Чудовища доктора Эйнштейна - читать онлайн книгу. Автор: Крис Импи cтр.№ 72

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.

Обнаружено с полдесятка двойных систем сверхмассивных черных дыр. Из предыдущей главы мы узнали, что для регистрации их слияния был создан космический интерферометр LISA. Теоретические инструменты, необходимые для моделирования этих слияний, – недавняя разработка ^[394]. Нам не придется ждать сигнала миллиарды лет, как в случае Млекомеды. Квазар PG 1302–102 находится от нас в 3,5 млрд световых лет. Он имеет двойную систему черных дыр на орбите с периодом пять лет, из чего следует, что черные дыры разделяет всего один световой месяц. Это значит, что смертельная спираль неизбежна (впрочем, это уже случилось 3,5 млрд лет назад – если учитывать время, в течение которого информация доходит до нас). Еще более многообещающей является пара черных дыр в 10 млрд световых лет отсюда, каждая из которых в несколько миллиардов раз массивнее Солнца ^[395]. Судя по орбитальному периоду в полтора года, между ними – 6 радиусов Шварцшильда, следовательно, система уже близка к слиянию, которое вызовет гравитационные волны. На самом деле эти черные дыры слились миллиарды лет назад, но нам нужно подождать несколько тысячелетий, чтобы услышать их пространственно-временную песню.

Когда слышишь о сверхмассивных черных дырах, вспоминается Гаргантюа – это темная центральная система фильма «Интерстеллар». Гаргантюа – цель космических путешественников, надеющихся через кротовую нору совершить прыжок сквозь пространственно-временной континуум. Она в 100 млн раз массивнее Солнца, имеет горизонт событий размером с орбиту Земли и вращается со скоростью в 99 % световой. Как мы узнали, Гаргантюа – самое реалистичное изображение черной дыры в массовой культуре благодаря участию Кипа Торна, проследившего за тем, чтобы фильм удовлетворял требованиям науки и искусства ^[396].

Масса Гаргантюа в 25 раз больше, чем у черной дыры в центре Млечного Пути, но и она – малышка по сравнению с самыми массивными черными дырами. Слоуновский цифровой небесный обзор выявил в дальней вселенной десять черных дыр более 10 млрд солнечных масс ^[397]. Они должны были очень быстро поглощать вещество, чтобы всего за 1,5 млрд лет увеличиться в миллион раз от своей начальной массы. Рядом с этими чудищами меркнет размер Солнечной системы (илл. 65). Рекордсменом является мощный радиоквазар с черной дырой в 40 млрд солнечных масс ^[398].