Черные дыры, джеты и загадки космоса. Интервью с Еленой Нохриной

— Елена, вы возглавляете лабораторию фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной в МФТИ и изучаете глубоко запрятанные тайны космоса. Что привело вас в астрофизику?

— Астрономия интересовала меня еще в школе и сначала это были книги. В детстве я читала Иосифа Шкловского «Вселенная. Жизнь. Разум» (М., 1962). Тогда прочитала ее не полностью, но в ней были черно-белые картинки с изображением галактик, туманностей, и даже они производили сильнейшее впечатление. Звездное небо всегда манит и привлекает. Потом я столкнулась с интересной книгой Карла Сагана «Космос» с потрясающими иллюстрациями! В этой книге космос был описан с разных точек зрения, вплоть до времен Исаака Ньютона и летописи в Лондоне, которая утверждала что одной из причин смерти людей являются планеты. Даже там была астрономия! И конечно же, тема исследования Марса тоже производила на меня сильное впечатление. Об этом много писали. В итоге я со старших классов очень хотела заниматься космосом, совершенно не представляя, что это такое, какие ведутся исследования, какие галактики изучаются. Но последний год своей школы я училась в Аризоне: это большая высота, сухой воздух и, конечно, совершенно потрясающее небо. В это время я побывала на всех телескопах в Китт-Пик — известной обсерватории, что очень укрепило меня в моем желании. Думаю, что многие пришли таким образом в астрофизику, как и я: на романтической волне. 

— А в Аризоне вы оказались, выиграв грант по астрономии?

— Нет, это была программа школьного обмена. Мне помогла коммуникабельность, знание языка. Это был счастливый билет. 

— И вы его использовали! А куда вы в итоге поступили после школы?

— На Физтех, и здесь мне тоже очень повезло. Я попала на кафедру проблем физики и астрофизики Виталия Лазаревича Гинзбурга. На нее надо было поступать отдельно, но я очень хотела попасть. Тогда еще был жив Виталий Лазаревич. Он обладал совершенно особым обаянием. Он ещёе не получил Нобелевскую премию, но сама его фамилия и то, что это астрофизика, конечно, притягивало многих. А затем мы все были на банкете по случаю вручения Нобелевской премии, и уже после этого события поток на эту кафедру очень возрос. Я, конечно, очень рада, что поступила именно туда и окончила е.

— Но легко ли женщине в астрофизике? Или это до сих пор в основном мужское направление деятельности?

— Мужчин много, но и женщин становится все больше. Мне не кажется, что как-то влияет гендерная принадлежность или особую тяжесть составляет то, что в основном вас окружают мужчины. Но женщине в целом тяжелее, так как необходимо совмещать семью и работу. Дети и домашние заботы отнимают у нас много времени, а в науке часто нужно долго сидеть над проектом, думать, рассчитывать, изучать и желательно, чтобы никто не отвлекал. Я, например, последние две работы делала, когда тяжело болела, у меня была высокая температура и я была освобождена от  домашней деятельности. Освободилось время поработать. А так — да, есть ограничения. Когда появляются дети, необходим отпуск, уходит время. В итоге мне не удалось в декрете публиковать статьи, а гранты РНФ даются молодежи — до 35 лет. И уже эти ограничения, то есть возрастные рамки, выдерживать сложнее. Но думаю, эти сложности не связаны конкретно с астрофизикой. Они вообще характерны для работающих женщин. А в науке это особенно проявляется на доступности грантов.

— У вас же двое детей?

— Да, двое мальчишек. Один интересуется химией, а другой пока не понятно, просто наслаждается жизнью. Младший, естественно. Но оба учатся в физико-математическом лицее №5 в Долгопрудном, где ведут уроки преподаватели Физтеха. В лицее у старшего сына физику ведет Владимир Александрович Овчинкин, и я считаю, что это дорогого стоит.

— Овчинкин — это же легенда!

— Да. Я ходила к нему на дополнительные семинары, когда училась, и помню это удовольствие. Они проходили поздно, все уже были усталые. Но в аудитории, которая слушала его затаив дыхание, не было свободных мест — я прекрасно это помню! Тогда это было интересно, а сейчас я это вспоминаю как мощный заряд физики. 

