В октябре прошлого года я пригласил профессора Стивена Хокинга прокомментировать сообщение о первом выявлении гравитационных волн от столкновения двух нейтронных звезд. Тогдашнее его интервью оказалось последним.
Это астрономическое событие имело эпохальное значение — сразу после получения сигнала о гравитационном возмущении телескопы всего мира повернулись в сторону участка неба, где произошло это невероятное столкновение.
Это означало, что астрономы не только зафиксировали возмущение в структуре пространства-времени, но и впервые наблюдали, что происходит при столкновении двух невероятно массивных объектов.
Никто не мог бы объяснить это явление лучше, чем профессор Хокинг. Тогда мне удалось использовать только одну фразу из разговора с ним, но теперь я восстановил полный текст того интервью.
* * *
Короткий словарь от НН.
Нейтронная звезда — звезда, состоящая из нейтронного вещества и, скорее всего, имеет собственное магнитное поле. Нейтронное вещество образуется, когда протоны и электроны сливаются в нейтроны, и может содержаться в виде шара собственными гравитационными силами. Плотность такого вещества достигает миллиардов тонн на кубический сантиметр (например, масса обычной звезды — Солнца — содержится в шаре диаметром всего 30 км).
Пространство-время — физическая модель, которая рассматривает пространство и время как единую непрерывную конструкцию. По некоторым объяснениям, это понятие может быть синонимом к термину «бытие».
Черная дыра — область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть ее не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Подробная природа и свойства черных дыр до сих пор неизвестны.
Гравитационные волны. Почти любое событие, которое сопровождается ускоренным движением массы (например, вращение планеты вокруг звезды), порождает гравитационные волны. Чтобы представить гравитационные волны, можно бросить в воду большой камень. Столкновение воды с камнем смоделируем столкновение двух черных дыр, и вы увидите волны, которые будут являться моделью гравитационных волн, влияющих на пространство и искажают ее.
* * *
— Насколько важно для науки обнаружение столкновения двух нейтронных звезд?
— Это по-настоящему знаменательное событие. Речь идет о первом в истории обнаружении источника гравитационных волн с электромагнитной составляющей. Это наблюдение подтверждает, что при таком столкновении нейтронных звезд возникают мощные выбросы гамма-излучения. Оно дает нам новый метод определения расстояний в космологии. И оно многое говорит нам о поведении материи с невероятно высокой плотностью.
Так сталкиваются нейтронные звезды в воображении художника-астронома
— Что мы узнаем о электромагнитных волнах, которые породило это столкновение?
— Электромагнитный всплеск говорит нам о точном размещении этих объектов во Вселенной. Он также дает нам данные о «красном сдвиге» этого события. Гравитационные волны свидетельствуют о его интенсивности. Сочетание этих данных дает нам новый способ измерения расстояний в космологии. Это первая ступень в том, что должно стать новой космологической лестницей или шкалой.
— Поможет ли это понять процесс формирования черной дыры?
— Теоретически было давно понятно, что черная дыра может стать результатом столкновения и слияния двух нейтронных звезд. Это первое наблюдение, подтверждающее теорию. Такое столкновение, вероятно, порождает супермасивную нейтронную звезду, которая очень быстро вращающается, коллапсирует и образует черную дыру.
Этот процесс сильно отличается от других способов образования черных дыр, например, в результате взрыва сверхновой или если нейтронная звезда забирает энергию у нормальной звезды. Точный анализ полученных данных и моделирование звездных процессов на суперкомпьютера даст нам массу новых представлений о динамике образования черных дыр и выбросов гамма-излучения.
— Может ли помочь выявление гравитационных волн в понимании взаимодействия пространства-времени и гравитации, и изменить наши представления об эволюции Вселенной?
— Да, вне всякого сомнения. Независимая космологическая шкала расстояний может или дать подтверждение космологических наблюдений, или привести к невероятным открытиям. Наблюдения гравитационных волн позволяют нам проверять справедливость положений общей теории относительности в ситуациях, когда гравитационное поле является сильным и динамичным. Некоторые физики считают, что общая теория относительности нуждается в пересмотре, чтобы избежать использования таких понятий как черная энергия и темная материя. Гравитационные волны предоставляют нам новый метод поиска явлений, которые не укладываются в общую теорию относительности. Мы впервые услышали звук гравитационных волн и только начинаем осознавать, что произошло.
— Можно ли сказать, что столкновение нейтронных звезд является одним из немногих процессов, а может быть, и единственным процессом формирования золота во Вселенной? Может ли оно объяснить тот факт, что золото так редко встречается на Земле?
— Да, столкновение нейтронных звезд порождает один из возможных путей образования золота. Оно может также возникать в процессе захвата быстрых нейтронов при взрыве сверхновой звезды. Золото — редкий элемент повсюду, не только на Земле. Золото встречается редко, потому что в энергии связей в ядре пиковая величина — в железо, поэтому более тяжелые элементы рождаются с меньшей вероятностью. Ядерным силам нужно преодолеть более сильное электромагнитное отталкивание, чтобы образовалась устойчивое тяжелое ядро, такое как золото.
Читайте также:
«Я продал больше книг о физике, чем Мадонна о сексе»: самые знаменитые цитаты Стивена Хокинга
Стало известно последнее открытие Стивена Хокинга, за которое он мог бы получить Нобелевскую премию
