Может быть, это портал?
Внутри черной дыры не действуют привычные нам физические законы. Время там растягивается или вовсе останавливается, то же самое происходит с пространством. Если бы мы могли наблюдать за погружением в черную дыру какого-нибудь объекта, например космического корабля, то нам бы казалось, что, приближаясь к ее границе, он замедляет свое движение, а потом полностью останавливается. Мы бы не увидели падения, которое уже произошло в реальности. А если бы на поверхности этого корабля находились часы, то они бы для нас остановились. Хотя время для наблюдателей, находящихся внутри корабля, шло бы как обычно. Все эти парадоксы следуют из общей теории относительности, разработанной Эйнштейном.
Граница черной дыры, попав за которую уже невозможно выбраться, называется горизонтом событий. Попав за этот горизонт, объект затягивается в центр черной дыры, попутно вытягиваясь в пространстве, и со временем полностью исчезает. Во всяком случае, из нашей Вселенной. По предположению некоторых ученых, черные дыры — это что-то вроде тоннеля в другое измерение. На другом конце этого тоннеля находится так называемая белая дыра, которая действует противоположно черной — выбрасывает из себя энергию и материю. Правда, эта интересная теория пока не имеет доказательств.
Поделиться ссылкой
Что происходит с объектом, когда затухает термоядерная реакция
В тот период, когда термоядерная реакция внутри звезды идет на спад и постепенно вовсе затухает, она начинает сильно сжиматься. В результате этого процесса возникает нейтронная материя – это очень плотная субстанция. Ее масса невообразимо велика.
Чтобы представить насколько плотная и тяжелая нейтронная материя, можно провести аналогию с привычным фруктом. Масса шара, состоящего из нейтронной материи, величиной с яблоко больше, чем вес всех морских обитателей планеты Земля в десять раз.
Именно такие процессы происходят, когда небесные светила заканчивают свое существование. Из огромного огненного шара они превращаются в маленькие и очень тяжелые объекты – нейтронные звезды.
Вокруг этого потухшего светила образуется гравитационное поле огромной силы. Именно оно притягивает к себе все, что приближается к нему в космическом пространстве. Сила притяжения очень велика.
Как получилось, что в центре крупных галактик встречаются чёрные дыры?
Из множества миллиардов галактик, составляющих наблюдаемую Вселенную, более миллиона уже были проанализированы. В центрах многих крупных галактик присутствуют чёрные дыры. Как так вышло? Чтобы понять это, нужно вернуться к самому началу — к Большому взрыву. Материя и энергия вырываются наружу и Вселенная начинает расширяться. Именно Большой взрыв даёт нам все компоненты для рождения: водород, гелий и другие элементы.
В течение десятков миллионов лет облака водорода сливались, становясь всё плотнее. Некоторые становятся такими горячими, что воспламеняются. Рождаются первые звёзды — гиганты, размером в сотни раз превышающие наше Солнце. Они быстро выгорают и взрываются, образуя вспышку сверхновой. Более крупные галактики поглощают более малые галактики, и если одна галактика съедает другую, в центре которой была чёрная дыра, значит она съедает и эту чёрную дыру. Она перемещается в центр новой галактики, делая её больше.
Что внутри черной дыры: догадки
Некоторые из математиков считают, что внутри этих загадочных объектов Вселенной находятся так называемые червоточины — переходы в другие Вселенные. Иными словами, в точке сингулярности расположен пространственно-временной туннель. Эта концепция послужила источником вдохновения для многих писателей и режиссеров. Однако подавляющее большинство астрономов считают, что никаких туннелей между Вселенными не существует. Однако даже если бы они действительно были, у человека нет никаких способов узнать, что находится внутри черной дыры.
Существует и другая концепция, согласно которой в противоположном конце такого туннеля находится белая дыра, откуда из нашей Вселенной в другой мир через черные дыры поступает гигантское количество энергии. Однако на данном этапе развития науки и техники о путешествиях подобного рода не может быть и речи.
Насколько огромными бывают черные дыры?
Самые маленькие — размером с крупный мегаполис,а размеры самых больших совершенно не с чем сравнивать. О маштабах черных дыр,известных в 2018 году,рассказывает новый ролик канала Harry Evett.
