Изображението на черната дупка потвърждава представянето на невъобразимото


Дълго мечтаните все още невиждани, невидими звезди заинтригуваха учените и обществеността.

Черните дупки улавят всичко, което срещат. От субатомни частици до звезди, твърди тела, газове, течности и дори светлина, всичко пада в тях безвъзвратно. И дори по-сигурно, черните дупки пленяват популярното въображение.

Мисленето за космоса, като хора, откакто за първи път са се вгледали в точките светлина, украсяващи нощното небе, кара ума да си представя неща, които не могат да бъдат изпитани на Земята. И черните дупки разширяват въображението по-драматично от всяко друго чудо, което астрономията може да предложи. Черната дупка е космическа прахосмукачка, засмукваща звезден прах в най-буквалните бездънни ями, изкривяваща  пространство-времето, упражняваща неустоимо гравитационно привличане, нищета, която може да заличи всички неща. Това е дупка в космоса, черна, защото светлината не може да избяга от привличането ѝ. Следователно е невидима. Трудна за представяне.

И все пак черните дупки всъщност отдавна са били представяни, дори ако никой не е знаел, че са реални. През 1784 г. английският геолог и духовник (и астроном аматьор) Джон Мишел предположи, че за една голяма и достатъчно плътна звезда нютоновата гравитация би била твърде силна, за да може светлината да излезе. Той е вярвал (както и Нютон), че светлината е поток от частици (както обикновено се е приемало в онези дни). Мишел изчислява, че скоростта на светлинните частици би била недостатъчна, за да избяга от гравитацията на звездата с плътност като на Слънцето, но 500 пъти по-голяма от нейния диаметър. „Нейната светлина не можа да стигне до нас“, пише той.

Десетилетие по-късно или повече, френският математик Пиер-Симон Лаплас също спекулира, че „невидимите тела“ могат да съществуват в космоса. Лаплас смята за звездата, че е с плътността на Земята и 250 пъти по-широка от Слънцето. Неговото нютоново гравитационно привличане не би позволило на светлината да напусне повърхността му. „Най-големите тела във Вселената могат да бъдат невидими поради своята величина“, заявява той. (Можете да прочетете подробна информация за документите на Мишел и Лаплас за черните дупки в Journal of Astronomical History and Heritage.)


РЕКЛАМА:

***

Истинските черни дупки обаче възникват не от нютоновата гравитация, а по-скоро от теорията за гравитацията на Айнщайн – общата теория на относителността. Айнщайн е скрил черни дупки (дори от себе си) в своите уравнения. Но немският астроном Карл Шварцшилд извлича концепцията от тези уравнения по време на Първата световна война, малко преди да умре от болестта си на руския фронт. Шварцшилд обаче не можеше да си представи, че една звезда може да се свие достатъчно, за да надвиши плътността, необходима, за да стане невидима. Този скок на въображението идва от Дж. Робърт Опенхаймер и Хартланд Снайдер през 1939 г. (същата година, когато Айнщайн написва статия, в която отрича съществуването на черни дупки). Опенхаймер и Снайдер изчисляват, че достатъчно масивна звезда би се сринала под собствената си гравитация. „Звездата има тенденцията да се затваря от всякаква комуникация с далечен наблюдател; само гравитационното му поле продължава“, пишат те.

Опенхаймер скоро поема ръководството на проекта ,,Манхатън“ за изграждането на атомната бомба и никой не обръща особено внимание на неговите срутени звезди до 60-те години. Те са били обсъждани на симпозиум в Далас през декември 1963 г. и няколко седмици по-късно на среща в Кливланд. Някой дори изрече фразата „черна дупка“, за да се позовава на тях. (Първата астрофизична употреба на термина в печат се появява в отразяването на Science News Letter на срещата в Кливланд в изданието от 18 януари 1964 г.)

Но името „черна дупка“ не се утвърждава, докато Джон Арчибалд Уилър не го използва в лекцията си през 1967 г. Научното изследване на черните дупки тогава започна сериозно. Стивън Хокинг ги изследва, показвайки, че те всъщност могат да излъчват слаба форма на радиация, тъй като са кръстени на него. Астрономите ги потърсиха, събирайки впечатляващи доказателства, че те наистина съществуват, въз основа на движението на звездите и друга материя в близост до тях. (Всъщност Мишел беше предложил точно този подход за откриване на присъствието на невидима звезда.) През 2016 г. гравитационните вълни предоставиха недвусмислен знак за сблъсък на две черни дупки.

Така че вече почти никой не се съмнява, че те съществуват. Но докато Мишел, Опенхаймер, Уилър, Хокинг и много други са си представяли каква е черната дупка, никой от тях никога не е виждал такава.

 

Сега обаче сътрудничеството на Event Horizon Telescope има тъмнината на черната дупка, заобиколена от неуловената светлина в близост до нея. Това изображение потвърждава вече известното, че черните дупки не са просто плод на въображението, а истински, първоначално измислени от умове, пропити с определен научен дух – вяра в способността да се откриват обекти в космоса, без да се стига до там.

Историята на науката има записани и други случаи на въображаеми явления, които предизвикват въображението преди доказателство за тяхното откритие. Пол Дирак си е представял антиматерията, преди някой да я открие в природата. Александър Фридман си е представял разширяването на Вселената, преди астрономическите наблюдения да го потвърдят. Древногръцките философи са си представяли атомите 2500 години преди микроскопите да станат достатъчно усъвършенствани, за да направят тяхна снимка. Всички тези успешни въображения бяха смятани от някои за обида на здравия разум или конвенционалната логика. Техните потвърждения, както и с новото изображение на черна дупка, подсилват поуката, че очевидната абсурдност не е добър аргумент срещу съществуването.

Може би фактът, че човешкото въображение си представя черни дупки, въпреки истината за тяхната абсурдност, е една от причините те да пленяват въображението на почти всеки, чийто мозък, както би казал Карл Сейгън, ,,не е направен от дърво.“

Черните дупки са погълнали умствената енергия на великите световни физици, астрономи и математици, разкрили са тайни за обектите в космоса и за самата същност  време-пространството, очаровали са широката общественост, вдъхновили са книги и филми за научна фантастика и са илюстрирали фантастичната величина на творчеството на природата (и разрушителната) сила. Черната дупка се е превърнала в плакат за възмутително неразбираеми астрономически феномени.

Превод: Мартин Димитров
Източник: sciencenews.org

Европейска нощ на учените 2022 г.: