ПРИРОДНЫЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ: ЧАСТЬ 2 — НЕ ТЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ, О КОТОРЫХ ВЫ ДУМАЛИ
Одновременно с тем, как Вера Рубин переворачивала космологию, предоставляя убедительные доказательства существования темной материи, Стивен Хокинг занимался…вопросами, свойственными ему. В то время его в основном интересовали такие вопросы, как пределы происхождения вселенной и истинная природа черных дыр.
Хокинг пришел к выводу, что черные дыры не являются абсолютно черными. Они несколько серые, или, возможно, пыльно-красные. Вероятнее всего, они никогда не бывают абсолютно черными, так как сложные отношения между горизонтом событий черной дыры и квантовыми полями, пронизывающими пространство-время, приводят к тому, что черные дыры медленно испускают радиацию.
Эта радиация незначительна. Для черной дыры типичной массы Солнца мы говорим о скорости около одного фотона в год. Это не нулевой показатель, и этот факт важен.
Но как это связано с темной материей?
Согласно имеющимся данным, темная материя представляет собой материю, а не новую силу или изменение принципов работы гравитации. Самый простой способ существования темной материи — это обычная материя, которая не очень светится. Примеры можно найти в близлежащей вселенной: планеты, астероиды и частицы пыли совершенно не бросаются в глаза. Черные дыры, даже те, которые испускают радиацию, по-прежнему почти невидимы.
Кажется, загадка темной материи решена! Нужно просто взять галактику или скопление и заполнить его черными дырами — и, вот, проблема решена. Их не видно, но они все равно обладают гравитацией, и остальная часть космологии может двигаться дальше.
Но возникает маленькая проблема: во Вселенной не хватает черных дыр.
Существуют определенные способы образования черных дыр, и единственный зафиксированный — это смерть массивных звезд. Когда гигантская звезда доживает до того момента, когда в ее ядре начинается фьюзия железа, происходит взрыв сверхновой. В этот критический момент давления, стремящихся к коллапсу, ничего не может предотвратить окончательное образования черной дыры.
Чтобы создать черные дыры, нужны звезды, а для их образования необходимо множество материалов. Однако в пространстве ограниченное количество материи.
Мы знаем это благодаря другой концепции, совсем не связанной с темной материей, известной как нуклеосинтез Большого взрыва. Она объясняет, как формировалась Вселенная, когда ей было всего несколько минут. В этот период температура и давление были настолько высокими, что могло происходить ядерное слияние, в результате чего образовались дейтерий, гелий и немного лития.
Но с расширением вселенной ее температура снижалась, и слияние закончилось. Это определило общее количество материи для всей будущей истории Вселенной. Поразительно то, что этот процесс предсказал соотношение водорода и гелия во Вселенной: 75% водорода и 25% гелия.
Это соответствует тому, что мы наблюдаем в реальной Вселенной. Но также нуклеосинтез говорит нам, что количество обычной материи (такой, что состоит из протонов и нейтронов) не превышает 4-5% от общего объема материи во Вселенной.
Это неизменно с самого начала, и следовательно, темная материя не может быть черными дырами, поскольку для их образования нужно много звезд, а для звезд — много материала. Все наши расчеты и наблюдения подтверждают, что протонов и нейтронов недостаточно.
Таким образом, черные дыры не являются темной материей.
Хотя если вы Стивен Хокинг, всё может быть иначе. Хокинг не стремился решить загадку темной материи. Он внимательно следил за новыми открытиями, но не считал это центром своего исследования. Его интересовало, как протестировать новое открытие о том, что черные дыры испускают радиацию.
Исследования показали, что меньшие черные дыры испускают больше радиации, чем большие. Однако известные способы образования черных дыр уничтожают надежды: чтобы сформироваться, звезды должны быть
