Нейтронные звезды и происхождение золота: последнее интервью Стивена Хокинга

В октябре прошлого года Стивена Хокинга пригласили прокомментировать сообщение о первом обнаружении гравитационных волн от столкновения двух нейтронных звезд. Тогдашнее его интервью оказалось последним — его публикует bbc

Это астрономическое событие имело эпохальное значение — сразу после получения сигнала о гравитационном возмущении телескопы всего мира развернулись в сторону участка неба, где произошло это невероятное столкновение.

Это означало, что астрономы не только зафиксировали возмущения в структуре пространства-времени, но и впервые наблюдали, что происходит при столкновении двух невероятно массивных объектов — в частности, образование золота и платины во Вселенной.

Никто не мог бы объяснить это явление лучше, чем профессор Хокинг.

Тогда мне удалось использовать лишь одну фразу из беседы с ним, но теперь я восстановил полный текст того интервью.

Насколько важно для науки обнаружение двух столкнувшихся нейтронных звезд?

Это по-настоящему знаменательное событие. Речь идет о первом в истории обнаружении источника гравитационных волн с электромагнитной составляющей. Это наблюдение подтверждает, что при таком столкновении нейтронных звезд возникают мощные выбросы гамма-излучения. Оно дает нам новый метод определения расстояний в космологии. И оно многое говорит нам о поведении материи с невероятно высокой плотностью.

Вот так сталкиваются нейтронные звезды в воображении художника-астронома

Что мы узнаем об электромагнитных волнах, которые породило это столкновение?

Электромагнитный всплеск говорит нам о точном расположении этих объектов во Вселенной. Он также дает нам данные о «красном сдвиге» этого события. Гравитационные волны свидетельствуют об интенсивности события. Сочетание этих данных дает нам новый способ измерения расстояний в космологии. Это первая ступень в том, что должно стать новой космологической лестницей или шкалой.

Поможет ли это понять процесс формирования черных дыр?

Теоретически было давно понятно, что черная дыра может стать результатом столкновения и слияния двух нейтронных звезд. Это первое наблюдение, которое подтверждает теорию. Такое столкновение, вероятно, порождает быстро вращающуюся супермассивную нейтронную звезду, которая затем коллапсирует и образует черную дыру.

Этот процесс сильно отличается от других способов образования черных дыр, например, в результате взрыва сверхновой или когда нейтронная звезда забирает энергию у нормальной звезды. Тщательный анализ полученных данных и моделирование звездных процессов на суперкомпьютерах даст нам массу новых представлений о динамике образования черных дыр и выбросов гамма-излучения.

Может ли помочь обнаружение гравитационных волн в понимании взаимодействия пространства-времени и гравитации, и преобразить наши представления об эволюции Вселенной?

Да, вне всякого сомнения. Независимая космологическая шкала расстояний может или дать подтверждение космологических наблюдений, или привести к невероятным открытиям. Наблюдения гравитационных волн позволяют нам проверять справедливость положений общей теории относительности в ситуациях, когда гравитационное поле является сильным и динамичным.

Некоторые физики считают, что общая теория относительности нуждается в пересмотре, чтобы избежать использования таких понятий как черная энергия и черная материя. Гравитационные волны предоставляют нам новый метод поиска явлений, которые не укладываются в общую теорию относительности. Мы впервые услышали звук гравитационных волн и только начинаем осознавать, что произошло.

Можно ли сказать, что столкновение нейтронных звезд является одним из немногих процессов, а может быть, и единственным процессом формирования золота во Вселенной? Может ли оно объяснить тот факт, что золото так редко встречается на Земле?

Да, столкновение нейтронных звезд порождает один из возможных путей образования золота. Оно может также возникать в процессе захвата быстрых нейтронов при взрыве сверхновой. Золото — редкий элемент повсюду, не только на Земле. Золото встречается редко, потому что в энергии связей в ядре пиковая величина у железа, поэтому более тяжелые элементы рождаются с меньшей вероятностью. Ядерным силам нужно преодолеть более сильное электромагнитное отталкивание, чтобы образовалось устойчивое тяжелое ядро, такое как золото.