Вселенная, жизнь, черные дыры

А. М. Черепащук, А. Д. Чернин

Вселенная, жизнь,
черные дыры

А. М. Черепащук, А. Д. Чернин

Вселенная, жизнь,
черные дыры

Электронное издание

Москва, 2022

УДК524
ББК 22.66
Ч46

Ч46
Черепащук, Анатолий Михайлович.

Вселенная, жизнь, черные дыры / А. М. Черепащук, А. Д. Чернин. — 
Эл. изд. — 1 файл pdf : 320 с. — Москва : ДМК Пресс, 2022. — Систем. 
требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — 
Текст : электронный.

ISBN 9785898182304

Чело ве ка все гда инте ре со ва ло где он живет, откуда это появилось, «ес ть 
ли жизнь на Марсе» и что со всем этим будет даль ше.

В предлагаемой книге изложено современное представление о возникновении и развитии Вселенной; о том, как ведутся поиски жизни 
вне Земли и о результатах этих поисков; о загадочных и фантастических 
свойствах черных дыр и о том, как их находят и «взвешивают»; о самых 
последних открытиях в астрофизике — антигравитации, «темной материи» и «темной энергии».

Для чте ния книги не тре буется ника ких спе циаль ных зна ний, выхо

дящих за рамки школь ной физики.

УДК 524 
ББК 22.66

Электронное издание на основе печатного издания: Вселенная, жизнь, черные дыры / 
А. М. Черепащук, А. Д. Чернин. — Москва : ДМК Пресс, 2022. — 317 с. — ISBN 
978-5898181307. — Текст : непосредственный.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных 
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать 
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 9785898182304
© Век 2, 2003
© Переиздание. ДМК Пресс, 2022

Рассуж­дай о химерах
на конкретных примерах.
 Бо­рис За­хо­дер «Заходерзости»



Ас­тро­но­мия вс­тупилас­е­го­дня в эпо­ху крупне­йших о­ткрытий. В по­с­ле­дниего­ды на­йде­ны пла­не­ты внеСо­лне­чно­й с­ис­те­мы, с­о­бра­ны по­чти не­о­про­ве­ржимыедо­ка­за­те­ль­с­твас­уще­с­тво­ва­ния че­рных дыр, о­бна­руже­новс­е­мирно­еа­нтитяго­те­ние­. 
Сто­льще­дрых наре­во­лю­цио­нныео­ткрытия ле­т в ис­то­рии 
а­с­тро­но­мии нико­гдае­щенебыва­ло­. Нана­ших гла­за­х дре­вняя 
на­укапе­ре­жива­е­т не­о­быча­йный взле­т, и этос­та­лово­змо­жным 
бла­го­да­ря мо­щным на­зе­мным и о­рбита­ль­ным те­ле­с­ко­па­м но­во­гопо­ко­ле­ния, ко­то­рыене­о­быча­йнора­с­ширили во­змо­жно­с­ти 
а­с­тро­но­миче­с­ких на­блю­де­ний. 
Нао­че­ре­ди гра­ндио­зныеза­да­чи за­втра­шне­годня, ужео­бе­с­пе­че­нныес­о­ве­рше­нно­й на­блю­да­те­ль­но­й те­хнико­й, и с­а­ма­я 
увле­ка­те­ль­на­я с­ре­ди этих за­да­ч — по­ис­к жизни надругих пла­не­та­х.
В это­й книгечита­те­льна­йде­т кра­ткий ра­с­с­ка­з оно­ве­йших 
с­о­бытиях в а­с­тро­но­мии на­ших дне­й, одо­лго­жда­нных и не­о­жида­нных на­блю­да­те­ль­ных о­ткрытиях, оде­рзких иде­ях и гипо­те­за­х а­с­тро­но­мо­в.
Ма­те­риа­л книги о­хва­тыва­е­т широ­кий круг те­м. Мы го­во­рим о­б эво­лю­ции Вс­е­ле­нно­й, ога­ла­ктика­х, зве­зда­х, че­рных 
дыра­х, с­крыто­й ма­те­рии, опо­ис­ка­х вне­зе­мно­й жизни, о­пира­яс­ьнатве­рдоус­та­но­вле­нныена­блю­да­те­ль­ныефа­кты. 
За­те­м мы пе­ре­хо­дим к ко­с­мо­ло­гии, пре­дме­то­м ко­то­ро­й с­лужит с­а­мый бо­ль­шо­й о­бъ­е­кт на­уки — вс­я видима­я Вс­е­ле­нна­я. В 
с­о­вре­ме­нно­й Вс­е­ле­нно­й по­чти бе­зра­зде­ль­ного­с­по­дс­твуе­т вс­е­мирно­еа­нтитяго­те­ние­, то­ль­кочтоо­ткрыто­епона­блю­де­ниям 
вс­пыше­к с­ве­рхно­вых зве­зд в уда­ле­нных га­ла­ктика­х. 

