Добро пожаловать на темную сторону Вселенной, в погоню за величайшими монстрами космоса. Пока ученые вглядываются в небо, передовые компьютерные модели раскрывают невиданную силу черных дыр. Путешествие туда, откуда нет возврата. В непознанную часть мироздания. Добро пожаловать в нашу галактику. Млечный путь, всего лишь одна из сотен миллионов галактик во Вселенной. А наше Солнце – одна из ста миллионов звезд на млечном пути. Мы считали, что звезды, подобные Солнцу, служат спасительными маяками в бесконечной космической тьме. Теперь мы знаем большею. Вселенная обладает силой, понять которую нам не дано. Силой, способной разорвать на куски пространство и время.
Запуск корабля с телескопом «Свифт»
Наши поиски понимания сущности черных дыр входят в новые изменения. В новом отсеке ракеты, затаился телескоп «Свифт». Его миссия, поиск, пожалуй, самых неуловимых объектов в космосе. Плотность черных дыр столь высока, что даже свет не может преодолеть их притяжение. Распознать их невозможно. Но сегодня появилась надежда. Ученые рассчитывают, что «Свифт» расширит для них пределы человеческих знаний и даже больше. Как же разглядеть то, что скрывается во тьме? Надо найти свидетельство присутствия. Оборудование «Свифта» способно фиксировать мощные выбросы радиации. Гамма лучи не проникают в атмосферу Земли, но, в космосе, «Свифт» различает их с легкостью. Они возникают при рождении черной дыры. Это происходит, когда крупные звезды исчезают в ореоле славы, именуемом – сверхновая. Взрыв обладает такое мощностью, что свет его ярче солнечного в триллионы раз. Запускает эту цепь событий сила, которая правит в космосе – притяжение.
Ученые рассматривали притяжение, как таинственную силу, которая не дает объектам подобно Солнцу, «свалится» в космос. Но что если сам космос дает притяжению его силу? Именно так увидел это один человек.
Для Альберта Эйнштейна, космос представлялся, как гибкая четырехмерная материя, названная им – пространство-время. А притяжение – это искривление материи крупными телами, которое буквально сминает пространство-время. Оно удерживает тела на их пути, превращая путь в орбиту. Теория Эйнштейна стала переломной. Особенно, если принимать ее полностью. Как может пространство искривляться?
Как зарождаются черные дыры
Ученые нашли ответ среди звезд одного класса, масса которых в 25 раз превышает массу Солнца. Этот класс получил название – красные сверхгиганты. Такая звезда живет лишь несколько миллионов лет, что сопоставимо со временем жизни нашего Солнца. Потеря внутренней гравитации, приводит к повышению температуры поверхности в миллионы раз. Редкие элементы сливаются с тяжелыми элементами. Водород становится гелием, углеродом и даже железом. Ядро многократно увеличивается и стремится наружу. Давление вызывает взрывную волну, направляющуюся к поверхности. Звезда расширяется в пространстве-времени, образуя внутри себя черную дыру. Гигант становится сверхновой. Когда пыль осядет, останется только черная дыра. Объект в миллионы раз тяжелее Земли и в миллионы раз меньше. Черные дыры – всего лишь прокол в материи пространства-времени. Завершение все ближе и гравитация становится все чудовищней, подобно бушующей реке, что тащит вас к водопаду все быстрее и быстрее. Чем ближе к нему, тем сильнее течение. Вы приближаетесь к точке невозврата. В космосе это называется – радиус черной дыры. За этой чертой выхода нет, даже для лучика света.
Гравитация в черной дыре стремится к бесконечности. Вполне типичная ситуация для подобных объектов. Астрономы обнаружили десятки черных дыр в нашей галактике. Но по их оценкам таких дыр – десятки миллионов.
Но на этом притяжение не останавливается. Как, оказалось, существует еще один вид черных дыр. Всматриваясь в галактики за пределами млечного пути, астрономы обнаружили, что в центре почти каждой, существует своя черная дыра. Но одна галактика выделяется особо. Имя ей – N-87. Масса ее черной дыры больше массы Солнца в четыре миллиарда раз. У нее свой почерк. Мощный энергетический поток, вырывающийся почти со скоростью света. Что же рождает дыры такой ошеломительной силы? Чтобы узнать это, повернем космические часы вспять на 14 миллионов лет назад во времена рождения Вселенной.