— Двое детей, декретный отпуск, это, конечно, выбивает…

— Да, на это уходит очень много времени. Я не считаю, что в три года ребенка можно оставлять на чье-то попечение и переключаться на работу. Фактически шесть лет я была в декрете. В 2007 году я родила старшего сына, а в 2010-м защитилась, потому что уже надо было это сделать. В 2011 году родила второго. И весь этот длительный процесс примерно до 2014-го выбил меня из рабочей колеи. На самом деле, я отошла от тех проблем, которые были в астрофизике на тот момент. А когда выпадаешь из этой обоймы, в нее уже очень тяжело вернуться. И в этот момент, чему я очень рада и признательна, мне помогли и Василий Семёнович Бескин (мой научный руководитель), и Юрий Юрьевич Ковалёв, с которым мы только начинали работать. В то непростое время они меня очень поддержали, дали задачи, которые и позволили вернуться в эту струю. За это я им безумно благодарна. Очень важно, чтобы на сложных этапах жизни рядом были такие люди. 

— В целом на сегодняшний день какие фундаментальные открытия в вашей области вы бы выделили? 

— Как говорит товарищ Огурцов в фильме «Карнавальная ночь»: «Я подготовил тезисы!» Из фундаментальных открытий я бы выделила те, которые наиболее сильно впечатляют. Например, сложно проверяемая теория, или предположение, которое на тот момент казалось совершенно фантастическим, а затем получало подтверждение и оказывалось необходимым для объяснения каких-то явлений. 

В этом ключе я могу выделить Вальтера Бааде и Фрица Цвикке. В 1932 году они опубликовали работу о возможности существования такого объекта, как нейтронная звезда. Причем нужно заметить, что в 1931 году нейтрон был только открыт! Получается, что появился нейтрон, и сразу нашлись люди, которые на кончике пера получили параметры совершенно нового объекта, предсказали его существование как гипотетического. И дальше все это висело в воздухе, потому что — а как проверить, существует ли звезда с массой, примерно равной массе Солнца, и размером, скажем, с город Долгопрудный? Как ее увидеть в космосе? Но в 1967 году Энтони Хьюиш и Джоселин Белл открыли первый радиопульсар — Краб в созвездии Тельца. А затем довольно быстро оказалось, что для того, чтобы его объяснить, нужен как раз компактный объект с очень сильным магнитным полем 10¹² гауссов (терагаусс — единица измерения магнитной индукции.— прим.ред.), и это нейтронная звезда. Эти два открытия потрясают именно когда рассматриваются вместе. Ученые сначала сделали предположение, а потом оказалось, что это необходимо для объяснения целого ряда явлений в космосе. 

То же самое с черными дырами. Само предположение о черных дырах возникло из уравнений Альберта Эйнштейна общей теории относительности. Теория связала геометрию и пространство времени с энергией массы. Дала объяснение силы тяготения крупных объектов в космосе, как искривление пространственно-временного континуума (ткани пространства-времени). Но первый точный ответ на его уравнения дал Карл Шварцшильд в 1915 году. Немецкий астроном нашел сферически симметричное решение, которое мы сейчас называем «шварцшильдовской черной дырой». В центре дыры есть сингулярность, а значит параметры пространства — времени расходятся и стремятся к бесконечности. Соответственно, если масса сконцентрирована в одной точке, где пространство и время стремятся к бесконечности, то этот объект является черной дырой. Она окружена горизонтом событий, пройдя через который уже невозможно распространение сигналов. Это была теория, но она соответствовала решению уравнений Эйнштейна и нравилась не всем физикам именно из-за наличия физической расходимости (формально бесконечной плотности). 

