтвердили эту гипотезу, обнаружив черные дыры. Какие-то – неактивные и темные, другие – жадно поглощающие газ и ярко сияющие. Ученые установили массу огромного количества черных дыр. Это исследование лишило черные дыры ореола исключительности и мрачности и превратило их в неотъемлемый элемент Вселенной – что не делает их менее потрясающими.

Теперь можно рассмотреть и результаты существования черных дыр. Мы проследим историю их жизни и роль в эволюции Вселенной ретроспективно вплоть до Большого взрыва. Мы узнаем, как их моделируют на компьютере, и зададимся вопросом, возможно ли создать их в лаборатории в принципе. Мы узнаем, как с помощью черных дыр проверить теорию гравитации и как были обнаружены колебания пространственно-временного континуума, вызываемые их слиянием. Наконец, мы попробуем предсказать судьбу черных дыр на протяжении почти бесконечного космического времени.

Часть II. Черные дыры: прошлое, настоящее и будущее

Как складывается жизнь черных дыр? Астрономы полагают, что некоторые черные дыры могли образоваться вскоре после Большого взрыва, когда новорожденная Вселенная была горячей и плотной. С тех пор по мере гибели массивных звезд формировались маленькие черные дыры, а большие росли, пожирая газ в центре галактик или объединяясь при галактическом слиянии. Во второй части книги мы узнаем, как образуются и растут черные дыры разной величины. Теперь, когда их существование уже не подвергается сомнению, астрономы разрабатывают программы наблюдения, подбираясь все ближе к горизонту событий. Исследователи также научились анализировать свойства черных дыр в безопасных условиях компьютерного моделирования.

Черные дыры – это опытный полигон для теории гравитации. Теперь теорию относительности ждет самая серьезная проверка в истории. В последующее десятилетие исследования черных дыр в основном сосредоточатся на регистрации гравитационных волн, колебаний пространственно-временного континуума, которые являются главным предсказанием общей теории относительности. Несколько лет назад, когда впервые были зарегистрированы слияния с участием черной дыры, в астрономии возникло новое направление. Детекторы гравитационных волн скоро будут способны регистрировать слияния черных дыр во всей наблюдаемой Вселенной с частотой в одно событие в неделю. Если человечество доживет до этого момента, наши отдаленные потомки смогут вблизи наблюдать слияние черной дыры, которая находится в центре нашей Галактики, с аналогичной дырой в галактике Андромеды.

Наконец, мы узнаем, как растут и впоследствии умирают от голода черные дыры по мере расширения Вселенной и рассеивания галактик. Даже самые большие черные дыры однажды испарятся, мало-помалу растрачивая себя в излучении Хокинга. Ничто не вечно – ни Вселенная, ни черные дыры.

5. Жизнь черных дыр

Во Вселенной есть черные дыры разных размеров: от объектов величиной с мегаполис с массой звезды до гигантов размера Солнечной системы с массой галактики. Как рождаются и проживают свою жизнь черные дыры? История начинается с Большого взрыва и продолжается бурной гибелью звезд и схождением массы в центрах галактик. Используя наблюдение, теоретические знания, компьютерное моделирование и капельку воображения, астрономы воссоздали историю черных дыр. Они даже задались вопросом, не является ли черной дырой сама Вселенная.

Семена Вселенной