Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности

Тайсон Нил Деграсс

Значит, если черная дыра съест очень много, то ее горизонт событий разрастется до таких размеров, что его приливных сил уже не хватит на то, чтобы разорвать звезду. И тогда вся потенциальная энергия гравитации звезды преобразуется в скорость, и звезда, попав за горизонт событий, заглатывается целиком. Не будет никакого преобразования в тепло и излучение. Этот отсечной клапан запускается, когда черная дыра набирает массу примерно в миллиард масс Солнца.

Все это очень правдоподобные гипотезы, которые и в самом деле снабжают нас богатым арсеналом инструментов для объяснения происходящего. Единая картина предсказывает, что квазары и другие активные галактики – это просто начальные главы в жизни галактического ядра. Чтобы это подтвердилось, нужны изображения квазаров с особой экспозицией, на которых была бы видна неяркая размытая структура галактики

вокруг ядра. Квазар настолько ярче окружающей галактики, что нужно применять особые фильтры, чтобы увидеть хоть что-нибудь кроме самого квазара. И в самом деле, почти все изображения с высоким разрешением показывают окружающий квазар «пух». Однако есть и несколько исключений – «голые» квазары, которые обманывают ожидания стандартной модели. А может быть, эти галактики просто невозможно рассмотреть, потому что не хватает чувствительности приборов.

Единая картина предсказывает также, что рано или поздно квазары сами себя отключают. В сущности, единая картина должна предсказывать это хотя бы потому, что поблизости от нас нет ни одного квазара. Но еще это означает, что черная дыра в ядре галактики – это обычное явление, даже если ядро галактики неактивно. И в самом деле, список ближайших галактик, в ядрах которых затаились спящие сверхмассивные черные дыры, растет с каждым месяцем, и в него входит наш Млечный Путь. Их существование выдают сверхскорости, до которых разгоняются звезды, когда они приближаются (но не слишком) по своим орбитам к черной дыре.

Плодотворные научные модели – это всегда соблазнительно, но иногда нужно задаваться вопросом, почему, собственно, модель так плодотворна – потому что она описывает глубокие научные истины или потому, что в ее конструкцию входит много переменных, которые можно подстраивать таким образом, чтобы объяснить что угодно. Можно ли сказать, что мы уже достаточно поумнели, или нам просто не хватает какого-то инструмента, который изобретут или откроют завтра? Об этой дилемме очень хорошо написал английский физик Деннис Скьяма:

Если нам трудно построить подходящую модель определенного типа, значит, Природе это тоже трудно. Этот довод упускает из виду вероятность, что Природа умнее нас. И даже вероятность, что завтра мы можем стать умнее, чем сегодня.

(Sciama 1971, p. 80)

Глава тридцать вторая

Прихлопни их!

С тех самых пор, когда люди обнаружили кости вымерших динозавров, ученые высказывали самые разные предположения о том, куда подевались эти злополучные звери и почему так вышло. Может быть, глобальное потепление иссушило все доступные источники воды. Или вулканы покрыли всю землю слоем лавы и отравили воздух. А может, слишком много первых млекопитающих полюбили есть яйца динозавров на ужин. Или динозавры-мясоеды подъели всех динозавров-вегетарианцев. Или потребность в воде привела к массовым миграциям, отчего стремительно распространились инфекционные заболевания. А может быть, все дело было в изменении ландшафта из-за тектонических сдвигов.

У всех этих катастроф есть одна общая черта: ученые, которые выдвинули эту гипотезу, были очень хорошо приучены смотреть себе под ноги. Но есть и другие ученые, овладевшие искусством смотреть вверх, и они решили проследить связь между особенностями земной поверхности и визитами бродяг из дальнего космоса. Возможно, некоторые из этих особенностей возникли в результате падения метеоритов – например, кратер Барринджера, знаменитое углубление в виде глубокой тарелки в Аризонской пустыне. В пятидесятые годы XX века американский геолог Юджин М. Шумейкер и его сотрудники обнаружили там разновидность горной породы, которая формируется только при очень высоком давлении, пусть и в течение очень короткого времени, – именно такие условия создает стремительно движущийся метеорит. Геологи в конце концов пришли к согласию, что кратер получился именно в результате падения метеорита (теперь его иногда так и называют – «Метеоритный кратер»), и открытие Шумейкера воскресило к жизни концепцию катастрофизма, модную в XIX веке, – идею, что изменения в коре нашей планеты могли быть вызваны краткими, но мощными разрушительными воздействиями.

