Чудовища доктора Эйнштейна. О чёрных дырах, больших и малых

Десять миллиардов лет ничего не меняется. Пара вращается в тишине и мраке, скупо испуская слабые гравитационные волны, и это понемногу приближает партнеров друг к другу. Между тем Вселенная становится больше, старше и холоднее. Скорость расширения пространства, прежде замедлявшаяся, начинает ускоряться, когда темная материя уступает пальму первенства темной энергии. Процесс формирования звезд достигает пика и идет на спад, и, разумеется, на поверхности множества землеподобных планет расцветают и рушатся инопланетные цивилизации. На планете же, которую мы зовем своим домом, через 3 млрд лет после возникновения жизнь все еще остается исключительно микробиологической.

Затем активность приближается к крещендо. По мере сближения черных дыр гравитация усиливается, излучается больше гравитационных волн, размер орбиты уменьшается, и процесс ускоряется еще сильнее. Последние фазы длятся лишь две десятых секунды. Орбитальная скорость черных дыр увеличивается, и они влетают в смертельную спираль. Пространство-время бурлит, как кипящая вода в кастрюле. Частота генерируемых гравитационных волн определяется орбитальным периодом. Она подскакивает с 35 Гц до 350 Гц. Чтобы изобразить это в звуке, за долю секунды проведите рукой по клавишам фортепиано от самого низкого ля до до средней октавы. Представьте орбиту хорошо знакомого небесного тела – например, Луны. Луна удалена от Земли на 400 000 км и за месяц совершает полный оборот вокруг нее. В конце смертельной спирали черные дыры, каждая в 10 млн раз массивнее Земли, находятся примерно в 160 км друг от друга и мчатся, совершая 300 оборотов в секунду, то есть двигаются друг относительно друга со скоростью в половину световой. Это уже не орбитальное движение, а безумие.

Затем горизонты событий соприкасаются, и черные дыры сливаются. Уравнения для этого процесса не имеют решений; даже суперкомпьютеры не могут рассчитать происходящее. Последняя фаза называется затуханием, когда возникший в результате слияния объект колеблется, как гигантский ком темного желе, а затем успокаивается, приняв форму одной черной дыры, в два раза превосходящей каждую из участниц слияния массой и размером (илл. 56). В количественных характеристиках 5 % массы преобразуется в гравитационные волны. Миллион земных масс превращается в энергию колебаний пространственно-временного континуума и избегает «погребения» в черной дыре. (Для сравнения: Солнце за одну секунду преобразует в лучистую энергию одну тысячу триллионных долей массы Земли.) Пульсация гравитационных волн уносится с места действия со скоростью света, распространяясь во все стороны, как волны в трехмерном пруду. Самый мощный взрыв в истории наблюдений за Вселенной происходит в тишине и полнейшей тьме.

Колебания пронизывают бездны межгалактического пространства, ослабевая по мере удаления от источника. Они проходят сквозь миллионы галактик, возможно, оставаясь незамеченными. Тем временем на Земле жизнь выходит из океанов на сушу, в результате планетарного катаклизма появляются и вымирают динозавры, у одной из ветвей эволюционной линии приматов развивается большой головной мозг. Когда гравитационные волны проходят через соседние галактики, Магеллановы Облака, наши предки осваивают огонь. Когда волны проникают в Млечный Путь, люди впервые покидают Африку. Волны минуют яркую звезду Бета Летучей Рыбы, а Альберт Эйнштейн публикует статью о своей новой теории гравитации. Волны проходят рядом с ближней к нам карликовой звездой 82 Эридана, а в отдаленных друг от друга местах на территории США начинается строительство огромного научного инструмента. Пять лет инструмент совершенствуется и не используется для наблюдений; он готов получить первые научные данные в тот момент, когда волны прокатываются по Солнечной системе и устремляются к Земле.

Марко Драго застыл в напряжении. Тридцатидвухлетний постдок из Италии держит чашку с капучино, сидя перед экраном своего компьютера в Институте Альберта Эйнштейна в Германии – и вдруг видит на экране маленькую загогулину. Сначала программное обеспечение отмечает событие как ложный сигнал, но после автоматической перекрестной проверки метка снимается. Марко понимает, что прозвучал голос Вселенной, и составляет электронное письмо с темой «Очень интересное событие». Он находится «у руля» самого точного прибора в истории.

Самый точный прибор в истории

Сколько физиков нужно, чтобы измерить сдвиг в одну десятую размера протона? Ответ: больше тысячи. Марко Драго – один из целой армии ученых, работающих в десятках университетов и исследовательских институтов по всему миру над самым чувствительным научным инструментом за все время их изобретения. История о том, как удалось построить лазерно-интерферометрическую гравитационно-волновую обсерваторию, LIGO, почти столь же невероятна, как и регистрация колебаний пространственно-временного континуума.