В новом выпуске программы Event Horizon ведущий Джон Майкл Годье обсудил с профессором Гарвардского университета, астрофизиком Ави Лёбом фундаментальные загадки Вселенной — от природы черных дыр до поиска внеземных технологических сигнатур. Ученый поделился деталями текущих исследований структуры пространства-времени, рассказал о подготовке глубоководной экспедиции за межзвёздным веществом и объяснил, почему научное сообщество должно преодолеть психологические барьеры в изучении неопознанных воздушных явлений (UAP).
🌌 Взгляд на тень сверхмассивной чёрной дыры 0:12
Около двух десятилетий назад Ави Лёб начал теоретическую работу над предсказанием того, как должен выглядеть снимок центра нашей Галактики. Будучи сотрудником Центра астрофизики в Гарварде, он стоял у истоков создания проекта телескопа Event Horizon (EHT) и активно продвигал идею визуализации черных дыр. Примечательно, что в совместной работе со своим постдоком Эйвери Бродериком Лёб впервые обосновал, что помимо Стрельца А (Sgr A) ученым необходимо обратить внимание на гигантскую галактику M87. В итоге именно объект в M87 стал первой черной дырой, изображение которой было официально представлено мировой общественности.
Объект M87 расположен примерно в 2000 раз дальше от Земли, чем сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, однако его масса превосходит массу Стрельца А в 1500 раз. Из-за этой пропорции угловой размер силуэтов обеих черных дыр на земном небе оказался практически идентичным.
По мнению Ави Лёба, теперь, когда человечество располагает этими снимками, окрестности черных дыр можно рассматривать как потенциальные направления для экстремального туризма будущего. Профессор описывает несколько уникальных физических эффектов, доступных гипотетическим путешественникам:
- Фотонное кольцо: находясь в этой зоне, человек мог бы посмотреть прямо перед собой и увидеть собственную спину, поскольку гравитация заставляет свет совершать полный оборот вокруг объекта.
- Замедление времени: вблизи горизонта событий время течет настолько медленно, что астронавт теоретически способен пережить целые поколения своих друзей, оставшихся на Земле.
Ави Лёб в шутку предлагает выдавать скидочные билеты в один конец физикам-струнщикам. По его словам, это предоставило бы им уникальную и окончательную возможность проверить свои теории непосредственно у сингулярности черной дыры.
🔄 Вращение, метрика Керра и парадокс «тихой» дыры 7:33
В научном сообществе велись дискуссии о том, направлен ли релятивистский джет Стрельца А* в сторону Земли и может ли это представлять опасность. Ави Лёб поясняет, что джеты обычно формируются вращающимися черными дырами, однако в случае с центром Млечного Пути точные параметры вращения остаются предметом споров.
Команда Event Horizon Telescope на основе компьютерного моделирования пришла к выводу, что наблюдаемые данные лучше всего соответствуют сценарию, в котором черная дыра вращается, а ее полюс направлен почти прямо на Землю. Однако Ави Лёб не согласен с этим заключением, считая его маловероятным сразу по двум причинам.
Во-первых, геометрическая вероятность того, что ось вращения черной дыры направлена строго на нас, крайне мала. Происходя из диска Млечного Пути, падающее вещество должно закручивать черную дыру в плоскости самой Галактики. Соответственно, для направления джета на Землю ось вращения обязана быть перпендикулярной галактоцентрической плоскости, что выглядит аномально.
Во-вторых, Лёб совместно с постдоком Джакомо Фраджионе проанализировал орбиты звезд, расположенных в непосредственной близости от Sgr A. Наблюдения показывают, что эти светила движутся в двух четко выраженных, стабильных плоскостях. Согласно расчетам Лёба, если бы черная дыра обладала значительным вращением, эффекты общей теории относительности Эйнштейна (в частности, увлечение инерциальных систем отсчета) быстро размыли бы эти плоскости. Тот факт, что структуры стабильны, указывает на то, что спин (скорость вращения) Стрельца А должен быть очень мал.