Едва открылся простор для спекуляций, как все заинтересовались, не могло ли получиться так, что и динозавры погибли от рук такого же метеорита-убийцы, только крупнее. Познакомьтесь, иридий – металл, который на Земле встречается редко, зато его часто находят в металлических

метеоритах, а еще его подозрительно много в слое глины, возраст которой составляет 65 миллионов лет, и она встречается в самых разных местах по всему свету. Эта глина, датирующаяся примерно тем же временем, когда динозавры нас покинули, указывает на момент преступления – конец мелового периода. А теперь познакомьтесь, кратер Чиксулуб – вмятина диаметром 200 километров на краю мексиканского полуострова Юкатан. Ему тоже около 65 миллионов лет. Компьютерные модели изменений климата ясно показывают, что любой удар, оставивший по себе этот кратер, выбросил в стратосферу такой огромный кусок земной коры, что неминуемо вызвал климатическую катастрофу. Чего еще желать? У нас есть и преступник, и дымящийся пистолет, и признание.

Дело закрыто.

Правда?

Нельзя прекращать научные изыскания только потому, что, видимо, найдено разумное объяснение. Некоторые геологи и палеонтологи скептически относятся к тому, чтобы назначать главным виновным в вымирании динозавров метеорит, после которого остался кратер Чиксулуб, и вообще в чем-то его подозревать. Кое-кто считает, что метеорит упал задолго до исчезновения динозавров. Более того, именно в те времена на Земле наблюдалась сильная вулканическая активность. Кроме того, по Земле прокатывались и другие волны вымирания, не оставившие никаких визитных карточек в виде кратеров и редких космических металлов. И не все плохое, что прилетает из космоса, оставляет кратеры. Иногда метеориты взрываются в воздухе и не добираются до земной поверхности.

Так что же кроме падения метеоритов уготовил для нас неуемный космос? Что еще может наслать на нас Вселенная, чтобы жизнь на Земле быстро покатилась под откос?

* * *

Последние полмиллиарда лет на Земле отмечены несколькими эпизодами массового вымирания биологических видов в масштабах планеты. Самые крупные произошли в ордовикский период примерно 440 миллионов лет назад, в девонский – около 370 миллионов, в пермский – около 250 миллионов лет назад, в триасовый – около 210 миллионов лет назад и, само собой, в меловой – около 65 миллионов лет назад. Эпизоды массового вымирания меньшего масштаба тоже происходили на масштабах десятков миллионов лет.

Некоторые исследователи указывали, что заметный эпизод подобного рода происходит раз в 25 миллионов лет. Те, кто чаще смотрит в небо, чем под ноги, легко мирятся с явлениями, которые происходят через длительные интервалы, поэтому астрофизики решили, что теперь наша очередь назвать имена подозреваемых в убийстве.

А давайте предположим, что у Солнца есть звезда-компаньон, тусклая и далекая, сказали некоторые в-небо-смотрящие в 80-е годы прошлого века. Давайте предположим, что период ее обращения по орбите составляет примерно 25 миллионов лет, а орбита очень вытянутая, так что почти все время эта звезда очень далеко от Земли и ее невозможно зарегистрировать. Такой компаньон, проходя по соседству с Солнечной системой, каждый раз выводил бы из равновесия далекие запасы комет, вращающиеся вокруг Солнца. Сонмища комет сходили бы со своих величественных и неспешных орбит на периферии Солнечной системы, и количество их падений на земную поверхность резко возросла бы.

Так появилась гипотеза Немезиды – так назвали эту гипотетическую звезду-убийцу. Затем провели анализ всех массовых вымираний, и его результаты убедили большинство специалистов, что время между катастрофами все же слишком разное, чтобы считать их и в самом деле периодическими. Однако несколько лет эта теория была в большой моде.

Гипотезы о смерти извне периодическими набегами звезды-убийцы не ограничились. Есть и другие популярные сценарии, например пандемии. Покойный английский астрофизик сэр Фред Хойл и его многолетний сотрудник Чандра Викрамасингх, который теперь работает в Кардиффском университете в Уэльсе, взвешивали вероятность, что Земля время от времени проходит через межзвездное облако, засеянное микроорганизмами, или получает подобным же образом зараженную пыль из хвоста пролетающей мимо кометы. Подобные встречи способны привести к стремительному распространению неизвестных заболеваний, предположили ученые. Хуже того, подобные гигантские облака и пылевые хвосты могут быть самыми настоящими убийцами, если несут в себе вирусы, способные заражать и уничтожать представителей самых разных видов. Чтобы подобная гипотеза была правдоподобной, нужно очень много натяжек, в частности, никто не понимает, как в межзвездном облаке может возникнуть и сохраниться нечто настолько сложное.