В этом году ученые с помощью телескопа ALMA впервые сфотографировали окрестности черной дыры, которая находится в центре активного ядра галактики М77, и измерили диаметр окружающего ее газопылевого кольца. Самой черной дыры на снимке, конечно, не видно, потому что черные дыры не излучают свет, который могли бы уловить телескопы. Если мы когда-нибудь получим снимок черной дыры и ее окрестностей, на нем будет виден только дик аккреции и окружающее его кольцо материи, заметный, поскольку в нем на субрелятивистских скоростях носятся частицы, выделяя энергию в виде электромагнитного излучения. Возможно, снимок окрестностей черной дыры Sagittarius A*, которая находится в центре нашей галактики, появится уже в этом году. Пока же что о том, как выглядят черные дыры, мы знаем только по представлениям художников. Зато мы знаем их массу и размеры, и они просто не укладываются в голове. Новый ролик о масштабах черных дыр позволяет получить хотя бы примерное представление о том, насколько огромными они бывают.
Диаметр некоторых черных дыр не больше протяженности большого города, скажем, Лондона, но весит такая «кроха» как пять тысяч Солнц; радиус других сравним с радиусом земного шара, но масса их при этом в пять миллионов больше, чем у нашей планеты. Еще немного о Солнце: самые легкие из известных черных дыр всего впятеро массивнее нашей звезды, но при этом в в 100 тысяч раз компактнее. Черная дыра, которая находится в центре Млечного Пути — относительный тяжеловес, но далеко не рекордсмен ни по массе, ни по размерам, хотя и весит как 4 миллиона Солнц. Она просто теряется на фоне, скажем, дыры в центре галактики Messier 60, масса которой составляет 4,5 миллиарда солнечных. Примерно с этой массы начинается класс ультрамассивных черных дыр, самые большие из которых заставляют даже 4,5 млрд Солнц казаться пушинкой. Самая большая (и массивная) из известных черных дыр — та, что находится в центре квазара TON 618: 66 миллиардов солнечных масс. А о том, насколько велика Вселенная, можно получить представление, посмотрев нашу подборку роликов о масштабах космоса.
Промежуточные черные дыры
Ученые когда-то думали, что черные дыры бывают только малых и больших размеров, но исследование выявило возможность существования черных дыр средней массы или промежуточных черных дыр (IMBH). Такие тела могут образовываться, когда звезды в скоплении сталкиваются в цепной реакции. Несколько из этих IMBH, образующихся в одной и той же области, могут в конечном итоге слиться вместе в центре галактики и создать сверхмассивную черную дыру.
В 2014 году астрономы обнаружили нечто, похожее на черную дыру средней массы в рукаве спиральной галактики.
Более новые исследования, проведенные в 2018 году, показали, что эти IMBH могут существовать в самом сердце карликовых галактик (или очень маленьких галактик). Наблюдения за 10 такими галактиками (пять из которых ранее были неизвестны науке до этого последнего исследования) выявили рентгеновскую активность — обычную для черных дыр — что свидетельствует о наличии черных дыр от 36 000 до 316 000 солнечных масс.
Как обнаружить черную дыру
Что происходит на горизонте?
Когда вы пересекаете горизонт, вокруг вас ничего особенного не происходит. Все из-за принципа эквивалентности Эйнштейна, из которого следует, что нельзя найти разницу между ускорением в плоском пространстве и гравитационным полем, создающим кривизну пространства. Тем не менее наблюдатель вдали от черной дыры, который наблюдает за тем, как кто-то другой падает в нее, заметит, что человек будет двигаться все медленнее и медленнее, подходя к горизонту. Будто бы время вблизи горизонта событий движется медленнее, чем вдали от горизонта. Однако пройдет некоторое время, и падающий в дыру наблюдатель пересечет горизонт событий и окажется внутри радиуса Шварцшильда.
То, что вы испытываете на горизонте, зависит от приливных сил гравитационного поля. Приливные силы на горизонте обратно пропорциональны квадрату массы черной дыры. Это означает, что чем больше и массивнее черная дыра, тем меньше силы. И если только черная дыра будет достаточно массивна, вы сможете преодолеть горизонт еще до того, как заметите, что что-то происходит. Эффект этих приливных сил растянет вас: технический термин, который для этого используют физики, называется «спагеттификация».
В первые дни общей теории относительности считалось, что на горизонте существует сингулярность, но это оказалось не так.
Почему Хокинг ошибся по поводу черных дыр?
Согласно недавнему исследованию Стивена Хокинга (Stephen Hawking), создавшего настоящий переполох, некоторые издания объявили о том, что черных дыр нет. Однако, это не совсем то, что утверждал Хокинг. Впрочем уже сейчас понятно, что предположение Хокинга о черных дырах ошибочно, потому что парадокс, который он пытается доказать, уже не парадокс вовсе.
