Cândva la sfârșitul anilor 1960, unul dintre cei mai cunoscuți fizicieni ai secolului trecut, John Wheeler (1911-2008), a apărut într-un popular program științific de radio al BBC. A vorbit mult timp și colorat despre diverse minuni cosmice, iar la final a apelat la întrebarea dureroasă pentru el despre tot felul de „observații incorecte și obiecte mitice”.
Aici, un om de știință american a dat cu nerăbdare ipoteza existenței unor stele „înghețate” (întunecate, înghețate), ceea ce nu a fost mai ales pe placul lui. Exprimându-și disprețul pentru aceste „fantezii fizice și matematice”, el le-a numit „găuri negre”. Deci, cu mâna ușoară a lui Wheeler, termenul figurat „gaură neagră” a apărut în mass-media, și apoi în lucrări științifice.
Chiuvetele fără fund ale spațiului-timp
Astăzi numim gaură neagră rezultatul celui mai uimitor fenomen natural - căderea „în interiorul lor” a corpurilor cerești masive. În latină, colapsul înseamnă „căzut”, motiv pentru care astronomii numesc adesea găuri negre „colaps”. Au un „concentrator” atât de puternic al câmpului gravitațional încât nimic, inclusiv lumina, nu poate scăpa de la ei.
Istoric, găurile negre au fost precedate de stele întunecate descoperite „în vârful unei pene” de astronomul britanic John Michell (1724-1793). Pe baza teoriei gravitației universale a lui Newton, Michell a descris astfel de stele, a căror forță a gravitației păstra chiar și razele luminii. Desigur, ar fi imposibil să observăm o astfel de stea complet neagră. Michell și-a prezentat calculele la una dintre întâlnirile Royal Society of London din 1784 și a luat imediat foc. Până la urmă, astronomia din acea vreme nu cunoștea astfel de fenomene!
Așa că ideea de stele întunecate sau, cum sunt numite astăzi, găuri negre „newtoniene”, a fost îngropată mult timp în arhivele științifice. A fost amintit doar în epoca lui Albert Einstein (1879-1955) și teoria sa asupra gravitației universale. Teoria lui Einstein a legat gravitația de curbura spațiului și a atras imediat atenția multor fizicieni.
Video promotional:
Colegul său de la Academia de Științe din Berlin, Karl Schwarzschild (1873-1916), a putut să arate că, uneori, masele gigantice foarte concentrate pot forma un fel de pâlnie fără fund al spațiului-timp.
Lucruri uimitoare ar trebui să se întâmple lângă colapsul Schwarzschild: inima unei persoane ar începe să bată din ce în ce mai puțin, ceasul său ar rămâne fără speranță și lumina din jur se va înroși. Fluxul timpului în sine s-ar încetini, până la solidificare în apropierea graniței condiționate a găurii negre, ca un râu în îngheț. Ei bine, ce vom vedea în adâncul prăbușirii colapsului?
Din păcate, lucruri atât de ciudate se întâmplă acolo încât este pur și simplu imposibil să le descriu în mod popular. Cu toate acestea, deși mulți fizicieni susțin structura internă a găurilor negre, teoretic au găsit deja aplicații.
Metrou între galaxii
În urmă cu mai bine de 30 de ani, celebrul astronom și știință de ficțiune științifică Carl Sagan a decis să scrie un roman despre călătoriile interstelare și, în același timp, să nu se răsfățeze cu fantezia goală, ci să creeze un tunel extradimensional „real” pe paginile cărții sale. Pentru a discuta detaliile, a apelat la proeminentul fizician teoretic Kip Thorne, care s-a apucat cu entuziasm de lucru.
Thorne și colaboratorii săi au dovedit în mod convingător matematic că canalul spațiu-timp nu poate fi creat doar artificial, ci și menținut într-o stare „funcțională”. „Gura de vierme” creată în acest fel în spațiu-timp ar conecta nu numai colțurile îndepărtate ale galaxiei noastre, ci și extinderile metagalactice.
