Текст книги "Простая сложная Вселенная"

Глава 4
Наша космическая семья

Теперь ваши знания о Солнце делают вас более осведомленным, чем любого человека, жившего до середины двадцатого века. Весь ежедневно достигающий вас свет исходит от произведенных в самом сердце нашей звезды атомов, от части их массы, трансформировавшейся в энергию. Однако Земля – не единственный небесный объект, получающий выгоду от солнечной энергии.

В мгновение ока ваш разум покидает пузырящуюся раскаленную поверхность Солнца и, словно ястреб, осматривает окрестности. Восемь ярких точек движутся на фоне кажущихся неподвижными далеких звезд. Эти точки – планеты, их заполненные материей сферы слишком малы, чтобы мечтать в один прекрасный день стать звездой. Четыре из них, самые близкие к Солнцу, похожи на крошечные скалистые миры. Четыре дальние в основном состоят из газа. Они крошечные в сравнении с Солнцем, но гиганты рядом с Землей, самой большой из четырех небольших скалистых планет. Хоть все они и родились из того же облака пыли давно погибших звезд – но кроме Земли ни один из этих миров и ни один из сотен их спутников не является потенциальным прибежищем для будущего человечества. Все они связаны силой притяжения Солнца, и все исчезнут вместе с финальным взрывом нашей звезды. Спасение, если таковое существует, должно находиться гораздо дальше.

Осознав срочность поиска, ваш разум устремляется в бескрайнюю даль, чтобы взглянуть на то, что лежит за пределами влияния Солнца. А по пути вы навестите дальних родственников своей планеты, гигантов нашей космической семьи.

Вы уже в три раза дальше от Солнца, чем Земля. Меркурий, Венера, Земля и Марс, четыре небольшие скалистые планеты вблизи Солнца, остались позади. Отсюда наша звезда кажется сияющей точкой размером с полпенни, лежащей на расстоянии вытянутой руки. Если бы Земля располагалась именно тут, то типичный июльский полдень в Великобритании, например, в самый жаркий день в году ощущался бы здесь холоднее, чем самая морозная зима в Антарктиде.[3]3
  В 2013 году один из метеорологических спутников НАСА зарегистрировал в Антарктиде температуру –94,7 °C – самую низкую за все времена на Земле. Там в космосе, где вы находитесь сейчас, было бы гораздо холоднее.


[Закрыть]

Солнечный свет меркнет все больше и больше по мере удаления от нашей звезды.

Вы проноситесь мимо кусков горных пород, оставшихся со времен первых дней формирования нашей планеты. В основном это напоминающие картошку астероиды, образующие вместе то, что среди астрономов принято называть поясом астероидов, – огромное кольцо опоясывающих Солнце обломков, отделяющих четыре маленькие планеты земной группы от мира гигантов. Астероиды сами по себе довольно разрозненны, и, пролетая сквозь их пояс, вы понимаете, что вряд ли есть шанс столкнуться с одним из них. Так что многие созданные человечеством спутники беспрепятственно его пересекали.

Оставив пояс астероидов позади, вы летите мимо Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, газовых гигантов, огромных планет с относительно небольшими каменными ядрами, глубоко скрытыми под бурными атмосферами огромной величины. Все эти планеты кажутся великолепными благодаря наличию колец, хотя кольца Сатурна значительно превосходят все остальные по размеру и красоте.

Вы облетаете их, рассматривая с уважением, которого достойны гигантские миры, даже если они не подходят для жизни.

За Нептуном, самой дальней планетой, вращающейся вокруг Солнца, вы не ожидаете встретить ничего больше, но обнаруживаете еще один пояс, состоящий из комков грязного льда всех видов и размеров, являющихся опять-таки, по всей вероятности, побочными продуктами рождения нашей Солнечной системы, когда ее нынешние члены сформировались из остаточной пыли давно взорвавшихся звезд. Этот пояс называется поясом Койпера. Отсюда Солнце выглядит размером с булавочную головку, просто одной из звезд. Этих отдаленных областей вряд ли достигает какое-то тепло, но здесь происходит какое-то движение.

