CC BY
51
Впервые вывод о возможности образования в ходе звездной эволюции объектов, названных позже черными дырами, сделала научная группа отца американской атомной бомбы Р. Оппенгеймера. Сам термин «черная дыра» ввел в обиход в 1967 г. научный консультант американских президентов по атомной программе Дж. А. Уиллер. Сегодня существование этих загадочных объектов доказано, и об этом знает, наверное, каждый обыватель. Однако, несмотря на огромный интерес ученых к черным дырам, достоверных данных о них крайне мало.
Самые «скрытные» объекты Вселенной
Земля — неотъемлемая часть Вселенной. Космос подсказывает нам разгадки некоторых земных тайн, дает возможность открывать новые резервы энергии. Так, в частности, было с атомной теорией. Ученые искали источник энергии звезд и в XX в. пришли к мнению, что это термоядерная реакция. Затем, когда были получены доказательства и данная идея утвердилась в науке, источники атомной энергии стали искать на Земле, нашли их и начали использовать. Но человек раскрыл еще далеко не все загадки Вселенной. Если XX век называют веком атомной энергии, то XXI, возможно, станут именовать веком энергии отонов.
ЧТО ТАКОЕ ОТОНЫ?
Этот термин, предложенный «в качестве видового наименования, объединяющего все разновидности тел с релятивистским полем тяготения, находящихся внутри так называемого «горизонта» или асимпотически приближающихся к нему», был введен Я.Б. Зельдовичем и И.Д. Новиковым в работе «Теория тяготения и эволюция звезд» в 1971 г. К отонам относятся черные, белые, серые дыры, а также другие релятивистские объекты,
Крабовидная туманность. Газопылевой остаток вспышки сверхновой звезды в галактике в направлении созвездия Тельца, зафиксированной астрономами в 1054 г. Удален от нас на 4 тыс. с.л. В центре после взрыва появился пульсар — быстровращающаяся нейтронная звезда с периодом вращения 0.033 с и излучением в радио- и гаммадиапазоне
предсказываемые в рамках общей теории относительности (ОтО). Собственно говоря, слово «отон» и произошло от аббревиатуры ОТО и может применяться как синоним «черной дыры». Отоны разбросаны по всей Вселенной. Передвигаются они согласно всемирному закону тяготения и законам механики Ньютона. Причем Ньютон в своих исследованиях точечные объекты использовал как абстракцию, а из ОТО Эйнштейна следует, что существуют и реальные объекты, очень похожие на точечные массы.
Космические черные дыры, которые обладают массой большей 2—3 солнечных масс, образуются в результате эволюции звезд. Если у звезды заканчивается внутреннее топливо, то пропадает внутреннее давление, противостоящее гравитации, и она «схлопывается». Это самая известная теория возникновения черных дыр. Но есть и другие предположения. Например, Я.Б. Зельдовичем и И.Д. Новиковым в 1967 г., а затем в 1971 г. С. Хокингом был предложен другой вариант. Известно, что наша Метагалактика в свое время находилась в сверхплотном состоянии. Затем произошло расширение, но оно, возможно, было неравномерным. После Большого взрыва остались осколки, которые все еще находятся в «сжатом» состоянии. Согласно этой версии черные дыры могут иметь различные массы: как больше, так и меньше солнечной, вплоть до планковской величины — 10-5 граммов.
ТРУДНО ПОВЕРИТЬ
В то, что черные дыры могут быть такими легкими, большинству ученых верится с трудом. В научной среде устоялось представление, что масса и тяготение черных дыр настолько велики, что они даже ничего не излучают.
Действительно, черная дыра с массой Солнца или большей практически ничего не «отпускает» от себя. Однако, если следовать теории осколков сжатой Вселенной, чем меньше масса отона, тем его излучение больше. малые черные дыры потихоньку «испаряются», испуская широкий спектр частиц — гравитонов, нейтрино,
гамма-фотонов, электронов, и т.д. Отон с массой около 1015 граммов излучает энергию как крупнейшая гидроэлектростанция. И чем больше, тем активнее теряет массу, излучение становится еще сильнее. В конце концов, в последнюю одну десятую секунды своей жизни отон выделяет энергию, равную энергии взрыва миллиона атомных бомб.
