Але після того, як у 1801 році було виявлено, що світло має форму хвилі, стало незрозуміло, як воно буде впливати на ньютонівське гравітаційне поле. Отже, ідея “темних зірок” була відкинута. Знадобилося близько 115 років, щоб зрозуміти, як світло у формі хвилі буде поводити себе під впливом гравітаційного поля. У цьому допомога загальна теорія відносності Альберта Ейнштейна в 1915, а також рішення цієї проблеми від Карла Шварцшильда у 1916.

Шварцшильд також передбачив існування критичної окружності тіла, яку світло не зможе перетнути: радіус Шварцшильда. Ця ідея була подібна до ідеї Мічела, але тепер цю критичну окружність розуміли як непроникний бар’єр.

Лише в 1933 році Джордж Леметр показав, що ця непроникність була лише ілюзією віддаленого спостерігача. Використовуючи знаменитий в наш час приклад Аліси та Боба, фізик висунув гіпотезу, що якщо Боб стоятиме на місці, а Аліса вскочить у чорну діру, то Боб побачить, як зображення Аліси сповільнюється до заклякання безпосередньо перед досягненням радіуса Шварцшильда. Леметр також показав, що насправді Аліса перетне цей бар’єр: просто Боб і Аліса відчувають цю подію по-різному.

Попри цю теорію, в той час не було жодного відомого об’єкта такого розміру. Тому ніхто не вірив, що щось подібне до темних зірок, які припускав Мічел, існуватиме. Насправді, ніхто не наважився серйозно розглядати таку можливість аж до Другої світової війни.

Від темних зірок до чорних дір

1 вересня 1939 р. нацистська німецька армія вторглася до Польщі, розпочавши війну, яка назавжди змінила історію світу. Примітно, що в цей же день була опублікована перша наукова стаття про чорні діри.

Ще одна стаття Роберта Оппенгеймера і Хартланда Снайдера, двох американських фізиків, “Про тривале гравітаційне стиснення” стала вирішальним моментом в історії чорних дір. Саме вона стала третьою і останньою для Оппенгеймера в астрофізиці. У статті вчені прогнозували продовження стиснення зірки під впливом власного гравітаційного поля, яке створює тіло з інтенсивною силою тяжіння, звідки навіть світло не може вирватися. Це була перша версія сучасної концепції чорної діри, настільки масивного астрономічного тіла, яке можна виявити тільки за силою його тяжіння.

Попри визнання іншими вченими, для 1939 року ця ідея залишалася надто дивною, щоб просто взяти і повірити в неї. Пройде два десятиліття, поки концепція достатньо розвинеться, щоб фізики почали визнавати наслідки продовження стиснення, описаного Оппенгеймером. Друга світова війна відіграла вирішальну роль у її розвитку завдяки інвестиціям американського уряду в дослідження атомних бомб.

 

Ейнштейн і Оппенгеймер, близько 1950 / wikimedia

Відродження з попелу

Оппенгеймер, звичайно, відомий нам не стільки через чорні діри, скільки через своє керівництво Манхеттенським проектом – дослідницьким центром, який займався розробкою ядерної зброї.

Політики розуміли важливість інвестування в науку, щоб отримати військову потужність та переваги над супротивниками. Звичайно, ядерна фізика отримувала більшість цих інвестицій. Вчені повністю присвятили себе дослідженням у даній сфері, тож астрофізика та космологія виявилася відсунутою на дальні полиці.

Попри те, що астрономічні дослідження певний час перебували у занепаді, фізика в цілому процвітала внаслідок війни, і передбачувано знов спрямувала свій погляд у небо. США вийшли з війни як представники найсучасніших фізичних досягнень, давши світові багатьох видатних науковців.

До кінця війни вивчення Всесвіту було відновлено. Відбулося відродження колись недооціненої загальної теорії відносності. Війна змінила спосіб, у який люди займалися фізикою: зрештою це призвело до того, що області космології та загальної теорії відносності отримали визнання, на яке вони заслуговували. І це визнання стало фундаментальним для сприйняття і розуміння чорних дір.

Нове покоління прихильників теорії відносності згуртувалося у Принстонському університеті, який став для них своєрідним центром. Саме там фізик-ядерник Джон Вілер, який пізніше популяризував назву “чорна діра”, вперше познайомився із загальною теорією відносності та повторно проаналізував роботу Оппенгеймера. Попри початковий скепсис з боку колег, нові досягнення в обчислювальному моделюванні і радіотехнологіях перетворили Вілера на найбільшого ентузіаста та поборника прогнозів Оппенгеймера від 1 вересня 1939 року.

З того часу теоретизували та виявили нові властивості та типи чорних дір, але кульмінацією цих процесів став саме 2015. Вимірювання гравітаційних хвиль, створених у подвійній системі чорної діри, було першим конкретним доказом їх існування.

А здається, ніби ми жили з цим знанням завжди, чи не так?