Разные - Журнал «ОТКРЫТИЯ И ГИПОТЕЗЫ», 2012 №2
Кроме гипотетических неизвестных частиц, которые так важны для физики, имеются и другие кандидаты на включение в список подозреваемых в том, что темная материя состоит из них. Некоторые из них даже более экзотичны, чем неизвестные частицы. Среди них — релятивистские темные тела: первичные черные дыры и первичные кротовые норы.
Гипотеза о существовании первичных черных дыр также имеет долгую историю. Чтобы быть кандидатами на включение в список подозреваемых в том, что они составляют темную материю, черные дыры должны обладать довольно малыми массами, не более 0,5 массы Солнца. Такие черные минидыры не образуются в нынешней Вселенной. Если же мы обратимся к прошлой истории Вселенной, то легко заметим, что условия в самом начале расширения Вселенной, около 13 млрд. лет назад, были благоприятны для образования черных минидыр. Действительно, вся материя тогда пребывала в состоянии ужасно высокой плотности, и никакого добавочного сжатия не требовалось. Фактически эта материя расширялась с очень высокой скоростью. Поэтому могла образоваться черная дыра, если скорость расширения в небольшом объеме была несколько ниже или если количество материи было несколько больше, чем в соседних объемах того же размера. Тогда гравитационные силы могли замедлить расширение в этом объеме и через некоторое время превратить его в сжатие, образуя черную мини-дыру.
В 1961 году Я.Б.Зельдович и я, а в 1971 году С. Хокинг указали на такую возможность. Таким образом, мы приходим к выводу, что на ранних стадиях во Вселенной могли существовать крошечные черные дыры и что их массы могли быть меньше масс звезд. Какова же судьба этих объектов?
Эволюция крошечных черных дыр зависит от величины их масс. Черные мини-дыры излучают энергию посредством квантового механизма. Этот процесс абсолютно пренебрежимо мал для черных дыр с массой порядка звездной массы. Чем меньше масса черной дыры, тем больше квантовый выход излучения и тем быстрее происходит процесс преобразования массы черной дыры в энергию излучения. Крайне медленный процесс потери энергии черной дырой из-за квантового излучения известен как квантовое испарение (хокинговское испарение).
Излучение энергии черными дырами с малой массой нельзя называть «испарением»: это весьма значительное свечение. Во время этого свечения масса таких черных дыр уменьшается с постоянно возрастающей скоростью. Когда их масса падает до одного миллиона тонн, процесс излучения превращается во взрыв. Последние тысячи тонн взрываются за одну десятую долю секунды, высвобождая энергию, равную выделяемой при взрыве одного миллиона мегатонных водородных бомб. Вычисления показывают, что все первичные черные дыры, начальные массы которых были менее миллиарда тонн, полностью «испарились» к нашему времени. Более массивные черные дыры сохранились до наших дней. Можно ли обнаружить их астрономическими средствами, предполагая, что они действительно существуют во Вселенной?
Чтобы найти достаточно малые черные дыры, необходимо искать излучение их жестких квантов. Наблюдения таких квантов, идущих из Космоса, могли бы помочь в отождествлении первичных черных дыр. До сих пор не обнаружена ни одна из них. Мы можем лишь заключить, что число черных дыр с массой около миллиарда тонн не превышает одной тысячи на кубический световой год. Если бы их было больше, можно было бы обнаружить их суммарное излучение. Квантовое излучение массивных первичных черных дыр пренебрежимо мало, их можно считать кандидатами в объекты, составляющие темную материю.
В 1994 году П. Иванов, П.Насельский и я в Центре теоретической астрофизики (Дания) указали на эту возможность. В то время поступило сообщение об обнаружении микролинзирования звезд в Большом Магеллановом Облаке массивными компактными гало-объектами (МАСНО) нашей Галактики с вероятными массами около 0,1 массы Солнца (МС). Среди других возможностей сделано предположение, что такими объектами могли быть черные дыры. Как мы подчеркнули выше, черные дыры с массами порядка 0,1 МС могут иметь только изначальное происхождение. Следовательно, новое открытие дало добавочные аргументы в пользу возможности того, что холодная темная материя состоит из первичных черных дыр. Для образования первичных черных дыр массой 0,1 МС необходимо существование флуктуаций гравитационного поля в ранней Вселенной. С другой стороны, флуктуации гравитационного поля на больших и меньших масштабах должны быть очень небольшими, чтобы соответствовать астрономическим наблюдениям. Согласно нашим вычислениям, такие условия возможны в начале расширения Вселенной. Холодная темная материя (или ее часть), вероятно, состоит из первичных черных дыр.
