Цифровой журнал «Компьютерра» № 35

Конечно, в обычных условиях, она как раз пополняется. Представьте, что не было бы никакого излучения Хокинга. Берем черную дыру, помещаем её в реальное межзвездное пространство, межзвездный газ на нее падает, масса черной дыры растет. Так и должно происходить. Плюс всё-таки есть процесс излучения частиц, который существует просто в силу природы черной дыры. Так вот, важно, что именно в конкретной ситуации превалирует. Если речь идет о черной дыре, которая образовалась из массивной звезды, то оказывается, что излучение Хокинга для неё очень слабо, и её масса растет за счет того, что в чёрную дыру попадает межзвездный газ или ещё что-то. Но чем меньше черная дыра, тем важнее излучение Хокинга относительно захвата частиц. Это можно объяснить так: чем меньше черная дыра (пусть она будет сферическая), тем меньше радиус, тем больше кривизна поверхности. Люди жили тысячи лет на Земле, и не знали, что она круглая, потому что ее размер достаточно большой. Нам кажется, что Земля плоская, а если бы ее радиус был не 6 400 км, а 640 км, люди бы всегда знали, что она круглая, потому что, передвигаясь, убедились бы в этом. Так вот, чем меньше радиус, тем больше кривизна, и именно этот параметр важен для излучения Хокинга. Поэтому маленькие черные дыры испарялись бы очень быстро, но где взять маленькие черные дыры? Сейчас они в природе естественным образом не должны возникать. Из звезд сделать маленькие черные дыры нельзя, астероиды никогда не схлопываются, а чтобы на наших глазах черная дыра испарилась, нужна ее начальная масса, как у астероида.

Есть модели, в которых предсказывается, что на самых ранних этапах жизни Вселенной образовывались маленькие черные дыры, и если это так, сейчас они должны активно испаряться из-за излучения Хокинга. Ученые пытаются найти его, это должно быть гамма-излучение. Пока есть только верхние пределы, хорошие кандидаты в первичные черные дыры, которые сейчас испарялись бы, не найдены. Если они будут обнаружены, это станет самым прямым доказательством, что мы имеем дело именно с черными дырами.

- Как черные дыры были обнаружены? Как их наблюдают?

С одной стороны, о черной дыре можно говорить как о физическом объекте, который обладает определенными внутренними свойствами, с другой стороны, можно рассматривать черную дыру как астрономический объект. Астрономия — наука необычная, это единственная естественная наука, где мы не можем прямо экспериментировать, а можем только наблюдать издалека. Поэтому для астрофизика черная дыра — это объект, который выглядит как черная дыра, что, в общем-то, не одно и то же, ведь могут быть настоящие дорогие швейцарские часы, а может быть их дешевая имитация. Так и астрофизикам бывает трудно отличить одно от другого. Поэтому когда ученые говорят о черных дырах, они имеют в виду массивные компактные объекты, которые демонстрируют определенные наблюдательные свойства, например, видимое отсутствие поверхности и малое излучение. Сейчас самая надежная черная дыра — это та, которая находится в центре нашей галактики.

- Надежная в каком смысле?

В том смысле, что это объект, астрофизические свойства которого наиболее близки к тому, что мы думаем о черных дырах. Что мы имеем? Мы имеем объект с массой примерно три-четыре миллиона солнечных масс (это напрямую измерено) с размером, меньшим, чем несколько астрономических единиц, который излучает очень мало. Если мы подумаем, как мы еще можем сделать объект, который при такой большой массе имеет такой маленький размер, и который ничего не излучает, то окажется, что сделать это крайне сложно. Черная дыра — это консервативная гипотеза. Одна из самых важных характеристик черной дыры, повторюсь, это массивность и компактность. Другим способом, без теории черной дыры, таких характеристик достичь очень сложно. Вы, например, можете сказать, что там сидит объект относительно холодный и не светится, но если вы попробуете сделать железный объект такой массы, то ничего не получится, гравитация победит, он схлопнется, и все равно превратится в черную дыру. Если вы будете делать такой объект из звездного вещества, он будет ярко светить, и, перебирая разные варианты из того, что предлагает нам стандартная модель, черная дыра — это единственное, что нам подходит. Мало того, мы видим, как газ течет на этот объект. Он падает в гравитационное поле, разгоняется, и если бы внизу была поверхность, газ бы при ударе об эту стенку нагрелся, и мы увидели бы излучение, но мы его не видим. То есть он действительно падает как в дыру, отчасти отсюда и название. И действительно очень сложно придумать модель, которая бы описала такое явление без привлечения черной дыры. Поэтому можно сказать, что вот так мы и наблюдаем черные дыры.