Читать книгу "Смерть с небес - Филип Плейт"

Наконец приливы становятся такими сильными, что Земля не выдерживает. Ее разрывает на части, вытягивает как спагетти планетарного масштаба. То, что осталось от нашей когда-то цветущей планеты, разорвано в клочки, нагрето до миллионов градусов и спускается по спирали в чрево черной дыры.

И это, повторюсь, в принципе, все.

Удивительно, но все это время сама черная дыра настолько мала, чуть меньше 64 км диаметром, что, даже если бы она не была совершенно черной, она все равно была бы всего лишь точкой в небе. Только самые мощные телескопы смогли бы разглядеть что-то большее… но повторюсь, она черная. Там ничего не увидеть.

Что касается прогноза для остальных объектов Солнечной системы — он зависит от траектории черной дыры. Само Солнце может пережить этот визит относительно спокойно, если дыра не подойдет к нему слишком близко. В противном случае его разорвет. Если черная дыра пройдет мимо на достаточном расстоянии, возможно, траектория Солнца в Галактике лишь слегка изменится, а само Солнце может выжить.

Разве это не утешает?

Черненькие дырочки

Самая маленькая черная дыра, которая может образоваться из сверхновой, будет иметь диаметр примерно 20 км, и это очень страшно. Представьте: это примерно в два раза больше горы Эверест и в 3 квадрильона раз больше ее массы.

Ужас! Но если большая дыра страшная, то маленькая должна быть миленькой?

В отношении черных дыр — нет. Все они довольно страшные. Но могут ли в принципе существовать черные дыры меньших размеров?

Теоретически — да. Они называются первичными черными дырами (или черные мини-дыры, или иногда даже квантовые черные дыры). Такие дыры были бы очень маленькими, с массами гораздо меньше дыр звездной массы и, может быть, даже меньше массы Земли. Их никогда не наблюдали, но, возможно, бессчетные экземпляры таких черных дыр плавают в глубинах космоса. Они называются первичными, потому что их возраст равен возрасту самого космоса.

В самом начале Вселенной, всего через несколько мгновений после Большого взрыва, огромные энергии и сгустки материи разбрасывало вокруг, как снежинки в метели. Само пространство было сложено как фигурка оригами, и в течение кратчайшего из мгновений, практически сразу после начального Взрыва, условия были таковыми, что относительно небольшое количество материи могло быть сжато колоссальными силами. Если бы плотность материи увеличилась достаточно сильно и достаточно быстро, она сформировала бы настоящий горизонт событий и стала черной дырой. Эти черные мини-дыры могли бы иметь очень скромную массу, порядка массы горы, несколько миллиардов или триллионов тонн.

Такая крошечная черная дыра была бы диковинным объектом даже для черной дыры. Горизонт событий был бы крошечным: черная дыра с массой Земли была бы всего около сантиметра в поперечнике — это размер стеклянного шарика для игр. Дыра с массой астероида или горы была бы гораздо меньше атома!

Очевидно, такую черную дыру было бы еще сложней обнаружить, чем обычную. Поэтому, возможно, их никогда и не видели (хотя, честно говоря, их может и вовсе не существует; это по-прежнему только теория). Даже если бы они поглощали материю, поток, идущий к черной мини-дыре, был бы настолько мал, что они были бы невидимы даже с относительно небольших расстояний.

Но у черных мини-дыр есть секрет. Вам может показаться, что черные дыры постоянно растут, бесконечно пожирая материю и энергию, все больше увеличиваясь в размерах. Но оказывается, что черные дыры, возможно, не вечны. Они могут испаряться.

В 1970-х гг. ученый Стивен Хокинг выдвинул одну идею. Она выглядела довольно безумной, но, когда вы имеете дело с черными дырами, идеи очень быстро переходят в категорию «безумных». Применив законы квантовой механики и термодинамики к черным дырам, Хокинг пришел к мысли, что в некотором смысле у черных дыр есть температура. Они на самом деле могут излучать энергию, совершенно как нормальная материя. Та энергия должна откуда-то возникать, и он предположил, что она возникает из самой массы черной дыры.

Вот как это происходит. В квантовой механике правила, по которым играет Вселенная, становятся по-настоящему причудливыми. Энергия и масса взаимозаменяемы, причем энергия легко может конвертироваться в массу и наоборот[56]. Но другой странный факт заключается в том, что само пространство может изрыгать небольшие количества энергии ниоткуда, из ничего, если хотите. Более того, ткань пространства кишит энергией, которая может вырваться в реальный мир.

Может показаться, что это нарушает одно из самых базовых свойств Вселенной: вы не можете создать или уничтожить энергию или материю. Обычно это так и есть. Но эта энергия, возникшая из ничего, может существовать только очень короткое время, пока уходит обратно в ничто, откуда появилась, очень быстро.

Это как брать кредит в банке. В конце концов вам приходится его возвращать. И чем больше вы занимаете, тем лучше побыстрее вам его вернуть.

Если Вселенная решает извергнуть чуточку энергии, ничего страшного, при условии, что она быстро возвращается в ткань пространства. Если это происходит достаточно быстро, все законы природы сохраняются.

Но, если это происходит около горизонта событий черной дыры, ситуация становится щекотливой. Силы тяготения черной дыры могут фрагментировать этот пучок энергии, создавая материю. В большой Вселенной такое происходит постоянно: гамма-лучи — вид энергии (излучение) — могут преобразоваться в материю, если столкнутся друг с другом или будут взаимодействовать с материей. Так как во всем должен сохраняться баланс, создаются две частицы: одна — нормальной материи, например старый добрый электрон, а вторая — антиматерии. Антиматерия — это в точности как материя, но с противоположным зарядом, поэтому антиэлектрон (называемый позитроном) имеет положительный заряд. Это уравновешивает отрицательный заряд электрона, и в космических бухгалтерских книгах сохраняется баланс.

Но, если такое происходит на самой границе горизонта событий, может получиться так, что одна частица провалится, а вторая останется на свободе. Она может улететь, и далекому наблюдателю покажется, будто бы черная дыра испустила частицу. Этот баланс масс (или, что то же самое, энергии) нужно восстановить, и это происходит за счет массы черной дыры. По сути, черная дыра потеряла крошечное количество массы[57].