Есть и хорошая новость: В чёрную дыру мы упадём уже не живыми

Человечеству впору вздрогнуть. Чёрные дыры из научной абстракции стали реальностью, которую можно увидеть. И хорошо, что не пощупать. Ибо чтобы пощупать, надо к ней приблизиться. Но тогда она начнёт нас затягивать в себя. Всем человечеством со всей нашей планетой. Но ещё задолго до падения в дыру Землю сначала разорвёт, потом превратит в газ, а тот — в излучение. В общем, посветим наконец на всю Вселенную. Как светят те остатки несчастных звёздочек, коих затянуло в чёрную дыру, что расположена в центре эллиптической галактики M87.

Человечество убедилось в этом собственными глазами…

Где конец света?

Именно это излучение пожираемой чёрной дырой материи поймали земные наблюдатели с расстояния 55 миллионов световых лет. И уже на его фоне увидели её! Правда, не саму чёрную дыру, но «тень» от неё. В кавычках потому, что это не тень, получающаяся из-за непрохождения лучей света через препятствие, а настоящая темнота, образованная в результате поглощения света чёрной дырой. Потому что тяготение там в ограниченном объёме пространства настолько велико, что даже невесомые фотоны не могут вырваться наружу. Вот где настоящий конец света!

Фото: www.globallookpress.com

Дело в самой природе этого явления. Так устроено Создателем, что все тела смертны. От нашего, человеческого, до небесных. В том числе звёзд и даже их скоплений, называемых галактиками.

Одной из форм космической смерти и является засасывание в чёрную дыру. Именно засасывания — как воды в раковину. С характерным «водоворотом», называемым в данном случае аккреционным диском.

Кстати, наша Галактика с её спиральной структурой тоже весьма напоминает водоворот. Или аккреционный диск. Тем паче что в центре её тоже находится своя чёрная дыра, вокруг которой Галактика и вращается. Но об этом дальше.

Следующий пункт. Если в космосе появляются — а они появляются, например, в результате взрывов выработавших свой ресурс звёзд — некие тела с большим удельным тяготением, то они притягивают к себе из окружающего пространства всё, что могут. Что значит удельное тяготение? Это когда громадная масса оказывается в очень ограниченном объёме. Например, нейтронные звёзды, которые остаются на месте взорвавшегося «родителя». Вещество в них «схлопывается» настолько, что один его кубический сантиметр может весить как вся наша Земля с нами вместе.

Фото: Vadim Sadovski / Shutterstock.com

Но, согласно теории относительности Эйнштейна, сила гравитации искривляет пространство. Ну примерно, как в нашем трёхмерном пространстве железный шарик продавливает тонкую резиновую плёнку. А когда некое тело набирает массу сверх определённого предела на величину объёма в четырёхмерном пространстве-времени, то это пространство-время замыкается само на себя. И вот тогда свет, чьи частицы, фотоны, не имеют массы, из этой сферы вырваться уже не может. Что мы и видим на полученной картинке в виде «тени».

Так что когда мы будем падать в чёрную дыру, со светом можно будет попрощаться. Как и со временем. Как и вообще со всеми известными нам физическими законами.

А мы в чёрную дыру уже падаем. Всей Землёй. Всей Солнечной системой. Всем нашим галактическим рукавом Ориона. Потому что в центре нашего галактического «водворота» — такая же чёрная дыра. Мы её не видим, так как она заслонена течами галактической пыли, но она как тот суслик. Она есть. Назвали её объектом Стрелец А.

Немного теории и много страха

Что говорит первое в истории полученное изображение чёрной дыры?

Галактика M87. Можно увидеть исходящий из её центра исполинский джет, существующий благодаря активности чёрной дыры. Фото: www.globallookpress.com

Во-первых, этот объект, повисший, словно паук, в центре галактики М87 в созвездии Девы, огромен. Наш Стрелец А рядом с ним — даже не букашка. Монстр из галактики M87 — она же Дева А — в 6,5 миллиардов раз превышает массу Солнца. А наша, можно сказать, родная чёрная дыра — на этом фоне так, дырочка. «Всего лишь» в 4,3 миллиона раз превосходит солнечную массу.

Во-вторых, энергетика там должна быть просто бешеная. Достаточно сказать, что струя энергетической плазмы, выбрасываемая тамошней чёрной дырой — так называемый джет, — простирается на расстояние 4900 световых лет. Это примерно 46 358 899 999 999 990 км.