Существование больших черных дыр во Вселенной и то, что они ответственны за энерговыделение различных нестационарных объектов, уже признано. Учеными зафиксированы гамма-всплески, при которых в пике светимости высвобождается большая энергия, чем от всех звезд видимой Вселенной в оптическом диапазоне. За исследования, связанные с открытием черных дыр, ряду ученых мирового уровня присуждена Нобелевская премия. В этих работах доказано, что в космосе есть объекты — квазары, ядра галактик и т.д, источником энергии которых могут быть только отоны. Число официально зарегистрированных черных дыр уже исчисляется тысячами. существование же малых черных дыр пока под вопросом. Однако, как показал еще в 1946 г. Е.М. Лифшиц, в однородном расширяющемся мире за счет гравитационной неустойчивости не могут появляться галактики и их скопления. Нужны исходные неоднородности плотности ме-тагалактического вещества, которые сыграют роль зародышей при образовании различного рода космических объектов. Это говорит в пользу версии о разновеликих осколках Большого взрыва.
свой вклад в изучение проблематики черных дыр внесли и белорусские ученые. Новизна исследований, которые проводились в рамках астрономической секции Минского отделения Всесоюзного астрономо-геодезического общества с 1987 г., заключается в том, что, если по Хокингу малые черные дыры — это объекты внешние, то согласно белорусской концепции, они изначально были ядрами образования космических тел. В том числе, кстати, и планеты Земля. То есть в процессе эволюции Вселенной именно на малых черных дырах концентрировалось рассеянное вещество, образуя видимые космические тела.
ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ ЗЕМЛИ
Возможно, отоны в составе нашей родной планеты каждый день проявляют себя, но мы не понимаем этого. Допустим, малая черная дыра имеет массу 1015 граммов, которая сосредоточена в объеме одного атомного ядра. тогда сквозь земную твердь она может двигаться как человек сквозь безвоздушное пространство, поскольку ее плотность во много раз выше таковой у любых других объектов. Допустим, таких черных дыр несколько, и они движутся по своим траекториям подобно спутникам нашей планеты. Отон с массой 1015 граммов на расстоянии метра вызывает силу гравитации, равную силе тяжести Земли,
Галактика «Сигара» (М82). Удалена от нас на 12 млн с.л. в направлении созвездия Большой Медведицы. В этой галактике звезды рождаются в 10 раз чаще, чем в нашей
а при сантиметровом удалении — в 10 тыс. раз больше. Летают они в первом приближении на первой космической скорости — порядка 10 километров в секунду. То есть 10 метров земной отон пролетает за одну тысячную секунды. И если по стечению обстоятельств мимо нас пролетит такая малая черная дыра, то мы почти ничего не заметим. Где-то вдруг упадет дерево, поднимется вихрь, взлетит какой-то предмет... В истории зафиксировано множество подобных необычных явлений. Например, странные «дожди», состоящие из рыб, лягушек, зерна и прочего — эти предметы были в свое время подняты высоко в небо вопреки земной силе тяжести. В городах мира постоянно разрушаются здания, что в ряде случаев вызвано, возможно, гравитационными толчками. Только в Москве ежегодно происходит 10—15 локальных «землетрясений», причем некоторые из них имеют весьма необычный характер и ведут к развалу домов. Характерный случай, о котором сообщалось в средствах массовой информации: 25 декабря 1967 г. примерно в 21 час 30 минут в Москве разрушился пятиэтажный дом № 77 по ул. Осипенко. Погибло около 200 человек. по словам очевидцев, некоторые блоки дома выбросило на окрестные улицы вместе с жильцами, люди висели на деревьях, дом поднялся в воздух, на мгновение завис и лишь потом разрушился. Выжившие отмечали, что во время происшествия их подняло к потолку.
НАУЧНЫЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА
Земные черные дыры, если они существуют, способны продуцировать локальные водные аномалии (водяные столбы, торнадо, водовороты, «волны-убийцы» и прочее), нанося смертельные удары по морским судам.
