Согласно представлениям астрофизиков, черная дыра – это объект настолько плотный и компактный, что умещается в границах сферы некоторого предельного радиуса – радиуса Шварцшильда. Ничто не характеризует черную дыру точнее, чем ее горизонт событий – сфера радиусом, равным радиусу Шварцшильда. За этот горизонт не может вырваться наружу даже свет. Чтобы получить изображение такого поистине невидимого объекта, следует рассмотреть его на фоне яркого излучения. Все источники излучения, которые подбираются к черной дыре слишком близко, захватываются ее тяготением и проваливаются в ее недра; те, чья траектория проходит на достаточно большом расстоянии, улетают обратно в космос; и лишь те, что подходят к черной дыре ни слишком близко, ни слишком далеко, разрываются на части под действием мощной гравитации и окружают горизонт событий светящимся диском. В 1979 году французский астрофизик Жан-Пьер Люмине стал первым, кто сумел рассчитать параметры изображения черной дыры звездной природы, видимой из бесконечного пространства и освещенной опоясывающим ее сияющим диском. Изображение облетело весь научный мир, его можно увидеть даже в научно-фантастическом фильме «Интерстеллар», в сцене, где астронавты оказываются вблизи черной дыры.
В конце XXI века астрофизики задумали получить изображения ряда сверхмассивных черных дыр, обладающих огромными диаметрами. Ученые, посчитав, что наилучшие результаты даст наблюдение подходящих кандидатов на миллиметровых волнах методом радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой, в 2006 году организовали научное сотрудничество в масштабах всей планеты. Сегодня сеть EHT, называемая «Телескопом горизонта событий» (Event Horizon Telescope), включает более двухсот исследовательских обсерваторий; в ней задействованы восемь радиотелескопов, разбросанных по всему земному шару и идеально синхронизированных посредством атомных часов. Наблюдения ведутся на длине волны в 1,3 мм; сеть работает как гигантский радиоинтерферометр с базой размером с земной шар, что обеспечивает угловое разрешение в двадцать микросекунд дуги. Подобная оптическая точность позволила бы читать газету в Нью-Йорке, сидя в парижском кафе!
В апреле 2017 года проект EHT смог за четыре сеанса наблюдений получить изображения ядра гигантской эллиптической галактики Мессье 87, самой большой галактики скопления Девы. В центре Мессье 87, как предполагают ученые, находится сверхмассивная черная дыра. После долгих месяцев, посвященных обработке огромного объема полученных данных на специализированных вычислительных машинах, 10 апреля 2019 года американский астрофизик Шепард Долеман от имени всех сотрудников проекта EHT объявил: «Мы получили первое изображение черной дыры».
☛ См. также
Радиус Шварцшильда (1916)
Коллапс Местной группы (Через 300 миллиарда лет)
Завтра и потом?
Вселенная стала взрослой около двенадцати миллиарда лет назад, а первые признаки ее старения должны появиться не раньше, чем через двадцать миллиарда лет, а может быть, и гораздо позже – если космос не постигнут катастрофы Большого разрыва или Большого сжатия. Оба эти сценария теоретически возможны, однако, более правдоподобным кажется, что течение времени в природе не прекратится и Вселенная закончит существование впадением в Большое обледенение или в состояние тепловой смерти. Но как бы то ни было, волшебная история Вселенной будет продолжаться еще долго и сопровождаться событиями, которые можно успешно предвидеть и даже датировать, поскольку в целом Вселенной управляют уже известные нам законы физики.
К примеру, этапы эволюции Солнца предвидеть вполне реально. Ведь те реакции, что происходят в недрах Солнца, таят в себе все меньше и меньше загадок для физиков-ядерщиков, изучающих их весьма подробно в лабораториях. Для того чтобы предсказать будущее Солнца, астрофизики могут обратиться к наблюдениям множества звезд такого же типа, образовавшихся гораздо раньше. Некоторые из них, уже вошедшие в более поздние стадии своей эволюции, – пример того, во что со временем превратится Солнце. Поэтому предсказания событий, которые будут сопровождать ту или иную фазу существования Солнца, вполне достоверны.