Также можно выделить еще одну событийную пару — черная дыра получена сначала сама по себе как теория, а потом измеряется красное смещение объекта, физику которого нельзя объяснить по-другому, кроме как наличием специфических свойств черной дыры! Так были открыты квазары — самые яркие звезды на небе. У них необычный для звезд спектр, было ясно, что это странные объекты. В 1963 году Мартен Шмидт впервые измерил красное смещение у одного из них. Оказалось, что этот яркий для нас объект, который выглядит как звезда, находится на очень большом расстоянии 700 млн парсек, и это явно внегалактический источник. Тогда сразу посчитали, что если у него столь сильная светимость, то какая же мощность энерговыделения у этой системы? В итоге ученые пришли к идее о том, что питать такую мощность 10⁴²–10⁴⁷ эрг в секунду может только сверхмассивная чёрная дыра. «Сверхмассивная» — это 10^6–10¹⁰ масс Солнца, то есть очень большая. И более того, даже этого не хватает для объяснения. Необходимо, чтобы такое мощное энерговыделение шло в очень узконаправленный конус. И только тогда удавалось объяснить это явление. 

— А черная дыра в нашей галактике? 

— Черная дыра у нас в Галактике действительно незаметная. На меня произвело сильное впечатление измерение орбит звезд вокруг центра нашей Галактики. Казалось бы, это такая рутинная работа! Мы подозреваем, что в центре Галактики есть сверхмассивная черная дыра, именно потому, что видим фактически прочерченные эллипсы звезд, их траектории. Более того, мы точно можем рассчитать массу черной дыры, можем проверить эффекты общей теории относительности — вот это все доступно в наше время.

— А как «горизонт событий» можно объяснить простым языком?  

— Формально это «координатная особенность», никакой физической расходимости там нет. Можно смотреть на это так: пусть у нас кто-то падает в черную дыру и посылает нам сигналы. По своим часам раз в час он нам говорит: «Все хорошо! Падение нормальное». Если это какая-то черная дыра звездной массы, то его вблизи горизонта событий разорвет приливными силами, потому что слишком разная сила притяжения будет у ног и у головы. А если это сверхмассивная черная дыра 10⁹ или 10¹⁰, то там в этом смысле все хорошо. Он будет падать сквозь горизонт и ничего не почувствует в этот момент. Но сигналы от него к нам будут приходить с большими интервалами. Допустим, он нам посылает сигнал с периодичностью раз в час, мы принимаем их вовремя, но по мере удаления сигнал будет приходить уже раз в два часа, потом — раз в неделю, потом — в месяц.

— Хотя он продолжает посылать сигналы с той же регулярностью, раз в час?

— Да. Время будет увеличиваться по мере приближения к горизонту, а когда он его достигнет, этот сигнал мы не получим никогда, просто потому что эти промежутки растянутся уже до бесконечности.

— Это как разное время на Земле и в космическом полете? Согласно теории относительности?

— Да. Время при приближении к массивному источнику течет медленнее, как и при движении с большими скоростями. Если разогнаться в космосе со скоростью, близкой к скорости света, время даже без гравитации, течет по-другому. Есть известный опыт с элементарной частицей мюоном, у которой время жизни очень маленькое — микро- или миллисекунды. Но образуются они в верхних слоях атмосферы и до поверхности Земли вполне долетают. При этом время падения у них заведомо больше, чем время жизни. Это и есть демонстрация того, что они летят с околосветовой скоростью и достигают Земли еще «живыми». Все дело в том, что в их системе отсчета проходит меньше времени, а для нас — существенно больше. 

— Трудно это представить…

— Это тяжело объяснить обычными земными понятиями, но в физике много интересных явлений, которые сначала были загадочными, а сейчас мы к ним привыкли. Мне очень нравится история об открытии атмосферного давления. Со времен Аристотеля была такая фраза, что природа не терпит пустоты. Тому было много подтверждений. Одно из них таково: если вы поднимаете воду с помощью поршня, то вода следует за поршнем, между ними не образуется никакой пустоты. Потом, когда строили фонтаны во Флоренции, обнаружилось, что вода «следует за поршнем» и поднимается на высоту 30 футов (около 914,4 см), а дальше не идет. И вот инженеры, создатели фонтанов, написали письмо Галилею и задали вопрос: а почему больше не повышается? В шутку он ответил им: наверное, начиная с высоты 30 футов природа начинает терпеть пустоту! И тем не менее своим ученикам, среди них был Торичелли, он задал такую задачку. И проводились опыты. Было выяснено, что высота начиная с которой природа начинает терпеть пустоту обратно пропорциональна плотности жидкости. Начали проводить опыты с ртутью — она же тяжелая. Выяснили, что природа терпит пустоту с ртутью до высоты 76 см, и с этим проще работать, чем с 10 метрами для воды. А мы сейчас все знаем про 760 мм ртутного столба! Оказывается, это просто атмосферное давление. 