Это все сводится к известному нам парадоксу огненной стены черных дыр. Главной особенностью черной дыры является ее горизонт событий. Горизонт событий черной дыры – точка невозврата при приближении к ней. В общей теории относительности Эйнштейна, горизонт событий представляет собой пространство и время, которые настолько деформированы под воздействием силы тяжести, что их невозможно покинуть. Пересечете горизонт событий — и вы навсегда в ловушке.
Это односторонняя природа горизонта событий уже давняя проблема для понимания гравитационной физики. Например, горизонт событий черной дыры, казалось бы, нарушает законы термодинамики. Один из принципов термодинамики гласит о том, что ничто не должно иметь температуру абсолютного нуля. Даже очень холодные вещи излучают немного тепла, но если черная дыра поглощает свет, то она не выделяет никакого тепла. Таким образом, температура черной дыры равна нулю, что не возможно.
Тогда в 1974 году Стивен Хокинг показал, что черные дыры излучают свет благодаря квантовой механике. В квантовой теории есть пределы тому, что может быть известно об объекте. Например, вы не можете знать точно энергию объекта. Из-за этой неопределенности, энергия системы может колебаться спонтанно, до тех пор, пока ее средняя величина остается постоянной. Хокинг продемонстрировал, что вблизи горизонта событий черной дыры пары частиц могут появиться, когда одна частица оказывается в ловушке внутри горизонта событий (немного снижая массу черной дыры), а другая может избежать этого, в виде излучения (унося немного энергии черной дыры).
В то время как излучение Хокинга решило одну проблему с черными дырами, оно создало еще одну, известную как парадокс огненной стены. Когда квантовые частицы появляются парами, они спутаны, то есть, они связаны в квантовом смысле. Если одна частица захватывается черной дырой, а другая вырывается, тогда спутанность пары нарушается. В квантовой механике можно было бы сказать, что пара частиц появляется в чистом, первоначальном, виде, и горизонт событий, казалось бы, сломал это состояние.
В прошлом году было показано, что если излучение Хокинга в чистом виде, тогда либо оно не может излучать в направлении, требуемом термодинамикой, или это создаст огненную стену частиц высокой энергии вблизи поверхности горизонта событий. Это часто называют парадокс огненной стены, потому что согласно общей теории относительности, если оказаться вблизи горизонта событий черной дыры, ничего необычного не удастся заметить. Основная идея общей теории относительности (принцип эквивалентности) требует, чтобы, если вы свободно падаете к горизонту событий, не должно быть сильной огненной стены частиц высокой энергии. В своей работе Хокинг предложил решение этого парадокса, предположив, что черные дыры не имеют горизонты событий. Вместо этого они имеют кажущиеся горизонты, которые не требуют соответствия огненной стены и термодинамики. Поэтому заявление «черных дыр нет» популярно в прессе.
Но парадокс огненной стены возникает только при излучении Хокинга в чистом виде, и исследование Сабины Хоссенфельдер (Sabine Hossenfelder) показывает, что излучение Хокинга не в чистом виде. В своей статье, Хоссенфельдер показывает, что вместо пары спутанных частиц, излучение Хокинга связано с двумя такими парами. Одна спутанная пара попадает в ловушку черной дыры, в то время как другая убегает. Процесс похож на первоначальное предложение Хокинга, но частицы Хокинга не в чистом виде.
Таким образом, нет никакого парадокса. Черные дыры могут излучать свет таким образом, который согласуется с термодинамикой, и область вблизи горизонта событий не имеет огненной стены, как требует общая теория относительности. В итоге, предложение Хокинга является решением проблемы, которой не существует.
Объект, поглощающий все – черная дыра
Притягивает к себе нейтронная звезда не только объекты, но и даже световое излучение. В итоге получается, что свет не может распространяться. Он постоянно притягивается к поверхности. Поэтому, со стороны кажется, что нейтронная звезда не имеет свечения, она бесцветная, то есть, черная. Отсутствие света стало причиной появления названия – черная дыра.
Получается, что черная дыра – это некая воронка с необычайно плотным ядром в центра, которая буквально засасывает в себя все, что попадает в зону ее воздействия. И все эти объекты, однажды притянутые силой гравитации, навсегда остаются там.
Пока что ученым неизвестна такая сила, которая могла бы вернуть все то, что притянула к себе черная дыра обратно.
