Прогулки по темным аллеям Вселенной

Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз – ученые, внесшие решающий вклад в создание теории черных дыр. Рисунок из журнала Scientific american, july 1996

Чуть менее полутора лет прошло с апрельского триумфа 2019 года, когда ученым впервые удалось визуализировать «тень» черной дыры. Саму ее нам, увы, не дано наблюдать. Это запрещает Общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна. Но вот математически доказал этот запрет Роджер Пенроуз. В январе 1965 года он опубликовал в журнале Physical Review Letters статью «Гравитационный коллапс и сингулярность пространства-времени». Экспериментального и инструментального подтверждения своей математической теории Пенроузу пришлось ждать долго.

Патриарх теоретической физики родился в 1931 году в провинциальном Колчестере, что на юго-востоке Англии. Его отец было психогенетиком, а бабушку семья вывезла из Петербурга в 1880 году. Увлечение математикой привело молодого человека в Университетский колледж Лондона. Об одаренности ученого-теоретика говорит тот факт, что степени он был удостоен в Кембридже в 27 лет и справедливо был признан «революционером в математике». В середине 1960-х еще никто и предположить не мог, что эйштейновская ОТО ляжет, например, в основу системы GPS-навигации.

Совсем недавно вполне физически было подтверждено положение ОТО о реальности гравитационных волн, доходящих до Земли после столкновения черных дыр малой массы (в десятки солнечной). Но еще в 1967 году Джоселин Белл с помощью своего примитивного радиотелескопа – нескольких деревянных колышков с намотанной на них колючей проволокой – «услышала» периодическую пульсацию радиоимпульсов, идущих от весьма удаленного источника. Новое уникальное открытие получило название «пульсар», которое затем, разобравшись, назвали квазаром, или квази-звездой. Суть новых объектов связана с тем, что это не звезды, а гораздо более мощные и массивные источники, собирающие вокруг себя гигантские газопылевые облака. По законам небесной механики, вращающиеся слои этих образований разогреваются до миллионов градусов, что и генерирует различные виды излучений. Так, благодаря орбитальным телескопам стало возможным «увидеть» свечение вокруг черных дыр, которые сами по себе не излучают, согласно «сингулярности» Пенроуза.

Несомненно, надо отметить, что Роджер Пенроуз нашел математические доказательства «светимости» черных дыр, работая вместе с известным космологом Стивеном Хокингом. Жаль, Хокинг не дожил двух лет до вполне заслуженной нобелевской награды.

Черная дыра и «облако»-тор вокруг нее.  Иллюстрация Physorg

Германский астрофизик родился в 1952 году в Бад-Хомбурге и окончил университет во Фрайбурге (где, кстати, некоторое время учился Ломоносов). Степень по радиоастрономии он получил в 1978 году в университете Бонна, после чего работал в Кембридже близ Бостона. Будучи директором Института внеземной физики близ Мюнхена, он одновременно является профессором Мюнхенского университета и Калифорнийского в Беркли. Его группа «управляет» работой телескопа с 10-метровым зеркалом, расположенным на вершине горы Ла Сила, а также очень большим телескопом (VLT) на горе Параналь (оба в Чили).

Американка – самая молодая из лауреатов 2020 года. Она родилась в 1965 году. После окончания Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе она удостоилась степени в Калтеке (Caltech, Пасадена). Ее телескоп находится на горе Мауна-Кеа, что на Гавайях.

Обе группы для «рассмотрения» черной дыры в центре Млечного Пути и точного определения ее положения использовали инфракрасные лучи, так как лучи этого диапазона лучше всего «пронизывают» плотные скопления газов и пыли.

Награждение трех ученых подчеркивает важность и значение накопленного наукой теоретического и инструментального арсенала, начавших приносить свои ощутимые плоды (в ответ на инвестиции миллиардов долларов). Черные дыры являются такими мощными излучателями энергий, которых никогда не достичь человеку. В то же время ученые предвидят и вполне земные практические выгоды. Ведь давняя мечта человечества – управление гравитацией. Но для этого надо понять ее природу, чему и может помочь изучение физики черных дыр.