«Открытие самых темных тайн Вселенной», — так генсек Нобелевского комитета Каролинского института Йоран Ханссон описал вклад лауреатов в науку. Из-за невероятной гравитации черные дыры не выпускают из своих «объятий» даже свет. А с разгадкой их тайн связано само понимание природы нашей Вселенной.
Существование черных дыр предсказала еще общая теория относительности. Эйнштейн предположил, что гравитация, которую мы ощущаем как силу притяжения, — на самом деле не сила, а результат кривизны пространства-времени. Пространство и время во Вселенной неоднородны — они могут растягиваться и деформироваться. Массивные объекты как бы «продавливают» собой углубления, в которые «скатываются» объекты с меньшей массой.
Теория Эйнштейна допускала существование экзотических областей пространства-времени с такой огромной массой, что любой оказавшийся рядом объект окажется навечно притянут к ним. Сам Эйнштейн не верил в реальность таких объектов. Но именно их открытие стало главным аргументом в пользу того, что сама теория верна. И ключевая роль здесь принадлежит Роджеру Пенроузу.
В 1965 году Пенроуз опубликовал статью в журнале Physical Review Letters, в которой математически доказал, что массивные звезды после смерти должны переживать гравитационный коллапс — процесс, в результате которого их вещество спрессовывается до очень малого объема. В центре этого объекта возникает сингулярность — область, где не действуют обычные законы физики.
Идеи Пенроуза развил астрофизик Стивен Хокинг. Он показал, что решение уравнений общей теории относительности, если применить их ко всей Вселенной, неизбежно приводит нас в ту же сингулярность с невероятной плотностью материи. Так физикам удалось заглянуть в начало времен. Однако сами черные дыры — и в целом существование областей сингулярности — до последнего времени оставались теоретическими построениями.
В 2000-х годах команды астрономов Райнхарда Генцеля и Андреа Гез по траекториям звезд, близким к центру Млечного Пути, вычислили, что в центре галактики есть сверхмассивная черная дыра. А в 2019 году было получено первое изображение подобного объекта в центре галактики М87. Похоже, именно эти события склонили Нобелевский комитет к решению отметить вклад Пенроуза (хотя предсказания аналитиков прочили победу другим людям).
В перспективе (пока еще далекой) исследование черных дыр может иметь не только теоретическое, но и практическое значение. Например, Пенроуз еще 50 лет назад предположил, что технологически развитая цивилизация могла бы использовать черные дыры как почти неисчерпаемый источник энергии.
Антон Солдатов
Посмотрите на удивительные снимки космоса:
Это тоже интересно: