Чудовища доктора Эйнштейна. О чёрных дырах, больших и малых

После нашей совместной работы в Лейдене он с религиозным пылом взялся за идею гравитационных волн и гонялся за ними до конца своей профессиональной карьеры. Я иногда задаюсь вопросом, не пробудил ли я в Вебере чрезмерный энтузиазм по поводу столь неподъемно сложной задачи. Не столь важно, является ли в конце концов первооткрывателем гравитационных волн он, другой человек или группа людей. В действительности он всегда будет заслуживать уважения – ведь он возглавил движение по этому пути. Больше ни у кого не хватило смелости искать гравитационные волны – до тех пор, пока Вебер не показал, что это в пределах возможного[335].

Несмотря на разочаровывающие результаты экспериментов Вебера, оставалась слабая надежда. В 1974 г. Джо Тейлор и Рассел Халс наблюдали за пульсарами с помощью 305-метрового радиотелескопа в Аресибо. Они нашли пульсар, совершающий 17 оборотов в секунду, но заметили систематическое изменение времени прихода импульсов. Период изменений составлял восемь часов, что заставляло предположить наличие двойной системы. Дополнительные наблюдения показали, что PSR1913 + 16 – это пара нейтронных звезд на тесной орбите немногим больше размера Солнца. Тейлор и Халс сообразили, что общая теория относительности предсказывает постепенное сближение компонентов двойной системы: орбитальный период должен сокращаться на 77 микросекунд в год, поскольку гравитационные волны уносят энергию системы. Пульсары – идеальные часы, и крохотное изменение периода было наблюдаемым (илл. 55). Обнаруженное уменьшение орбиты точно совпадало с предсказанием общей теории относительности[336]

. Это было убедительное, хотя и косвенное свидетельство в пользу гравитационных волн[337]. За эти точнейшие наблюдения Тейлор и Халс удостоились Нобелевской премии по физике в 1993 г.

Двойной пульсар указал дальнейший путь. Открыли еще десяток систем. Астрономы поняли, что должны существовать и двойные черные дыры с более сильной гравитацией и, соответственно, более мощными гравитационными волнами. Возможно, достаточно чувствительный детектор позволил бы обнаружить их напрямую.

Когда сталкиваются черные дыры

Это история двух сформированных черных дыр, чье столкновение моментально высвободило огромное количество гравитационных волн, несущих в десять раз больше энергии, чем свет всех звезд во Вселенной. Это также история появления новой области астрономии.

Перенесемся на 11 млрд лет назад. Вселенная – милое местечко, она в три раза меньше и в три раза плотнее, чем сейчас. Она переживает «этап строительства»: небольшие плотные галактики сливаются друг с другом и в них активно образуются звезды. В одной маленькой и ничем не примечательной галактике, в области, где хаотически перемещаются газ и пыль, образуется две огромные звезды – в непосредственной близости друг от друга. Они в 60 и в 100 раз массивнее Солнца – предельной для звезд массы. Всего за несколько миллионов лет – по космическим меркам это мгновение – обе звезды расходуют ядерное топливо. Более массивная из них живет быстрее и раньше умирает, но, пока она стареет и раздувается, меньшая компаньонка крадет ее газ, превосходит ее массой и становится черной дырой. Черная дыра высасывает газ звезды-компаньона, и пара скрывается под газовым саваном, перекрученным от орбитального движения. Газ поглощает энергию орбитального движения, сближая звезды на такое же расстояние, как между Меркурием и Солнцем. Вторая звезда умирает и тоже становится черной дырой.

По окончании этапа вампиризма остаются две черные дыры. Каждая скрывает 30 солнечных масс под непроницаемой завесой горизонта событий диаметром 240 км. Они неторопливо обращаются относительно друг друга, скованные объятиями гравитации[338].