Для объяснения и демонстрации этого явления Паскаль проводил опыты на городской площади в воскресенье. Крестьяне и горожане собирались на это представление. Он им показывал опыты с ртутью и с вином. Вино потом выпивалось. Это была отличная демонстрация! Люди могли действительно убедиться в существовании атмосферного давления. При этом, как и в любой опытной работе, измерения делались разные: показали, что на холме давление меньше, чем у подножия. Даже вблизи шпиля собора измеряли, чтобы проверить зависимость от высоты над землей! Хорошо бы придумать, как сделать так, чтобы подобным образом демонстрировать течение времени!

Он им показывал опыты с ртутью и с вином. Вино потом выпивалось. Это была отличная демонстрация! Люди могли действительно убедиться в существовании атмосферного давления  

— Согласна, это очень сильно впечатляет! Но двинемся дальше. Над чем вы сейчас работаете и какие темы хотели бы осветить?

— Я занимаюсь узконаправленными выбросами, которые называются «струи» или «джеты», вырывающиеся из сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Как раз тот узкий конус, который требовался для объяснения яркости далеких квазаров. Предполагается, что такие объекты запускаются с помощью магнитного поля, которое приносится в окрестность черной дыры с помощью аккреционного диска. Нынешняя теория говорит нам о том, что  сначала в джете вся энергия переносится электромагнитным полем. Таким образом, в самом начале джет — это в основном электромагнитное поле, и только потом плазма разгоняется до релятивистских скоростей, и в этой струе начинает преобладать именно течение плазмы. Происходит своеобразное превращение, перекачка энергии от электромагнитного поля в плазму. 

В этой области сейчас я занимаюсь двумя основными направлениями. Первое — определение из наблюдений места перехода от электромагнитного поля к плазме. Как это возможно определить? Какие возможно привлечь наблюдения, чтобы выяснить, действительно это так или нет? Гипотеза у нас есть. Она много с чем согласуется. Но могут быть и другие объяснения. В итоге как окончательно подтвердить и сделать выбор между тем, что это: точка перекачки энергии или влияние внешних факторов? Это любопытный вопрос. Он многогранный. 

Второе направление, которым мы занимаемся вместе с моей аспиранткой Валерией Фроловой, это вопрос о том, как вообще джет излучает. Существует уже давно построенная и развивающаяся теория о том, как устроены магнитные поля и плазма в джете. Но то, как плазма излучает, зависит и от того, сколько ее и где нагрето. И этот дополнительный фактор может изменить вообще всю картину: с одной стороны, излучения джета, а с другой — самого объяснения особенностей излучения, которые мы видим.

— Напоминает микромир, где нельзя ничего увидеть и сначала выдвигаются только предположения. В далеком космосе действуют аналогичные закономерности? 

— Когда я расстраиваюсь и говорю мужу: слушай, но там же получилась совсем маленькая концентрация частиц! Он отвечает: «Но ведь никто же не сидел рядом с джетом и не черпал чайной ложкой, не измерял, сколько там чего? Может быть, там столько и есть!» 

На самом деле вопросов много и загадок хватает. Нужно, конечно, больше наблюдений, соображений и методов проверки. Чем в целом и занимается наука. 

…ведь никто же не сидел рядом с джетом и не черпал чайной ложкой, не измерял, сколько там чего? Может быть, там столько и есть!

— Получается, что открывается новый объект, а заодно и целый ряд сопровождающих его явлений?

