Вселенная.Руководство по эксплуатации - Дэйв Голдберг

Так почему же мы так уверены в том, что черные дыры действительно существуют? Хотя черных дыр с массой звезды мы не наблюдаем, мы видим признаки «сверхмассивных» черных дыр в центрах крупных галактик, причем самые неопровержимые — именно в нашей Галактике.

В середине 1990-х годов сразу несколько астрономов, в том числе Райнер Шедель из Института Макса Планка и Андреа Гез из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, начали наблюдать движение звезд в центре нашей Галактики. К 2002 году эти наблюдения принесли свои плоды, и плоды весьма примечательные. Астрономы отметили положение звезд менее чем в световом годе от центра (что по галактическим стандартам очень-очень близко), а затем оказалось, что с каждым годом эти звезды смещаются. То есть они практически наверняка вращались по орбите вокруг чего-то. Чего-то крайне компактного и крайне темного.

В последние несколько лет, когда измерения удавалось проводить все точнее и точнее, а движение звезд прослеживалось в течение все более длинных отрезков времени, становилось все яснее, что объект в центре галактики — это черная дыра массой примерно в 4 миллиона масс Солнца, по нашим стандартам — огромная, однако по сравнению с некоторыми крупнейшими черными дырами — сущий пустяк.

Многие самые отдаленные из известных нам объектов подпитываются сверхмассивными черными дырами. Хотя света черные дыры сами по себе почти не испускают, они источают огромное количество гравитационного притяжения, особенно когда к ним что-то приближается. Когда газ падает все ближе к центральной черной дыре, он ускоряется и начинает выдавать излучение — и очень много. Эти черные дыры, окруженные веществом, излучают колоссальное количество энергии и называются «квазары». Квазары испускают столько света, что их видно почти что из другого конца Вселенной. А в центре у каждого квазара — черная дыра, которая массивнее Солнца в миллиарды раз.

Весь этот разговор мы начали с одной простой целью: сделать машину времени. На первый взгляд мы далековато отклонились от темы, но нам надо

было Сначала поговорить о черных дырах, и в этом есть смысл. Гравитация сворачивает время, а черные дыры — щедрый источник гравитации, поэтому мы, вероятно, можем использовать черные дыры, чтобы путешествовать во времени. Хотя большинство моделей машины времени основаны не на черных дырах, они достаточно просты, чтобы мы интуитивно почувствовали, как работает искажение времени, прежде чем углубиться в гаечки, винтики и космические струны хроноинженерии.

Так что, если мы хотим построить настоящую, практичную машины времени, нам нужно не бояться испачкаться и очертя голову махнуть в одну из таких временных воронок. Для примера подумайте, что будет, если доктор Дейв и Робо-Джефф решат организовать экспедицию на Амнезию — черную дыру массой в 10 масс Солнца — под эгидой Академии злодейских исследований на Юпитере.

Доктор Дейв, самый осмотрительный (и, возможно, умный) в этой парочке, решает остаться на наблюдательном посту в Академии, а Робо-Джефф (который с очевидностью красивее подельника — на грубоватый, разбойничий, но довольно броский лад) облачается в скафандр, оснащенный радиопередатчиком и голубыми габаритными огнями.

Разумеется, из космоса Амнезию не очень-то разглядишь. Если бы был виден горизонт событий (а он, конечно, не виден), он представлял бы собой шар радиусом примерно в 30 километров. А поскольку гравитационное поле черной дыры необычайно сильно, оно искривляет свет, и доктор Дейв и Робо-Джефф видят звезды, которые находятся за Амнезией!

Разумеется, архизлодеи не станут день-деньской сидеть и любоваться Амнезией, и в конце концов Робо-Джефф катапультируется и ныряет в черную дыру. Поначалу он почти ничего не замечает и просто летит — все быстрее и быстрее. К тому времени, когда он отлетит на расстояние примерно в 1,5 х 1011 метров (это расстояние от Земли до Солнца, известное также как «астрономическая единица»), он будет падать со скоростью почти 500 тысяч километров в час.

Конечно, это головокружительная скорость, но поскольку он находится в свободном падении, то все это время будет ощущать невесомость.

Чем ближе Робо-Джефф приближается к черной дыре, тем сильнее его одолевает любопытное ощущение69.

* Побежали мурашки? Значит, все идет как надо.

Гравитация действует ему на ноги сильнее, чем на голову. Поначалу это кажется всего лишь слабым перекосом, но к тому времени, как Робо-Джефф оказывается примерно в 6400 километров (радиус Земли) от центра черной дыры, разница в силе тяжести, которая действует ему на голову и на ноги, будет равна всей гравитации на Земле. Как будто Робо-Джефф подвешен за макушку к подъемному крану, а ноги у него болтаются.