В-третьих, размеры. Диаметр «тени» чёрного монстра составляет 100 миллиардов километров. Это примерно 25 Солнечных систем от центра до самой дальней планеты Нептун.

Правда, тут надо отметить, что размер «тени» не равен размеру самой чёрной дыры, за которую обычно принимают так называемый «горизонт событий». Он же — сфера Шварцшильда. Это та сфера, в которую всё входит, но из которой уже не выходит ни материя, ни свет, ни вообще какое-либо излучение.

Можно сравнить с камешком, падающим в воду: «бульк» — это ещё событие, а что там дальше с камнем, в темноте вод — неизвестно.

В данном случае диаметр горизонта событий рассматриваемой чёрной дыры равен 40 миллиардам километров. Тоже ничего — три расстояния от Солнца до границы гелиосферы, где начинается собственно межзвёздное пространство.

У нашего Стрельца А, повторимся, всё поменьше и дым пожиже. Но и нам до него ближе — всего 24 тысячи световых лет. Впрочем, поскольку смещаемся мы к нему в нашем галактическом «водовороте» всё-таки по очень пологой спирали — почти кругу, — то можно уверенно предположить, что на ближайшие пару десятков миллиардов лет землянам такого варианта конца света опасаться не стоит.

Симулированный вид чёрной дыры в центре М87. Фото: www.globallookpress.com

Чему радуются учёные

Больше всего двум моментам. Первое: торжеству технологий, позволивших увидеть воочию теоретическое до сих пор построение. Второе: тому, что это теоретическое до сих пор построение теперь удалось увидеть воочию. И увиденное во многом подтвердило теорию.

Технологически всё выглядит — нет, мы не говорим про исполнение! — достаточно просто. Группа учёных из разных стран придумала и продумала проект под названием «Телескоп Горизонта Событий» (Event Horizon Telescope — EHT). В рамках проекта объединили в одну синхронизированную систему восемь радиотелескопов, расположенных в разных концах Земли, включая даже Южный полюс. Вся эта сеть стала, по сути, одним глобальным телескопом, работающим на волне 1,3 мм. Такой метод позволил добиться различения объектов с угловым разрешением в 20 микросекунд дуги. Это, по остроумному сравнению, данному в материале на сайте журнала «Вселенная, пространство, время», соответствует «способности читать нью-йоркскую газету из парижского кафе».

Схема эксперимента. Фото: www.globallookpress.com

Всего «съёмка» длилась два года, чтобы получить 60 часов наблюдений. Параллельно шла обработка около 10 петабайт собранных данных на суперкомпьютерах, калибровка, сведение их в одну картинку. Итог перед глазами. Хотя точности ради надо заметить, что получено было всё-таки не зрительное, а радиоизображение, в радиоволнах.

Что же оно показало?

То, повторимся, что чёрная дыра в зримой реальности оказалась такой, какой её описывала теория.

Это явление, предсказываемое общей теорией относительности Эйнштейна, никогда раньше не наблюдалось,

— заметил глава Научного совета EHT Хейно Фальке (Heino Falcke) из университета Рэдбуд в Нидерландах.

Х. Фальке. Фото: www.globallookpress.com

В более широком смысле это означает, что пространство, как и предсказывала теория относительности, действительно искривляется под действием гравитации. Гравитация же искривляет и лучи света, из-за чего те попадают в вечный «подвал» чёрный дыры. Это означает, что взаимодействие дыры и материи происходит по уже описанным правилам: диффузное вещество — проще говоря, газ, в который превращается разорванная гравитацией материя, — падает в дыру по спирали, образуя тот самый аккреционный диск. Энергия взаимодействия вещества в этом диске порождает разогрев и свечение, а взаимодействие с аккреционным диском магнитных полей порождает выбросы плазмы — джеты.

И всё это в целом возвращает нас к началу разговора: предыдущие теоретические построения нашли своё блистательное подтверждение в реальном наблюдении и зримом эксперименте.

А значит, подтверждаются вообще нынешние представления учёных об устройстве Вселенной.

Вот они и радуются.

Фото EHT демонстрирует кольцеобразную структуру с тёмной центральной областью. Это и есть «тень» чёрной дыры. По словам астрономов, полученное изображение на удивление хорошо совпадает с результатами компьютерного моделирования окрестностей M87, что подтверждает правильность выводов учёных и их предыдущие оценки массы чёрной дыры.

Тень чёрной дыры. Фото: www.globallookpress.com