Периодически из-за столкновений или других пертурбаций один или несколько этих грязных «снежков» выталкивается со своей тихой далекой орбиты вокруг Солнца. Притягиваясь к нашей звезде, он медленно достигает более теплых областей и начинает испаряться по мере движения навстречу излучению Солнца, оставляя за собой длинные хвосты мелких ледяных скал, сверкающих в темноте; такой астероид становится одним из небесных чудес, называемых кометами. В ноябре 2014 года зонд Philae Европейского космического агентства приземлился на одну из комет для изучения ее поверхности. Доставивший его туда космический аппарат Rosetta в настоящее время отправлен вслед за ним, чтобы наблюдать за превращением внешних слоев кометы в газ по мере приближения к Солнцу…

Бедный Плутон, у которого недавно отобрали статус планеты, отправив его в разряд карликовых планет, теперь также стал частью ледяного пояса, вместе с по крайней мере двумя другими карликами по имени Хаумея и Макемаке. Забавно думать, что Плутон со своим спутником Хароном находится так далеко, а для совершения одного витка вокруг Солнца ему требуется преодолеть такое расстояние по космосу, что прошло меньше одного его собственного года с момента открытия Плутона в качестве планеты до момента потери этого титула спустя семьдесят шесть земных лет. Астрономам действительно потребовалось несколько десятилетий, чтобы увидеть, что его размер на самом деле составляет лишь четверть размера Луны. Самолюбия грязно-коричневого Плутона, мимо которого вы теперь пролетаете, его новая классификация, конечно, нисколько не задела, и вскоре вы оставляете его позади, направляясь все дальше от надежной защиты нашей сияющей звезды.[4]4
  Межпланетная станция НАСА New Horizons достигла Плутона в июле 2015 года, чтобы впервые в истории изучить его в непосредственной близости. Станция обнаружила необычные особенности, увидеть которые никто не ожидал, включая загадочные признаки сравнительно недавней поверхностной активности.


[Закрыть] По пути встречается все больше карликов и комет и даже до сих пор не открытые замерзшие миры, но ваше внимание быстро целиком переключается на гигантскую сферу, включающую в себя все увиденное до сих пор.

Все рассмотренные вами планеты, карликовые планеты, астероиды и кометы располагаются внутри более-менее плоского диска, в центре которого светит Солнце. Но то, что вы наблюдаете сейчас, совершенно другого свойства. Обширная область из миллиардов, миллиардов и миллиардов потенциальных комет образует огромное сферическое облако, которое действительно кажется занимающим все существующее пространство между Солнцем и царством других звезд. Эта область называется облаком Оорта.

Его размеры поразительны.

Оно определяет границу владычества нашей звезды, включающую в себя всех членов космической семьи под названием Солнечная система.

Покинув ее, вы влетаете в неизведанные территории и нацеливаетесь на то, что считаете ближайшей к нам звездой. Она была открыта в 1915 году. Сто лет назад. Как раз тогда, когда ученые начали понимать нашу Вселенную. Ее имя – Проксима Центавра.

Глава 5
За пределами Солнечной системы

Ваше тело все еще отдыхает на пляже где-то на нашей планете, но разум теперь на таком расстоянии от Земли, которого еще не достигал ни один из созданных человеком объектов.[5]5
  Самым удаленным от Земли объектом, созданным человеком, является космический зонд НАСА «Вояджер-1». Запущенный в 1977 году, он достиг внешней границы Солнечной системы в 2013 году. Он до сих пор продолжает передавать на Землю данные и способен реагировать на новые команды. Запас его батарей рассчитан приблизительно до 2025 года. По состоянию на 2016 год посылаемому с «Вояджера-1» сигналу требуется 18 часов 40 минут, чтобы со скоростью света достигнуть Земли. В будущем это займет больше времени, так как зонд по-прежнему продолжает удаляться от Земли. Обновленные данные о его местонахождении можно найти на www.voyager.jpl.nasa.gov.