— Наподобие нашего любимого нейтрона — частицы атома, не имеющей электрического заряда, и нейтронной звезды. Когда развивалась квантовая механика, появились статистики Ферми — Дирака и Бозе — Эйнштейна, описывающее сложные взаимодействия. Это как раз то, что витало в воздухе в тот момент в физике. И вот у вас появляется вопрос: что может противостоять сильной гравитации? В обычных звездах это просто тепловая энергия, которая выделяется в результате ядерного синтеза. Но у других объектов ядерный синтез погас, и нет источника нагрева, а что-то должно удерживать звезду от схлопывания? До этого обнаружили, что белый карлик противостоит сжатию под действием силы тяжести давлением вырожденного электронного газа. А тут открыли новую частицу — нейтрон, которая обладает теми же свойствами, только масса больше. Это свойство помогает выдвинуть гипотезу, что из нее состоит звезда. Тогда мы получаем другой объект, гораздо более компактный, чем белый карлик. Я думаю, что многие идеи витали в воздухе, и их нужно было сложить вместе. Получить теоретический результат и подтвердить его экспериментально — это, наверное, самое интересное, что может быть в физике! 

— Здесь напрашивается мой любимый вопрос: как возникла наша Вселенная? Есть много теорий, но какая, на ваш взгляд, самая реальная?

— Я не специалист по теории возникновения. Насколько я понимаю, крупных противоречий (то есть наблюдаемых фактов, которые бы противоречили теории Большого взрыва) нет, и она сейчас действительна. 

— Верите ли вы, что существует разумная жизнь за пределами нашей Земли?

— Я верю, потому что слишком много галактик, звезд, у них, в свою очередь, много планет. Я не понимаю, почему Земля должна быть единственной выделенной — с разумной жизнью. Да, с весомой вероятностью где-то еще есть разумная жизнь. Другое дело, что такое разум? Это большой вопрос. Насколько появление жизни может быть предопределено и насколько оно случайно? 

В свое время я читала книгу Сергея Батова «Культура кактусов». С детства я знала из биологии, что растения поворачиваются, тянутся и наклоняются к солнцу. И все, кто выращивает кактусы, знают: они все наклоняются к окну, к солнечной стороне. То есть растение понимает, где солнце, но как? А потом я прочитала, что, оказывается, в апексе, в точке роста, выделяется гормон ауксин, который просто механически стекает вниз, а по теневой стороне его стекает больше! Гормон отвечает за растяжение клеток, и где его больше течет, там клетки вытягиваются сильнее. Меня поразило: то, что казалось раньше каким-то чудом, что растение тянется туда, где ему лучше, оказывается банальной смесью химии и механики! Это, фактически, биоробот! А может быть, и у человека так работает? Возможно, какие-то более сложные, но абсолютно механистические процессы? И как это связано с жизнью? Может быть, по подобным законам живут в самых дальних уголках Вселенной. 

— То есть это не чудо, а область естествознания? 

— Когда начинаешь исследовать этот вопрос, выясняются крайне интересные подробности. То, что в детстве я считала чудом, знающие люди объясняют механикой с химией. Физика, механика и химия везде действуют. Может быть, это показывает, что все не настолько случайно? 

— Есть теория, что за пределами нашей Солнечной системы если и есть живые организмы, то совершенно другие, и это не пресловутый зеленый (серый) человечек, а кардинально другой организм.

— Другие химические элементы, растворители и т. п. Если и есть жизнь, то она вполне может состоять из других элементов, сформировавшихся в других условиях. Но вот любопытно: мы себе это даже не представляем. Здесь есть о чем поразмыслить, но к этой теме я подхожу как любитель. Эти теории интересны и с точки зрения того, какие могут быть планеты в принципе. Например, считается, что Юпитеру чуть-чуть не хватило массы, чтобы он зажегся и превратился в звезду наподобие коричневого карлика.

— И тогда нас бы не было!?

— Да. Много, конечно, случайностей совпало. Но это уже физические вопросы. А так, конечно, мне было бы интересно, как определить некие следы хотя бы просто жизни на экзопланетах? Есть ли такая возможность в целом, с учетом такого расстояния или нет? Я подозреваю, что нет, и не скоро появится. Но вопрос интересный.

