Черна дупка, която не може да съществува

През февруари 2015 година международен екип изследователи открили черна дупка, която, меко казано, много ги учудила.

Отначало китайските астрономи, използващи сравнително маломощния 2,4-метров Лицзянски телескоп, се натъкнали на квазар, сияещ само 900 млн. години след Големия взрив, при това с рекордна за небесните тела от това време яркост.

След като се обърнали за уточнение към екипи с по-зорки апарати, учените изяснили, че квазарът представлява (по-точно представлявал е преди 13 млрд. г.) маса от материя, вряща около потресаващо масивна черна дупка, която поглъщала активно тази материя.

Според оценките на астрономите квазарът е светел колкото 420 трилиона слънца, а масата на черната дупка по това време е била 12 млрд. слънчеви маси. За сравнение – масата на свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път е четири хиляди пъти по-малка. Днес това е най-яркият квазар в ранната Вселена, съдържащ най-масивната черна дупка от известните някога.

Но не става дума за рекорди – черната супердупка, според днешните представи, изобщо не е могла да се образува за толкова кратко време. Или казано по-точно, никой не разбира как тя е могла само за 900 млн. години да набере такава умопомрачителна маса.

Първото, което идва наум, са грешки в измерванията. Но съдейки по това, което знаем за Вселената, и по това, как я „измерваме“, те са слабо вероятни. В противен случай сп. Nature, където се появи съобщението за чудовищната черна дупка, нямаше да публикува подобна новина.

Лакомото бебе

Китайските астроном, първи заподозрели подобно безобразие, също не вярват в грешки на измеренията. Те изобщо не се смущават от факта, че един от най-ярките квазари във Вселената (поне седем пъти по-ярък от всички квазари от неговата епоха) бил открит със сравнително маломощен телескоп, докато много по-зорки уреди не забелязали това чудовище. Според Сяохъй Фан, астроном от Аризонския университет и един от авторите на статията, това е обичайна практика, прилагана при търсене на нови квазари.

„Процесът по откриване на подобни обекти се състои от две стъпки. Тъй като квазарите не са прекалено бледи и се срещат доста рядко, за да ги открием, са нужни на първо място широкоъгълни телескопи, а необходимост от голяма апертура тук няма. Тази необходимост възниквана втория етап, когато обектът вече е открит и е необходимо да се проведат по-точни измервания…

Това, което видяхме, много напомня бебе с огромни размери. Съществуващите теории, обясняващи процеса по образуване на черни дупки, наблягат на скоростта, с която расте тяхната маса, определени предели. Черната дупка, открита от нас, не се вмества в тях“, разказва д-р Фан пред Lenta.ru.

Лакомията на черните дупки, според авторите на откритието, се ограничава не само с недостига на „храна“ наоколо, колкото с т.нар. налягане на излъчването. Материята, поглъщана от черната дупка, преди да изчезне безвъзвратно зад хоризонта на събитията, набира огромна скорост и започва ярко да „свети“ във всички диапазони.

В резултат изпусканите от материята фотони частично компенсират гравитационното въздействие на черната дупка и забавят процеса на поглъщане на нейната маса. Именно това обстоятелство не допуска появата на прекалено големи „бебета“.

Черната дупка като черна кутия

Новият парадокс, свързан с черните дупки, който днешната наука не може да обясни, не обезкуражава особено учените. Просто в списъка с неяснотите и разминаванията, съществуващи около тези тайнствени обекти, се добавил още един въпрос.

Да започнем с това, че съществуването на черните дупки още не е доказано и е напълно възможно вместо с черни дупки да си имаме работа със свръхмасивни обекти. Теорията отрича такава вероятност, но колкото и да е странно, още никой не е доказал, че наблюдаваните множество черни дупки са именно черни дупки, а не нещо друго.

Това обстоятелство било отбелязано преди няколко години от акад. Анатолий Черепащук, директор на Държавния астрономически институт „Щернберг“. „За да докажем, че тялото, намиращо се в центъра на нашата галактика, е черна дупка, трябва да направим две неща: първо, експериментално да установим, че радиусът на тялото е равен на т.нар. гравитационен радиус за черна дупка с дадената маса (а аз черно тяло с около седем милиона слънчеви маси той е равен на около седем слънчеви радиуса), и второ, да докажем, че това тяло няма твърда повърхност, а вместо нея – хоризонт на събитията.“

Според учения двете задачи са изпълними и той се надява, че след 20 години учените ще могат да докажат наличието или отсъствието на черна дупка.