[Закрыть] Как только вы пересекаете край облака Оорта, вы покидаете Солнечную систему, попадая в царство другой звезды. Миновав эту нечеткую линию, осознаваемую вами как граница, вы видите, как некоторые отдаленные от Солнечной системы кометы меняют свои орбиты, переходя с кривой вокруг Солнца на кривую вокруг другой звезды, звезды, к которой мы сейчас движемся, – Проксимы Центавра.

Проксима Центавра принадлежит к семейству звезд, называемых красными карликами. Она намного меньше Солнца (около одной седьмой его размера и массы) и имеет насыщенный красный оттенок, отсюда и название. Красные карлики весьма распространены, ученые даже считают, что они составляют большинство звезд на небе, даже если мы не можем их видеть.

По мере приближения к ней вы непрерывно наблюдаете, как звезда претерпевает сильные изменения в яркости и выбрасывает огромные количества раскаленной материи довольно беспорядочным образом.

А теперь посмотрим, есть ли планеты вокруг злобного красного карлика? Вы не замечаете ни одной.

Какая жалость, отчасти потому, что хотя было бы непросто жить с комфортом на планете, вращающейся вокруг Проксимы, но у выросшей здесь цивилизации появилась бы возможность планировать весьма и весьма долгосрочное будущее. Когда наша звезда, Солнце, взорвется, Проксима не изменится ни на йоту. Насколько нам известно, она будет по-прежнему светить так, как сияет теперь, еще примерно в 300 раз дольше нынешнего возраста Вселенной. Долгое время по любым меркам.

На Проксиме, чей размер гораздо меньше Солнца, образующие ее крошечные атомные ядра сливаются в большие ядра во много-много раз медленнее. Размер, по звездным меркам, имеет значение: чем больше звезда, тем короче ее жизнь… А для вращающихся вокруг них планет решающим является расстояние. Для того чтобы иметь на своей поверхности жидкую воду (и быть в состоянии поддерживать жизнь, в нашем понимании), планета должна быть не слишком холодной и не слишком жаркой. Для этого ей необходимо находиться не слишком близко и не слишком далеко от звезды, вокруг которой она вращается. Зона обитаемости вокруг звезды, позволяющая жидкой воде оставаться на поверхности планеты, называется зоной Златовласки.[6]6
  В российской науке больше употребим термин «обитаемая зона» или «зона жизни». – Прим. пер.


[Закрыть] А что если вам удастся обнаружить еще один красный карлик с планетой земного типа, вращающейся как раз на нужной дистанции? Тогда она могла бы походить на наш нежно любимый мир и существовать всегда…

Чувствуя некоторую вину за допущение подобной мысли, вы оборачиваетесь, чтобы взглянуть на родную Солнечную систему, свой мир, ожидая, что Солнце затмит все остальные яркие точки в небе, но это совершенно не соответствует истине, и колоссальность космических расстояний неожиданно ранит вас в самое сердце.

Если бы вы были не чистым разумом, а настоящим космическим путешественником, сколько времени, интересно, потребовалось бы, чтобы отправить отсюда весточку домой?

Если бы вы захватили с собой межзвездный мобильный телефон, то могли бы попытаться звонить друзьям с каждой из остановок, чтобы поделиться с ними своими открытиями. Мобильные телефоны превращают голос в передаваемый со скоростью света сигнал, что делает земную связь по ощущениям мгновенной. Однако в космическом пространстве расстояния обычно слишком велики, и ничто не кажется больше мгновенным. От Луны до Земли свет проходит приблизительно за одну секунду и еще столько же в обратном направлении. Так что, если бы вы, находясь там, спросили бы друга на Земле, видит ли он вас в бинокль, его ответ вернулся бы к вам через две секунды.

На Солнце дела обстояли бы хуже. Расстояние между Землей и Солнцем свет преодолевает уже за восемь минут и двадцать секунд. Общаться становится сложнее, так как ответа на вопрос придется ждать больше шестнадцати минут. Но Солнце, по космическим меркам, находится совсем рядом. Звонок оттуда, где вы находитесь, недалеко от Проксимы Центавра, придет на телефон на Земле приблизительно через четыре года и два месяца. Так что любой ответ на ваш вопрос достигнет вас не раньше чем через восемь лет и четыре месяца.