Рождение Вселенной
Большой взрыв. Материя и энергия стремятся наружу по мере расширения Вселенной. Чтобы понять, откуда появились сверхтяжелые черные дыры, ученые воссоздали имитацию тех времен на мощном компьютере. Они смогут проследить весь длительные процесс формирования галактик. Притяжение господствует в космосе от начала начал. Оно сводит воедино первородные газы. И это не пушистые облака. По мере уплотнения температура в них повышается. Спустя миллионы лет они достаточно разогреты, чтобы вспыхнуть. Так рождаются первые звезды. Их жизнь прекращается с переходом к сверхновой, а ядра становятся черными дырами. И теперь, спустя миллионы лет истории и миллионы световых лет пространства, «Свифт» бороздит космос в поисках сверхновых. Это поможет нам понять, что стало с черными дырами, появившимися после них. Астрономы считают, что некоторые разрослись, прокладывая путь к сердцу своей галактики, поглощая обилие газов и звезд. Некоторые увеличились, встретившись с другими.
Научная модель, помогает проследить за столкновением галактик, действом, длящимся на протяжении миллионов лет. Две галактики становятся одной. Черные дыры в центре каждой из них сливаются в один сгусток энергии планетарного масштаба. Взрывающиеся потоки газа сжимаются, разогреваются и вырываются наружу яростными вспышками. Взрывная волна из сердца черной дыры простирается в космос на расстояние тысяч световых лет. Они способны создать очертание новой галактики по форме и размеру, принеся в нее нечто необычное.
Черные дыры могут служить источником элементов, которые галактики получают от звезд – углерода, кислорода и железа. Тех, из которых состоит солнечная система и мы сами. А как же наша галактика справляется с этим? И есть ли у нас такая черная дыра?
Тяжелая черная дыра нашей галактики
Астрономы обсерватории Кека, обнаружили странное присутствие в нашей галактике. Несколько звезд вращаются вокруг чего-то. Они определили их скорость и спроектировали орбиты. Мощность телескопа позволяет пробиться сквозь толщу млечного пути, сквозь 26 тысяч световых лет космической пыли, прямо к звездам в центре галактики. Чтобы их не удерживало на орбитах, это придает им скорость почти в пять миллионов километров в час. Масса образования почти в 4 миллиона раз превышает массу Солнца. Это стало веским свидетельством того, что в центре нашей галактики существует тяжелая черная дыра.
Размеры млечного пути поражают. Лучу света потребуется сто тысяч лет, чтобы пройти его из конца в конец. Чем ближе к центру галактике, тем больше там звезд. Там практически происходит затор из пыли, звезд и раскаленных газов. Но в районе самой черной дыры начинается запустение. Черная дыра проглатывает скопления раскаленных газов, потом большую часть выбрасывает наружу. Пространство здесь сильно искривлено. Черная дыра похожа на огромную линзу, преломляющую свет, что в ней рассеивается. Внутри водоворота черной дыры вихри энергий и материи. В этом хаосе спрятана точка, где вся масса черной дыры. Это ее центр. Теперь представьте, что у этой бури есть центр, где тихо, и мы увидим проход к двери. Это пространственно-временной тоннель, сквозь который можно пройти в белую дыру. Здесь, та же логика работает наоборот. Свет и материя в белой дыре не поглощаются, а выбрасываются наружу. Но куда?
Пространственно-временной тоннель – это врата из фантастических сюжетов для перехода в иные миры. И сказать по правде условия внутри черной дыры настолько суровые, что создать такой тоннель не получится, не говоря уже о путешествии по нему живых существ. Это первородная ярость мироздания. Разрушительная мощь вне нашего понимания. Или нет? Это просто работа не знающей покоя Вселенной. Давным-давно когда черная дыра была еще молода, мощные ветра с ревом разбрасывали элементы по галактике. Они то и помогли создать Солнце и планеты и живых существ, которые однажды взглянули на небо и спросили себя: что такое черные дыры?
Наука 2.0