Какво крият черните дупки?

Някъде в края на 60-те години един от най-известните физици на изминалото столетие – Джон Уилър (1911–2008) участвал в научнопопулярно радиопредаване на ВВС.

Той дълго и цветно разказвал за разни космически чудеса, а в края преминал към болния за него въпрос за всячески „некоректни наблюдения и митични обекти“.

Тук американският учен с жар се нахвърлил върху хипотезата за съществуването на „застинали“ (тъмни, замръзнали) звезди, която изобщо не му била по душа. Изразявайки своето презрително отношение към тези „физико-математически фантазии“, той ги нарекъл „черни дупки“.

Така, с леката ръка на Уилър, образният термин „черна дупка“ се появил в медиите, а след това – и в научните работи.

Бездънните ями на пространство-времето

Черна дупка днес наричаме резултат от удивително природно явление – падане „вътре в себе си“ на масивни небесни тела. На латински collapsus означава „падащ“, затова и черните дупки често се наричат от астрономите „колапсари“. Присъщ им е такъв свръхсилен „концентратор“ на гравитационното поле, че нищо, включително светлината, не може да ги напусне.

Исторически черните дупки са предшествани от тъмни звезди, открити „на върха на перото“ на британския астроном Джон Мичъл (1724–1793). Въз основа на теорията на всемирното привличане на Нютон, Мичъл описал такива звезди, чиято сила на привличане задържала дори лъчите светлина.

Естествено, че забелязването на такава абсолютно черна звезда би било невъзможно. Своите изчисления Мичъл изложил на едно от заседанията на Лондонското кралско общество през 1784 г. и веднага попаднал под огън от критика. Такива феномени астрономията по това време не познавала.

Така идеята за тъмните звезди, или както днес ги наричат – Нютонови черни дупки, била задълго погребана в научните архиви. Спомнили си за нея чак в епохата на Айнщайн (1879–1955) и неговата теория за всемирното привличане.

Теорията на Айнщайн свързала гравитацията с изкривяването на пространството и веднага привлякла вниманието на много физици. Колегата му по Берлинска академия на науките Карл Шварцшилд (1873–1916) успял да покаже, че понякога много концентрирани гигантски маси могат да образуват нещо като бездънен „водовъртеж“ в пространство-времето.

Близо до колапсара на Шварцшилд трябвало да се случват чудни неща – сърцето на човека да започне да бие все по-рядко и рядко, часовникът му – безнадеждно да изостава, а светлината наоколо – да почервенява. Самият поток на времето би се забавял като река в мразовито време. А какво ще видим в дълбините на космическата бездна на колапсара?

Уви, там се случват толкова странни неща, че просто е невъзможно да се опишат популярно. Впрочем много физици, макар и да спорят за вътрешния строеж на черните дупки, теоретично вече са им намерили приложение.

Метро между галактиките

Преди повече от 30 години знаменитият астроном и научен фантаст Карл Сейгън решил да напише роман за междузвездните пътешествия, при което да не се занимава с празно фантазиране, а да създаде на страниците на своята книга „истински“ извънпространствен тунел. За обсъждане на детайлите той се обърнал към видния физик-теоретик Кийп Торн, а той с ентусиазъм се заел с изчисленията.

Торн и колегите му убедително доказали математически, че пространство-времевият канал може не само изкуствено да се създаде, но и да се поддържа в „работно“ състояние. Създадената по такъв начин червеева дупка в пространство-времето би свързала не само отделни ъгълчета от нашата галактика, но и междугалактичните простори.

Сътрудничеството между Сейгън и Торн довело до появата на научнофантастичния бестселър „Контакт“, скоро след това поставен в основата на зрелищния едноименен филм. Там наистина присъства своеобразно „метро“ между галактиките, по което пътешества главната героиня.

Междувременно Уилър критикувал не само черните дупки, но и всячески подпространствени преходи между тях. С голям сарказъм той ги наричал „къртичини“ и „червееви дупки“. Невероятно, но и тези изрази отначало попаднали в лексикона на журналистите, а след това прескочили и в научните трудове.

В научнофантастичната литература често се разказва за най-екзотичните начини да се преодолеят пространството и времето. Родила се дори своеобразна тактика на бъдещите „звездни войни“, когато бойният флот на земляните „изкопава“ в подпространството черна дупка и неочаквано се озовава точно в базата на враждебните извънземни, мигновено преодолявайки милиарди парсеци.

