100 великих тайн Вселенной - Анатолий Бернацкий

При погружении внутрь черной дыры под влиянием возрастающей силы гравитации время начинает течь все медленнее и медленнее.

Фримен Дайсон, предположивший, что информация из нашей Вселенной может перетекать в другую

Зато за пределами черной дыры время летит, как ураган. А в самом сердце черной дыры время словно взрывается. За доли секунды остывает Солнце, а небо покрывается новыми галактиками.

Время превращается в точку: наступает так называемая сингулярность, то есть состояние, когда вещество имеет бесконечную плотность и температуру. Однако что на самом деле представляет сингулярность в центре черной дыры — никто сказать не может. Там должны нарушаться законы физики, а время и пространство стремятся к нулю. Время останавливается.

Но это всего лишь результат математических моделей.

Впрочем, еще в 1976 году Фримен Дайсон предположил, что информация из нашей Вселенной может перетекать в другую вселенную. Туннель, ведущий туда, разверзается посреди черной дыры. Идея эта показалась самому Дайсону настолько ненаучной, что он не стал публиковать ее. Но позднее к той же мысли пришли Стивен Хокинг и американский космолог Ли Смолин.

Есть ли во Вселенной белые дыры?

Тем, кто хотя бы немного знаком с теорией относительности Эйнштейна, известно, что ее уравнения применимы, когда время направлено как вперед, в будущее, так и назад, в прошлое.

И хотя в понимании физиков понятие «течение времени» — выражение условное, однако человек воспринимает время как равномерно текущий в одном направлении поток.

Поэтому, зная, что решения уравнений общей теории относительности симметричны относительно времени, ученые предположили возможность существования дыр с обращенным временем. То есть таких объектов, из которых происходит выбрасывание вещества, а не его поглощение. Эти космические тела, в противоположность черным дырам, ученые назвали белыми дырами.

Ряд астрофизиков считают, что с помощью белых дыр можно было бы объяснить некоторые космические явления, сопровождающиеся большим выделением энергии: например, феномен «взрывающихся галактик» или существование квазаров, из которых, возможно, истекает вещество в нашу Вселенную.

Ученые даже смогли построить математические модели поведение белых дыр. А еще в 1964 году советский астрофизик И.Д. Новиков предположил, что такие объекты могли бы возникнуть в ходе процессов, сопутствовавших Большому взрыву. В своих рассуждениях ученый исходил из предположения, что если какие-то участки пространства-времени в момент Большого взрыва не были задействованы в моментальном процессе всеобщего расширения, то они могли взорваться на более поздней стадии эволюции Вселенной. И тем самым могли создать белые дыры.

По мнению известного физика-теоретика Стивена Хокинга, если белые дыры и существуют, то они неотличимы от черных дыр

Теоретики также рассматривают возможность существования и так называемых серых дыр. В соответствии с их расчетами, они, как и белые дыры, выбрасывают вещество, которое почти тотчас начинает быстро сжиматься в процессе гравитационного коллапса.

А могут ли действительно существовать белые дыры? Ученые по-разному отвечают на этот вопрос.

Так, по мнению известного физика-теоретика Стивена Хокинга, если белые дыры и существуют, то они неотличимы от черных дыр. Другие же ученые уверены, что присутствие белых дыр во Вселенной вообще невозможно.

В свою очередь ряд астрофизиков считают, что гипотеза белых дыр выдвинута лишь для того, чтобы сохранить симметрию времени. А так как в такой гигантской физической системе, как Вселенная, такая симметрия вряд ли выполнима, то и нет смысла предполагать существование столь «нежелательных» объектов, как белые дыры.

Хотя подобная аргументация, разумеется, не бесспорна, тем не менее маловероятно, что белые дыры представляют собой яркие, эффектные источники вещества и энергии, с помощью которых нам удалось бы объяснить, например, загадку гигантской светимости квазаров. Скорее всего, белых дыр в природе нет.

Глава 9. Непростое Солнце

Гранулы и пятна на Солнце

Земному наблюдателю, не вооруженному оптическими приборами, кажется, что диск Солнца имеет гомогенную структуру. Однако при более внимательном его изучении на нем можно заметить определенную неоднородность, состоящую из крупных и мелких структур.