Colaborarea lui Sagan și Thorne a dus la cel mai bine vândut film de știință la ficțiune, care a devenit în scurt timp baza filmului extrem de distractiv cu același nume. Există într-adevăr un fel de „metrou” între galaxii, de-a lungul căruia călătorește personajul principal. Între timp, Wheeler a criticat nu numai găurile negre, ci și toate tipurile de tranziții subspațiale între ele. Cu mare sarcasm, i-a numit „găuri de vierme”, „găuri de vierme” și „tuneluri de vierme”. Este pur și simplu uimitor, dar aceste expresii au intrat mai întâi în lexicul jurnaliștilor, apoi au migrat la lucrări științifice.
Literatura science-fiction vorbește adesea despre cele mai exotice moduri de a transcende spațiul și timpul. S-a născut chiar și un fel de tactică a viitoarelor „războaie stelare”, când flota de luptă de pământeni „se scufundă” în subspațiul unei găuri negre și apare brusc chiar la baza extratereștrilor ostile, grăbind instantaneu miliarde de parsecuri.
Cu toate acestea, judecând după observații astronomice, găurile negre vor necesita eforturi titanice pentru a le „îmblânzi”, deoarece acestea sunt cele mai periculoase obiecte spațiale care formează „relieful” Universului.
„Canibalii spațiali”
Astronomii înregistrează adesea explozii monstruoase de energie care provin din spațiul îndepărtat. Acestea pot fi ecouri ale proceselor dramatice ale morții planetelor și a stelelor în gropile de găuri negre. Monștrii spațiali distrug corpul gazos al unei stele care se apropie inadvertent și „înghite” complet corpurile cerești mai mici - planetele, cometele și asteroizii.
O gaură neagră atrage partea unei stele care zboară îndeaproape cu fața ei mult mai puternic decât partea opusă. Această forță puternică a mareei întinde steaua și face ca gazul să cadă din stea în gaura neagră. Astronomii au ajuns la concluzia că găurile negre nu se nasc imens, ci că cresc treptat din cauza gazelor și a stelelor galaxiilor.
Printre găurile negre, există, de asemenea, fideiusorii mari, care se deplasează rapid în interiorul insulelor stelare de galaxii. Împreună cu omologii lor sedentari, acești „canibali spațiali” nu numai că devorează sisteme planetare precum cel solar al nostru, ci și înghită nori de praf și gaz care se întind între ciorchini de stele.
Astronomii au observat de mult că în galaxiile mai mici, găurile negre sunt mai puțin masive, cu mase de puțin peste câteva milioane de mase solare. Gurile negre din centrele galaxiilor gigantice includ miliarde de mase solare - fapt este că masa finală a unei găuri negre se formează în timpul formării unei galaxii. În unele cazuri, găurile negre se măresc nu numai prin absorbția gazului dintr-o galaxie individuală, ci și prin fuziunea galaxiilor, ceea ce duce la fuziunea găurilor negre.
În centrul Căii Lactee se află nucleul galaxiei noastre, în care este ascuns obiectul misterios Săgetătorul A *. Astronomii cred că acesta este principalul pretendent pentru rolul unei găuri negre cu o masă de aproximativ patru milioane de mase solare.
Periodic, acest „canibal” local al nostru devorează această sau acea stea. Și apoi telescoapele cu raze X speciale înregistrează „țipătul de moarte” al luminii sub forma unui puls cu raze X. Cu ajutorul său, organele noastre interne sunt studiate în camera cu raze X.
Cu toate acestea, găurile negre pot fi destul de pașnice, formând sisteme duble cu stele obișnuite. Totuși, această idilă se încheie și în mod tragic, iar după sute de milioane, și poate miliarde de ani, distanța dintre gaura neagră și stea va fi redusă la o limită critică. Mișcarea stelei va deveni instabilă și după câteva revoluții în jurul monstrului negru, va dispărea în pântecele ei.