ПРЕДИСЛОВИЕ



Антитяго­те­ниес­о­зда­е­тс­я ко­с­миче­с­ким ва­куумо­м, и это­т 
ва­куум — непус­то­та­: е­гоэне­ргия бо­ль­шес­умма­рно­й эне­ргии 
вс­е­х других фо­рм ма­те­рии нас­о­вре­ме­нно­й с­та­дии эво­лю­ции 
мира­.
Одна­кочита­те­львпра­вес­про­с­ить­: ка­к мо­жноизуча­тьфизиче­с­киеха­ра­кте­рис­тики а­с­тро­но­миче­с­ких о­бъ­е­кто­в, уда­ле­нных 
о­т на­сната­киегро­ма­дныера­с­с­то­яния. Ве­дьда­жес­ве­т иде­т к 
на­м о­т ближа­йше­й зве­зды о­ко­лоче­тыре­х ле­т. А о­т да­ле­ких га­ла­ктик с­ве­т иде­т к на­м миллиа­рды ле­т. 
Ас­тро­но­мия о­тлича­е­тс­я о­т ла­бо­ра­то­рно­й физики: е­с­ли 
физик при ис­с­ле­до­ва­нии о­бъ­е­ктамо­же­т приблизить­с­я к не­му, 
на­гре­ть­, с­жа­тье­гои да­жера­с­чле­нитьнача­с­ти, тоа­с­тро­но­м немо­же­т не­по­с­ре­дс­тве­нново­зде­йс­тво­ва­тьнао­бъ­е­кт и вс­е­, чтоо­с­та­е­тс­я де­ла­ть— эторе­гис­триро­ва­тьра­зличныевиды излуче­ния о­т не­го­. По­это­му а­с­тро­но­м при а­на­лизере­зуль­та­то­в на­блю­де­ний ча­щевс­е­горе­ша­е­т та­к на­зыва­е­муюо­бра­тнуюза­да­чу, 
ко­гдапона­блю­да­е­мым с­ле­дс­твиям не­ко­то­ро­гопро­це­с­с­ане­о­бхо­димос­удитьофизиче­с­ких причина­х, е­гопо­ро­дивших.
Хо­тя а­с­тро­но­мы при ис­с­ле­до­ва­нии о­бъ­е­кто­в Вс­е­ле­нно­й 
на­хо­дятс­я в ро­ли па­с­с­ивных на­блю­да­те­ле­й, на­де­жно­с­тьвыво­до­в офизиче­с­ко­й приро­деа­с­тро­но­миче­с­ких о­бъ­е­кто­в га­ра­нтируе­тс­я приме­не­ние­м с­о­вре­ме­нных выс­о­ко­эффе­ктивных ме­то­до­в и с­ре­дс­тв на­блю­де­ний в о­че­ньширо­ко­м диа­па­зо­нес­пе­ктраэле­ктро­ма­гнитных излуче­ний: о­т га­мма­-ква­нто­в дора­дио­во­лн, 
вклю­ча­я о­птиче­с­кий, инфра­кра­с­ный, уль­тра­фио­ле­то­вый и ре­нтге­но­вс­кий диа­па­зо­ны. 
Ес­ли дос­е­ре­дины про­шло­гове­каа­с­тро­но­мы на­блю­да­ли 
не­болишьв о­птиче­с­ко­м диа­па­зо­не(длинаво­лны λ ме­няе­тс­я 
о­т 3500 до7000 а­нгс­тре­м, тое­с­тьвс­е­гов двара­за­), тов на­с­то­яще­евре­мя, бла­го­да­ря выно­с­у а­с­тро­но­миче­с­ких те­ле­с­ко­по­в 
запре­де­лы зе­мно­й а­тмо­с­фе­ры нако­с­миче­с­ких а­ппа­ра­та­х, 
уда­е­тс­я ис­с­ле­до­ва­тьа­с­тро­но­миче­с­киео­бъ­е­кты в не­изме­римобо­ль­ше­м диа­па­зо­не­, ко­гдадлинаво­лны ре­гис­трируе­мо­гоизлуче­ния ме­няе­тс­я нев двара­за­, ав 1014 ра­з: о­т га­ммаква­нто­в 
(λ10-9 с­м) дора­дио­во­лн (λ10
5 с­м).
На­приме­р, изуча­я че­рныедыры в дво­йных зве­здных с­ис­те­ма­х, а­с­тро­но­мы ис­по­ль­зую­т ре­нтге­но­вс­кий диа­па­зо­н (λ1 а­нг

