Ознакомительная версия. Доступно 12 страниц из 59
Основная концепция программы «Инициатива по черным дырам» заключалась в оценке противоречивых гипотез, родившихся из рассуждений многих ученых, рассматривающих соответствующие научные проблемы с разных точек зрения. Наличие у участников программы нескольких несовпадающих интересов было сильной стороной проекта. Астрономы надеялись получить первое изображение черной дыры, физики были сосредоточены на разрешении парадокса нарушения законов физики в черных дырах, математики и философы пытались прояснить природу сингулярности в центре черной дыры и причины ее стабильности. (Философы были неотъемлемой частью всей исследовательской команды, поскольку беспристрастный философ играет ту же роль в науке, что и канарейка в угольной шахте, – поднимая тревогу, когда видит нарушение принципа интеллектуальной честности.)
Если у нас в BHI и был какой-то общий знаменатель, то это наша общая страсть к сбору новых данных, которые должны были пролить свет на природу необъяснимых аномалий черных дыр и помочь исследованию связанных с этим вопросов. Каковы же эти аномалии? Вот их краткий список.
Главная аномалия, присущая черным дырам, – это так называемый информационный парадокс: квантовая механика утверждает, что информация всегда сохраняется, однако черные дыры могут поглощать информацию, а затем испаряться, превращаясь – как это показал Стивен Хокинг – в полностью тепловое излучение черного тела (не содержащее никакой информации). Нарушаются ли законы физики на границе черной дыры, или там происходит что-то еще?
Еще одна важная аномалия черных дыр – то, что, по всей видимости, материя в них «исчезает». Куда же девается материя, затянутая в черную дыру? Конденсируется ли она в некий плотный объект в центре черной дыры или же покидает нашу Вселенную и появляется в иной Вселенной, как вода, перетекающая из одного бассейна в другой по тонкой трубе?
Но, что еще более важно, мы хотели выяснить, может ли изучение черных дыр привести нас к пониманию способов и путей, которые приведут нас к новой теории, объединяющей общую теорию относительности и квантовую механику. На своем смертном одре Эйнштейн высказал последние мысли по поводу этой новой теории, но огромная проблема в итоге так и осталась нерешенной. Стивен Хокинг также провел свои последние годы, размышляя о том, сможет ли объяснение свойств черных дыр помочь решить эту задачу. Хотя никакой, даже самый развитый интеллект отдельно взятого человека не оказался способен разгадать эту загадку, все же многие астрофизики и космологи работают в этом направлении.
И наконец, еще один вопрос, не дававший покоя астрономам на момент основания программы BHI, касался не столько аномалий, сколько вопиющего факта отсутствия у нас настоящих, очевидных наблюдательных данных. Хотя за многие десятилетия было собрано немало свидетельств, убедительно подтверждающих существование и свойства черных дыр, нам так и не удалось получить ни одной их фотографии.
Все изменилось в 2019 году. История того, как это произошло – как была сделана самая первая фотография черной дыры, и человечество получило наконец столь важное вещественное доказательство в нашем долгом расследовании этой тайны космоса, – прекрасно иллюстрирует ту мысль, что сотрудничество и целеустремленность в поисках доказательств способны преодолеть ранее непреодолимые обстоятельства. Для тех из нас, кто не считает дело Оумуамуа закрытым, кто надеется, что оно окажется достаточным стимулом для человечества и вдохновит людей сделать ставку на более амбициозные проекты, история этого невероятного успеха является еще и напоминанием: когда люди работают вместе, они могут достичь необычайных высот – в исследованиях, в открытиях и технологических инновациях, которые в других условиях были бы невозможны. Примером такого проекта можно назвать строительство телескопа размером с Землю.
* * *
В статье для Scientific American, написанной мной в 2009 году в соавторстве с моим бывшим аспирантом Эвери Бродериком, мы назвали эту задачу «стрельбой по чудовищу». Прежде всего – чудовищны расстояния. Стрелец A* – ближайшая к Земле сверхмассивная черная дыра, она находится на расстоянии 26 тысяч световых лет от нас. Другой целью, которую мы порекомендовали в качестве одной из первоочередных, в посвященной этой теме статье, опубликованной в том же году в Astrophysical Journal, была черная дыра M87 (ее в конечном итоге и сфотографировали), находящаяся значительно дальше – на расстоянии 53 миллионов световых лет от нас, но значительно больше по размерам первой. В любом случае фотографирование на таком гигантском расстоянии походило на попытку поймать в фокус апельсин, находящийся на поверхности Луны.
Отсюда и возникла необходимость в действительно большом телескопе. Если быть совсем точным, нужен был интерферометр размером с Землю, составленный из радиоантенн, расположенных по всей планете. Выполнение задачи потребовало взаимодействия многих участников со всех уголков мира, а также организации собственно астрономических наблюдений, чем занимался мой коллега по BHI Шеп Доулман. В результате получилось то, что назвали «телескоп горизонта событий» (Event Horizon Telescope, EHT).
Астрофизические черные дыры, оправдывая свое название, сами не излучают свет. На деле они поступают наоборот – поглощают свет, как и все остальное. Но вещество, обычно газообразное, которое вращается, затягиваясь в дыру, все же испускает свет, поскольку сильно раскаляется под действием гравитации черной дыры. Часть этого излучения избегает затягивания в черную дыру, а часть поглощается ею, и в результате образуется видимая тень объекта, окруженная кольцом света, очерчивающим область вокруг черной дыры, которую свет не может покинуть. Это и есть определяющая характеристика черной дыры – горизонт событий, или сферическая граница, за которой материя движется только в одном направлении, внутрь. Это абсолютная тюрьма – попасть несложно, но выбраться невозможно. Астрофизические черные дыры скрыты за горизонтом событий – тут все как в Лас-Вегасе: что происходит за горизонтом, остается за горизонтом. Никакая информация не просачивается наружу.
Именно эта проблема и стояла перед EHT: непосредственно наблюдать черную дыру и получить фотографии ее силуэта. Миссия длилась многие годы. «Инициатива по черным дырам» помогла обработать данные, из которых в итоге и удалось вытащить изображение, ставшее за несколько недель апреля 2019 года известным в каждом уголке Земли, а не только в научных кругах. Этот кругосветный проект, потребовавший телескопа, раскинувшегося на весь земной шар, подарил нам фотографию, разбудившую воображение человечества. Десятью годами ранее мы с Бродериком набросали картинку, изображавшую, как, по нашему мнению, могла бы выглядеть черная дыра в центре гигантской галактики M87, и было особенно приятно увидеть, что реальное изображение черной дыры – похожее на наши зарисовки – появилось на первых страницах крупных газет и журналов.
Просматривается явная связь между этим успехом и моей работой в SETI. Основная цель «Инициативы по черным дырам» – привлечь интерес не только представителей академической науки, но и широкой публики. Мы хотим – и на самом деле обязаны – пробуждать воображение общества. Нам нужно, чтобы наши научные детективные истории читались, чтобы смысл наших усилий по постоянному сопоставлению теорий со строгой канвой фактических данных был понятен публике, чтобы все человечество было сопричастно успехам науки. Только так мы сможем взрастить необходимое нам для решения насущных и перспективных задач число ярких и честолюбивых умов.
Ознакомительная версия. Доступно 12 страниц из 59
