Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности - Нил Деграсс Тайсон

* * *

Однако ультрафиолет, которым стреляет во все стороны сверхновая, – сущий комариный укус по сравнению с гамма-лучами, которые испускает гиперновая.

По меньшей мере раз в день где-то во Вселенной происходит краткая вспышка гамма-излучения, самого высокоэнергичного излучения на свете, с энергией тысячи сверхновых. Гамма-всплески были случайно обнаружены в конце 60-х годов спутниками ВВС США, которые запускали, чтобы зарегистрировать излучение от секретных испытаний советского ядерного оружия, которые могли бы производиться в нарушение Московского договора 1963 года. А вместо этого спутники поймали сигналы самой Вселенной.

Поначалу никто не мог понять, что это за вспышки и на каком расстоянии от нас они происходят. Они не концентрировались в плоскости диска Млечного пути, а шли со всех сторон небосклона, иначе говоря, из всего космоса. При этом они совершенно точно происходили поблизости, по крайней мере, приблизительно в пределах поперечника галактики от нас. Иначе откуда бы взялась вся та энергия, которую мы регистрировали у себя на Земле?

В 1997 году итальянско-голландский орбитальный телескоп Беппо-Сакс сделал наблюдение, которое уладило все споры: гамма-вспышки – это внегалактические события на огромном расстоянии от нас, вызванные, вероятно, взрывами единичных сверхмассивных звезд и сопровождающие рождение черной дыры. Телескоп поймал рентгеновское «послесвечение» вспышки GRB 970228, которая благодаря этому и прославилась. Однако оказалось, что рентгеновские лучи GRB 970228 имеют красное смещение. Это полезное свойство света и побочный эффект расширения Вселенной позволяет астрофизикам оценивать расстояния с большой точностью. Послесвечение GRB 970228, достигшее Земли 28 февраля 1997 года, прошло по пути к нам половину Вселенной, миллиарды световых лет. На следующий год астрофизик из Принстона Богдан Пачински ввел в обращение термин «гиперновая», чтобы описать источники подобных вспышек. Лично мне больше нравится вариант «супер-пупер-новая».

Гиперновая – это одна сверхновая на 100 000, которая вызывает гамма-вспышку и в считанные мгновения генерирует столько же энергии, сколько дало бы наше Солнце, если бы светило с нынешней интенсивностью триллион лет. Если исключить действие какого-то неизвестного закона физики, получить такую энергию можно лишь одним способом – направить всю энергию взрыва в один тонкий луч, примерно так же, как весь свет лампочки в фонарике при помощи параболического зеркала собирается в один яркий луч, направленный вперед. Если закачать всю мощь сверхновой в тонкий луч, то все, что попадется ему по пути, подпадет под полномасштабный удар всей энергии взрыва. А все то, что не попадется ему по пути, ни о чем даже не заподозрит. Чем ýже луч, тем интенсивнее поток энергии и тем меньше обитателей Вселенной его заметят.

Что же порождает подобные лазероподобные гамма-лучи? Рассмотрим их источник – сверхмассивную звезду. Незадолго до гибели от истощения топлива звезда сбрасывает внешние слои. Получается просторная туманная оболочка, дополненная, вероятно, скоплениями газа, оставшимися от облака, из которого звезда когда-то родилась. Когда звезда в конце концов схлопывается и взрывается, высвобождается чудовищное количество вещества и обильные запасы энергии. Первый удар вещества и энергии приходится по слабым местам газовой оболочки, что позволяет всему веществу и энергии, которые следуют позади, устремиться в пробитую брешь. Компьютерные модели этого запутанного сценария показывают, что слабые места обычно находятся как раз над северным и южным полюсами первоначальной звезды. Если смотреть извне оболочки, видны два мощных луча, расходящиеся в противоположные стороны и направленные на все детекторы гамма-лучей (и те, которые ловят нарушения договоренностей, и все остальные), которые окажутся у них на пути.

Адриан Мелотт, астроном из Канзасского университета, и его междисциплинарная исследовательская группа утверждают, что ордовикское массовое вымирание вполне могло быть вызвано встречей лицом к лицу с близкой гамма-вспышкой. В то время вымерла четверть всех биологических семейств на Земле. А никаких свидетельств, что в то время на Землю упал метеорит, у нас нет.

* * *

Как гласит пословица, у кого что болит, тот о том и говорит. Если ты специалист по метеоритам и задумался о том, почему вдруг вымер целый Ноев ковчег, то, очевидно, решишь, будто все дело в падении метеорита. Если ты пламенный вулканолог, все дело окажется в вулканах. Если ты увлекаешься космическими биооблаками, во всем повинен межзвездный вирус. А если специалист по гиперновым – гамма-лучи.

Кто бы ни был прав, одно бесспорно: случается, что целые ветви древа жизни отсыхают практически мгновенно.

Кто же выживает после подобных катастроф? Преимущество на стороне маленьких и кротких. Особенно хорошо держатся перед лицом опасности микробы. Но главное преимущество – способность жить там, где Солнце не светит: на дне океана, в трещинках камней под землей, в глине и почве лесов и полей. Выживает огромная подземная биомасса. Именно они унаследуют Землю – и не раз, не два и не три, тут сомневаться не приходится.

Самая зрелищная смерть во Вселенной – это, конечно, падение в черную дыру. Где еще во Вселенной можно лишиться жизни из-за того, что тебя разорвало на атомы?

Черные дыры – это области пространства, где гравитация так сильна, что ткань пространства-времени искривляется и замыкается сама на себя, замуровав при этом все выходы. Можно сформулировать это и по-другому: чтобы вырваться из черной дыры, нужно развить скорость выше скорости света. А как мы видели в части III, свет в вакууме распространяется со скоростью ровно 299 792 458 метров в секунду, и это рекорд скорости во Вселенной. Если откуда-то не может вырваться свет, значит, и вы не сможете, – собственно, именно поэтому мы и называем черные дыры черными дырами.

От всех остальных объектов можно убежать, надо только развить нужную скорость. Скорость, позволяющая сбежать с Земли, – это всего 11 километров в секунду, поэтому свет свободно покидает ее, как и все остальное, запущенное со скоростью больше 11 километров в секунду. Сообщите, пожалуйста, всем, кто любит говорить, что, мол, если высоко занесешься, больно будет падать, что они заблуждаются: падать не обязательно.

Общая теория относительности, которую выдвинул Альберт Эйнштейн в 1916 году, позволяет разобраться в диковинной структуре пространства и времени под воздействием мощной гравитации. Дальнейшие исследования американского физика Джона А. Уилера и других помогли выработать как математический инструментарий, так и лексикон для описания и предсказания всего того, что вытворяет черная дыра со своим окружением. Например, точная граница между тем, откуда свет может вырваться и откуда уже нет, которая определяет, что останется во Вселенной, а что навеки канет в черную дыру, поэтично называется «горизонт событий». По всеобщей договоренности размером черной дыры считается размер ее горизонта событий: это величина, которую можно точно измерить и вычислить. Между тем вещество внутри горизонта событий схлопывается в крошечную точку в самом центре черной дыры. Поэтому черная дыра – это, строго говоря, не смертоносный объект, а смертоносная область пространства.