Физика за горизонтом событий

Пытаясь строго доказать существование черной дыры в центре нашей Галактики, международная группа астрономов, работающая под руководством исследователей из планковского Института внеземной физики (ФРГ), неожиданно для себя достигла большего. В конце октября в журнале "Nature" они сообщили, что обнаружили не только саму эту дыру, но и звезду, вращающуюся вокруг нее по очень близкой орбите.

Кандидат на звание черной дыры в этом районе (звездочка Стрелец А в созвездии Стрельца) был известен уже давно - слишком роятся и со слишком большой скоростью там перемещаются звезды, как будто на них действует громадная гравитация.

Для наблюдений использовалась Южная европейская обсерватория, базирующаяся в Чили. С помощью системы адаптивной оптики, которая компенсирует атмосферные флуктуации, "замазывающие" изображение (именно из-за них звезды мигают), они умудрились с невиданным до этого разрешением просмотреть перемещения звезд в кластере вокруг предполагаемой черной дыры. И с огромным удивлением обнаружили, что вокруг черной дыры крутится по удлиненной эллиптической орбите, словно Луна вокруг Земли, словно Земля вокруг Солнца, неслабая такая звезда - S2.

Масса у нее примерно в семь раз больше солнечной, а не падает она на дыру только из-за огромной скорости, с которой бежит по своей орбите (больше 5 тысяч км/сек), хотя минимальной расстояние, на которое она приближается к черной дыре, - всего 17 световых часов. Для сравнения: это всего в три раза больше, чем расстояние от Плутона до Солнца, но "солнце"-то там в 2,6 миллиона раз тяжелее, чем наше! Период обращения звезды - 15 лет, так что ученые за 10 лет наблюдения сумели отследить две трети ее орбиты.

Куда важней этой экзотики то, что, как утверждают авторы исследования, наконец чуть не сотню лет спустя после того, как мир заговорил о таинственных черных дырах, их существование строжайшим образом доказано. Точней, доказано, что в центре Галактики ничего, кроме черной дыры, быть не может.

В данном случае перед астрономами стояла задача скрупулезно изучить поведение звезд в непосредственной близости от центра Галактики и по возможности исключить все альтернативные варианты, такие, например, как шаровое скопление нейтрино и пр. Там звезды прямо роятся - в окрестностях центра с радиусом в один световой год обнаружены тысячи звезд, тогда как ближайшая от нас (Проксима Центавра) находится, как известно, в четырех световых годах от нас. Изучая движение этих звезд, ученые могли исследовать силу и конфигурацию гравитационного поля, воздействующего на них, а уже из этих данных можно было бы сделать вывод о том, что же там такое прячется в созвездии Стрельца - черная дыра или что-то другое. В результате ученым удалось отбросить все мыслимые альтернативные возможности и доказать, что темная масса в центре Галактики представляет собой черную дыру весом в 2,6 миллиона Солнц. Остается, правда, гипотетическая возможность, что это не черная дыра, а некая очень компактная конфигурация, состоящая из элементарных частиц, называемых бозонами, однако это настолько экстравагантная конструкция, что в нее никто всерьез не верит.

"Бозонная звезда, - пояснил корреспонденту "НГ" Сергей Попов, астрофизик из Государственного астрономического института им. Штернберга, - была в свое время придумана для того, чтобы как-то объяснить существование темной материи. Впоследствии надобность в этом объяснении отпала, а бозонная звезда осталась чем-то вроде умственного упражнения, шахматной задачки - ведь никто не знает, каким образом она может возникнуть. Семь лет назад в том же журнале "Nature" была помещена похожая статья и тогда тоже было заявлено, что наконец-то точно доказано, что в центре Галактики находится именно черная дыра, а не что-либо иное. Так что в этом смысле работа европейских астрономов только уточняет характеристики черной дыры и отбрасывает совсем уж альтернативные варианты".

Такая уверенность и одновременно такое недоверие, заставляющее ученых раз за разом доказывать себе уже вроде бы доказанный факт о том, что черные дыры существуют, объясняется, по всей видимости, странными, если не сказать больше, свойствами этих необыкновенных небесных объектов.

В первую очередь это относится к так называемой сингулярности.

Многие считают, что черная дыра есть не что иное, как останки достаточно крупной умершей звезды, в которой выгорело термоядерное горючее и потому она схлопнулась в компактное образование, которое всасывает в себя окружающую материю, ничего не выпуская наружу за пределы радиуса, именуемого "горизонтом событий", поскольку для этого тело должно разогнаться до скорости света. Даже свет не в состоянии выбраться оттуда.

По всей видимости, никто и никогда не сможет экспериментально проверить, что происходит в черной дыре, но теоретизировать можно до бесконечности, и вот здесь-то теории дают иногда такие результат, что впору за голову схватиться. У физиков, например, получается, что в черной дыре наличествует сингулярность - масса бесконечно большой плотности, упакованная в пространство бесконечно малых размеров. Но бесконечности хороши в математике, а в реальном мире они как-то не обнаруживаются, и, следовательно, в расчеты физиков скорей всего вкралась какая-то ошибка. И пока ошибки этой не найдено, физикам приходится мириться с реально существующей (по их выкладкам) бесконечностью.

Да и помимо сингулярности в черных дырах немало такого, от чего несет настоящим бредом. Есть работы, например, доказывающие, что черная дыра - это прокол в пространственно-временном континууме, ведущий в параллельное пространство. Другие теоретики спорят с первыми и утверждают, что на самом деле ни в какое параллельное пространство вы не попадете, потому что черная дыра соединяет две точки нашего собственного пространства - две очень далекие друг от друга точки. Так что можно ухнуть в черную дыру в одном месте и в ту же секунду (но при этом, бесконечное время спустя) очутиться на другом конце Вселенной. Причем заметьте, в далеком-далеком прошлом.

По словам Попова, есть еще немало столь же экстравагантных теорий, описывающих процессы под горизонтом событий, но насколько эти теории достоверны, никто сегодня сказать не может, потому что теория квантовой гравитации, которая могла бы расставить точки над "i", находится в самом зачаточном состоянии, а точней, ее попросту нет. А пока такой теории нет, мы почти ничего о подгоризонтном мире сказать не можем.