То же самое относится и к событиям, связанным с механикой движения небесных тел, таких как прибытие космического зонда на орбиту Сириуса или будущее слияние Млечного Пути и галактики Мессье 31.
Некоторые типы событий, уже случавшихся в прошлом, несомненно, повторятся и в будущем, но мы не можем предсказать их точную дату. Например, мы знаем, что в середине XIX века Земля пережила последствия мощного взрыва на Солнце. Весьма вероятно, что похожее событие произойдет в середине третьего тысячелетия, но точность такого предсказания весьма приблизительна. Это касается многих теоретически возможных событий отдаленного будущего.
Остаются еще рукотворные события, связанные с человеческой деятельностью, и они – самые непредсказуемые. Например, это касается полета на Марс: некоторые руководители НАСА предполагали, что он состоится еще до конца ХХ века, во время активных полетов на Луну по программе «Аполлон», однако отправка экипажа к Красной планете еще даже не запланирована… Трудно предсказать и будущие открытия, которые могут привести к созданию новых методов исследований: даже если ученые и запланировали их, все случайности предусмотреть невозможно.
2020
Первая частная тяжелая ракета-носитель
Американская аэрокосмическая компания SpaceX запускает в космос семейство многоразовых ракет-носителей, в том числе и тяжелую ракету, чей первый полет должен был состояться в 2020 году.
В начале 1970-х годов американцы выиграли космическую гонку, первыми высадившись на Луне, но затем отказались от космических авантюр. Президент США Ричард Никсон, не захотев взять на себя ответственность и положить конец полетам американских астронавтов, открыл зеленую улицу проекту многоразового космического челнока, посредством которого НАСА надеялось снизить себестоимость полетов в космос. Однако очень быстро выяснилось, что «Шаттл» не выдерживает конкуренции с ракетами из-за очень высоких эксплуатационных расходов (полтора миллиарда долларов за один полет в сегодняшних ценах). История космического челнока, омраченная двумя катастрофами – в 1986 и 2003 году, закончилась в 2011-м, вынудив астронавтов НАСА прибегнуть для полетов на Международную космическую станцию (МКС) к услугам космических кораблей «Союз» российского агентства «Роскосмос».
Американские амбиции не смогли долго выдерживать эту ситуацию, и в 2006 году НАСА запустило программу коммерческих транспортных услуг для полетов на орбиту, решив возложить задачу отправки на МКС грузов и экипажей на частный бизнес. В 2008 году был заключен контракт на два миллиарда долларов с компанией SpaceX американского предпринимателя Илона Маска.
Аэрокосмическая компания SpaceX добилась впечатляющих результатов во многих областях: стала первой в мире частной компанией, сумевшей вывести на орбиту ракету на жидком топливе (Falcon-1 в 2008 году), запустившей транспортный космический корабль (Dragon в 2010 году), отправившей транспортный космический корабль на МКС (Dragon в 2012 году), выполнившей вертикальную посадку первой ступени ракеты обратно на стартовую площадку после вывода на орбиту полезной нагрузки (Falcon-9 в 2017 году) и, наконец, повторно использовавшей первую ступень ракеты (Falcon-9 в 2017 году). Маск, мечтатель, возглавляющий компанию, стремится к достижению великой цели: существенно снизить стоимость космических полетов.
При этом Илон Маск хочет добиться осуществления давней мечты человечества: создать тяжелую ракету-носитель, способную отправить людей к Марсу. Для начала инженеры SpaceX решили добавить к двум ступеням ракеты Falcon-9 по два дополнительных пусковых двигателя, представляющих собой первую ступень этой же ракеты. Ракета, получившая название Falcon Heavy, в начале 2018 года вывела на околосолнечную орбиту электрический автомобиль «Тесла», изготовленный другой компанией Маска. В 2016 году, выступая на конгрессе Международной астронавтической федерации, Илон Маск объявил, что его следующая ракета-носитель высотой сто восемнадцать метров будет полностью многоразовой. Первая ее ступень, Super Heavy, должна быть оснащена тридцать одним двигателем Raptor, а вторая, Starship – семью. Первый полет был запланирован на 2020 год.
☛ СМ. ТАКЖЕ