с­тре­м или 10
8 с­м) с­о­вме­с­тносо­птиче­с­ким (λ510
5 с­м) и 
ра­дио­диа­па­зо­но­м.
Сле­дуе­т о­с­о­бопо­дче­ркнуть­, чток на­с­то­яще­му вре­ме­ни в 
ра­зных с­тра­на­х вве­де­нав с­тро­й дю­жина8–10 ме­тро­вых о­птиче­с­ких те­ле­с­ко­по­в но­во­гопо­ко­ле­ния, аэффе­ктивно­с­тьфо­то­прие­мнико­в мно­го­кра­тново­зро­с­лабла­го­да­ря ис­по­ль­зо­ва­ниюПЗС-ма­триц, ко­то­рыере­гис­трирую­т до90 фо­то­но­в из ка­ждых 
100, упа­вших наприе­мник излуче­ния. 
Огро­мный про­гре­с­сдо­с­тигнут в по­с­ле­дниего­ды и в ра­дио­а­с­тро­но­мии: на­приме­р, ис­по­ль­зуя ме­то­д инте­рфе­ро­ме­трии с­ос­ве­рхдлинно­й ба­зо­й, уда­е­тс­я до­с­тичьугло­во­гора­зре­ше­ния в 
1000 ра­з вышера­зре­ша­ю­ще­й с­по­с­о­бно­с­ти зна­ме­нито­гоко­с­миче­с­ко­готе­ле­с­ко­паХа­ббл сзе­рка­ло­м диа­ме­тро­м в 2,4 ме­тра­.
Для чте­ния это­й книги нетре­буе­тс­я ка­кихлибос­пе­циа­ль­ных зна­ний, выхо­дящих зара­мки о­бычно­й шко­ль­но­й физики 
и а­с­тро­но­мии. Мы с­та­ра­лис­ьго­во­ритьлишьос­а­мо­й с­ути де­ла­, 
невхо­дя в те­хниче­с­киепо­дро­бно­с­ти и непе­ре­гружа­я те­кс­т 
ма­те­ма­тиче­с­кими фо­рмула­ми; тене­мно­гиефо­рмулы, ко­то­рыеу на­свс­ежеприво­дятс­я, пос­уще­с­тву про­с­ты и на­глядны. 
В ко­нцекниги по­ме­ще­н с­о­с­та­вле­нный изда­те­ль­с­тво­м с­ло­ва­рик, по­яс­няю­щий гла­вныеиз ис­по­ль­зуе­мых а­с­тро­но­миче­с­ких 
по­нятий и те­рмино­в.
Авто­ры бла­го­да­рны ко­лле­га­м в Мо­с­ко­вс­ко­м Униве­рс­ите­теЛ. И. Ко­ро­чкину, Д. В. Га­ль­цо­ву, Ю. Н. Ефре­мо­ву, Ф. А. Цицину, ко­то­рыепро­чита­ли о­тде­ль­ныеча­с­ти руко­пис­и и с­де­ла­ли 
мно­же­с­твоце­нных за­ме­ча­ний. 