Ави Лёб подчеркивает, что масса Sgr A* составляет около 4 миллионов масс Солнца. Она сформировалась не в результате коллапса одной звезды, а путем долгого поглощения газа и слияния со множеством мелких черных дыр. Профессор объясняет физический механизм формирования невращающегося гиганта:
- Газовые облака и мелкие объекты падают на семя черной дыры с совершенно случайных направлений.
- Каждый новый эпизод аккреции передает объекту угловой момент в своей случайной плоскости.
- При сложении множества хаотичных векторов вращения они математически компенсируют друг друга, приводя к результирующему околонулевому спину.
Высокое вращение, напротив, формируется лишь тогда, когда черная дыра растет за счет одного стабильного, массивного и продолжительного потока вещества, сохраняющего постоянную ориентацию. Для галактик типа Млечного Пути сценарий хаотичного накопления массы мелкими порциями выглядит гораздо более реалистичным.
🌀 Керровские кольца, кротовые норы и сингулярность 14:18
Описывая геометрию пространства-времени, физики опираются на точные решения уравнений Эйнштейна. Для невращающейся черной дыры применяется сферически симметричное решение Карла Шварцшильда, выведенное им в конце 1915 года прямо на немецком фронте, незадолго до кончины от тяжелого аутоиммунного заболевания легких. Согласно этой метрике, горизонт событий представляет собой идеальную сферу, радиус которой определяется как:
$$R_s = \frac{2GM}{c^2}$$
Внутри этой сферы находится сингулярность, где кривизна пространства-времени стремится к бесконечности, а классическая теория относительности полностью теряет применимость из-за отсутствия квантовых эффектов.
Решение для вращающейся черной дыры было найдено новозеландским физиком Роем Керром в 1963 году. В предельном случае Керра, когда объект вращается со скоростью, близкой к световой, горизонт событий сжимается в экваториальной плоскости в два раза по сравнению со шварцшильдовским радиусом и приобретает сплюснутую форму. Вращающаяся черная дыра действует как гигантский космический маховик, у которого за счет магнитных полей и падающего вещества можно эффективно отбирать энергию. Именно этот механизм, как считают астрофизики, питает яркие релятивистские джеты в далеких галактиках.
В рамках решения Керра сингулярность превращается из точки в кольцо. Это породило гипотезы о том, что центр вращающейся черной дыры может служить проходимой кротовой норой (червоточиной) в другие области Вселенной. Ави Лёб отмечает, что без учета квантовой механики такие структуры существовать не могут — в рамках классической гравитации они мгновенно разрываются, не позволяя материи пройти сквозь них.
Для стабилизации кротовой норы требуется гипотетическая материя с отрицательным давлением. Единственным известным аналогом такого вещества во Вселенной является темная энергия, ускоряющая расширение космоса, однако человечество пока не имеет ни малейшего представления о том, как ею манипулировать.
Проводя аналогию со своей личной историей о засорившемся домашнем подвале, где дренажные трубы забились корнями деревьев, Лёб размышляет о судьбе падающего вещества. Профессор выделяет два возможных сценария:
- Материя беспрепятственно уходит через сингулярность в другое пространство-время или альтернативную Вселенную.
- «Сливной канал» заблокирован, и вещество плотно прессуется в центре черной дыры, формируя стабильный ультраплотный объект с предельным теоретическим значением — планковской плотностью.
🚀 Падение в бездну: спагеттификация и космические катастрофы 30:43
Физические условия при пересечении горизонта событий зависят от масштаба самого объекта. Вопреки расхожему мнению, астронавт при падении в черную дыру вроде Стрельца А* не погибнет мгновенно на самом горизонте, тогда как звезда типа Солнца будет неминуемо разрушена. Более того, в сверхмассивную черную дыру галактики M87 звезда способна погрузиться целиком без каких-либо повреждений на границе.
Этот парадокс объясняется природой приливных сил. Чем массивнее черная дыра, тем больше радиус ее горизонта событий и тем меньше кривизна пространства-времени на его границе. Приливный эффект аналогичен влиянию Луны на земные океаны: гравитация притягивает ближнюю сторону объекта сильнее, чем дальнюю.
