80 лет со дня выхода первой статьи о черных дырах

1 сентября – удивительно богатая на события дата. Кажется, многие из них специально стремились случиться именно в этот день. Мы стабильно ассоциируем первый день осени с началом занятий в школе, весь мир – со стартом самой кровопролитной войны в истории.

Черная дыра (Фото из открытых источников)

На этом фоне другие важные моменты меркнут, но не теряют своей актуальности. Например, 1 сентября 1939 года впервые вышла в свет статья, описывающая механизм возникновения черных дыр. Удивительно, но все открытия в этой области, сделанные с тех пор, только подкрепляют теорию Оппенгеймера и Снайдера. А ведь с ней не был согласен сам Альберт Эйнштейн.

Ирония истории

История – та еще шутница. Иногда она закладывает такие виражи и выдает настолько умопомрачительные хитросплетения, что ни один голливудский сценарист не смог бы тягаться с ней. Это касается и статьи о черных дырах.

Строение черной дыры (Фото из открытого источника)

Революционная теория вышла в свет в журнале Physical Review именно в тот день, когда Гитлер начал реализацию своего плана по обретению мирового господства. Разумеется, в таких условиях мало кому было дело до космоса. Причем включая самого американского физика Оппенгеймера, который резко переключился на дела земные. На многие годы его основной целью стала разработка атомного оружия. И здесь – еще одна шутка истории.

В том же номере журнала, где была опубликована работа о черных дырах, на соседних страницах можно увидеть статью под названием «Механизм ядерного распада». Ее авторы – знаменитые Нильс Бор и Джон Уилер. Ученые дали теоретическое обоснование процессу, который сделает возможным всю будущую работу Оппенгеймера.

Забавно, что по окончании войны уже Уилер посвятил большую часть своего времени черным дырам. Он же выступает автором самого термина.

«О безграничном гравитационном сжатии»

Именно так называлась интересующая нас статья. Ее основная тема – механизм, лежащий в основе образования черных дыр. Оппенгеймер считал, что звезда, израсходовавшая весь запас топлива для реакций термоядерного синтеза, может превратиться в черную дыру, если ее масса не достигнет определенной величины. В этом случае ее собственная гравитация запускает процесс бесконечного сжатия. Эйнштейн полагал, что такое невозможно. Но даже величайшие умы могут ошибаться.

Статья описывает процесс сжатия довольно подробно, затрагивает даже аспект времени – как долго длится коллапс звезды, причем для наблюдателей, находящихся в разных точках пространства.

Черная дыра – что же это

Все просто – это звезда. Почему же она черная? Ведь звезды светятся, они яркие. Дело в том, что свет просто не может покинуть ее. Как такое возможно?

Что же такое – черная дыра (Фото из открытого источника)

Элементарно. Существует такое понятие, как «скорость убегания». В принципе, его суть ясна уже из названия – это показатель того, какую скорость надо набрать телу, чтобы преодолеть притяжение другого тела. Например, если подбросить в воздух игрушечную ракету, она почти сразу упадет на Землю. А вот настоящая способна улететь в космос.

Все потому, что она набирает скорость, большую чем 11,2 км/с – именно такова скорость убегания на Земле.

А игрушечная ракета этого не может. Если поставить на нее моторчик и увеличить скорость, она взлетит выше, но притяжение все равно не преодолеет.

На каждом небесном теле своя скорость убегания, которая зависит от его массы и, соответственно, гравитации. Например, на Юпитере она уже превосходит 60 км/с, а на Солнце – шесть сотен километров в секунду.

Теперь вернемся к свету. Его скорость огромна, но все-таки показатель ее конечен – это 300 тысяч километров в секунду. И вот если появляется достаточно тяжелый объект, чтобы покинуть который нужно разогнаться сильнее, свет оказывается в ловушке. А мы просто не видим это тело, ведь нашему зрению надо, чтобы свет достиг сетчатки глаза.

Интересно, что ранее черные дыры назывались «темными звездами» – более поэтично, но вполне по сути дела.

Возможна ли сингулярность

Эйнштейн полагал, что нет. Современная наука отвечает на этот вопрос диаметрально противоположно. Оппенгеймер допустил этот процесс еще в 1939 году.

Сингулярность (Фото из открытого источника)

Уже тогда было известно, что звезда начинает сжиматься, когда в ее недрах прекращается термоядерный синтез. При определенной массе она превращается в белого карлика. Даже была просчитана необходимая для этого процесса масса. Но что будет, если звезда весит намного больше?

Оппенгеймер предположил, что в этом случае сжатие приведет к образованию точки, обладающей бесконечной плотностью. Это и есть сингулярность. И рождение черной дыры.

Дальнейшее развитие науки показало, что Эйнштейн был неправ, опираясь на свои уравнения, которые в сингулярности попросту не действуют.

В 1967 году Уилер придумал термин «черная дыра». С тех пор они стали регулярными героинями космической фантастики, как главные хищники Вселенной.

Мечта Хокинга

Стивен Хокинг был главным сторонником черных дыр. Он мечтал однажды увидеть одну из них, но, к сожалению, не дожил до того момента, когда ученые представили миру первый снимок космической невидимки.

Возможно, когда-нибудь люди повторят путь героев «Интерстеллара» и узнают, что же там внутри. Пока же нам обещают впечатляющее видео горизонта событий. Ждем новостей!

Ссылка на основную публикацию