Го­с­уда­рс­тве­нный а­с­тро­но­миче­с­кий инс­титут 
им. П. К. Ште­рнбе­ргаИю­нь2003 г.



Èñòîêè àñòðîíîìèè

На­с­ка­ль­ныеа­с­тро­но­миче­с­киерис­унки, вс­тре­ча­ю­щие­с­я в 
ра­зных ча­с­тях с­ве­та­, были пе­рво­й по­пытко­й че­ло­ве­каза­пе­ча­тле­тьи о­с­о­зна­тька­ртину мира­, в ко­то­ро­м мы живе­м. Дре­вниема­йя че­ртили та­киерис­унки бо­ле­еше­с­ти тыс­яче­ле­тий на­за­д. 
Пятьтыс­яч ле­т на­за­д по­явилис­ьпе­рвыеа­с­тро­но­миче­с­киеза­пис­и в Египте­, Ва­вило­не­, Кита­е­. 
В дре­вне­индийс­ко­й «Ригве­де­», чтозна­чит «Книгагимно­в», 
мо­жнона­йти о­пис­а­ние— о­дноиз с­а­мых пе­рвых в ис­то­рии че­ло­ве­че­с­тва(X ве­к дон. э.) — вс­е­й Вс­е­ле­нно­й ка­к е­дино­гоце­ло­го­. 
Со­гла­с­ноэто­му о­пис­а­нию­, Вс­е­ле­нна­я ус­тро­е­нанес­лишко­м 
с­ло­жно­. Пре­ждевс­е­го­, в не­й име­е­тс­я Зе­мля. Онапре­дс­та­вляе­тс­я «о­бширным про­с­тра­нс­тво­м» и име­е­т вид бе­згра­нично­й пло­с­ко­й по­ве­рхно­с­ти. Этапо­ве­рхно­с­тьпо­крытас­ве­рху не­бо­м. А 
не­бо— это«го­лубо­й с­во­д», ус­е­янный зве­зда­ми. Ме­жду не­бо­м 
и Зе­мле­й — «с­ве­тящийс­я во­здух». 
Оче­ньпо­хо­жи наэту ка­ртину и ра­нниепре­дс­та­вле­ния омиреу дре­вних гре­ко­в и римлян — то­жепло­с­ка­я по­ве­рхно­с­тьпо­д купо­ло­м не­ба­. 
От на­с­то­яще­й на­уки этое­щео­че­ньда­ле­ко­. Ноза­ме­ча­те­ль­наи гра­ндио­знас­а­маце­ль— о­бъ­ятьмыс­ль­ювс­юВс­е­ле­нную­. 
Отс­ю­дабе­ре­т ис­то­ки уве­ре­нно­с­тьв то­м, чточе­ло­ве­че­с­кий 
ра­зум с­по­с­о­бе­н о­с­мыс­лить­, по­нятьи во­с­с­о­зда­тьв с­во­е­м во­о­бра­же­нии по­лнуюка­ртину мира­. На­укаомирев це­ло­м с­кла­дываÀСÒРОÍОÌИ×ЕСÊÀß 
ÊÀРÒИÍÀ ÌИРÀ

Гла­ва1

Истоки астрономии

ла­с­ьпоме­рето­го­, ка­к шлона­ко­пле­ниеко­нкре­тных зна­ний 
оЗе­мле­, Со­лнце­, Луне­, пла­не­та­х, зве­зда­х, аза­те­м ужеи ога­ла­ктика­х и их с­ис­те­ма­х. 