Если разница сил, действующих на противоположные стороны космического тела, превышает его собственную удерживающую гравитацию, происходит так называемый приливный разрыв звезды (TDE), переводящий ее в состояние «спагеттификации». Для Стрельца А* этот радиус разрушения составляет около 10 шварцшильдовских радиусов; по расчетам Лёба, подобные яркие вспышки от гибели звезд происходят в центре нашей Галактики примерно раз в 100 000 лет.
Для человека же приливные силы на горизонте Стрельца А* неопасны, поскольку размер человеческого тела (около двух метров) ничтожно мал, а его структура удерживается силами химических связей, а не гравитацией. Спагеттификация настигнет астронавта значительно позже, только при непосредственном приближении к сингулярности внутри горизонта событий.
Помимо приливного разрушения, окрестности черных дыр таят в себе и другие опасности. В экстремальных гравитационных полях звезды разгоняются до околосветовых скоростей, что приводит к их высокоэнергетическим столкновениям. В результате подобных лобовых соударений высвобождается колоссальное количество энергии, способное порождать мощные космические взрывы.
Говоря об источниках космических гамма-всплесков, Ави Лёб классифицирует их на два основных типа:
- Длинные гамма-всплески: возникают при коллапсе ядер массивных звезд (от нескольких единиц до 100 масс Солнца), когда формирующаяся вращающаяся черная дыра испускает джет, буквально прошивающий звездную оболочку насквозь.
- Короткие гамма-всплески: рождаются при столкновении двойных систем нейтронных звезд — ультраплотных остатков светил размером с Бостон (около 10 километров в диаметре) и массой Солнца.
Слияния нейтронных звезд представляют особый интерес для геохимии. Физик указывает, что такие события выступают главным источником образования тяжелых элементов во Вселенной посредством r-процесса (быстрого нейтронного захвата). Именно в этих космических катастрофах рождаются золото и уран. Лёб иронично замечает, что если бы наша Земля сформировалась вблизи места слияния нейтронных звезд, золото лежало бы у нас под ногами в огромных количествах, но одновременно с этим цивилизация получила бы избыток доступного урана для создания ядерного оружия.
🔭 Революция данных: Обсерватория Веры Рубин и проект «Галилео» 40:41
В ближайшее время астрономия ожидает качественный скачок благодаря запуску Обсерватории Веры Рубин в Чили. Этот инструмент, оснащенный беспрецедентной цифровой камерой на 3,2 миллиарда пикселей, будет каждые четыре дня полностью сканировать доступный небосвод. Огромный массив данных по транзиентным (изменяющимся во времени) источникам станет обрабатываться алгоритмами искусственного интеллекта. Современные ИИ-ученые заменят ручной труд астрономов прошлого, автоматизировав поиск сверхновых и аномальных вспышек.
Параллельно с глобальными космическими инициативами Ави Лёб развивает проект «Галилео» (Galileo Project), нацеленный на поиск техносигнатур внеземных цивилизаций в непосредственной близости от Земли. Первая тестовая система приборов уже смонтирована на крыше Гарвардской обсерватории. Лёб признает, что Массачусетс — далеко не идеальное место для астрономических наблюдений из-за плохой погоды, и за 170 лет истории обсерватории здесь не было сделано великих открытий, но крыша университета удобна для отладки оборудования.
Аппаратный комплекс проекта «Галилео» включает в себя:
- Оптические и инфракрасные камеры, ведущие непрерывную круглосуточную видеосъемку небосвода.
- Пассивную радиолокационную систему, фиксирующую отраженные радиосигналы от объектов в атмосфере.
- Высокочувствительную аудиосистему для регистрации акустических аномалий.
Все собираемые данные поступают на специализированный компьютерный сервер, где нейросети проводят сегрегацию и классификацию объектов на птиц, дроны, самолеты и неизвестные феномены. Профессор планирует завершить калибровку первой станции к августу, после чего начнется масштабирование проекта — создание идентичных копий приборных комплексов и их размещение в локациях с высокой частотой фиксации UAP.