Впрочем, съдейки по астрономическите наблюдения, черните дупки ще изискват титанични усилия за своето „опитомяване“, тъй като те са опасни космически обекти, формиращи „релефа“ на Вселената.

Космическите канибали

Често астрономите фиксират чудовищни изблици на енергия, идващи от Далечния космос. Това може да е ехо от драматични процеси от гибелта на планети и звезди в бездните на черни дупки. Космическите чудовища разкъсват газовото тяло на непредпазливо приближилата се звезда и изцяло „поглъщат“ по-малките небесни тела – планети, комети и астероиди.

Мощната приливна сила разтяга звездата и предизвиква падане на газа от нея в черната дупка. Астрономите са стигнали до заключението, че черните дупки не се раждат огромни, а постепенно растат от газа и звездите на галактиките.

Сред черните дупки се срещат и скитници които бързо се преместват в звездните острови на галактиките. Заедно със своите уседнали събратя тези „космически канибали“ постоянно не само поглъщат планетни системи, но и газово-праховите облаци, протягащи се между звездните купове.

Астрономите отдавна са забелязали, че в по-малките галактики черните дупки са по-малко масивни. Окончателната маса на черната дупка се формира в процеса на формирането на галактиката. В някои случаи черните дупки се увеличават не само от поглъщането на газа на отделните галактики, но и чрез сливане на галактики, в резултат на което черните им дупки се обединяват.

В самия център на Млечния път се разполага ядрото на нашата галактика, в което е скрит тайнственият обект Стрелец А*. Астрономите смятат, че това е главният претендент за ролята на черна дупка с маса около четири милиона слънчеви. Периодично този наш местен „канибал“ си „похапва“ една или друга звезда. И ето тогава рентгеновите телескопи регистрират „предсмъртния вик“ на светилото във вид на импулс рентгеново излъчване.

Впрочем черните дупки може да са и съвсем миролюбиви, образувайки двойни звездни системи с обичайни светила. Само че тази идилия също приключва трагично и след стотици милиони, а може би и милиарди години дистанцията между черната дупка и звездата намалява до критичен предел. Движението на звездата става неустойчиво и след няколко оборота около черното чудовище тя изчезва в неговата паст.

Загадката на Тунгуския метеорит

Принципно е трудно да се създаде изкуствена черна дупка. За тази цел е необходимо да се свие всяка маса до размерите на гравитационния радиус (радиусът на сферата, върху която силата на привличане, създавана от масата вътре в тази сфера, се стреми към безкрайност), а след това тя сама ще започне да се свива катастрофално и да колапсира.

Това далеч не е лесно да се направи, тъй като колкото е по-малка масата, толкова е по-малък гравитационният радиус. Например гравитационният радиус на Земята е равен примерно на един сантиметър, а за да се превърне в черна дупка Луната, ще се наложи тя да се свие до голяма молекула.

И все пак, с помощта на модели микроскопични дупки, или както често ги наричат – микроколапсари, понякога се опитват да обяснят всячески загадъчни явления. Така има хипотеза, че прочутият Тунгуски метеорит не е бил нищо друго, а миниатюрна черна дупка, блуждаеща из вселенските простори.

Може, разбира се, да не обръщаме внимание на подобни измислици, но тук възникват любопитни детайли – пълната липса на остатъци от метеорита, необичайният характер на взрива и противоречивите наблюдения на траекторията на полета.

Има идеи, че подобен микроколапсар е имал и съвсем земен произход. Става дума за това, че именно в периода на падането на Тунгуския метеорит американският гений Никола Тесла (1856–1943) е изпитвал на удивителната кула Уондърклиф вълнови резонатор, който с помощта на „стоящите вълни на световния електрически ефир“ трябвало да предаде енергия в мащабите на цялата планета.

Градските легенди разказват как над Подкаменна Тунгуска прелетял колосален плазмоид, който мигновено колапсирал в мини черна дупка. Този процес предизвикал ураган от енергия, фиксиран като тунгуското чудо.

Съществува и вариант на тази хипотеза, в която самият Тунгуски метеорит представлявал именно миниатюрна черна дупка, пронизала нашата планета с огромна скорост.

Доколко правдоподобни са изводите на физиците теоретици? Съществуват ли в действителност червееви дупки в пространство-времето, или това е само своеобразна „физико-математическа фантастика“?

И най-главният въпрос – може ли да се предложат реални експерименти по създаването на изкуствени подпространствени червеви дупки, водещи в други измерения?

