Читаем Космос полностью

О черных дырах впервые задумался английский астроном Джон Майкл в 1783 году. Однако эта идея выглядела настолько странной, что до недавнего времени попросту игнорировалась. Затем, к удивлению многих, в том числе и многих астрономов, были обнаружены свидетельства того, что черные дыры в космосе действительно существуют. Земная атмосфера непрозрачна для рентгеновского излучения. Чтобы определить, испускает ли астрономический объект это коротковолновое излучение, рентгеновский телескоп необходимо поднять над атмосферой. Первая рентгеновская обсерватория, замечательный пример международного сотрудничества, была выведена на орбиту Соединенными Штатами с итальянской пусковой установки в Индийском океане, у берегов Кении. Ее назвали «Ухуру», что на языке суахили означает «свобода». В 1971 году обсерватория «Ухуру» открыла поразительно яркий рентгеновский источник в созвездии Лебедя, вспыхивавший и гаснувший тысячу раз в секунду. Источник, получивший название Лебедь Х-1 (Cyg X-1), должен быть очень маленьким. В чем бы ни состояла причина его переменности, информация о том, когда вспыхнуть, а когда погаснуть, может распространяться по Cyg X-1 не быстрее, чем со скоростью света, 300 000 км/с. Таким образом, Cyg X-1 не может иметь в поперечнике более (300 000 км/с) • (1/1000 с) = 300 км. Объект размером с астероид, ярко светящийся и мерцающий в рентгеновском диапазоне, видимый на межзвездных расстояниях. Что бы это могло быть? Cyg X-1 совпадает на небе с горячим голубым сверхгигантом, который согласно наблюдениям в оптическом диапазоне имеет поблизости массивного, но невидимого компаньона, гравитация которого заставляет звезду смещаться то в одну, то в другую сторону. Масса компаньона составляет около десяти масс Солнца. Сам сверхгигант вряд ли может излучать в рентгеновском диапазоне, гораздо убедительнее отождествлять обнаруженный источник рентгеновского излучения с невидимым в оптике компаньоном. Однако невидимый объект с массой, десятикратно превосходящей солнечную, и заключенный в объеме астероида, не может быть ничем, кроме черной дыры. Рентгеновское излучение, вероятно, генерируется трением в газопылевом диске, образовавшемся вокруг Cyg X-1 из вещества его компаньона-сверхгиганта. Есть и другие звезды, числящиеся кандидатами в черные дыры: V861 Скорпиона, GX339-4, SS433 и Циркуль Х-2. Кассиопея А является остатком сверхновой, свет которой должен был достичь Земли в XVII столетии, когда наблюдение велось уже довольно многими астрономами. Однако никто не зарегистрировал взрыва. Возможно, как предположил И. С. Шкловский, там находится черная дыра, которая поглотила взорвавшееся ядро звезды и погасила огонь сверхновой. Выводимые в космос телескопы должны проверить эти фрагментарные данные, и, возможно, они сумеют найти следы легендарных черных дыр.

Хороший путь к пониманию черных дыр – представление о кривизне пространства. Представим себе плоскую эластичную натянутую двумерную мембрану, например лист резины с нанесенной на него клетчатой разметкой. Если мы уроним на мембрану тело небольшой массы, она деформируется, прогнувшись. Мраморные шарики, катясь по кругу, огибают образовавшуюся воронку, подобно планетам, обращающимся по орбитам вокруг Солнца. Такая интерпретация, которой мы обязаны Эйнштейну, представляет тяготение деформацией ткани пространства. В приведенном примере мы видим двумерное пространство, искривленное под действием массы в третье физическое измерение. Вообразите, что мы живем в трехмерной Вселенной, которая местами прогибается под действием материи в четвертое физическое измерение, не поддающееся непосредственному восприятию. Чем больше масса, тем сильнее гравитация, тем значительнее прогиб или искривление пространства. В этой аналогии черная дыра – что-то вроде бездонной ямы. Что случится, если вы в нее упадете? На взгляд снаружи вам понадобится бесконечное время, чтобы упасть на дно, поскольку все ваши часы – и механические, и биологические – будут выглядеть остановившимися. Однако с вашей точки зрения все ваши часы будут идти нормально. Если вам удастся выдержать воздействие приливных сил и потоков излучения и к тому же (что весьма вероятно) черная дыра окажется вращающейся, вполне возможно, что вас выбросит где-нибудь в другой области пространства-времени – в какое-то другое пространство, в иное время. Возможность существования таких «червоточин» в пространстве, немного напоминающих те, что бывают в яблоке, рассматривается вполне серьезно, хотя пока никоим образом не подтверждена. Могут ли гравитационные туннели оказаться чем-то вроде межзвездных или межгалактических подземных ходов, позволяющих нам попасть в недоступные места намного быстрее, чем обычными путями? Способны ли черные дыры послужить машинами времени, переносящими нас в незапамятное прошлое или в отдаленное будущее? Даже сам факт, что подобные вопросы обсуждаются, пусть и на полусерьезном уровне, показывает, насколько сюрреалистичным может оказаться наш мир.