🌊 Океанская экспедиция за межзвёздным метеоритом 46:08
В 2019 году Ави Лёб вместе со своим студентом Амиром Сираджем проанализировал правительственный каталог метеоров и обнаружил уникальный объект, вошедший в атмосферу Земли на скорости 60 километров в секунду. Высокая скорость однозначно указывала на то, что объект прилетел из-за пределов Солнечной системы и не был гравитационно связан с Солнцем. Научные рецензенты изначально отказались публиковать статью, сославшись на секретность военных данных США и невозможность проверить погрешности измерений.
Однако Космическое командование США при Министерстве обороны направило официальное письмо в NASA, подтвердив выводы Лёба о межзвездном происхождении метеора с точностью 99,999%. Дополнительный анализ кривой блеска показал, что этот полуметровый объект при разрушении в плотных слоях атмосферы выдержал колоссальные механические нагрузки, оказавшись прочнее, чем обычные железные метеориты. По скоростным и прочностным характеристикам данный метеор представляет собой экстремальный статистический выброс (outlier), входящий в топ-5% среди всех известных космических тел.
На основе триангуляции акустических и спутниковых данных исследовательская группа Лёба локализовала зону падения обломков на дне Тихого океана неподалеку от Папуа — Новой Гвинеи. При взрыве метеора в атмосфере образовался расплавленный «железный дождь», капли которого остыли в воде и осели на океанском грунте.
В рамках проекта «Галилео» организуется морская экспедиция: специальный глубоководный трал, оснащенный мощными магнитами и видеокамерами, прочешет полосу дна площадью около 10 квадратных километров. Если пришелец имел искусственную природу и состоял из немагнитных сплавов (например, вольфрама), визуальный контроль с камер позволит обнаружить аномальные фрагменты.
Профессор возлагает большие надежды на изотопный анализ будущих образцов. Изучение соотношения изотопов позволит детально реконструировать условия в протопланетном диске родительской звезды этого объекта и сравнить их с параметрами Солнечной системы.
👽 Внеземной разум, ИИ-астронавты и «великий фильтр» 56:16
Отвечая на вопрос о потенциальном обнаружении сложного артефакта (уровня условного «iPhone 30»), Лёб рассуждает о структуре гипотетического внеземного присутствия. По его мнению, обнаружение единичного зонда вовсе не означает присутствие во Вселенной миллионов развитых цивилизаций. Вполне вероятно, что в Галактике доминируют следы всего одного, но крайне экспансивного вида, который силами миллионов инженеров создал самовоспроизводящиеся автоматические зонды (зонды Фон Неймана).
Ави Лёб критикует антропоцентрический подход, согласно которому пришельцам нет дела до Земли. Он приводит аналогию с земными энтомологами: человечество содержит институты и специалистов, посвящающих жизни изучению обычных муравейников. Для высокоразвитых соседей жизнь на Земле может представлять сугубо научный интерес.
При этом Лёб призывает к скромности и трезвому взгляду на достижения человечества, отмечая наши деструктивные наклонности, войны и экологические проблемы:
«В галактическом приложении для знакомств человечество вряд ли бы стало популярным кандидатом. Лично я бы не захотел идти на свидание с людьми — можно представить куда более привлекательных партнеров, которые стремятся к чистым знаниям, а не воюют друг с другом ради удовлетворения собственного эго».
Интересно, что человечество уже самостоятельно создает прообразы таких идеальных партнеров — системы искусственного интеллекта. По мнению Лёба, ИИ-ученые будущего окажутся гораздо эффективнее людей в исследовании космоса, поскольку они лишены эго и предвзятости. Робот-астроном, заметив в небе аномалию, не станет упрямо утверждать, что это обычный камень, просто потому, что он всю жизнь изучал камни.
