На Всероссийском фестивале NAUKA 0+ главный научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского института метрологической службы (ВНИИМС) Кирилл Бронников рассказал о загадках космоса, черных дырах и путешествии во Вселенную будущего.
©Hans Braxmeier / Pixabay
По словам Бронникова, черные дыры и кротовые норы связаны с гравитационными силами, искривлениями времени и пространства, а также с материей. Общая теория относительности Эйнштейна доказала, что тяжелые тела могут искривлять пространство, буквально «прогибая» его под себя. А черные дыры и кротовые норы – это очень тяжелые тела.
Вообще, черная дыра – это область пространства-времени с мощнейшим гравитационным полем, притягивающим все вокруг. Стоит любому космическому объекту приблизиться к горизонту событий – и он уже никогда не сможет вернуться. Даже скорость света не в состоянии преодолеть притяжение черных дыр – собственно, эта их способность удачно обыгрывается в названии.
Никто не знает, как точно образовались черные дыры. По одной теории, в ранней Вселенной пространство было заполнено исключительно плотной материей. Но там, где эта плотность оказывалась чуть сильнее, вещество сжималось под действием собственного гравитационного поля и образовывало дыру. Также есть версия, что черные дыры рождаются благодаря коллапсу остатков звезд: когда угасающая звезда начинает катастрофически сжиматься, происходит взрыв с огромным выбросом энергии, при этом остаток звезды продолжает сжиматься и начинает поглощать ближайшие объекты, превращаясь в большую черную дыру.
Размеры черных дыр широко варьируются, хотя вес достигает невероятных показателей. Например, черная дыра диаметром в несколько сантиметров на деле весила бы больше, чем Земля! А теперь представьте, какая масса должна быть у черной дыры, лежащей в центре нашей галактики Млечный Путь! Мы получим ответ, если возьмем массу Солнца и увеличим ее в 4 млн раз.
Что же находится внутри черной дыры? Это область сингулярности, где кривизна бесконечна, то есть понятия «пространство» и «время» там в буквальном смысле перестают работать. Силы гравитации внутри черной дыры по-разному действуют на разные части объекта, поэтому тот же воздушный шар, оказавшись в черной дыре, станет похож на веревку. Если черная дыра вращается, то, попав во временной тоннель внутри нее, объект выйдет измененным через область белой дыры (обратная противоположность черной: из нее все только вылетает и не может вернуться обратно). А так как время внутри черной дыры не подчиняется физическим законам, проход через черную дыру станет путешествием во Вселенную будущего, из которого невозможно вернуться.
Черную дыру не увидеть телескопом. В реальных условия вокруг дыр есть горячие диски, в которых движутся притягивающиеся объекты, – излучение от них и ловится современным оборудованием.
Первое прямое наблюдение черной дыры произошло 10 апреля 2019 года. Проекту «Телескоп горизонта событий» удалось сфотографировать черную дыру в эллиптической галактике Мессье-87, находящейся в 55 млн световых лет от нас. Также установить местоположение черной дыры можно линзированием: для этого нужно проследить за солнечным светом. Если поток резко меняет свою траекторию, значит, рядом есть черная дыра, которая отклоняет свет гравитацией.
Кротовые норы – объект пространственной геометрии, имеющий свойства тоннеля. На фотографиях, сделанных учеными, видно, что кротовая нора своего рода «мост», искривляющий пространство настолько, что позволяет значительно сократить расстояние между двумя далекими точками. Именно поэтому кротовые норы могут служить машинами времени: путешествие через тоннель займет намного меньше времени. А если по этому же тоннелю вернуться обратно, получится вернуться в прошлое.
Впрочем, ни одной кротовой норы обнаружить пока не удалось. Это лишь предположения ученых. Основная трудность состоит в том, что физика кротовых нор подразумевает экзотические свойства – например, отрицательную плотность и энергию.
Происхождение кротовых нор может объяснить пространственно-временная пена на планковском масштабе. Для этого нужно представить, как мы берем точку пространства и углубляемся внутрь нее на все меньшие масштабы, доходя до размера атомов и еще дальше, до измерений квантовой физики, где пространство и время теряют свои классические свойства. Так как там происходит квантовый хаос, из-за высокой плотности материи на раннем этапе Вселенной могли произойти слияние двух точек, образование некого тоннеля между ними. А затем при расширении самой Вселенной раздувание пространственно-временной пены могло достигнуть вполне макроскопических размеров.
Кротовые норы и черные дыры остаются слишком загадочными объектами нашей Вселенной. Существуют версии, что они – плоды усилий других сверхцивилизаций. Ученые спорят об отличиях кротовых нор от черных дыр, выдвигают различные теории о том, как можно получать бесконечную энергию от черных дыр или провести тоннель от одной точки нашей Вселенной к другой. И несмотря на то что данных об этих сложных явлениях нашего космоса недостаточно для полного понимания, мы надеемся, что когда-нибудь человечество действительно сможет строить электростанции около черных звезд и совершать поездки между галактиками по космическому «метро».