Големият адронен колайдер – генератор на микроколапсари

Изчисленията показват, че микроскопичните черни дупки съвсем реално може да възникнат в експерименти на ускорители на елементарни частици, такива като широко известния Голям адронен колайдер.

Принципът на действие на колайдера теоретично е доста прост – представете си тръба, в която две гигантски пушки стрелят една срещу друга със специфични снаряди – елементарни частици, от които се състоят атомите.

Срещайки се, тези снаряди се разпръсват като фойерверки на всякакви отломки, сред които може да има и микроскопични черни дупки. Ако физиците от Големия адронен колайдер открият тези микрообекти, то научната сензация далеч ще засенчи скорошното откритие на „божествената частица“ – Хигс бозона.

Някои учени смятат, че микроколапсарите са много опасни обекти, които могат да доведат до планетарна катастрофа. Пускането на Големия адронен колайдер беше съпровождано от протестни акции, а група физици дори дадоха ЦЕРН на съд като организация, подлагаща човечеството на смъртна опасност.

В края на краищата страстите поулегнаха, тъй като физиците нагледно показаха, че всеки миг на земната повърхност се изливат лавини от космически лъчи, многократно превишаващи по енергия продуктите от сблъсъците на колайдера. И все пак потоците космически лъчи със свръхвисоки енергии не представляват никаква опасност и не пораждат микроскопични черни дупки.

От друга страна, компютърни модели показват, че ако Земята бъде посетена от минидупка, то тя веднага би пропаднала към центъра на нашата планета и би започнала да се върти около него, поглъщайки магмата.

Но колкото и зловещ да изглежда този процес, за да се прояви той на повърхността, ще бъдат необходими няколко милиарда години. Така че е напълно възможно отдавна да си живеем с черна дупка под краката…

Бъдещето на Вселената и живот в черна дупка

Не е известно ще съществува ли след милиарди години човечеството, но в оптимален вариант астрономите на далечното бъдеще ще наблюдават съвсем друга Метагалактика.

Повечето звезди ще изгорят, а слънцеподобните светила ще се превърнат в свръхплътни джуджета. В същото време по-масивните звезди ще станат черни дупки. Но тези остатъци както и преди ще се въртят около центъра на галактиката.

Сблъсъците между остатъците ще изхвърлят някои от тях. Останалите ще се установят на по-близки до центъра орбити и в края на краищата ще се съберат заедно, образувайки в центъра на галактиката гигантска черна дупка, която един ден ще погълне цялата материя.

Краят на живота и на разума в нашата Вселена

Някои съвременни теории предсказват, че и в страшните дълбини на черните дупки може да съществуват цели планети, неопределено дълго въртящи се около централната точка. По предварителни изчисления такива планети дори може да са ярко осветени от фотоните, попадащи отвън в капана на дупката и въртящи се заедно с другите тела на същата стабилна орбита.

Остана да решим само последния въпрос: може ли на планетите в черната дупка да съществува живот? Според отделни теоретици възможно е и това. Освен това, спасявайки се от космически катаклизми, нашата бъдеща високоразвита цивилизация ще може да намери реално убежище в недрата на свръхмасивната черна дупка, заемаща ядрото на Млечния път.

Разбира се, колонизаторите на черни дупки ще трябва да решат редица грандиозни задачи, като например противодействието на колосалните приливни сили и защитата от силните потоци радиация. Но от гледна точка на еволюцията разумът на цивилизацията, успяла да проникне в черна дупка, ще притежава наистина приказни технологии, способни да решат най-фантастичните проблеми.

Възможно е още след няколко хилядолетия човешката цивилизация съвсем свободно да открива портали към други светове. Тогава за човечеството няма да са страшни никакви космически катастрофи и то ще може свободно да пътешества по различни вселени, избирайки си най-благоприятното място.

Освен това, когато разбере как се раждат вселените и защо имат различни свойства, свръхцивилизацията може да се заеме през гърлото на черна дупка с търсенето на готови и създаването на нови светове, по-приспособени за живот и неподложени на катаклизми.

И така, какво крият черните дупки? Път към други светове, безгранична енергетика на бъдещето, последно издихание на Вселената или цивилизации на чужди светове?

Възможно е отговорите на част от тези въпроси да разберат още нашите наследници. Но остава само да чакаме вълнуващия момент, когато астрономите най-накрая ще могат да пристъпят към непосредствено изучаване на „кандидатите за гравитационни колапсари“.

Тайны ХХ века