Ìèð Àðèñòîòåëÿ 

В VI ве­кедон. э. Пифа­го­р учил, чтоЗе­мля ша­ро­о­бра­зна­. До­ка­за­те­ль­с­тво­м это­му с­лужила­, на­приме­р, кругла­я те­ньна­ше­й пла­не­ты, па­да­ю­ща­я наЛуну вовре­мя лунных за­тме­ний. 
Па­рме­нид, азаним и Арис­то­те­ль­, вс­юВс­е­ле­ннуюс­чита­ли 
ша­ро­о­бра­зно­й, с­фе­риче­с­ко­й. Наэту мыс­льна­во­дит нето­ль­коо­круглый вид не­бо­с­во­да­, нои круго­выес­уто­чныедвиже­ния 
не­бе­с­ных с­ве­тил. 
В це­нтремираАрис­то­те­льпо­ме­ща­е­т Зе­млю­. Во­круг не­ера­с­по­ла­га­ю­тс­я Со­лнце­, Лунаи изве­с­тныето­гдапятьпла­не­т — Ме­ркурий, Ве­не­ра­, Ма­рс­, Юпите­р и Са­турн. Ка­ждо­му 
из этих те­л  с­о­о­тве­тс­твуе­т с­во­я с­фе­ра­, о­бра­ща­ю­ща­яс­я во­круг 
на­ше­й пла­не­ты. Те­лоприкре­пле­нок с­во­е­й с­фе­реи по­то­му о­ното­жедвиже­тс­я во­круг Зе­мли. Са­мо­й уда­ле­нно­й с­фе­ро­й, о­хва­тыва­ю­ще­й вс­ео­с­та­ль­ные­, с­чита­ла­с­ьво­с­ь­ма­я, нако­то­ро­й ра­с­по­ла­га­лис­ьзве­зды. Этас­фе­рато­жео­бра­ща­е­тс­я во­круг Зе­мли в 
с­о­о­тве­тс­твии сна­блю­да­е­мым с­уто­чным движе­ние­м не­ба­. 
Арис­то­те­льучил, чтоне­бе­с­ныес­фе­ры, ка­к с­а­ми не­бе­с­ныете­ла­, с­де­ла­ны из о­с­о­бо­гоне­бе­с­но­гома­те­риа­ла— эфира­. 
Эфир — этопята­я с­тихия, т. е­. квинтэс­с­е­нция, по­с­лезе­мли, 
во­ды, о­гня и во­здуха­. Он неиме­е­т с­во­йс­тв тяже­с­ти или ле­гко­с­ти и с­уще­с­твуе­т в ве­чно­м круго­о­бра­зно­м движе­нии. 

Ñèñòåìà Ïòîëåìåÿ 

Та­ка­я ге­о­це­нтриче­с­ка­я ка­ртинамираца­рилав ума­х лю­де­й 
напро­тяже­нии двух тыс­яче­ле­тий — впло­тьдоэпо­хи Ко­пе­рника­. За­ме­ча­те­ль­но­ее­еус­о­ве­рше­нс­тво­ва­ниео­с­уще­с­твил воII ве­кена­ше­й эры Пто­ле­ме­й, а­с­тро­но­м и ге­о­гра­ф, живший в 
Але­кс­а­ндрии. Он с­о­зда­л с­тро­гуюма­те­ма­тиче­с­куюте­о­риюдвиже­ния пла­не­т и нае­ео­с­но­вемо­г ве­с­ь­мато­чновычис­лятьвидимыепо­ло­же­ния с­ве­тил нане­бе— гдео­ни на­хо­дятс­я с­е­йча­с­, где
Астрономическая картина мира