— Но есть надежда на роботов, что они смогут долететь до других планет. 

— Да, я тоже так считаю. Но какие при этом должны быть скорости у космических аппаратов? Это проекты не одного десятилетия. У Сагана была картинка, обозначающая, с какого расстояния и при каком приближении к Земле можно определить, что на планете есть разумная жизнь. У него приводится соображение, что только с очень близкого, когда уже видны подъемники на горнолыжных трассах, отдельные дома. Во всех остальных ситуациях можно войти в заблуждение.

— А как же свет от большого города?

— Светиться могут при выходе различные газы. Вспомните знаменитую историю с Марсом и его каналами. Когда стали их наблюдать с лучшим разрешением, то никаких каналов не увидели, и это подтолкнуло к мысли, что разумной жизни на Марсе нет. Но Саган возражал: «Если под жизнью подразумевать цивилизацию инженеров-гидравликов, то ее, конечно, на Марсе нет».

— Просто все ожидали там хоть какую-то жизнь…

— Казалось бы, Марс не настолько сильно отличается от Земли и у него нет категорически страшных проблем, чтобы быть тотально необитаемым. Безжизненную Венеру я еще могу объяснить: там СО₂, невероятное давление и температуры. А Марс, в общем, не критически отличается от Земли. Вернее как, отличается, конечно; нам там тяжело будет жить. Но даже обнаружение или необнаружение жизни на Марсе, насколько я понимаю, сложная проблема. 

— Но в космосе еще много тайн, например те же черные дыры?

— В черных дырах есть, конечно, вещи, которые кажутся очень загадочными с точки зрения физики. Например, бесконечная плотность, в которой привычные нам законы уже не действуют. Знаменитая сингулярность, точка в которой все стремится к бесконечности и происходит кривизна пространства-времени. Если сингулярность действительно есть, это расходимость в природе. В повседневной жизни мы с этим явлением дела не имеем — с бесконечностями, абсолютными нулями и прочим. Поэтому сложно представить. 

В целом очень интересно, что чёрные дыры были предсказаны, как тёмные объекты, что из них не выходит свет и они совершенно никак не будут видны. И правда, на Земле мы не видим ничего. А потом оказалось, что когда мы смотрим в космос, мы видим какой-то яркий объект — рентгеновскую двойную. И оказывается, что ее может объяснить именно наличие черной дыры, которая в паре с большой массивной звездой стягивает на себя вещество. Те же квазары —  активные ядра галактик. Казалось бы, мы увидели яркую необычную звезду, она так далеко находится, а значит, это невероятное энерговыделение! А в центре сидит темная, которая ничего не излучает, черная дыра, но при этом самый яркий объект во Вселенной! 

То же самое — гравитационные волны. Их открытие тоже очень любопытно, потому что ученые насчитали разные массы двойных систем, разные спины, оси вращения и скорости вращения. Благодаря новым технологиям, точность определения дошла до того, что мы смогли продетектировать этот сигнал и даже понимаем, черные дыры каких масс слились, как у них были сонаправлены или направлены относительно друг друга угловые моменты. 

— Если там все крутится, вовлекается в воронку, то куда это все падает? Куда все складывается? 

— Вопрос вопросов: что это? Умные люди объясняют это тем же словом «сингулярность» — единая точка, где все сходится. Туда все и складывается. Для меня это загадка — внутренность черной дыры.

— Какие галактики наиболее интересны для исследований? 

— Разные галактики интересны. Но ближайшие к нам М87 и 3С84 мы можем весьма детально разглядеть. У нас есть инструменты с определенным разрешением, которые позволяют наблюдать даже тень черной дыры. Мы можем детально рассмотреть струю джета поперек и увидеть, что у нее края поярче, центр бледнее, даже определить профиль скорости! Таким образом, мы можем посмотреть структуру, выяснить, совпадают ли наблюдения с нашими теориями. А если не совпадают, необходимо объяснять эти явления. 

— А наша Галактика по сравнению с другими старая или молодая?

— Старая, наверное. У нас, видимо, черная дыра все съела вокруг нас и вокруг себя. 