Приливная сила неумолимо нарастает, и чем ближе Робо-Джефф оказывается к центру черной дыры, тем сильнее его, бедолагу, вытягивает. Этот процесс астрономы прозвали «спагеттификация». Человеческое тело, если оно принадлежит Робо-Джеффу, а не Пластикмэну или мистеру Фантастику, в таких случаях не столько вытягивается, сколько ломается. Приливные силы наверняка окажутся смертельными, поскольку рекордные перегрузки при высоких ускорениях, которые в силах выдержать человек, составляют в 179 раз больше земной силы тяжести, да и то буквально на секунду (в автокатастрофе). А Робо-Джеффу придется подвергнуться таким же (и даже более сильным) перегрузкам постоянно — стоит ему лишь достигнуть 1150 километров от центра Амнезии.

Когда он приблизится к центру на 550 километров, разница в силе тяжести, действующей на ноги и на голову, станет примерно в 1500 раз больше, чем земная гравитация,— этого с избытком хватит, чтобы буквально разорвать человеческие кости,

Сами видите, путешествие во времени не назовешь увеселительной прогулкой.

Представим себе, что Робо-Джефф в детстве был пай-мальчиком и кушал много манной каши, и поэтому его кости и кибернетические суставы способны выдержать чудовищные нагрузки. Даже с этой натяжкой (простите за дурацкий каламбур) он обнаруживает, что ракетный ускоритель, который должен был вытащить его из гравитационного поля Амнезии, не запускается. Когда до центра остается всего 65 километров, Робо-Джефф начинает паниковать (сдержанно и мужественно, в стиле «где наша не пропадала») и посылает доктору Дейву в Академию злодейских исследований сигнал SOS. Однако поскольку фотоны из радиопередатчика Робо-Джеффа теряют энергию, когда движутся от центра черной дыры, доктору Дейву приходится настроить приемник на гораздо более, низкую частоту, чтобы услышать, как Робо-Джефф зовет на помощь.

Слушая свое обычное радио в диапазоне ГМ (от 88 до 108 мегагерц), доктор Дейв обнаруживает, что хотя Робо-Джефф передает сигнал на частоте 108 мегагерц, как они и договаривались, слышно его лишь в нижней части частотного диапазона. Именно об этом феномене мы и говорили — фотоны, которые Робо-Джефф посылает в виде радиосигнала, потеряли энергию, и поэтому кажется, что частота радиосигнала ниже. Когда доктору Дейву удается наконец поймать сигнал, голос Джеффа кажется ему медленным и низким — как будто слушаешь пластинку на низкой скорости или Аманду Лир на нормальной.

Робо-Джефф падает дальше, и связь пропадает.

Хотя нормальный ракетный ускоритель парочка поставить забыла, архизлодеи все же додумались оснастить скафандр Робо-Джеффа упомянутыми голубыми огоньками. Они светят уже не голубым светом, а зеленоватым, затем желтоватым, а затем красным, после чего становятся невидимы невооруженным глазом. После этого доктор Дейв может наблюдать Робо-Джеффа только через инфракрасный детектор.

Примерно в 30 километрах от центра черной дыры проходит горизонт событий, и с течением времени доктор Дейв замечает, что хотя Робо-Джефф приближается все ближе к границе, откуда нет возврата, он никак не может ее пересечь. Все время кажется, что Робо-Джефф находится снаружи от черной дыры. Однако огоньки на его скафандре в конце концов уходят в инфракрасный спектр настолько, что детектор доктора Дейва их уже не видит.

С другой стороны, с точки зрения Робо-Джеффа, все, наоборот, ускоряется, и сигналы из Академии злодейских исследований доходят до него на высоких частотах. Что же происходит в тот момент, когда он пересекает горизонт событий?

Если не считать того, что Робо-Джеффа, скорее всего, давно нет в живых и теперь ему уже не вернуться, он ничего особенного не заметит. Он будет просто неумолимо падать к «сингулярности». Разумеется, оказавшись по скверную сторону от горизонта событий, он уже не может больше отправлять фотоны, а поэтому не остается никакого сценария, кроме одного — его порвет в клочки. Пусть утешается тем, что с того момента, как ему станет неприятно (когда приливные силы составят около 10 g, то есть в 10 раз больше земной гравитации), до полного разрушения пройдет около одной десятой секунды.