Вы добрались лишь до второй, ближайшей к Земле после Солнца звезды, но ощущаете себя так далеко от дома, что начинаете искать какой-нибудь ориентир, чтобы не заблудиться.

Вспомнив про прекрасный Млечный Путь, увиденный с пляжа тропического острова, вы оглядываетесь вокруг в поисках облачно-белой полоски света. К вашему удивлению, вы тут же обнаруживаете, что теперь он больше напоминает не широкую прямую полосу, а наклонное кольцо, и некоторые части его ярче других, а вы находитесь где-то внутри него. И понимаете, что если Млечный Путь выглядел с Земли как полоса, то это происходило потому, что его бо́льшую часть скрывала сама Земля под вашими ногами.

Недолго думая, так и не обнаружив никаких планет у Проксимы Центавра, вы держите курс прямо на самую яркую часть Млечного Пути.

Сами не зная того, в настоящее время вы движетесь к центру скопления около 300 миллиардов звезд. К скоплению, называемому галактика.

Глава 6
Космический монстр

Если задуматься, то в центре скопления 300 миллиардов звезд должно оказаться что-то необычное. Возьмем Землю. Ее центр является самым плотным, горячим, агрессивным местом (в земных пределах). Возьмем Солнечную систему. В ее центре находится Солнце – самое плотное, горячее, агрессивное место (в пределах Солнечной системы). Это, может, ничего и не доказывает, но явно намекает, что, вероятно, и в центре Галактики существует что-то такое же большое. Что-то действительно очень большое.

Быстрее мысли вы пролетаете несколько десятков миллионов звезд. Некоторые из них гораздо больше Солнца, обреченные жить еще значительно меньше, а другие – крошечные, готовые излучать свет невообразимо долгое время. Вы пролетаете сквозь области звездообразования, облака пыли из остатков сотен взорвавшихся звезд и звездные кладбища, ждущие момента слияния, чтобы стать областями звездообразования. А теперь здесь еще и вы. Вблизи центра Галактики, каким бы он ни оказался. И тут вы внезапно останавливаетесь.

Прямо перед вами еще одно кольцо. Вращающееся красочное кольцо из рассеянной материи. Присмотревшись, вы замечаете, что оно образовано из газа и миллиардов осколков и комет, движущихся вокруг источника яркого, мощного света, напоминающего пухлый пончик.

Что здесь происходит? Что это за кружащиеся астероиды и ледяные глыбы? Посмотрев вокруг немного внимательнее, вы видите то, что кажется невозможным… По орбите кольца движутся не только осколки, но и звезды. Целые звезды. Не планеты. Сами звезды. Которые стремительно движутся.

По состоянию на 2015 год одна из них на самом деле является самым быстрым из всех известных объектов Вселенной. Она называется S2, или Source 2. С Земли ученые рассмотрели, что она совершает полный оборот вокруг «пончика» за пятнадцать с половиной лет. Принимая во внимание расстояние, это означает, что звезда летит с удивительной скоростью – 17,7 миллиона километров в час. Но как такое может быть? Какое чудовище обладает достаточно мощной гравитационной силой, чтобы удержать при себе такой молниеносный объект? И возможно ли создать такую силу?

Представьте себе мраморный шарик и миску.

Если вы слишком медленно будете раскручивать лежащий в миске шарик, он сразу же упадет на дно. Если крутить его слишком быстро, то он вылетит вверх по спирали и сломает что-нибудь на кухне. Но если раскручивать его правильно, то он будет некоторое время вращаться по кругу, на некотором расстоянии между нижней и верхней частью миски, не вылетая и не падая на дно, пока силы трения не превратят его скорость в тепло и не замедлят движение.

Теперь представьте, что мраморный шарик – супербыстрая звезда S2 и что существует невидимая миска, удерживающая ее на орбите вокруг того, что находится в светящемся пончике. В космосе не существует трения, поэтому у звезды нет никаких причин терять энергию.[7]7
  Для читающих эти строки коллег-ученых: на начальном этапе книги я умолчал о так называемых гравитационных волнах.


