Чандрасекхар и пределы физики: Восстановление справедливости
Как предел массы в 1,4 солнечных масс стал одним из важнейших чисел в астрономии, и как Чандрасекхар получил Нобелевскую премию за свою работу.
Это четвертая часть серии о жизни и работе Чандрасекхара. Прочитайте первую, вторую и третью части сначала.
И вот они, черные дыры.
В 1930-х годах Эддингтон насмехался над Чандрой за то, что тот даже намекал на их существование — ведь именно это подразумевал предел массы. Если белый карлик с массой более 1,4 солнечных масс не может поддерживать свою стабильность, то с ним должно произойти что-то катастрофическое: звезда должна сжаться до такой степени, что пройдет все известные нам стабильные конфигурации. Даже когда научное сообщество с неохотой признало правильность физики Чандрасекхара, они старались избежать его выводов. Они придумали обходные пути. Возможно, массивные звезды всегда сбрасывают достаточно материала, чтобы вернуться под предел. Возможно, катастрофическое коллапсирование математически допустимо, но в реальной вселенной этого просто никогда не происходило, так что никто не должен был переживать.
К 1960-м годам ученые начали беспокоиться. Теоретические работы накапливались, наблюдения становились все более обширными, и черная дыра превратилась из математической любопытности, вызывающей дискомфорт, в почти неоспоримый элемент реального космоса. Звезды действительно коллапсируют. Некоторые из них действительно проходят точку невозврата и оказываются за горизонтом событий. Абсурдный результат оказался правильным с самого начала.
Это касалось не только теории. В 1971 году астрономы зафиксировали Цефея X-1, источник рентгеновского излучения, который вращался вокруг массивного, но невидимого спутника, и он стал первым объектом, который почти все согласились считать настоящей черной дырой в реальном небе. Тем временем, цифра 1,4 солнечных масс, которую Эддингтон назвал чепухой, тихо стала одной из самых полезных величин в астрономии. Когда белый карлик в бинарной системе медленно «ворует» массу у своего спутника и приближается к пределу Чандрасекхара, он взрывается в виде сверхновой типа Ia. Поскольку все они взрываются почти при одинаковой массе, они светят с почти одинаковой яркостью. Это делает их стандартными свечами, космическими маркерами, которые мы используем для измерения расстояний на миллиарды световых лет. Именно измерения этих взрывов показали, что расширение вселенной ускоряется, открытие, за которое была вручена Нобелевская премия в 2011 году. Число Чандры, полученное им в юности, тихо находится в центре этого.
А сам Чандра, как всегда, стал мастером своей темы. В 1983 году он опубликовал «Математическую теорию черных дыр», окончательный труд о тех самых объектах, на существование которых он впервые намекнул в юности на лодке и за что его высмеивали. Он ушел, изучил совершенно новую область до ее основ и вернулся, чтобы написать ее библию.
В тот же год, примерно через полвека после того, как девятнадцатилетний юноша вышел на берег в Англии с числом в голове, семидесятидвухлетний Чандра был удостоен Нобелевской премии по физике.
И вот тут появляется забавный момент: он был немного раздражен этим. Премия была вручена за его ранние работы о белых карликах, расчет, который занял у него всего несколько недель во время океанского путешествия, а не за почти десятилетие, которое он потратил на теорию черных дыр. Его наконец признали за то, что вызвало у него унижение, и даже это признание слегка упустило суть. Тем не менее, он принял награду и ту восстановленную справедливость, которая с ней пришла, с характерной грацией: «Я благодарен за награду, так как она может послужить стимулом для тех, кто, как и я, движим в своих научных стремлениях, прежде всего, личными интересами, блуждая, в основном, по одиноким тропам науки».
А что насчет Эддингтона? Наиболее выдающегося астронома своего времени, человека, который встал в той комнате в 1935 году и назвал это все чепухой? Он никогда не получил Нобелевскую премию. Ни за это, ни за что-либо другое.
Так что запомните это число. 1,4. Это масса, в солнечных массах, выше которой мертвая звезда больше не может удерживать себя, та грань, за которой гравитация побеждает, и звезда полностью выходит из обычной вселенной. Вселенная вручила это число юноше, который едва нашел свою опору, и остальному миру потребовалось около пятидесяти лет и одно очень публичное унижение, чтобы признать, что он правильно его прочитал.
Красота действительно была путеводителем к истине. Просто остальным понадобилось время, чтобы догнать.