А засега си имаме работа не с небесно тяло в обичайното разбиране на тази дума, а с точка, сингулярност, поглъщаща в себе си цялата изядена от черната дупка маса от хоризонта на събитията вместо твърда повърхност. Хоризонтът на събитията е въображаема сфера, зад пределите на която, според законите на релативистката динамика, не може да се измъкне дори светлината. И в тази сфера с пространството и времето, ако се вярва на учените, се случват чудеса.

Цивилизации в черните дупки

Най-фантастичната версия за вътрешния живот на черната дупка е изказана през 2011 година от Вячеслав Докучаев, руски физик от Института за ядрени изследвания на РАН. Той заявил, че в черните дупки може да се крият цивилизации.

Не, живот в това пространство по-скоро не може да се зароди. Всеки намек за него тук ще бъде изгорен от невъобразимо силното излъчване на „сингуларността“. Но според днешните представи в черната дупка може да се попадне и при това да се избегне рискът от разкъсване от невероятната гравитация.

Според изчисленията на Докучяев при някои черни дупки има стабилни орбити за фотоните и неутралните частици. Фотонът, прелитайки покрай звездите, малко се отклонява настрани под действието на нейното привличане, а вече попадайки в гравитационния капан на черната дупка, може да се завърти около нея по орбита, подобно на нашите спътници. Теоретиците имат модели, в които, движейки се по такива орбити, фотонът може за известно време да се катери по хоризонта на събитията. Излизайки обратно, той вече попада в друга вселена.

Докучяев си задал въпроса: може ли да се намираш в черната дупка, без да паднеш на сингулярността и да не отлиташ в друга вселена. С други думи, има ли такива орбити за фотоните и други частици, които се намират изцяло в черната дупка.

И ученият открил такива орбити. Според него на планети, движещи се по дадените вътрешни орбити, може да съществува живот. Пределната гравитация, царяща в черните дупки, може да не се усеща от жителите на тези планети, тъй като фактически се намират в състояние на свободно падане.

Всички чудеса, свързани с пространство-времето, съществуват само за хипотетичния страничен наблюдател, но не и за тях самите. Тяхната планета ще се върти около сингулярността, точно както Земята около Слънцето, и на нея никога няма да настъпи нощ, тъй като в допълнение към светлината, идваща от сингулярността, ще ѝ светят фотоните, движещи се по своите стабилни орбити.

Докучаев не казва, че в такива условия в черната дупка може да се роди живот. Светлината от сингулярността и фотоните вероятно ще бъде непоносима за такъв уязвим процес. Но той смята, че вътре в черната дупка може да намерят убежище развити цивилизации.

„Тези цивилизации по ниво на развитие трябва да ни изпреварват с милиони, ако не и милиарди години. Ако изведнъж по някакви причини те пожелаят да се укрият в черна дупка, то ще могат да се заселят на вече съществуваща планета или да останат на собствена сфера на Дайсън.

Такива сфери преди много години предложи известният американски физик Фриймън Дайсън в качеството на транспортно средство за междузвездни пътешествия. По размер те може да са сравними с планети, а в сферите могат да живеят десетки и стотици хиляди хора, поколение след поколение, докато не достигнат целта. И те, с тяхното ниво на развитие, ще успеят да се справят с изпепеляващата светлина в черната дупка.“

Преди три години физиците откриха още едно препятствие, което нашите по-големи (много по-големи!) братя по разум трябва да преодолеят, за да попаднат в черната дупка и да останат живи. Оказва се, че макар хоризонтът на събитията да не се явява твърда повърхност, това все пак е реално съществуваща физическа среда – област, където цари много жестоко лъчение, способно да разпилее на елементарни частици всеки попаднал тук материален обект.

Физикът Стивън Хокинг преди време пък заяви, че хоризонт на събитията не съществува.