По словам профессоров, столкновение происходит следующим образом – они приближаются друг к другу и начинают вращаться вокруг друг друга все быстрее и быстрее, расстояние между ними уменьшается, и в какой-то момент они сливаются. И вот в это время, в последние моменты быстрого вращения и слияния, излучаются наиболее интенсивные гравитационные волны, которые возникла надежда измерить.
Слияние двух черных дыр и образование гравитационных волн на схеме
Мощность излучения волн была примерно в 50 раз больше, чем от всей Вселенной. Но это на начальном этапе. Поскольку столкнувшиеся черные дыры находились очень далеко, до нас гравитационные волны дошли уже с гораздо меньшей мощностью излучения. Мы – люди – их не почувствовали. Но! Что поразительно, сама планета пережила не самые лучшие моменты – гравитационные волны, достигнув Земли, начали сжимать и расширять ее. Это точно установлено сверхчувствительными детекторами астрокосмических обсерваторий!
Если бы эти гравитационные волны были чуть мощней, нам бы крупно не повезло.
Ведь гравитационная волна – это локальное возмущение гравитационного поля. Причем, когда она проходит через человека, допустим, то он будет чувствовать, как его сжимает и, с другой стороны, в перпендикулярном направлении несколько растягивает. На Земле эту гравитационную волну почувствуют и здания, и горы, и океаны. То есть все немножко сожмется, немножко растянется – со всеми вытекающими отсюда последствиями. Но гравитационные волны такой амплитуды могут получиться только при слиянии черных дыр, как это и произошло.
Образование одной черной громадины из двух – большая редкость. Те, от которых зафиксированы гравитационные волны, на расстоянии от нас около полутора миллиарда световых лет! А теперь представьте, что будет, если сольются черные дыры вблизи нас – а так и случится при столкновении Млечного Пути с соседней галактикой!
При этом в нашей Галактике не одна черная дыра. Их может быть сотни и больше. Но сверхмассивных – единицы. Это те, что обнаружены на сегодняшний момент. Но есть несколько гигантских звезд, которые в ближайшее время вполне могут превратиться в черную дыру.
23 февраля 1987 года в астрономии случилась сенсация – Земли достиг свет от звезды, взорвавшейся в Большом Магеллановом Облаке. Ближе к нам звезда еще не взрывалась! Во всяком случае, со времен изобретения телескопа. К маю того же года эту звезду можно было увидеть невооруженным глазом. Настолько ярко она светила! Взрыв звезды – это по сути ее смерть. А очень яркий свет – признак предсмертной агонии.
Не дай бог это произойдет со звездой не очень далеко от нас, тогда жизнь исчезнет на Земле. Если на расстоянии миллиарда световых лет вспыхнуло и прибор сейчас зашкаливает, а если взорвется звезда на расстоянии 10 парсек от Земли – она просто сдует всю атмосферу у Земли, такой интенсивности будет гамма-излучение.
Это явление сейчас очень детально и скрупулезно исследуется почти всеми астрономическими обсерваториями, и на месте этой звезды видят расширяющиеся облака – ударные волны святящегося газа. А самое загадочное и интригующее – а что же там, в центре, осталось? А что могло остаться: либо нейтронная звезда, либо черная дыра. Она имела где-то массу порядка 30 масс Солнца, и по всем научным представлениям она должна образовать черную дыру.
Есть в нашей Галактике звезда под названием Эта Киля. Ее масса раз в сто больше, чем у Солнца, а светимость в 5 миллионов раз (!) выше солнечной. И она находится в стадии, близкой к взрыву! Когда это случится? Возможно, через десять, двадцать тысяч лет, а возможно, и завтра.
По всем признакам взрыв будет гораздо мощнее, чем у звезды в 1987 году. Такое явление астрономы называют даже не вспышкой сверхновой, а гиперновой!
После взрыва большая часть вещества разлетится в пространстве, а на месте звезды останется, скорее всего, черная дыра. Последствия для нас абсолютно катастрофичные, ведь даже взрывы гораздо меньших звезд – серьезно опасны.
Представьте себе, взрывается 30 масс Солнца, 10 масс Солнца сжимается и образует черную дыру, а 20 масс Солнца, как шмотья газа раскаленного, разлетаются в стороны. И если у них на пути будет какая-то другая звезда или планета, они просто снесут ее и сожгут.
