Чудовища доктора Эйнштейна. О чёрных дырах, больших и малых

Уже 100 лет мы знаем, что М31, галактика Андромеды, приближается к нам со скоростью 120 км/с. В целом, галактики удаляются от нас вследствие расширения Вселенной, но Млечный Путь и галактика Андромеды находятся достаточно близко, и их обоюдная гравитация преодолевает расширение космоса. Измерения бокового движения галактики Андромеды, полученные космическим телескопом «Хаббл», показывают, что она направляется почти точно навстречу нам[390]. По данным компьютерного моделирования, через 2 млрд лет галактики пройдут мимо друг друга. Пока они будут расходиться, их соединит едва различимый мост из звезд и газа. Сейчас галактика Андромеды – это слабое размытое пятнышко света, едва различимое невооруженным глазом. Через 4 млрд лет она будет грозно нависать в ночном небе над всеми, кто еще будет жить на Земле (илл. 64). Примерно через 4,5 млрд лет от настоящего времени галактики снова сблизятся, совершат несколько тесных оборотов и сольются. Пройдет еще миллиард лет, и они примут окончательную форму большой новой галактики – Млекомеды.

Название гипотетической новой галактике дал Ави Лёб из Гарвардского университета, разработавший вместе с постдоком из Гарварда Т. Дж. Коксом компьютерное моделирование слияния. Они играли с допущениями и начальными условиями, и каждый раз на моделирование уходило две недели работы машины, эквивалентной 20 самым продвинутым персональным компьютерам[391]. Столкновение двух галактик не похоже на лобовой удар двух автомобилей. Галактики представляют собой по большей части пустое пространство, поэтому лишь немногие звезды действительно столкнутся. Если бы звезды были величиной с мяч для гольфа, то в той области, где находится Солнце, их разделяло бы пространство в 1000 км, и даже в центре Галактики межзвездный интервал составил бы 3–4 км. Гравитация сильно сместит звезды, но их планетные системы останутся нетронутыми, поэтому, когда нас столкнет с привычной орбиты в диске Млечного Пути, будущие земляне увидят новое ночное небо.

Что произойдет с Землей и Солнечной системой в галактической катастрофе? Имеется 10 %-ная вероятность, что во время первого прохода галактик вблизи друг друга Солнце будет выброшено в приливной хвост. (Приливной хвост образуется, когда гравитация двух протяженных объектов возмущает и деформирует их.) Тогда мы сможем взглянуть на последующие события с высоты птичьего полета. Есть 3 %-ный шанс, что галактика Андромеды «похитит» Солнце у Млечного Пути. Во втором и последнем сближении Солнце с вероятностью 50 % сместится к плотной внутренней области Млекомеды или, что столь же вероятно, будет выброшено вовне, и нашим потомкам доведется издали наблюдать, как гравитация формирует правильную галактику из того, что получилось после столкновения.

Однако все это – лишь разогрев перед выступлением. Гвоздем программы станет контакт черной дыры Млечного Пути в 4 млн солнечных масс и в 50 раз более массивной черной дыры галактики Андромеды[392]

. Черные дыры соединятся возле центра Млекомеды, они будут перемещаться внутрь, передавая энергию звездам на пути, причем некоторые из этих звезд будут вообще выброшены из Млекомеды. Это займет около 10 млн лет. Когда они сблизятся на расстояние одного светового года, то войдут в смертельную спираль и после мощного выплеска гравитационных волн сольются[393].

Слияние Млечного Пути и галактики Андромеды не будет чем-то необычным. Подобные события постоянно происходят во Вселенной. Частота слияний падает по мере расширения Вселенной, но все еще остается существенной. Не все слияния следуют схеме соединения черных дыр, зарегистрированной LIGO. Когда сливаются двойные черные дыры звездной массы с противоположными направлениями осевого вращения, гравитационные волны могут нести импульс такой силы, что соединяющаяся пара получит толчок «отдачи». Силы отдачи может хватить, чтобы выбросить вовне останки этого слияния. Такие галактики, как Млечный Путь, временами выкидывают черные дыры в межгалактическое пространство. После соединения двух галактик это может произойти и со сверхмассивными черными дырами. Какая удивительная картина: гигантские «голые» черные дыры плывут в космосе между галактиками со скоростью миллионы километров в час.