Техника - молодёжи 1994-06, страница 8

Ученые спорят_

Академик А.Д.Сахаров писал в воспоминаниях: «В конце 1969 года ко мне пришел один физик (М.Герценштейн). Он принес работу, в которой пытался доказать невозможность «черных дыр». Я не согласился с его аргументами Но эта дискус сия вернула меня к научным вопросам. Я написал работу под названием «Много-листная Вселенная» в другом смысле слова, чем в работах 1979—1982 гг.».

Уже четверть века продолжается теоретический спор автора публикуемой статьи < крупнейшими учеными мира. Однако в подобных случаях доводы пасую перед авторитетами. Но недавно появился аргумент, способный перевернуть устоявшиеся представления. А пришел он из космоса.

в «черные дыры» подорвана

Михаил ГЕРЦЕНШТЕЙН,

доктор физико-математических наук

Вера

Взгляните на Солнце. Как и любая звезда оно — шар из газа. Его масса, а значит, тяготение — колоссальны по земным меркам. Но почему тогда вещество не падает к центру, гравитационно не коллапсирует?

Дело в том, что внутри звезды идут термоядерные реакции, и температура там достигает миллиардов градусов. А в результате, во-первых, поднимается давление газа, которое противодействует тяготению. Во-вторых, возникает рентгеновское излучение, и его давление тоже уравновешивает притяжение. Она напоминает воздушный шарик, как бы надутый излучением, то есть находится в состоянии статического равновесия.

Продуктом реакций в звезде является термоядерный «пепел»— углерод, железо. Как более тяжелый, он движется к центру скапливается, образуя ее ядро. Подчеркнем: здесь термоядерные реакции уже не идут, излучение постепенно исчезает, и его давление, естественно, уменьшается. Количество пепла увеличивается, масса, размер и поле тяготения ядра растут.

Если энергия не выделяется, то вещество можно рассматривать как холодное (конечно, условно, ведь температура превышает сотни миллионов градусов), когда тяготение вроде бы уже не имеет противодействия. Зна

чит статическое равновесие должно нарушиться, вещество упадет на ядро, и наступит коллапс?

Оказывается, все куда сложнее. В «холодной» звезде тоже есть силы, уравновешивающие притяжение, правда, при гораздо большей плотности вещества и меньшем радиусе. Это давление его электронов, которое возрастает при сильном сжатии. (Точно так же противи ся сжатию любой атом.)

Дальнейшая судьба звезды зависит от ее массы и размеров. Ведь в конце концов именно они определяют силу тяготения. И здесь возможны такие варианты. Первый — звезда превращается в белый карлик. Его вещество со стоит из электронов и атомных ядер, масса — не более 1,2 — 1,5 массы Солнца, диаметр примерно как у Земли. Второй — нейтронная звезда. Из-за большего тяготения в веществе возникают большие давления, и тогда электроны вдавливаются в ядра, соединяются с протонами и образуют нейтроны. Максимальная масса та же, что и белого карлика, радиус около 10 км. Принципиально важно отметить: в первом и втором случаях статическое равновесие, о котором мы говорили, соблюдается.

И наконец, третии вариант — «черная дыра». Ее масса больше, чем у

карлика или нейтронной звезды, а тяготение настолько велико, что статическое равновесие невозможно. (Нет сил, которые бы могли остановить падение вещества.) В итоге, она втягивает в себя и вещество, и энергию — согласно традиционной точке зрения становится для них «гравита-ционнои могилой», из которой ничто не возвращается. Стоит микроскопической «черной дыре» размером в 10 мкм упасть на Землю, как она быстро всосет ее в себя вместе с животными и растениями.

«Черные дыры» были открыты теоретически, «на кончике пера», и подобное представление о них бытовало многие годы. Но верно ли оно? Попробуем разобраться, Итак основным условием существования «черной дыры» теория считает невозможность сохранения статического равновесия. Однако столь ли оно необходимо' Ведь планеты не падают на Солнце, а электроны — на атомные ядра, хотя равновесия в таких системах тоже нет. «Держатся» же они за счет движения — динамических сил. Так может, звезда, которую мы посчитали системой статической, на самом деле динамическая?

Ответ на этот и многие другие вопросы указал взрыв сверхновой звезды, который наблюдался в феврале 1987 года. На фотографиях, сделанных до вспышки, запечатлен голубой гигант с массой более 20 масс Солнца. Цвет указывает, что в его оболочке есть только водород и немного гелия. А все тяжелые элементы сосредоточены в ядре.

Исходя из сложившихся на сегодня представлений, картина событий должна быть следующей. Реакции в ядре постепенно гаснут. Нако ■ нец наступает момент, когда они прекращаются вовсе. Вещество и энергия обязаны уйти в «гравитационную могилу» — родится «черная дыра».

В действительности все произошло наоборот. Вместо поглощения — взрыв и колоссальное выделение энергии! Однако самое удивительное — даже в другом. Оказалось, что в сброшенном после взрыва веществе присутствует радиоактивный кобальт. Причем довольно много — примерно 8% от массы Солнца. Откуда он взялся, ведь в оболочке его не было?

Сверхновая дала еще один экспериментальный факт который противо-

6