Почему наш мир таков, каков он есть. Природа. Человек. Общество (сборник)

Телескоп – очень хитрое, сложное, высокотехнологическое устройство. В космосе его надо защищать от солнца, чтобы он не нагревался, на него влияют заряженные частицы и много что еще. В результате он получается очень сложный и в изготовлении, и в эксплуатации. Астрономические приборы такого уровня очень дороги по двум основным причинам; третья добавляется, если прибор надо отправлять в космос. Первая причина в том, что они делаются в одном экземпляре – все, что вы делаете в одном экземпляре, дорого. Если болид «Формулы-1» делать миллионными партиями, он будет гораздо дешевле, чем сейчас. Вторая причина состоит в необходимости разработки новых технологий. Третья причина в том, что в космосе все дороже.

Есть проекты наземных телескопов, которые покажут нам первые звезды и галактики. Самый большой из них – система радиотелескопов SKA[17]. Если проект будет реализован, он будет стоить несколько миллиардов долларов. Для наземной астрономии это фантастические деньги. Есть также миллиметровые телескопы на Земле, например, в пустыне Атакама. Телескопы нужно строить высоко в горах, где очень сухо, так как пары воды мешают наблюдениям в этом диапазоне спектра.

Как ни странно, про первые галактики нам могут рассказать и новые рентгеновские спутники. Эти спутники запускают в космос, потому что рентгеновское излучение, к счастью, не проходит сквозь земную атмосферу. Излучение это хорошо тем, что это почти что самые «жирные» кванты. Если вам нужно убежать и унести с собой пару миллионов долларов, все знают – надо брать крупными купюрами, потому что купюрами по доллару вы физически не унесете два миллиона. Природа мудра и поступает точно так же. Если в одном месте выделяется очень много энергии, надо уносить ее большими квантами – рентгеновскими. Когда идут какие-то бурные процессы, энергия испускается в рентгеновском диапазоне. Такие процессы происходят, например, когда вы кидаете предметы в черную дыру.

Идея очень простая. Все боятся, что на нас упадет астероид, потому что при этом происходит огромный взрыв. Это просто камень (не бомба!), но выделяется очень много энергии. Астероид падает с очень большой скоростью – если помните, есть такая формула: 1/2 mv^2. Если из космоса кинуть предмет на Землю, он падает со скоростью несколько километров в секунду, влетает в атмосферу, дальше тормозится и выделяет энергию.

Другое дело, если предмет кинуть не на Землю, а в черную дыру. В черную дыру предмет падает со скоростью света, и если перед этим он с чем-то сталкивается, выделяется огромное количество энергии, на единицу массы гораздо больше, чем при ядерном взрыве. Самые первые черные дыры образовались из самых первых огромных звезд и начали поглощать вещество. Падая, вещество нагревалось и испускало рентгеновские лучи. Так с помощью рентгеновских спутников можно увидеть самые первые черные дыры.

Существуют ли черные дыры?

Самые естественные черные дыры возникают из звезд. Звезда живет, пока в ее недрах легкие элементы превращаются в тяжелые. Так она поддерживает устойчивость. Гравитация стремится схлопнуть звезду, а внутреннее давление этому противодействует. Чтобы было внутреннее давление, нужно, чтобы была энергия. Ее звезда берет из термоядерного синтеза. Когда эта энергия заканчивается, звезда начинает схлопываться. Если масса очень большая, то она схлопнется в черную дыру – это и есть самый естественный процесс образования черных дыр.

Я думаю, что черные дыры есть. Я бы не задумываясь поклялся правой рукой директора своего института в том, что черные дыры существуют. Считается, что в центрах галактик, в том числе и в нашей, есть очень массивные черные дыры. Пока не совсем понятно, откуда они взялись. Скорее всего, часть из них развилась из самых первых черных дыр, образованных из самых первых звезд. Они поглощали вещество и таким образом нарастили массу. Есть предсказание о первичных черных дырах, промежуточных черных дырах, но их пока никто не наблюдал.

Самые лучшие кандидаты в черные дыры появились в 1970-е годы в системах двойных звезд. Звезды, особенно массивные, по большей части рождаются парами. Идея тоже очень проста, все мы помним, как образовывалась Солнечная система: было облако газа и пыли, оно сжималось. Мы все смотрим фигурное катание и помним, что, когда объект сжимается, он начинает вращаться быстрее. Сжимаясь, это облако может начать вращаться настолько быстро, что разделится на две части: его разрывает вращением, и тогда образуются две звезды. Это общий случай, он часто встречается в природе.