О черных дырах не слышал разве что ленивый и нелюбознательный человек. Черные дыры — фантастические объекты. Внутри черной дыры невероятным образом меняются свойства пространства и времени, закручивающихся в своеобразную воронку, а в глубине находится граница, за которой время и пространство распадаются на кванты... Здесь, за краем этой своеобразной гравитационной бездны, происходят удивительные физические процессы, проявляются новые законы природы.
Черные дыры являются самыми грандиозными источниками энергии во Вселенной. Возможно, в будущем они станут источниками энергии для человечества.
При слиянии чёрных дыр в окружающее пространство выделяется огромное количество энергии, уступающее лишь энергии Большого взрыва, и со скоростью света распространяются гравитационные волны. Существование таких волн было предсказано ещё Альбертом Эйнштейном почти сто лет назад, однако обнаружить их экспериментально до сих пор не удалось. Более того, из-за сложности уравнений общей теории относительности Эйнштейна исследователи до последнего времени не могли воссоздать картину гравитационных волн даже на компьютере.
Однако, американским учёным из Гравитационной астрофизической лаборатории NASA в Гринбелте удалось создать модель столкновения двух чёрных дыр при помощи суперкомпьютера Columbia. Этот вычислительный комплекс, занимающий четвёртое место в списке пятисот самых мощных суперкомпьютеров мира, способен выполнять почти 52 триллиона операций с плавающей запятой в секунду.
Моделирование отслеживало процесс слияния двух черных дыр равной массы, совершивших от 1,5 до 4,5 орбитальных оборотов перед слиянием. Вычисления начинаются с момента «соприкосновения» черных дыр и не учитывают их вращение вокруг собственных осей. Для реальных черных дыр с массами около 500 тыс. масс Солнца, эта заключительная «смертельная спираль», как ожидается, продлится всего лишь час, но на ее моделирование потребовалось нескольких дней работы 2 тыс. процессоров суперкомпьютера NASA.
Предполагается, что результаты эксперимента помогут исследователям в дальнейшем изучении космоса.
По словам главы Гравитационной астрофизической лаборатории NASA в Гринбелте Джоан Центрелла: «Столкновение двух черных дыр – это катастрофическое событие, в момент которого выделяется такое количество энергии, которое могло возникать только через секунду после Большого Взрыва. Когда сталкиваются черные дыры, пространство дрожит, как желе». Джоан Центрелла убеждена, что эффект, наблюдавшийся во время эксперимента, соответствует реальности: «Мы уверены, что действительно наблюдали гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном».
Своим мнением о работе лаборатории поделился исследователь NASA Пол Херц: «Теперь они знают, что искать. Сегодня мы бросаем перчатку Общей Теории Относительности Эйнштейна».
Между тем, ученые из Боннского университета (Германия) и Университета штата Вирджиния (США) открыли две сверхмассивные черные дыры, связанные друг с другом гравитационными полями. Изображения этих объектов получены орбитальным рентгеновским телескопом «Чандра».
Черные дыры находятся в одной из самых старых областей вселенной, далеком галактическом кластере Абель 400. Каждая дыра располагается в центре породившей ее галактики, и вместе они составляют гантелевидную галактику NGC 1128. Астрономы установили, что черные дыры движутся в одинаковом направлении внутри кластера со скоростью порядка 1200 км/с. В конечном итоге, дыры могут слиться в одну гигантскую, произведя на свет один из самых больших источников гравитационного излучения во вселенной. Если это случится, то новая сверх-сверхмассивная черная дыра будет способна поглотить миллиарды звезд. Ученые еще только анализируют данные об этой дыре и не пришли к общему мнению.
Сенсационные открытия в области черных дыр, подталкивают исследователей к совершенно неожиданным проектам.
Директор Астрономического института им. Штернберга, член-корреспондент РАН Анатолий Черепащук не считает вопрос о путешествиях во времени чрезмерно фантастическим. Двигаясь к центру черной дыры, космонавт увидит свое будущее и другую Вселенную, расположенную к нашей Вселенной в будущем. Чтобы попасть в эту Вселенную иным способом, космонавту пришлось бы двигаться со скоростью больше скорости света, что невозможно. К большому сожалению, космонавт не сможет вернуться назад и рассказать об увиденном будущем. Он не сможет даже попасть в исторические летописи, потому что для стороннего наблюдателя он навсегда останется стоящим не далее, чем на границе черной дыры.
В последнее время появились более обнадеживающие теории о существовании в сильном гравитационном поле объектов без горизонта событий, чтобы можно было путешествовать на машине времени в обе стороны. К расчету таких объектов причастны американец Ким Торн и член-корреспондент РАН Игорь Новиков, работающий за рубежом. Предложенные объекты принято называть «кротовы норы» или пространственно-временные тоннели.
«Кротовы норы» построены из экзотической вакуумноподобной материи, которая обладает отрицательным давлением. В этих тоннелях время течет назад по отношению ко времени во внешнем пространстве. Самое сокровенное желание всех астрономов мира - найти во Вселенной с помощью телескопов такие «кротовые норы».
Путешествие в прошлое многократно описано фантастами. Однако, опираясь на физические теории, становится ясно, что подобные действия с помощью машины времени невозможны. Потому что не только прошлое влияет на будущее, но и будущее воздействует на прошлое. Причинно-следственные связи устойчивы и непоколебимы, все события происходят так, что изменить их нельзя.
При подготовке использованы материалы: Компьюлента, Сnews, New Scientist, радио «Свобода», портал Ufolog, а также книга И. Новикова «Черные дыры и Вселенная»
Читать эту статью на английском: Black holes: a source of energy or means to travel in time?
