Техника - молодёжи 1984-06, страница 39

ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ... В ЧЕРНОЙ ДЫРЕ?

Н 4-й стр. обложим

ГЕОРГИЙ ГУРЕВИЧ, писатель-фантаст

^Черная дыра, пожалуй, самый экзотический из всех астрономических объектов. Невидимый капкан на кос мических путях! Нечто крошечное, но могущественное! Сверхсила, сверхплотность, предел достижений природы, неодолимо привлекающий вни мание исследователе^ Да и писателю-фантасту трудно нынче обойтись без черной дыры...

О скорости 11,2 км/с знает каждый. Ее необходимо развить, чтобы улететь из поля земного тяготения. А вот чтобы оторваться от черной дыры, необходима скорость света 300 тыс. км/с. Поскольку это предел скоростей в нашем мире, ничто не может покинуть черную дыру. И она не способна светиться, издалека не видна. А вблизи — черный кружочек на черном небе...

^Черные дыры действительно очень малы по космическим масштабам. Теоретически черной дырой может стать любое тело, нужно только утрамбовать его как следует. Земля наша сделалась бы черной дырой, если бы ее спрессовали в шарик ради усом чуть меньше сантиметра; Солнце станет черной дырой, если сжать его до размеров большой горы (точнее, шара радиусом 3 км). Плотность такого «сколлапсировавшего» Солнца составила бы 2-Ю¹⁶ г/см³, как у атомных ядер. А у Земли еще больше — 2-10²⁷ г/см³!

^Давайте не будем пытаться вообразить себе эти чудовищные величины — все равно не получится. Обратим лучше внимание на то, что плотность «солнечной» черной дыры приблизительно в 100 миллиардов раз меньше плотности дыры «земной». А масса Солнца, как известно, примерно в 300 тыс. раз превосходит земную.

Такой вот получается парадокс — чем больше масса, тем меньше плотность! И действительно, плотность черной дыры обратно пропорциональна квадрату ее массы. Стало быть.

эта плотность совсем не обязательно такая уж колоссальная. Например, если превратить в черную дыру всю нашу Галактику (для этого придется сжать ее в шар радиусом около 300 миллиардов километров), то ее плотность будет вполне скромной — раз в тысячу меньше, чем... у обычного воздуха. Не сверхплотность, а почти вакуум. Какой же будет она у еще более массивных объектов?

Построим график. Отложим на одной координатной оси скорость отрыва (она же вторая космическая) от данного небесного тела (она характеризует гравитационное поле на его поверхности), а на другой — его массу. Полученная диаграмма «масса — гравитация» изображена на 4-й странице обложки.

Нижняя горизонтальная прямая соответствует телам, у которых вторая космическая скорость равна скорости света. Как мы уже знаем, это черные дыры. Все остальные космические объекты (за немногими исключениями) ложатся на характерную зигзагообразную линию. Первый же взгляд на нее вызывает следующие недоуменные вопросы:

1. Почему все астероиды, луны, планеты и звезды ложатся практически на одну прямую?

2. Почему эта прямая обрывается на уровне звезд-сверхгигантов с массой около 50 солнечных?

3. Почему все звездные скопления (рассеянные и шаровые, а также галактики) тоже ложатся на одну прямую?

4. Почему есть заметный разрыв между галактиками-сверхгигантами и скоплениями галактик?

5. Куда следует продолжать зигзаг за пределами наблюдаемого — вверх или вниз, к линии черных дыр или же параллельно ей?

Проще всего ответить на первый вопрос. Прямые, пересекающие график наискось, — это линии равной плотности. Плотность всех небесных тел — от пылинок до звезд — примерно одинакова, около единицы. (Отклонения на один-два порядка в логарифмическом масштабе малозаметны.) Такова плотность атомов и такова плотность любых жидких и твердых тел, состоящих из атомов. Силы тяготения стремятся уплотнить, сдавить скопления атомов, но встречают сопротивление атомных оболочек. Таким образом, первый отрезок зигзага — это фронт атомного сопротивления тяготению.

Обращает на себя внимание обозначенный вопросительным знаком разрыв в этом фронте —• отсутствие небесных тел между планетами-ги-гантами типа Юпитера и красными карликами — наименее массивными из звезд. По всей вероятности, раз

рыв этот кажущийся. Просто эти гипотетические тела (в свое время я назвал их инфрами) не светятся совсем или светятся слишком слабо, чтобы их заметили телескопы...

Вопрос второй — о резком подъ еме на диаграмме — тоже не вызывает споров, наукой уже прояснен Острие звездного зуба это

место сражения двух гигантов: гравитации и ядерной энергии. В звезде вроде нашего Солнца силы равны, борцы застыли в схватке, застыли на миллиарды лет, ни один не может победить... Ничья. Но в более крупных звездах кто-то вырывает победу. Если берут верх ядерные силы, следует космический взрыв, звезда превращается в газовую туманность .. Если же побеждает гравитация, светило сжимается и превращается в белый карлик — их облачко обозначено пониже звездного зуба — или же спадается в нейтронную зве <ду — удивительное небесное тело с массой Солнца, а размером с небольшой астероид. Нейтрон ная звезда — это почти черная дыра, ей осталось лишь чуть-чуть до предельной линии.

Но если даже гравитация и разбита на звездном зубе, она все-таки не сдается. Терпеливо и медлительно собирает она газ, пыль и обломки, вновь образуя звезды (кстати, наше Солнне — звезда второго поколения, его вещество когда-то прошло сквозь ядерное горнило). Из обновленного мгтериала гравитация формирует целые группы звезд. Немногочисленные легко расползаются — их вза имное притяжение слишком невели ко. Но чем больше воинство, тем оно крепче. Начинается новый отрезок зигзага — участок звездных систем: шаровых скоплений и галактик.

Но почему все-таки они ложатся нэ одну и ту же прямую, почему у всех плотность порядка 10—²⁴—10 —²², никак не более 10—²⁰ г/см³? Ведь между звездами в скоплениях и галактиках межзвездная пустота, препятствий для сближения никаких. Силы тяготения весьма основательны, не позволяют звездам разбегаться. Разбежаться не могут, но и не сближаются почему-то.

В солнечной системе равновесие поддерживается движением по орбитам. Но многие галактики и шаровые скопления вообще не вращаются, ядра других вращаются как твердые тела.

График подсказывает аналогию Ведь первый падающий участок получился потому, что атомные ядра не могут сблизиться, потому что они окружены отрицательно заряженными оболочками, а одноименные заряды, как известно, отталкиваются друг от друга. А что, если и у звезд есть какие то оболочки, не позволяющие им сходиться вплотную? Ко-

ТРИБУНА СМЕЛЫХ ГИПОТЕЗ