— Так она же у нас маленькая?

— Она маленькая, но значит, видимо, у нее не было возможностей так сильно расти, вот она доросла до своего предела, а сейчас на нее падает очень мало вещества. Нам формально рисуют ее джет, но если он есть, он должен быть очень слабеньким. При этом джеты других галактик вырываются и за пределы самих галактик!. Например, в галактике М87 размер черной дыры меньше тысячной доли парсека, а выброс достигает расстояний в сотни парсек. (Единица длины, равная расстоянию, с которого средний радиус земной орбиты виден под углом одной секунды дуги. Парсек применяется для измерений межзвездных и межгалактических расстояний. — прим.ред.) 

— Но раз наша черная дыра слабая, наверное она еще и тусклая?

— Ну конечно, тусклая! Тем не менее в научном сообществе обсуждаются такие вопросы: какие и как нужно улучшить инструменты, чтобы посмотреть, есть джет или нет? Если увидят джет с новыми инструментами, то хорошо, а если не увидят, это еще не значит, что его нет. Но в целом это любопытно: на черную дыру Млечного Пути так мало падает! 

— Не представляю, выплеск вещества из черной дыры, сравнимый с галактикой!

— Да! Сравнимо! Более того, по светимости, на примере той же М87, некоторые джеты на порядок еще и пересвечивают свою галактику. И все это идет от черной дыры, от которой вообще и света-то не должно идти! 

— Я читала, что униполярный индуктор может способствовать объяснению физики черной дыры? 

— Униполярный индуктор демонстрирует возможность подобной активности, и для нейтронной звезды, и для черной дыры. По сути это другое название динамо-машины — генератор постоянного тока. Удивительно то, что их принцип действия реализуется в радиопульсарах и черных дырах. В классической динамо-машине вы крутите ручку, и если есть магнитное поле, то начинает идти ток, генерируется электрическая энергия. В астрофизике крутить ручку не надо, потому что нейтронные звезды и черные дыры сами по себе вращаются. При наличии магнитного поля также потечет ток, который выделяет энергию. Именно это явление и является тем источником энергии в радиопульсарах и активных галактических ядрах. 

— С черными дырами также связана другая популярная теория о «кротовых норах» в космосе? Это реальность или только предположение? 

— Это очень гипотетические объекты. Есть некие соображения, но, они скорее используются в рекламных целях. Здесь возникает вопрос: можем ли мы отличить по каким-то признакам черную дыру от «кротовой норы» наблюдательно? Есть подозрение, что невозможно «намотать» на окрестности черной дыры слишком много магнитного поля, только определенное количество. А если у нас «кротовая нора», то таких ограничений нет. 

Но проверка того, есть ли это ограничение, должна подтверждаться теоретически. Гипотетически, мы думаем, что некоторыми методами можем оценить магнитное поле вблизи горизонта событий черной дыры. Оно не должно сильно выскакивать за пределы 10⁴ гаусса. Если выскакивает… то это, возможно, и есть нора. 

— Получается, «кротовая нора» сейчас — такой же гипотетический объект, как и черная дыра в начале XX века?  

— Формально она получена пока на кончике пера. Если вы описываете пространство — время в каких-то других координатах, не «радиус, углы и время», то у вас естественным образом при продолжении вашего решения получаются и белые дыры, и другие черные дыры. Опять же, на кончике пера. Но если указания на детектирование черной дыры уже есть, то «кротовые норы», а тем более «белые дыры» пока только теория.

…если указания на детектирование черной дыры уже есть, то «кротовые норы», а тем более «белые дыры» пока только теория!

— Да, многое, о чем мы говорили, активно используется в фантастике. А какой фантастический фильм, на ваш взгляд, наиболее достоверен?