И даже не самая качественная оптика позволяет заметить, что вся фотосфера светила «заполнена» световыми зернышками, называемыми гранулами, и темными промежутками между ними. При этом на солнечном диске можно сразу наблюдать около миллиона светлых вкраплений.

По солнечным масштабам размеры гранул небольшие — до 1000–2000 километров в поперечнике, а «каналы», разделяющие гранулы, и того б»іже: около 300–600 километров в ширину.

Причем гранулы — это не статичные образования. Они все время находятся в динамичных изменениях: одни из них исчезают, другие — появляются. При этом жизнь гранул очень короткая: каждая из этих структур живет не более 10 минут.

Все это напоминает кипение жидкости в огромном котле. Такое сравнение выбрано по той причине, что и метаморфозы гранул, и кипение являются одним и тем же физическим процессом — конвекцией, то есть переносом тепла большими массами горячего вещества, которые, поднимаясь снизу, одновременно расширяются и остывают.

Гранулы и солнечные пятна на поверхности нашего дневного светила

В свою очередь на фоне гранул можно наблюдать еще более контрастные и крупные объекты — солнечные пятна и факелы.

В отличие от гранул солнечные пятна — это темные образования на поверхности нашего дневного светила. Наблюдая за Солнцем в телескоп, можно заметить, что крупные пятна состоят из двух концентрических, прилегающих друг к другу областей: темной и более светлой. Диаметр светлого круга более чем в два раза шире темного.

По своим размерам солнечные пятна сильно разнятся. Так, малые пятна имеют диаметр от 1000 до 2000 километров, в то время как гигантские значительно превосходят размеры нашей планеты. А некоторые из них могут занимать площадь поперечником в 40 тысяч километров. Самое же большое из наблюдавшихся пятен достигало 100 тысяч километров.

В ходе многочисленных и длительных наблюдений астрономы пришли к выводу, что пятна — это области выхода в солнечную атмосферу мощных магнитных полей. А поскольку они сокращают количество энергии, поступающей от недр светила к фотосфере, в местах их выхода на поверхность температура падает. Пятна почти на 1500 градусов холоднее окружающего их вещества, поэтому они и темнее прилегающих к ним областей.

Солнечные пятна обычно образуют ассоциации из нескольких больших и малых пятен, нередко занимающие довольно значительное пространство на солнечном диске. Эти «коллективы» пятен находятся в постоянной динамике: пятна рождаются, растут и распадаются.

Ассоциации пятен отличаются относительно продолжительной жизнью: некоторые из них сохраняются в течение двух или трех оборотов Солнца, период вращения которого, как известно, равен приблизительно 27 суткам.

Кроме того, вокруг пятен почти всегда находятся яркие сферы, которые называются факелами. Их температура примерно на 2000 градусов выше окружающей среды. Факелы в свою очередь состоят из ячеек размером около 30 тысяч километров.

Факелы, в отличие от пятен, живут дольше — три-четыре месяца. Следует иметь в виду, что факелы не всегда живут в союзе с пятнами: довольно часто встречаются факельные поля, внутри которых пятна никогда не возникают.

Отсюда следует предположение, что и факелы, как и пятна, тоже являются местами выхода магнитных полей во внешние слои Солнца. Но эти поля, видимо, значительно слабее, чем в пятнах.

Количество пятен и факелов характеризует солнечную активность, максимумы которой повторяются через каждые 11 лет. Когда активность минимальная, пятна на Солнце долгое время могут вообще отсутствовать. А вот в годы максимума они появляются на солнечном диске десятками.

В заключение хочется вкратце остановиться на истории наблюдения солнечных пятен. Считается, что впервые зафиксировал на Солнце пятна знаменитый Галилео Галилей. Однако ради справедливости следует отметить, что Галилей даже в Европе не был их первооткрывателем.

Намного раньше, еще в 807 году, монах Адельмус сообщил, что наблюдал в течение девяти дней темное пятно на поверхности Солнца. Впрочем, он ошибочно посчитал, что наблюдал прохождение Меркурия по солнечному диску.

А в 1128 году монах Иоанн Вустерский в своих «Хрониках» изобразил на рисунке нашего дневного светила два крупных пятна.