В качестве примера нелогичного человеческого поведения Лёб приводит миссию NASA New Horizons. На борту аппарата, покидающего Солнечную систему, находится урна с прахом Клайда Томбо, первооткрывателя Плутона. Ученый считает, что если инопланетные археологи когда-нибудь перехватят этот зонд, они сочтут людей варварами: желая увековечить память человека, земляне полностью уничтожили его генетический код и Дна посредством кремации, отправив в космос бесполезный пепел. Руководитель миссии Алан Стерн в частной беседе признался Лёбу, что отправка живых стволовых клеток или электронного носителя с расшифрованным геномом превратилась бы в бюрократический кошмар внутри NASA, поэтому было проще согласовать отправку праха.
Размышляя о концепции «Великого фильтра», Лёб сравнивает траекторию человечества с поведением героинь культового фильма «Тельма и Луиза». Наша цивилизация мчится на автомобиле к обрыву, увлеченно споря о сиюминутной политике и не имея исторического опыта собственного уничтожения. Пандемия COVID-19 продемонстрировала неспособность наций к глобальной кооперации на ранних этапах угроз. В отличие от динозавров, вымерших 66 миллионов лет назад из-за падения астероида размером с Манхэттен, люди способны строить телескопы и могут предотвратить внешнюю угрозу, но для этого научный и рациональный подход должен возобладать над геополитическими амбициями.
🏛️ Рассекречивание данных: конгресс, секретность и психология науки 1:09:20
Ави Лёб возлагает определенные надежды на открытые слушания в Конгрессе США по теме UAP. Он проводит историческую параллель с запуском военных спутников Vela в 1960-х годах, спроектированных для фиксации гамма-излучения от потенциальных секретных ядерных испытаний СССР в космосе.
2 июля 1967 года аппараты Vela 3 и Vela 4 зафиксировали мощную гамма-вспышку, характеристики которой не соответствовали ни одному типу ядерного оружия. Спецслужбы в Вашингтоне были подняты по тревоге. Исследовательская группа в Лос-Аламосе под руководством Рея Клебесаделя долго накапливала и анализировала эти секретные данные. В итоге ученые определили по временным задержкам сигнала между спутниками, что источник имеет космическое происхождение, и открыто опубликовали этот прорывной результат в Astrophysical Journal.
По мнению профессора Лёба, оборонные ведомства скрывают массив данных об аномальных воздушных явлениях по двум сугубо психологическим и тактическим причинам:
- Страх признания некомпетентности: военным структурам крайне некомфортно публично заявлять «мы не знаем, что это такое». Им проще засекретить и спрятать информацию, чтобы избежать упреков в неэффективности систем контроля воздушного пространства.
- Защита технологических параметров сенсоров: публикация качественного изображения или видеозаписи аномального объекта неизбежно раскроет потенциальным геополитическим противникам точные оптические, радарные и технические возможности американских разведывательных систем и спутников раннего предупреждения.
Существует и глубокая догматическая проблема внутри самого академического сообщества. Наука подвержена жесткому влиянию психологических барьеров и стигматизации новых идей. Лёб напоминает, что когда Фриц Цвикки в 1934 году впервые обосновал существование невидимой «темной материи», его гипотеза была поднята на смех. Спустя сорок лет, в начале 1970-х, молодые астрофизики в Калтехе по-прежнему подвергались жесткому остракизму со стороны старших коллег за попытки серьезно обсуждать скрытую массу Вселенной. Аналогичная волна насмешек сопровождала ранние этапы поиска экзопланет.
В завершение беседы Ави Лёб подчеркивает, что проект «Галилео» создавался как полностью независимая гражданская научная инициатива именно для того, чтобы обойти эти барьеры секретности и предвзятости. Профессор заявляет, что никогда не сталкивался с давлением или требованиями прекратить работу со стороны правительства США. Ученый резюмирует, что отсутствие сенсационных доказательств существования внеземных технологий во многом является следствием «самовозложенного невежества» (self-inflicted ignorance), поскольку мировое сообщество десятилетиями принципиально отказывалось выделять адекватное финансирование на строгое и открытое научное исследование феномена UAP.