Misterul meteoritului Tunguska
În principiu, poate fi creată și o gaură neagră artificială. Pentru a face acest lucru, este necesar să comprimați orice masă la dimensiunea razei gravitaționale (raza sferei pe care forța gravitațională creată de masa din interiorul acestei sfere tinde până la infinit), și atunci ea însăși va începe să se contracte catastrofal - să se prăbușească.
Este adevărat, acest lucru este foarte dificil de făcut, deoarece cu cât masa este mai mică, cu atât raza gravitațională este mai mică. De exemplu, raza gravitațională a pământului este de aproximativ un centimetru, iar pentru a transforma luna într-o gaură neagră, ar trebui să fie comprimată la dimensiunea unei molecule mari.
Cu toate acestea, cu ajutorul unor modele de găuri microscopice sau, cum sunt mai des numite, microcollapsari, uneori încearcă să explice tot felul de fenomene misterioase. Așadar, există o ipoteză că celebrul meteorit Tunguska nu a fost altceva decât o gaură neagră în miniatură rătăcind prin vastitatea Universului.
Desigur, se poate respinge astfel de invenții, dar aici apar detalii curioase: absența completă a resturilor de meteorit, natura neobișnuită a exploziei și observațiile contradictorii ale căii de zbor.
Există idei conform cărora un astfel de microcolaps-sar a avut o origine complet terestră. Cert este că, în timpul căderii meteoritului Tunguska, marele inventator american Nikola Tesla (1856-1943) a testat un anumit rezonator val pe uimitorul turn Wondercliffe, care, cu ajutorul „undelor în picioare ale eterului electric din lume”, trebuia să transmită energie pe întreaga planetă.
Legendele urbane povestesc cum un plasmoid colosal s-a aruncat peste Podkamennaya Tunguska, prăbușindu-se instantaneu într-o mini-gaură neagră. Acest proces a provocat un uragan de energie, înregistrat ca un miracol Tunguska.
Există și o versiune a acestei ipoteze, în care meteoritul Tunguska însuși a fost tocmai o gaură neagră în miniatură care a pătruns pe planeta noastră cu mare viteză.
Cât de plauzibile sunt concluziile fizicienilor teoretici? Există într-adevăr tuneluri de vierme în spațiu-timp, sau este doar un fel de „fantezie fizică și matematică”? Și cea mai importantă întrebare: este posibil să propunem experimente reale pentru a crea găuri de vierme subspațiale artificiale care să conducă la spațiul altor dimensiuni?
Este LHC o mașină doomsday sau un generator de microcollapsari?
Calculele arată că găurile negre microscopice pot apărea foarte bine în experimentele la acceleratoarele de particule, cum ar fi cunoscutul colizor de Hadron Mare (LHC) lansat la CERN.
Principiul LHC este teoretic destul de simplu: imaginați-vă un tub în care două tunuri uriașe trag unii către alții cu proiectile speciale - particulele elementare care alcătuiesc atomii. Când aceste proiectile microscopice se întâlnesc, acestea se împrăștie ca artificii de tot felul de fragmente, printre care pot exista găuri negre microscopice.
Dacă fizicienii LHC descoperă aceste micro-obiecte, atunci senzația științifică va depăși cu mult descoperirea recentă a „particulei zeului” - bosonul Higgs.
Unii oameni de știință cred că micro-colapsele sunt obiecte foarte periculoase care pot duce la dezastre planetare. Lansarea LHC a fost însoțită de proteste, iar un grup de fizicieni chiar a dat în judecată CERN ca organizație care pune în pericol omenirea în pericol de moarte.
La final, pasiunile au încetat oarecum, deoarece fizicienii au arătat clar că în fiecare moment avalanse de particule cosmice cad pe suprafața pământului, depășind mult energia produselor de coliziune din LHC. Cu toate acestea, fluxurile de raze cosmice cu energie ultra-înaltă nu reprezintă niciun pericol și nu generează găuri negre microscopice.
