Читать книгу "Смерть с небес - Филип Плейт"

Можно представить это и по-другому, используя приливную силу. Около горизонта событий черной дыры появляются частицы — хоп! Приливная сила от черной дыры растаскивает две частицы в разные стороны. Одна проваливается, вторая вырывается. Для разделения частиц требуется энергия, которую нужно откуда-то взять. Она берется из самой черной дыры — помните, энергия и масса эквивалентны, поэтому, когда такое происходит, черная дыра теряет крошечный кусочек материи.

Это очень медленный процесс, и он зависит от массы черной дыры. Чем меньше масса черной дыры, тем меньше горизонт событий и тем легче такому процессу произойти (или точно так же, чем меньше масса, тем сильнее приливы вблизи горизонта событий). Так как черная дыра излучает массу и энергию, весь этот процесс выглядит так, как если бы у черной дыры была температура — она теплая и излучает энергию, чтобы остыть. Чем меньше черная дыра, тем выше температура, так как она быстрее теряет массу и энергию. Это, в свою очередь, означает, что массивные черные дыры проживут дольше, чем дыры меньших размеров, так как они излучают свою массу медленней. Черная дыра звездной массы будет иметь температуру всего примерно 60 миллиардных долей градуса!

Но черные дыры меньших размеров, быстрее испускающие частицы, будут «горячее». Температура теряющей массу дыры растет, и это означает, что она излучает материю еще быстрее… это неуправляемый, постоянно разгоняющийся процесс. Как только дыра приблизится к определенной массе, примерно 1000 т, она испускает всю остающуюся энергию менее чем за секунду. Бум! Получается взрыв. Мощный взрыв: энергия и материя вырвались бы из черной дыры эквивалентно 1 млн ядерных бомб мощностью в 1 Мт.

Черная мини-дыра, образовавшаяся при зарождении Вселенной, с массой примерно миллиард тонн, сейчас была бы как раз на этом этапе. Любая дыра с меньшей массой уже давным-давно бы испарилась, а более массивные были бы по-прежнему стабильны. Черная дыра звездной массы может жить-поживать в течение невероятно долгого времени, прежде чем начнет волноваться про испарение; прогнозируемая продолжительность жизни такой дыры более 1060 лет, что гораздо, гораздо больше, чем нынешний возраст Вселенной (но см. главу 9, где описано, что происходит, когда этот срок в конце концов наступает).

Никаких взрывов квантовых черных дыр никогда не наблюдалось (хотя в течение определенного времени выдвигались предположения, что это может объяснить всплески гамма-излучения), но даже то количество энергии было бы сложно зарегистрировать на расстоянии многих световых лет. Могут ли квантовые черные дыры бродить по Галактике? Что бы произошло, если бы одна из них подошла слишком близко? Была бы она так же опасна, как и черная дыра звездной массы?

Представьте, что к Земле направляется черная дыра массой 10 млрд т — это примерная масса небольшой горы. Она слишком мала, чтобы ее можно было обнаружить по искажению звезд на заднем плане — она меньше одной триллионной сантиметра в поперечнике, меньше, чем атом. Ее сил тяготения было бы недостаточно, чтобы повлиять на планеты, Луну или Землю, которые гораздо, гораздо массивней. Однако мы бы заметили ее достаточно заблаговременно: благодаря излучению Хокинга она бы неистово горела с температурой в миллиарды градусов! Оттого что она такая маленькая, она была бы тусклее, чем самая тусклая звезда, видимая невооруженным глазом, но такие спутники, как обсерватория NASA Swift, могли бы зарегистрировать при ее приближении излучаемые ею гамма-лучи.

Наконец, она погружается в нашу атмосферу. При падении сквозь воздух она не затянула бы в себя много вещества; притяжение черной дыры массой 10 млрд т едва бы ощущалось, даже на расстоянии нескольких метров. Но ближе, на расстоянии меньше пары сантиметров, ее силы тяготения были бы в сотни раз больше земных. Она бы засосала весь воздух, находящийся от нее на таком расстоянии. Этот воздух мог бы образовать небольшой и временный аккреционный диск, но при обычных скоростях столкновения, составляющих несколько километров в секунду, для этого вряд ли было бы время до того, как она уйдет под поверхность Земли.

Для такой черной дыры твердая материя Земли — все равно что хороший вакуум. Так как она гораздо меньше атома, она прошла бы прямиком сквозь Землю, а на сверхзвуковых скоростях у нее было бы мало шансов поглотить много материи. Наверняка она двигалась бы быстрее, чем вторая космическая скорость для Земли, поэтому пронеслась бы прямо сквозь нас, став, возможно, лишь самую чуточку тяжелее, после чего полетела бы весело по своим делам.

Впрочем, это не очень опасно. И не очень интересно. Давайте-ка возьмем ту, что побольше.

Предположим, вместо этой у нас будет черная дыра с массой, равной массе самой Земли, и в результате серии незадачливых обстоятельств, она направляется прямиком к нам. Более того, чтобы уж точно получить интересные результаты, давайте также предположим, что она движется очень медленно относительно Земли, всего несколько километров в секунду. Это весьма маловероятно — можно сказать, что такого, возможно, не произошло бы ни разу, даже если бы Вселенная была в тысячу раз старше, — так что это просто предположение из серии «а что, если», и вам не стоит из-за этого всю ночь не смыкать глаз.

Создать условия для такого медленного сближения было бы сложно, но не невозможно. Например, если бы первичная черная дыра двигалась достаточно медленно для начала и по дороге завернула бы к одной-двум планетам и к Луне, ее орбита могла бы измениться настолько, что она смогла бы столкнуться с Землей, вместо того чтобы уйти в космос. Это был бы красивый гравитационный танец и менее вероятный, чем, скажем, забить все шары в лузы с начального удара десять раз подряд при игре в пул. Но мы хотим побольше действия, поэтому посмотрим, что это нам даст.

Ситуация была бы… интересной. Прежде всего, мы бы никогда не обнаружили ее приближение непосредственно. Излучение Хокинга от нее было бы очень слабым; ее температура была бы такой же, что и у окружающего космического пространства[58], значительно ниже нуля, поэтому она не излучала бы никакого заметного света. Однако мы бы заметили ее по косвенным признакам. По мере ее приближения мы бы ощущали огромные приливные силы. Черная дыра очень маленькая, примерно 1 см в поперечнике, размером со стеклянный шарик, но имеет массу, равную массе всей Земли. Помните, что на большом расстоянии ее силы тяготения такие же, как и у Земли. Луна пострадала бы очень серьезно; вероятнее всего, ее с силой выбросило бы с орбиты вокруг Земли. Если бы все сложилось определенным образом, возможно, скорость движения Луны относительно Земли замедлилась бы настолько, что она рухнула бы на нас как гигантский камень, которым она и является. В этом случае черная дыра была бы наименьшей из наших забот. От выделенной при ударе энергии поверхность Земли испарилась бы и все живые существа на ней, вплоть до основания земной коры, погибли бы.

Несмотря на то что это довольно апокалиптическая картина, мы хотим, чтобы в этом фантастическом сценарии поучаствовала черная дыра, поэтому давайте предположим, что Луну выбрасывает. Что произойдет при приближении черной дыры к Земле?