— Вы знаете, неделю назад у меня был ответ, а сейчас его нет. Есть фантастические фильмы, которые, по крайней мере, любопытны. Возьмем, например, фильм «Контакт» с Джоди Фостер и Мэтью Макконахи. Но самый дотошные сценаристы были у фильма «Интерстеллар» с ним же и Энн Хэтэуэй. В «Контакте» больше фантастики, но я его студентам обычно привожу в пример, когда начинаю рассказывать о том, какими инструментами вообще наблюдают струйные выбросы сверхмассивных черных дыр. В фильме красиво показывают радиотелескопы и радиоинтерферометры, например VLA — Very Large Array, система тарелок, на которых главная героиня пытается получить сигнал от разумной жизни из разных мест. В результате искомый сигнал она получила с Веги. Студенты, правда, мне в этом году ответили, что они этот фильм не смотрели. Один парень даже заметил: «Наверное, это очень старый фильм». Но это 1996 год! Но зато в этом фильме мы еще можем увидеть тарелку Search for Extraterrestrial Intelligence знаменитого телескопа  в Аресибо, которая сейчас уже не действует. В целом это большие инженерные достижения человечества — инструменты, с помощью которых мы можем наблюдать космос. Меня они потрясают, хотя я и теоретик. Любопытно, что фильм «Контакт» был снят по книге Карла Сагана, он же был и сценарист. 

В фильме «Интерстеллар» все мы видели картинку черной дыры, которую они назвали Гаргантюа. Как аккреционный диск выглядит, как она подсвечивается с разных сторон. Расчеты для этого фильма действительно делались под руководством астрофизиков, в том числе знаменитого теоретика Кипа Торна. И я думала до прошлой недели, что это изображение реалистичное. Но к нам на семинар пришел наш коллега Вячеслав Иванович Докучаев и рассказал, что он как раз занимается тенями, искажением изображения черных дыр. Он нам раскрыл один недостаток картины: одна сторона этого изображения должна быть существенно тусклее, чем другая. Но на экране, для картинки фильма это выглядело плохо, поэтому кинематографисты попросили сделать яркость везде. Это намеренное искажение. Геометрия, видимо, правдива в рамках существующей сегодня теории. Вот такое любопытное разочарование.

— Чем вы увлекаетесь помимо науки? Какие книги читаете?

— Я выращиваю кактусы. У меня есть увлечение. Коллекция кактусов стоит на балконе, на лоджии. Мне очень нравится, потому что это такое неспешное коллекционирование: их надо вырастить, они цветут или не цветут, их надо пересаживать. Это такое умиротворяющее общение! 

— Они же редко цветут.

— Ну нет, нет. Наверное, вы думаете об Агаве: она цветет раз в жизни и умирает. А кактусы вполне себе цветут. Можно даже сделать красивый букет кактусов. Есть дневные цветы, а есть ночные. Например, «Ночная красавица» раскрывается только ночью и утром уже отсыхает. Некоторые цветут ранней весной. Южные виды еще помнят свои корни и начинают цвести чуть ли не зимой. Другие летом, есть даже ближе к осени. У них сезон цветения продолжительный. У разных видов по-разному: Северная Америка, Центральная Америка, Южная Америка… Очень интересные товарищи.

— И о книгах!— Сейчас я читаю английского военного историка Джона Кигана, его книгу «Вторая Мировая война». Но вообще разные книги предпочитаю. Мне кажется, ни один человек не может назвать какую-то одну любимую книгу. Все они такие разные. Я периодически очень люблю книги публицистического или популярного характера. Мне нравится перечитывать Воловича — «Человек в экстремальных условиях природной среды». Такая любопытная книга, в ней описывается разные истории, например летчика, который катапультировался в Северном Ледовитом океане. А недавно у меня появилась «Библиотека всемирной литературы», которая в свое время была очень популярна. Оттуда я впервые прочла французский эпос — «Песнь о Роланде» и «Коронование Людовика». Мне страшно нравится! Эти произведения о доблести, но написаны с юмором. Я сама их читаю и дети. Я перед сном до сих пор им иногда читаю, хотя они уже взрослые, но мы любим иногда что-то такое смешное почитать. Еще я люблю Хемингуэя «По ком звонит колокол», но я его не перечитываю. Книга нелегкая, а «Фиесту» и «Праздник, который всегда с тобой» я перечитываю периодически. Но разговаривать о книгах можно бесконечно, как и о космосе!

Опубликовано при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-571.