Теперь несколько слов о первичных кротовых норах. Согласно общей теории относительности, кротовая нора — сильно искривленное пространство в виде тоннеля, соединяющего две дыры (входа) в пространстве. Материя или излучение могут упасть в одну дыру, распространиться по тоннелю и выйти наружу из другой дыры, и наоборот. По одной из гипотез, первичные кротовые норы, вероятно, уже существовали в начале расширения Вселенной.
Возможно, первичные кротовые норы сохранились после первых стадий расширения Вселенной. Хокинговское квантовое испарение не действует в таких объектах, благодаря чему они могут сохраняться в течение космологических промежутков времени, если не подвержены другим неустойчивостям. Не исключено, что некоторая часть холодной темной материи состоит из первичных кротовых нор.
Итак, вполне возможно, что темные объекты — первичные черные дыры и первичные кротовые норы — могут разрешить загадку темной материи. Насколько хороши или плохи эти теории, мы узнаем лишь тогда, когда станут известны результаты следующего поколения наблюдений, направленных на изучение холодной темной материи (прежде всего, с помощью космической обсерватории «Планк»), а также других методов наблюдения. Будем надеяться, что наши гипотезы выдержат испытание временем.
И.Д. Новиков член-корреспондент РАН «Земля и Вселенная» ШУТОЧНЫЕ ЗАДАЧКИЗагадки-шутки пригодятся в любой веселой компании, так как сложно догадаться какой же ответ, а над разгадкою будет смеяться каждый.
1. Человек попал под дождь, и ему негде и нечем было укрыться. Домой он пришел весь мокрый, но ни один волос на его голове не промок. Почему?
2. Когда сетка может вытянуть воду?
3. На полке рядом стоят два тома одного произведения. Сколько страниц находится между 1-й страницей 1-го тома и последней страницей 2-го тома, если в первом томе 320 страниц, а во втором 290 страниц?
4. С какой посуды нельзя ничего поесть?
5. Где вода стоит столбом?
6. Возможно ли такое: две головы, две руки и шесть ног, а в ходьбе только четыре?
7. Какое слово всегда звучит неверно?
8. Каким будет сивый конь, если его искупать?
9. Что такое: летит, шуршит, а не шуршавчик?
10. Два рога — не бык, шесть ног без копыт, когда летит — воет, сядет — землю роет.
11. Чем отличается конь от иголки?
12. На край стола поставили металлическую банку, плотно закрытую крышкой, так, что 2/3 банки свисало со стола. Через некоторое время банка упала. Что было в банке?
13. Попробуйте правильно подсчитать кучки песка. Была одна кучка песка, в течение недели (7 дней) к ней досыпали по такой же кучке песка, а на 8-й день половину забрали.
Сколько же кучек песка осталось?
14. Ночной сторож умер днем. Дадут ли ему пенсию?
15. Из Москвы и Ленинграда (теперь Петербурга) выходят навстречу друг другу два поезда. Скорость московского поезда в два раза больше, чем ленинградского. Какой поезд будет ближе к Москве в момент их встречи?
НАЙДЕН ЧЕРТЕЖ ВАВИЛОНСКОЙ БАШНИ
ИЗ ТЬМЫ ВЕКОВ
Древнейшее в мире изображение Вавилонской башни, вернее — реального прототипа библейского сооружения, обнаружено на одной из стел давно хранящейся в частной коллекции норвежского бизнесмена Мартина Шейена.
Надписи на черном камне датированы 604–562 гг. до н. э… На плите изображены царь Навуходоносор II, правивший Вавилоном более 2500 лет назад, и легендарная Вавилонская башня. Если говорить точнее, то зиккурат Этеменанки. Это 91-метровое сооружение историки считают прообразом легендарной башни из Библии.
Колоссальное семиярусное здание с храмом на вершине не только представлено в виде сбоку, но и снабжено планом внутренних помещений. Надписи четко определяют башню как «великий зиккурат Вавилона». На стеле царь Навуходоносор сам рассказывает о конструкции: «Я сделал ее на удивление людей мира, я поднял ее ввысь в небо, сделал двери для ворот, покрыл ее битумом и кирпичами».