[Закрыть] Таким образом, исходя из скорости S2, мы можем представить себе форму миски, а значит, и то, какая масса лежит на ее дне.

Этот довольно простой расчет много раз был проделан учеными и всегда давал невероятный результат: для создания гравитационного поля необходимой для S2 мощности, чтобы ее не выбросило далеко в космическое пространство, требуется масса более четырех миллионов Солнц. Так что это была бы на самом деле огромная звезда.

Но у нас есть одна проблема: никаких видимых звезд внутри орбиты S2 нет. Вы можете искать их сколько угодно, но ничего не найдете.

Чтобы разглядеть с Земли, что за объект массой в 4 миллиона солнц удерживает S2 на месте, ученые сконструировали телескопы, способные обнаружить специфичные, невидимые нашему глазу виды излучения, а именно ультрафиолетовое излучение либо, для более впечатляющих снимков, второе по мощности из всех известных нам видов рентгеновское излучение. При использовании такого телескопа объект все равно не видно, но зато заметны всплески энергетического света, возникающие внутри кольца в каком-то крошечном месте. То, что удерживает S2 на орбите, не только не звезда, но и далеко не столь большое, каким должно быть. Так что, по сути, ученые имеют только одно объяснение того, что должно там скрываться: это – черная дыра. И к тому же сверхмассивная.

Ученые назвали ее Стрелец A* (A* произносится как А-стар), но с Земли невозможно достоверно изучить черную дыру: ее скрывают находящиеся между ней и нашей планетой звезды, облака пыли и газа.[8]8
  Для любителей истории: Стрелец A* впервые был обнаружен с помощью радиотелескопа в феврале 1974 года американскими астрономами Брюсом Баликом и Робертом Брауном.


[Закрыть]

В отличие от ученых, вы находитесь совсем рядом, и если вам интересно, что вызывает всплески энергетического света, обнаруженные наземными телескопами, то можно это выяснить.

Вполне понятно, что, очутившись рядом с невидимым монстром, чувствуешь себя не совсем в безопасности. Кто знает, на что способна такая черная дыра? Вдруг она проглотит ваш разум и тогда ему, возможно, никогда не придется воссоединиться с телом? А может, он застрянет внутри и будет обречен скитаться там, вдали от дома? А вдруг в ней на самом деле, как говорят, существует тайный проход, дверь, ведущая в другую Вселенную, в другую реальность?

В нерешительности вы разглядываете миллиарды крошечных частиц пыли и прочих мелких объектов, составляющих яркое кольцо.

Минуту спустя огромный, похожий на картофелину астероид пролетает мимо вас со скоростью один миллион километров в час. Вы внимательно наблюдаете за ним. Промчавшись сквозь кольцо, он рассыпается на крошечные кусочки расплавленной материи, сожженный трением, обусловленным пылью кольца. Подобно тому как небольшие астероиды, попадая в атмосферу Земли, становятся падающими звездами и сгорают целиком, не добираясь до поверхности нашей планеты, так и астероид исчезает задолго до того, как достигнет того, что лежит внутри «пончика».

Пока вы смотрите по сторонам в поисках дальнейших событий, навстречу вам летит уже не просто крупный астероид, а звезда. Большая, сияющая, разъяренная звезда. Вроде S2. Но гораздо больше. Интересно, она тоже сгорит? Удастся ли ей пройти сквозь кольцо? Вы видите, как она мчится навстречу своей судьбе и под углом влетает в «пончик». Теперь она внутри кольца, вне поля зрения, но тут же появляется снова, пройдя половину орбиты, в странно искаженном виде, как будто некий мираж, вызванный какой-то потусторонней силой, заставил ее изменить форму. Она продолжает лететь вниз. Похоже, на нее действует колоссальное давление. Куски размером с планету отрываются от ее поверхности. Вы пытаетесь сохранять спокойствие, говоря себе, что бояться нечего, но не можете удержаться, и ваш разум вдруг ощущает себя таким усталым и тяжелым в преддверии катастроф умопомрачительных масштабов…

До сих пор вы были бестелесным существом, безразличным к тому, какие силы управляют Вселенной, но теперь это больше не так. Поддавшись тяжелым мыслям, вы подвергаетесь воздействию гравитации и целиком оказываетесь в ее власти. Против вашей воли вас затягивает внутрь, засасывает в глубину, как будто вы скользите по еще невидимому, но скользкому склону. Вы пересекаете кольцо горячей материи и приближаетесь к упавшей внутрь звезде, разрываемой в клочья и наконец вспыхнувшей пылающим снопом искр раскаленной добела плазмы, по спирали падающей вниз и увлекающей вас за собой, навстречу еще невидимой черной дыре.

