Читать книгу Загадки природи. Дитяча енциклопедія - Группа авторов - Страница 2

У багатьох фантастичних фільмах можна побачити епізод: космічний корабель мало не потрапляє в пастку, опинившись поблизу чорної дірки. Вона притягує до себе корабель зі страшною силою, і лише надзвичайна сміливість та героїзм космонавтів рятують їх від неминучої загибелі. Отже, що ж таке чорні дірки і чому їх вважають такими небезпечними?

Якщо не вдаватися в подробиці, чорні дірки – це зірки, у яких усе навпаки. Звичайні зірки (у тому числі – наше Сонце) випромінюють світло, а ці – навпаки, поглинають усе навколо себе. І планети, і зірки, і навіть світло. Чорні дірки – це ділянки простору, де гравітація така велика, що навіть важко собі уявити. Звідки ж вони беруться? Учені вважають, що спочатку чорні дірки були звичайними зірками – щоправда, надто великими. Але в якийсь момент вони почали дуже швидко стискатися. Унаслідок цього всі атоми, з яких складається зірка, «побігли» до її центру. Маса зірки при цьому не змінюється, а ось об’єм зменшується в мільйони разів! Щільність речовини такої зірки стає настільки великою, що навіть маленький (менший кубічного міліметра) її шматочок не зміг би підняти жоден механізм. Стівен Хокінг – один з найвідоміших дослідників чорних дірок – підрахував, що чорна дірка в один мільярд тонн (стільки може важити велика гора) мала б розмір нейтрона або протона. У таких умовах через величезне збільшення гравітації колишня зірка перестає випромінювати світло і стає чорною діркою. Час і простір поблизу неї змінюються, причому описати все те, що з ними діється, можуть тільки фізики й математики за допомогою довжелезних формул.

Ніщо, навіть світло, не може покинути межі чорної діри

Чорна дірка спочатку з’явилася на папері, коли у XVIII столітті учені Мітчел і Лаплас звернули увагу на «пророцтво», що містилося в ньютонівській теорії. П’єр Лаплас першим заговорив про теоретичну можливість існування чорних дірок.

У своєму відомому «Курсі теоретичної фізики» Лев Ландау і Євгеній Ліфшиць називали цю загадку Всесвіту найкрасивішою з усіх існуючих теорій, а Макс Борн захоплювався нею «як витвором мистецтва». Але найбільш поетично висловився американський фізик К. Торн: «З усіх вигадок людського розуму, від єдинорогів і химер до водневої бомби, найбільш фантастичним є образ чорної дірки, межу якої ніщо не може перетнути, її мертва хватка затримує навіть світло».

Та якщо чорні дірки не випромінюють світла, як же їх можна знайти? Для цього треба простежити за їхнім оточенням. Уперше астрономи відшукали чорну дірку, обстежуючи подвійні зірки (тобто такі, що обертаються навколо спільного центра). Одна зірка, що входила до такої системи, була звичайною, проте вчені звернули увагу на те, що її блиск якийсь дуже неспокійний. Своїми розрахунками вони довели, що поряд із нею знаходиться чорна дірка, яка забирає у зірки речовину. Перед тим як зникнути у чорній дірці, речовина дуже сильно розігрівалася, і якийсь час чорна дірка починала випромінювати енергію в рентгенівському діапазоні. Звичайні телескопи його не фіксували, а ось спеціально розроблені рентгенівські телескопи відразу ж показали дуже незвичну картину зіркового неба.

На сьогодні фахівцями зафіксоване місце розташування близько 20 масивних і близько 200 надмасивних чорних дірок. Крім того, було встановлено ще близько 220 місць, у яких, ймовірно, знаходяться ці об’єкти. На думку астрономів, чорні дірки містяться також у центрі більшості галактик. Тож, виходить, це явище у Всесвіті досить поширене. Тому в останнє десятиліття виник новий перспективний науковий напрямок – демографія чорних дірок. Вона вивчає розподіл цих загадкових об’єктів у просторі та їхню взаємодію з іншими матеріальними об’єктами.

У наші дні, задіявши для спостереження орбітальні телескопи, вчені встановили цікаві факти. Виявилося, що чорні дірки поділяються на два види. До першого з них належать масивні об’єкти, розміри яких становлять приблизно три маси нашого світила. До другого ж – так звані надмасивні (розміром від мільйона до мільярда мас Сонця).

Надмасивні чорні дірки випромінюють у Всесвіт набагато більше енергії, ніж усі зірки сукупно. При цьому багато з них сформувалося відносно недавно – коли вік Всесвіту був уполовину менший. Зараз «невидимки» продовжують рости.

Нещодавно американський телескоп «Хаббл» зафіксував цікавий, але не дуже приємний факт: чорна дірка GRO Л655-40із сузір’я Скорпіона рухається до нашого Сонця. Невідомий монстр знаходиться, безумовно, далеко від нас – на відстані в 6000 світлових років. Однак привід для занепокоєння є. Швидкість цієї чорної дірки становить 40 000 кілометрів за годину! На своєму шляху вона «з’їдає» зірки, і колись черга дійде й до Сонця. Щоправда, станеться це дуже й дуже не скоро.

Недавно вчені зробили ще одне відкриття: чорні дірки вміють «співати»! Тобто від них виходять звукові хвилі. Наприклад, такий об’єкт із сузір’я Персея (близько 250 мільйонів світлових років від Землі) постійно «муркоче» ноту, що відповідає сі-бемоль, причому на 57 октав нижче першої октави.