Pe de altă parte, modelele de computer arată că, dacă Pământul ar fi vizitat de o mini-gaură, atunci ar cădea imediat în centrul planetei noastre și ar începe să se învârtă în jurul acesteia, absorbind magma. Dar oricât de neplăcut ar părea acest proces, va dura câteva miliarde de ani pentru ca acesta să se manifeste cumva la suprafață. Deci, este foarte posibil să trăim cu o gaură neagră sub picioare …
Viitorul universului și al vieții într-o gaură neagră
Nu se știe dacă umanitatea va exista în miliarde de ani, dar în varianta optimă, astronomii viitorului îndepărtat vor putea observa o Metagalaxie complet diferită - Universul vizibil. Majoritatea stelelor vor arde, iar luminarele asemănătoare soarelui se vor transforma în pitici superdense. În același timp, stele mai masive vor deveni găuri negre, care sunt chiar mai mici și au un câmp gravitațional atât de puternic, încât chiar și lumina nu o poate depăși.
Cu toate acestea, aceste rămășițe vor continua să se învârtă în jurul centrului galactic cu o perioadă de aproximativ 100 de milioane de ani. Coliziunile dintre rămășițe vor alunga unele dintre ele din galaxie. Restul se va așeza pe orbitele mai aproape de centru și, în cele din urmă, se vor uni pentru a forma o gaură neagră uriașă în centrul Galaxiei, care într-o bună zi va înghiți toată materia.
Care va fi - sfârșitul vieții și al rațiunii în Universul nostru?
Să nu ne grăbim, deoarece unele teorii moderne prezic că chiar și în adâncurile cumplite ale găurilor negre pot exista planete întregi, care se învârt la nesfârșit în jurul unui punct central. Conform calculelor preliminare, astfel de planete pot fi chiar luminate din cauza fotonilor prinși din exterior în capcana găurii și rotind împreună cu alte corpuri din aceeași orbită stabilă.
Rămâne de rezolvat doar ultima întrebare: poate exista viață pe planetele unei găuri negre? Potrivit unor teoreticieni, acest lucru este posibil. Mai mult decât atât, fugind de cataclisme cosmice, viitoarea noastră civilizație puternic dezvoltată poate găsi un adevărat refugiu în adâncul găurii negre supermasive care ocupă miezul Căii Lactee.
Desigur, coloniștii găurilor negre vor trebui să rezolve o serie de sarcini grandioase, cum ar fi combaterea forțelor de maree colosale și protecția împotriva celui mai puternic flux de radiații. Totuși, din punctul de vedere al evoluției rațiunii, o civilizație care a reușit să pătrundă în gaura neagră va avea tehnologii cu adevărat fabuloase care pot rezolva cele mai fantastice probleme.
Poate că, în câteva milenii, civilizația umană va fi complet liberă pentru a deschide portaluri către alte lumi. În acest caz, pot apărea o varietate de opțiuni: găuri de vierme între părți îndepărtate ale galaxiei noastre, tuneluri sub-spațiale între galaxii chiar la marginea Universului, punți între trecut și viitor, găuri de vierme către alte lumi.
Atunci umanitatea viitorului nu se teme de nicio catastrofă cosmică și va putea călători liber prin diferite universuri, alegând un habitat favorabil. Mai mult, având în vedere cum se nasc universurile și de ce au proprietăți diferite, supercivilizarea poate începe căutarea celor gata făcute prin gâturile găurilor negre și crearea unor lumi noi, mai adaptate vieții și care nu sunt susceptibile la tot felul de cataclisme.
Deci, ce se ascund găurile negre în ele? O cale către alte lumi, energie nelimitată a viitorului, ultima suflare a Universului sau civilizația altor lumi?
Este posibil ca generația actuală de elevi și școlari să cunoască răspunsurile la unele dintre aceste întrebări. Nu putem decât să așteptăm acel moment emoționant, când astronomii vor putea în sfârșit să înceapă să studieze direct „candidații pentru colaps gravitațional”.
Oleg FAYG
