Космос волнуется раз. Учёные услышали "эхо", предсказанное Хокингом

Итак, речь идёт об излучении чёрных дыр. Только давайте сразу договоримся: это не тот светящийся туман, который окружает эту страшную вещь. Такое облако называют аккреционным диском.

По сути это то, что уже притянуло, но ещё не засосало. Оно кружится, кружится и падает туда. Но всё равно неизбежно идёт в одном направлении — в эту жуть. Так что мы сейчас не об этом, а о том, что, наоборот, летит ОТ чёрной дыры.

Казалось бы, совершенно невозможное явление. Как может что-то лететь ОТ чёрной дыры, если ОТ неё даже свет никуда не улетает? Да, действительно, шар чёрный. Но фотоны и разные другие частицы от него идут. И это ещё в 70-е годы сказали сначала советские физики Владимир Грибов и Яков Зельдович, а потом их многоуважаемый, носимый на руках британский коллега — Стивен Хокинг.

Есть в нашей Вселенной такие частицы, на которые разнообразные правила и доводы логики не распространяются. Квантовые, да. Собственно говоря, фотоны — вообще-то тоже кванты. То есть свет в глазах физиков — это кванты электромагнитного поля. И всё дело в том, что это самые загадочные штуки. Они постоянно возникают неизвестно откуда в полном вакууме, даже если, к примеру, из какого-то контейнера откачать ВСЁ. И так же таинственно исчезают. Откуда они берутся, куда деваются? А кто его знает. Такое впечатление, что сквозь пространство-время свободно летают себе туда-сюда. Мы вот мечтаем телепортироваться и к звёздам полететь — будем учиться у квантов, видимо.

Так как же они улетают из чёрной дыры? Конечно же, в своей манере. Имеется два варианта. Первый — собственно, пролезают по невидимым тоннелям. То есть, получается, по червоточинкам своим. Этот вариант называется квантовым туннелированием. Вторая версия такая: вблизи чёрной дыры, как и везде, "всплывают" частицы и античастицы, они дополняют друг друга и образуют пары. Ненадолго. Такие браки в любом случае весьма кратковременны. Без чёрной дыры они просто взрываются — взаимно "аннигилируют". А у "горизонта событий", то есть прямо перед чёрной дырой, одному из супругов приходится жертвовать собой: он бросается в омут и тем самым спасает свою полную противоположность. Она приобретает энергию и мчится прочь. В итоге такие многочисленные печальные расставания должны создавать вокруг чёрной дыры своеобразный "квантовый пух". Это и будет излучение Хокинга.

Долго думали, как бы это дело зафиксировать. И придумали: надо обратить внимание на гравитацию. Ведь кванты хоть и маленькие, но какая-то масса есть и у них.

И опять фантастика! В 1915–1916 годах Альберт Эйнштейн подарил миру общую теорию относительности. И она в числе прочего гласит, предсказывает теоретически, что при слиянии нейтронных звёзд и других массивных объектов возникают мощнейшие гравитационные волны. Их можно сравнить с кругами на воде от брошенного камня. И эти круги несутся в пространстве во все стороны со скоростью света. И их можно увидеть на Земле.

Иногда физики называют их рябью на ткани пространства-времени. Тут надо напомнить, что, по Эйнштейну, любая гравитация представляет собой не что иное, как искривление этого самого пространства-времени. Чем тяжелее звезда, тем больше эта деформация. Потому и яблоко падает. Его затягивает в воронку искривления.

Проходит ровно 100 лет. 14 сентября 2015 года сразу два детектора крупной американской обсерватории LIGO сообщают, что где-то в южном полушарии неба, в миллиарде световых лет от нас, две чёрные дыры слились в одну. И не просто фиксируют это как факт. Датчики "засекли" те самые волны. Если угодно, полюбуйтесь, как отголоски чудовищного столкновения разнесло по просторам Вселенной.

Спустя ещё два года та же самая обсерватория "заметила" ещё одно похожее событие — на этот раз слились воедино две нейтронных звезды. Тоже в южном полушарии, в созвездии Гидры. Это зарегистрировали как GW170817. Кстати говоря, ничего страшного в этой абракадабре нет: GW — это gravity waves ("гравитационные волны"), а 170817 — это 17 августа 2017 года, дата обнаружения.

Учёные предполагают, что в итоге из двух этих пульсаров могла возникнуть чёрная дыра. Вот за это и ухватились, чтобы проверить гипотезу Хокинга (и Зельдовича с Грибовым). По всем известным законам физики, если эта новоиспечённая чёрная дыра действительно "пушистая", то болтающиеся вокруг неё частицы тоже создают свои собственные, пусть и крошечные, гравитационные волны. Должно получиться такое не в пример более скромное "эхо" после основного гравитационного цунами.

Прояснить это взялись профессор университета Ватерлоо Ньяеш Афшорди и его коллега Джахед Абеди из германского Института гравитационной физики Общества Макса Планка. Они сопоставили всё, что касается GW170817, и пришли к выводу, что такое "эхо" там есть. Конечно, они не исключают, что это может оказаться какой-то посторонний "шум", помехи, но вероятность этого они считают крайне малой. Более того, учёные смоделировали столкновение этих нейтронных звёзд с учётом "пуха" квантовых частиц — и гравитационные волны от них оказались такими же, как те, что показаны в ходе реальных наблюдений. Теперь намерены искать новые, ещё более надёжные подтверждения. Астрофизики рассчитывают скоро своими глазами "увидеть" не только излучение чёрных дыр, но и всю квантовую структуру пространства-времени. Наверное, правду говорят, что наш мозг — вселенная. Во всяком случае, мозг Стивена Хокинга — точно.