Как ученые обнаружили черные дыры, если они невидимы? Можно ли создать чёрную дыру на Земле? По каким правилам «создавать» черную дыру в компьютерных играх? На эти и другие вопросы отвечает Роман Райкин — кандидат физико‑математических наук, проректор по развитию международной деятельности Алтайского государственного университета — в интервью на ГТРК Алтай.

• Черная дыра. NASA. CC0

Ученые обнаружили чёрные дыры, несмотря на их невидимость, благодаря косвенным признакам, которые позволяют «увидеть» эти объекты опосредованно. Астрофизики, по словам Романа Райкина, в некотором смысле похожи на Шерлока Холмса: они восстанавливают картину события в далеком космосе по очень косвенным проявлениям. Например, если звезда вращается вокруг невидимого объекта с огромной скоростью — это может быть кандидатом в черные дыры. Еще один признак — рентгеновское излучение от аккреционного диска: когда вещество падает на черную дыру, оно разогревается из‑за трения и ярко светится в рентгеновском диапазоне. Кроме того, ученые фиксируют гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном и открытые несколько лет назад, — за это открытие была присуждена Нобелевская премия. Также наблюдается эффект гравитационного линзирования: массивные тела отклоняют свет, и мы можем увидеть последствия этого отклонения — подобно тому, как обычная линза преломляет лучи. Наконец, благодаря сети радиотелескопов, расположенных в разных точках Земли, удалось получить изображение «тени» черной дыры с очень высоким разрешением.

Точно выделить абсолютного лидера сложно: массы таких объектов оцениваются весьма неточно из‑за их удалённости. Однако достоверно известно о сверхмассивных чёрных дырах, расположенных в центрах большинства галактик. Их массы могут достигать десятков миллиардов масс Солнца. Ученые составляют своего рода топ‑10 наиболее массивных кандидатов, но назвать среди них однозначно самую большую пока не представляется возможным.

• Черная дыра. Freepik.com. CC0

Этот вопрос связан с теорией излучения Хокинга. Согласно этой гипотезе, маленькие черные дыры способны испаряться — то есть постепенно терять массу и в конечном итоге «исчезать», завершая своё существование яркой вспышкой. На сегодняшний день экспериментально подтвердить излучение Хокинга пока не удалось, но научная теория настолько стройна и убедительна, что учёные практически не сомневаются в реальности этого процесса. При этом говорить о «взрыве» в привычном смысле не совсем корректно: речь идёт именно о постепенном испарении и финальной вспышке, а не о мгновенном разрушении объекта.

Это вызывает много вопросов и даже опасений. Например, при строительстве Большого адронного коллайдера существовало общественное движение, выступавшее против его запуска: люди опасались, что эксперименты могут привести к возникновению микроскопических чёрных дыр, опасных для планеты. Однако эти страхи оказались необоснованными. Во‑первых, столкновения элементарных частиц с высокой энергией происходят ежесекундно в земной атмосфере — под воздействием космических лучей, и никаких катастрофических последствий это не вызывает. Во‑вторых, если бы микроскопические чёрные дыры и возникали, они, согласно теории излучения Хокинга, очень быстро испарялись бы и были бы абсолютно безвредны. Таким образом, создание чёрной дыры в земных условиях либо невозможно, либо не представляет угрозы — даже гипотетически.

• Источник: ГТРК "Алтай"

В игре про черные дыры стоит показать их невидимость и обнаружить объект по косвенным признакам — как астрофизики «по уликам» находят черные дыры в космосе: по аномальному движению звезд и рентгеновскому излучению аккреционного диска. Учитывайте огромные расстояния до реальных черных дыр (ближайшая — в полутора тысячах световых лет), а также физические эффекты: искривление пространства и замедление времени вблизи горизонта событий. Головоломки и сюжетные задачи можно построить на научных методах изучения чёрных дыр — анализе орбит звёзд, наблюдении за гравитационными волнами и эффекте линзирования.

Подробнее о свойствах черных дыр, современных методах их изучения и связи астрофизики с реальной жизнью слушайте в передаче на ГТРК Алтай.