Стивен Хокинг. Непобедимый разум

Что такое система двойной звезды и почему именно там решили искать черные дыры? Джон Уилер объяснял это с помощью наглядного сравнения. Представьте себе тускло освещенный бальный зал, все женщины в белых платьях, а мужчины – кто в белом костюме, кто в черном. Глядя сверху на бальный зал и слушая мелодию вальса, мы догадываемся, что все танцуют в парах, но в иных парах различаем только одного из танцоров – одетую в белое женщину.

Двойная система состоит из двух звезд, которые кружатся вместе, как партнеры в вальсе. В некоторых двойных системах удается разглядеть лишь одну звезду. Откуда мы знаем, что их две? В бальном зале по движениям, перемещениям женщины нетрудно угадать, что она танцует с партнером. Так и изучая движение звезд, ученые приходят к выводу, что звезда тут не одинока.

Если видна одна звезда, а движется она так, словно рядом есть и вторая, это еще не значит, что мы имеем дело с черной дырой. Невидимым спутником может оказаться маленькая, тусклая звезда с низкой температурой поверхности – белый карлик или нейтронная звезда. Вычислить массу такой звезды сложно, а не зная массу, трудно судить, является ли объект черной дырой. И опять-таки в 1960-е годы астрономы стали изобретать хитроумные способы получить эти сведения, присматриваясь к движениям видимой звезды.

В 1966 году Зельдович с другим своим коллегой Игорем Новиковым решил, что поиск кандидатов на роль черной дыры нужно вести с помощью и оптического телескопа, и детектора рентгеновских лучей. Рентгеновское излучение указывает на присутствие мощного источника энергии, а один из самых эффективных способов высвободить энергию – “уронить” вещество в черную дыру или на нейтронную звезду. В системе двойных звезд очень плотная звезда или черная дыра притягивает к себе материю от своего партнера. Итак, астрономы пытались отыскать такие пары, в которых одна звезда ярко светит в видимой части спектра, а в спектре рентгеновского излучения остается темной, а другая, напротив, остается темной в видимой части спектра, зато испускает яркие рентгеновские лучи.

Лебедь Х-1 оказалась одной из самых перспективных кандидатур. В этой двойной системе оптически яркая, но не имеющая рентгеновского излучения звезда “вальсирует” вместе с оптически темной, но имеющей сильное рентгеновское излучение звездой. Система находится в нашей галактике, примерно в 6000 световых лет от Земли. Звезды совершают полный оборот друг вокруг друга за 5,6 суток. В оптический телескоп можно увидеть голубой гигант (свет слишком тусклый, чтобы разглядеть его невооруженным глазом). Допплерово смещение спектра указывает на присутствие второй звезды – Лебедь Х-1. Эту звезду невозможно увидеть в оптический телескоп, но на рентгеновском небосводе она одна из самых ярких. Рентгеновское излучение сильно и непредсказуемо колеблется, что обычно происходит, когда вещество падает в черную дыру или на нейтронную звезду. Масса Лебедь Х-1 составляет не менее трех солярных масс; возможно, она превышает семь солярных масс, а наиболее вероятная оценка – 16 солярных масс. Именно эта неточность в оценке массы позволила Хокингу и Торну заключить в декабре 1974 года пари: Лебедь Х-1 казалась вполне вероятным кандидатом на роль черной дыры, но эксперты оценивали эту вероятность лишь в 80 %, допуская, что там может находиться и нейтронная звезда, а не черная дыра.

Условия пари были сформулированы так: если Лебедь Х-1 окажется черной дырой, Хокинг оплатит Торну годичную подписку на Penthouse, если же там нет черной дыры, Торн четыре года будет оплачивать подписку Хокинга на Private Eye. Свою несколько странную позицию в этом споре – он ставил против черной дыры – Хокинг называл “страховкой”: “Я столько трудился, изучая черные дыры, и все зря, если окажется, что они не существуют. Но в таком случае я бы хоть пари выиграл”. Договор поместили в рамочку и повесили на стену в кабинете Торна в Калтехе – дожидаться новых успехов науки, которые прояснят дело.