Следует сразу же подчеркнуть, что температура черных дыр звездной массы совершенно ничтожна. Так, для черной дыры в 10 масс Солнца температура равна всего одной десятимиллионной доле градуса шкалы Кельвина. Чем больше масса, тем меньше температура, поэтому для сверхмассивных черных дыр температура их и вовсе пренебрежимо мала. И наоборот, чем меньше масса черной дыры, тем выше ее температура, тем быстрее идет процесс превращения ее массы в излучение. Как уже было сказано, черные дыры звездной массы излучают ничтожно мало. В естественных условиях они поглощают гораздо больше энергии в виде падающего в них излучения или разреженного вещества. Но достаточно малая черная дыра может излучать энергию в заметном темпе, и к ней как к источнику энергии следует отнестись серьезно. Так, черная дыра с массой миллиард тонн (масса небольшой горы) будет испускать сто миллионов миллиардов эрг в секунду на протяжении десяти миллиардов лет. Температура ее при этом будет равна около ста миллиардов градусов. Заметим, что это в десять тысяч раз больше, чем температура в недрах Солнца. Размеры рассматриваемой черной дыры сверхмикроскопические — они порядка размеров атомного ядра.
Если чрезвычайно медленный процесс потери энергии черной дырой звездной массы на квантовое излучение называют квантовым испарением, то излучение энергии маломассивными черными дырами испарением уже не назовешь, это вполне реальное свечение. В ходе такого свечения масса таких дыр уменьшается во всевозрастающем темпе. Когда она уменьшится до одного миллиона тонн, то температура излучения достигнет ста миллионов миллиардов градусов. Процесс излучения превратится во взрыв. Последние тысячи тонн взрываются за одну десятую долю секунды, превращаясь в энергию, что соответствует взрыву одного миллиона мегатонных водородных бомб. Таким образом, квантовое выделение энергии маломассивными дырами весьма эффективно. Но могут ли такие черные дыры возникать?
Как мы уже подчеркивали, искусственное их изготовление совершенно нереально, по крайней мере при современном уровне науки. А могут ли они возникнуть в природе?
Мы в дальнейшем увидим, что ответ на этот вопрос положителен. Черные мини-дыры могли возникать в начале расширения Вселенной. Почему же им не образоваться в сегодняшней Вселенной и их очень трудно изготовить даже в принципе в лаборатории?
Дело в том, что для этого необходимо сжать вещество до очень большой плотности. Чтобы превратить Солнце в черную дыру, его вещество необходимо сжать до ядерной плотности; а для превращения Земли в черную дыру потребуется сжать ее вещество до плотности, еще в сто миллиардов раз большей.
Для столь чудовищного сжатия требуются огромные силы. В массивных звездах эти силы обеспечивает их гравитация. В случае же малых масс гравитации явно недостаточно, и требуется большое внешнее давление. Ни в природе, ни в современных лабораториях таких колоссальных сил нет.
Но если мы обратимся к прошлой истории Вселенной (об этом мы поговорим далее), то легко заметим, что в самом начале ее расширения, около 15 миллиардов лет назад, были условия, благоприятные для возникновения маленьких черных дыр. Действительно, тогда все вещество находилось в состоянии огромной плотности и никакого дополнительного сжатия не требовалось. Правда, это вещество расширялось с громадной скоростью. Поэтому для формирования черной дыры необходимо, чтобы в небольшом объеме либо скорость расширения вещества была меньше, либо вещества было несколько больше, чем в таких же соседних объемах. Тогда силы тяготения смогли бы затормозить расширение в этом объеме и через некоторое время обратить его в сжатие, после чего возникла бы маленькая черная дыра. На такую возможность в 1966 году указали Я. Зельдович и я, а в 1971 году С. Хоукинг.
Итак, во Вселенной на раннем этапе могли возникать маленькие черные дыры, причем их масса могла быть намного меньше масс звезд. Что же с ними стало в дальнейшем?
Их судьба зависела от массы. Малые черные дыры стали излучать квантовым образом. Как показывают расчеты, к нашему времени успели полностью «испариться» все черные дыры с массой меньше миллиарда тонн. Более тяжелые дожили до наших дней. Могут ли они быть обнаружены астрономическими методами, если действительно существуют во Вселенной?