Излишне говорить, что худшие опасения оправдываются. Сотни миллиардов и миллиардов тонн плазмы падают вместе с вами. Ваше сердце бьется, как сумасшедшее, в то время как вы несетесь по спирали вниз все быстрее, быстрее и быстрее… пока смерч огромной силы не выталкивает вас наружу. Остатки звезды превращаются в чрезвычайно мощные потоки того, что кажется чистой энергией. Вам, сбитому с толку, становится интересно, не проскользнули ли вы только что в параллельный мир внутри черной дыры, но скоро вы понимаете, что нет и что вы отдаляетесь от массивного монстра, выброшенные или отторгнутые им. Гигантское кольцо Млечного Пути появляется снова, уже вдали.

Как и слишком быстро вращающийся в миске шарик, вы и пыль разорванной звезды были выброшены из черной дыры, так и не достигнув ее глубин… Вы падали внутрь слишком быстро, и вас выкинуло наружу, как из рогатки, задолго до достижения невидимого монстра, то же произошло и со звездой. Ее материя превратилась в две струи самого мощного энергетического излучения, известного человечеству: рентгеновские и гамма-лучи. Одна струя выстреливает вверх, а другая – вниз, словно два маяка, посылающие свет не только в зияющее пространство между звездами Млечного Пути, но и гораздо дальше, в сторону крупных космических пустот.

Скорость этих струй поразительна настолько же, насколько и ваша. Одна из них подхватывает вас и проносит мимо миллионов звезд, словно гигантский палец с надетым на него кольцом Млечного Пути указывает вам путь.

МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ – НЕ ЧТО ИНОЕ, КАК ОСТРОВ ИЗ ЗВЕЗД, ЗАТЕРЯННЫЙ ВО ТЬМЕ НЕОБЪЯТНОСТИ ГОРАЗДО БОЛЬШЕГО МАСШТАБА.

Возможно, время прыгнуть в черную дыру еще не наступило. А может быть, природа захотела показать вам еще больше красот Вселенной, прежде чем позволить очутиться в мертвой хватке черной дыры…

Какова бы ни была причина, ваш пульс нормализуется, а мысли снова проясняются, избавляя разум от тисков гравитации. Вы далеко и вновь пользуетесь полной свободой передвижения. Тем не менее вы некоторое время следуете за струей, наблюдая, куда она приведет, и совсем скоро замечаете, что происходит что-то странное: окружающие звезды кажутся все менее и менее многочисленными. Так что вскоре впереди вас больше не оказывается ни одной. Некоторые источники света все еще сияют в отдалении, но на самом деле они гораздо дальше, чем все виденное вами до сих пор. Как ни странно, кольцо Млечного Пути тоже пропало. Пытаясь понять, куда оно делось, вы направляете взгляд вниз и ахаете от вида самой необычной картины в своей жизни. Ни одно человеческое существо или созданный им объект никогда не удостаивались такого зрелища. В результате наблюдений с Земли было получено несколько изображений окрестностей черной дыры, которой вы только что избегли, но речь сейчас не о ней. И если бы вы позвонили на Землю с вашего текущего местоположения, то ответу, если он придет, потребуется более 90 тысяч лет, чтобы достичь вас.

Вы – над Млечным Путем. Над вашей Галактикой.

Если, глядя на ночное небо с песчаного пляжа, вы полагали, что он должен тянуться до конца Вселенной, то теперь вы видите, что это не так. Далекий от того, чтобы именоваться Всем, Млечный Путь – не что иное, как остров из звезд, затерянный во тьме необъятности гораздо большего масштаба.