Что удивительно, могут существовать маленькие черные дыры. Размер их от одного атома до горы. Но их массу маленькой можно назвать только в том случае, если судить по космическим меркам. Для нас они – гиганты. Весят примерно как астероиды – миллиарды тонн! А возникли они, в отличие от более известных – сверхмассивных, не в результате смерти звезды!
Владимир Сурдин, старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга, констатирует: когда Вселенная начала свое существование в виде Большого взрыва, то есть резкого расширения, небольшие ее части могли задержаться в своем расширении, остаться такими же плотными, как до Большого взрыва. И практически это и есть черные дыры.
Впервые о малышках – черных дырах написал знаменитый английский физик Стивен Хокинг. По его гипотезе, в конце своей жизни они взрываются и перестают существовать.
Взрыв может быть очень сильным. Этот процесс еще никто не наблюдал. Но есть если не уверенность, то некое чувство у физиков, что это может быть. Подлет такой черной дыры к Солнечной системе был бы неприятным, это грозило бы действительно катастрофой.
Астрофизики Халлского университета в Великобритании описали возможные сценарии развития событий в случае, если Земля начнет падать в черную дыру. И такой вариант – совсем не фантастика. Грядущее столкновение нашей Галактики с соседней может привести к этому.
Если в результате такого процесса столкновения двух галактик траектория нашей звезды – Солнца – или какой-либо другой звезды изменится и будет направлена в сторону черной дыры, то черная дыра своими гравитационными силами может ее захватить. При этом наша звезда во время падения на черную дыру будет действительно разорвана приливными силами, и все мы окажемся внутри черной дыры с чрезвычайно плохими последствиями.
Мы – жители Земли, скорей всего, не заметим, как наша планета начнет движение в сторону черной дыры. Сила притяжения медленно и плавно станет нас перемещать. Но! Это только на начальном этапе! Дальше – гравитация космического монстра чуть ли не рывком притянет к себе Землю.
Тут прогнозы ученых крайне неутешительны, поскольку, по современным представлениям, если космическое тело – например звезда – попало внутрь черной дыры, за так называемый горизонт Шварцшильда, то уже оттуда выбраться никак не сможет и обязательно упадет в центр. Но до этого те же самые приливные силы, которые будут становиться все больше, разорвут это тело на части, и будет, конечно, очень плохо.
Спасения не будет. Если только по очень счастливой случайности эта черная дыра окажется кротовой норой. Так назвали космический объект, который очень похож на черные дыры, но при этом существенно отличается от них.
Если звезда падает в черную дыру, то она постепенно исчезает. А вот если она падает в кротовую нору, то она не исчезнет. Она чуть-чуть покраснеет, а потом опять станет нормальной, но по яркости слабее станет и будет все время видна в телескопы.
Никто еще не обнаружил в космическом пространстве эти кротовые норы! Пока только строятся гипотезы по поводу них. И самая сенсационная: эти норы – коридор в другую вселенную. Звучит фантастично. Но крупнейшие ученые мира убеждены в этом, и многие исследовательские программы нацелены именно на поиск кротовых нор!
Проблема в том, что кротовую нору видно, если та вселенная, с которой она соединена, светится, а если вселенная темная, то распознать такую дыру гораздо труднее. Можно распознать только по наблюдению тех объектов, которые падают в кротовую нору. Они не исчезают и должны быть видны.
«Миллиметрон», или по-другому «Спектр-М», – космическая обсерватория, запуск которой планируется после 2019 года. На расстоянии полутора миллионов километров от Земли она будет находиться! Отличный обзор – он необходим для запланированных исследований, среди которых и поиск кротовых нор.
Иллюстрация, изображающая рентгеновскую обсерваторию «Спектр-Рентген-Гамма»
Ведущие конструкторы НПО имени С. А. Лавочкина развернули работы по заданию Роскосмоса по проекту «Спектр-М». Дальнейшее развитие этого проекта оказалось на порядок сложнее, чем его начало. И сначала стали реализовывать астрофизический проект «Спектр-Рентген-Гамма». Там были установлены два телескопа, которые работают в рентгеновском диапазоне: один немецкий телескоп E-Rosita и российский телескоп.
В 40 раз выше чувствительность нового телескопа в проекте «Спектр-РГ», чем у предыдущего аппарата, работавшего еще в 90-е годы. Это значит, что настолько тщательней, детальней и точней специалисты изучат Вселенную. Полная научная программа займет семь лет: 4 года будет производиться широкий обзор всего неба, 3 года – точечный обзор отдельных галактик.
