действуют так называемые приливные силы. Грубо говоря, его голова начнет притягиваться чуть сильнее, чем ноги. И из-за приливных сил его просто разорвет на части. Космонавта будет растягивать и растягивать, пока весь он не будет разобран на мельчайшие кусочки (надеюсь, что вы не за обедом читаете эту книгу, а то картину я нарисовал, мягко скажем, неаппетитную). До горизонта событий человек доберется уже разобранным на атомы, и в таком виде попадет внутрь черной дыры.
Почему черные дыры важны для появления жизни
«Черные дыры уничтожают все живое и неживое! О каком позитивном влиянии на жизнь может идти речь?» – спросите вы. Я задался ровно тем же вопросом, когда открыл очередную статью в октябрьском номере «Астрофизического журнала» за 2021 год. Оказалось, черные дыры и правда могут повысить вероятность появления жизни в галактике. Происходит это следующим образом.
Углерод – важный элемент для появления органической жизни. Образуется он в недрах звезд. Причем чем массивнее звезда, тем выше запас углерода. Вот только покидает он звезду неохотно. По оценкам Роба Фармера, немецкого астрофизика из Института Макса Планка, крупная звезда, вращающаяся в паре с черной дырой, выбрасывает в космос почти в шесть раз больше углерода.
Ядерные реакции внутри массивной звезды сначала превращают водород в гелий. Когда в ядре заканчивается водород, звезда расширяется. В этот момент гелий постепенно преобразуется в углерод. Когда звезда сбрасывает оболочку, в космическое пространство и выходит углерод. Звезда с массой в 40 солнц выбрасывает во время взрыва 1,1 солнечной массы углерода, если у нее есть «сестра» – черная дыра.
Если же звезда одинока, то количество углерода составляет всего 0,2 солнечной массы. Она прячет углерод внутри своего ядра. Черная дыра-напарница стимулирует более сильный взрыв, помогая высвободиться углероду. А чем больше углерода отправится в космическое пространство, тем больше вероятность появления жизни. Ведь чтобы возникла жизнь, природе нужно перебрать очень много вариантов.
Но углерод – не единственный способ, которым черная дыра стимулирует появление жизни. Массивные черные дыры в ядрах регулируют количество звезд, возможное в данной галактике. Международная группа ученых под руководством астрофизика Игнасио Мартина Наварро из Калифорнийского университета установила взаимосвязь между звездообразованием в галактике и массой черной дыры в ядре галактики.
Если бы черных дыр не было, то звезды были бы ярче и располагались плотнее, что снижало бы вероятность появления жизни. Потому что для жизни лучше подходит умеренная светимость, как у звезды класса «желтый карлик», к которому относится наше Солнце. А черные дыры не только поглощают «лишнее» вещество, но и разбрасывают по «рукавам» галактик газ и пыль. Разгоняясь на бешеной скорости, вещество покидает орбиту, на которой вращается вокруг черной дыры. И уже из этого вещества образуются новые звезды.
Новые звезды должны появляться, чтобы возникала вероятность появления новой жизни. Но без регуляции этого процесса галактика быстро потратит все вещество. К примеру, на заре появления галактики Млечный Путь процесс звездообразования в ней шел на уровне 10 солнечных масс в год. Сейчас этот процесс замедлился до 3 солнечных масс в год. В галактиках же с бурным звездообразованием – например, до 100 солнечных масс в год – весь газ быстро тратится. И такие галактики быстро потухают.
Квазар. Самая яркая… черная дыра
Когда ученые впервые открыли квазары, они были поражены. Небольшой по космическим меркам объект излучал, как тысячи галактик уровня Млечного Пути.
Квазары – это ядра далеких галактик, в основе которых – сверхмассивная черная дыра. Она поглощает окружающее вещество – другие звезды, газ, пылевые облака и т. п., – раскручивает их до высоких скоростей и раскаляет до высоких температур. И вся эта гигантская масса начинает ярко испускать энергию, которая и добирается до нас в виде фотонов.
Квазары существовали в далеком прошлом. Сейчас они находятся далеко, свет от этих объектов только достигает нашей планеты. Скорее всего, их уже не существует в таком виде. Пик расцвета квазаров пришелся на период 10 миллиардов лет назад.
Самый мощный из известных квазаров носит традиционное, с точки зрения астрофизиков, романтичное имя – J043947.08+163415.7. Находится он на расстоянии 12,8 миллиарда световых лет. То есть возник на заре Вселенной, когда она только отпраздновала свой первый миллиард лет. Этот квазар светит, как 600 триллионов солнц! Это как тысячи галактик одновременно, только из крайне компактного источника света. Связано это с тем, что на заре Вселенной звезды были намного массивнее. Наша галактика Млечный Путь появилась 13,2 миллиарда лет назад. И, весьма вероятно, для каких-нибудь далеких внеземных наблюдателей мы тоже выглядим как гигантский квазар.
Черные дыры со временем испаряются
Да, ничто не вечно в нашем мире. Черные дыры медленно испаряются. Эту гипотезу выдвинул Стивен Хокинг, потому явление и названо в его честь – излучение Хокинга.
Интересно, что на эту мысль Хокинга натолкнули два знаменитых советских астрофизика – Яков Зельдович и Алексей Старобинский. Когда Хокинг приезжал с визитом в Москву в 1973 году, ученые поделились с ним гипотезой, что черные дыры должны излучать частицы. Это следовало из принципа неопределенности Гейзенберга. Фундаментальный принцип квантовой механики подразумевал, что вращающиеся черные дыры должны порождать частицы. Но именно Стивен Хокинг смог довести эти соображения до полноценной гипотезы.
Квантовые эффекты черной дыры приводят к тому, что она медленно испаряется, теряя вещество. Квантовые эффекты способны преодолеть ограничения, которые накладывает на черную дыру горизонт событий. Но процесс этот крайне медленный – черная дыра неохотно расстается со своим веществом.
Черные дыры в нашей галактике. Есть чего бояться?
Согласно современным астрофизическим представлениям, сверхмассивные черные дыры, которые много лет растут, захватывая вещество, образуют ядра большинства галактик.
Млечный Путь – не исключение. В ядре нашей галактики находится сверхмассивная черная дыра Стрелец A* (так и произносится: «Стрелец А со звездочкой»).
Первая фотография черной дыры, сделанная с помощью телескопа Event Horizon. Это черная дыра, которая находится в центре галактики M87. Свечение вокруг – аккреционный диск. Фото Event Horizon Telescope
Но находится она от нас очень