№6(40)_2006 НАУКА И ИННОВАЦИИ
15
Вот один из недавних примеров. В ночь с 1 на 2 января в 3 часа 40 минут 1997 г. в Японском море разломился надвое танкер «Находка», который, кстати, был застрахован на 500 млн долларов. после удара штормовой волны (или чего-то иного) по корпусу танкера передняя часть отделилась. Для того чтобы судно длиной 170 метров, шириной и осадкой 20 метров переломилось, нужен удар, равносильный появлению на пути судна скалы. Заключение Российского морского регистра судоходства — высшего арбитра в технической оценке флота — гласит: «С большой вероятностью можно утверждать, что перелом корпуса судна произошел не по причине плохого технического состояния связей корпуса или недостатка его общей прочности». по мнению заведующего лабораторией Тихоокеанского института географии В. Петренко, «Находка» стала жертвой «волны-убийцы». Статистика говорит о множестве морских катастроф, вызванных подобными ударами, которые разламывают суда на части.
Европейское космическое агентство (ЕКА) в рамках проекта MaxWave в 2004 г. открыло гигантские волны, появляющиеся каждые 2 дня. По существовавшим ранее представлениям, возникновение их за счет случайной интерференции нескольких малых волн должно происходить на Земле раз в 10 тыс. лет, то есть в миллион раз реже, чем наблюдалось в рамках проекта MaxWave. Спутники ЕКА, которые должны были развеять миф о гигантских «волнах-шатунах», гуляющих по океанам в ясную погоду, к удивлению ученых, документально подтвердили существование подобного явления. ЕКА направило радары спутников ERS-1 и ERS-2 на просторы судоходной Атлантики, и в течение 3 недель производилась съемка поверхности океана на площади 10 на 5 км. За этот относительно небольшой срок было сделано 30 тыс. снимков и зафиксировано более десятка гигантских волн высотой 25—30 метров.
Прогноз появления гигантских одиночных волн крайне важен для обеспечения безопасности водного транспорта. На основании полученных данных ЕКА начинает более масштабный проект — МахА^. Он нацелен на выяснение причины этого природного феномена и создание карты районов, где наиболее вероятно его проявление. Кратковременность, локальность, направленность против земного притяжения (сверхбыстрое поднятие определенной массы воды на высоту 25—30 м) — эти качества аномальных волн вполне можно объяснить гравитационным воздействием земных отонов.
Существование малых черных дыр в составе Земли могло бы объяснить и множество других явлений. Возьмем, например, проблему так называемой скрытой массы. Сейчас многие ученые приходят к выводу, что на вселенском уровне она заключена именно в черных дырах. Но данная проблема актуальна и для планетных тел. Средняя плотность Земли в 2 раза больше, чем плотность вещества, измеряемая на поверхности. Получается, что в центре нашей планеты вещество должно быть крайне плотным и обладать огромной массой. Есть гипотезы железного, золотого, ядра и другие. Но в качестве альтернативы на роль носителя этой скрытой массы вполне можно рассматривать и отоны.
А ВДРУГ?
Если теория, разработанная Я.Б. Зельдовичем, И.Д. Новиковым, С. Хокингом и дополненная белорусскими учеными, верна, то на основании снимков из космоса «волн-убийц» можно вычислить траектории малых черных дыр, кружащих в Земле. В этом случае удалось бы сберечь сотни человеческих жизней, предотвратив катастрофы, вызванные движением отонов. А следующим шагом, не исключено, удалось бы поставить черные дыры на службу человечеству. Если точно выяснить траекторию хотя бы одного отона, то можно попробовать построить отонную электростанцию. Для многих это прозвучит как фантастика. Конечно, ко всем предположениям, высказанным в данной статье, можно и нужно относиться критически. Однако вспоминается фраза, сказанная в свое время на гравитационной конференции в Минске академиком, отцом советской атомной бомбы Я.Б. Зельдовичем: «Черные дыры есть везде, где не доказано обратное». Человек еще слишком мало знает о Вселенной, чтобы что-то утверждать категорически. Может быть, отонные электростанции станут явью уже через пять-десять лет? Вспомните, как неожиданно и быстро пришла в нашу жизнь атомная энергия...
Александр ТРОФИМЕНКО, ведущий научный сотрудник отдела философии науки, техники и информационных процессов Института философии НАН Беларуси, доктор философских наук
Владимир ЛЕБЕДЕВ
Г
«
/
/
I да Ш,