Черные дыры – это объекты, очень интересные для наблюдения. В них не работают физические законы, которые известны сегодня науке. Приближение черных дыр к планетам и галактикам таит в себе серьезную угрозу. Ведь эти гигантские области сильнейшей гравитации способны поглощать все на своем пути.
Черные дыры – остаются объектами, таящими в себе много загадок и неразрешенных вопросов. Астрономы выдвигают по их поводу много теорий – реальных и фантастических. К ним пристально присматриваются исследователи, пытаясь хоть немного приоткрыть завесу тайны Вселенной.
Как сфотографировать черную дыру
Какой формы черная дыра
Принцип существования черных один и тот же: они вращаются вокруг своей оси. Внешний вид такой материи зависит от скорости, развиваемой черной дырой. Сферические тела встречаются лишь при медленном вращении, если же вращение стремительное, черная дыра вытягивается и приобретает форму сплюснутого овала.
Современные аппараты обладают техническими возможностями с точностью определять форму черной дыры. Это позволяет уверенно говорить о скорости вращения черной дыры.
До сих пор остается загадкой, что же находится внутри черной материи. Хорошо известно, что там не действуют физические законы, кривизна стремится стать бесконечностью. Ученые предполагают, что внутри все стремится к сингулярности.
Система распалась: наблюдения за одинокой черной дырой
Что излучает черная дыра?
Черная дыра рождает не только фотоны, но и другие частицы. Сравнительно большие черные дыры массой в несколько солнечных обладают столь низкой температурой, что могут производить только «безмассовые» частицы — частицы, всегда летящие со скоростью света и не имеющие собственной массы покоя. К ним относятся фотоны, электронные и мюонные нейтрино, их античастицы и, наконец, еще гравитоны — кванты гравитационных волн. Черная дыра массой, типичной, для звезд, рождает особенно много нейтрино (81% всего потока) всех сортов, затем фотонов (17%) и гравитонов (2%) (рис. 8). Тот факт, что разные частицы излучаются в разных количествах, объясняется различием их свойств. Нейтрино испускается больше всего, потому что их внутренний угловой момент (спин) минимален (V2), а гравитонов меньше всего, так как их спин максимален (2).
Черные дыры малой массы имеют большую температуру. Так, температура черных дыр массой, меньшей 1017—1016 г, выше 109—1010 К. Эти черные дыры порождают, помимо перечисленных частиц, электронно-позитронные пары. Заметим, что размеры таких черных дыр составляют всего 10-10 см (в 1000 раз меньше размера атома).
Еще меньшие черные дыры массой < 5 • 1014 г способны излучать мюоны и более тяжелые элементарные частицы. Черная дыра массой 1014 г излучает 12% тяжелых частиц и античастиц, 28% электронов и позитронов, 48% нейтрино всех сортов, 11% фотонов и 1% гравитонов (размер этих черных дыр меньше атомного ядра).
Как мы уже отмечали, такие карликовые черные дыры могли возникать только в далеком прошлом Вселенной
Особую важность квантовые процессы приобретают именно для первичных черных дыр. Если в начале расширения Вселенной, когда вещество было плотным, образовались черные дыры массой, меньшей 1015г, то все они должны к нашему времени испариться
По этой причине процесс, открытый Хоукингом, имеет очень важное значение для космологии. Процесс испарения первичных черных дыр ведет к излучению высокочастотных фотонов — гамма-излучения. Так, черные дыры массой около 1015 г должны излучать кванты с энергией около 100 МэВ.
Наблюдение таких квантов, приходящих из космоса, в принципе могло бы помочь обнаружению первичных черных дыр. Пока же они не обнаружены, и можно только сказать, что количество черных дыр массой около 1015 г во Вселенной должно быть в среднем не больше, чем десять тысяч на каждый кубический парсек. Если бы их было больше, то общее количество гамма-квантов с энергией около 100 МэВ было бы больше наблюдаемого сейчас потока гамма-квантов из космоса. Количество «десять тысяч» кажется большим, но вспомним, что масса первичных черных дыр ничтожна по сравнению, скажем, с массой звезды.
Скорее в плане «мечтаний» (хотя и строго научных) можно представить себе в. отдаленном будущем искусственное изготовление в космосе малых черных дыр. Они могли бы аккумулировать энергию, затраченную на их изготовление, и затем излучать ее в заданном темпе и с заданной энергией частиц, которые определяются массой черных дыр. Так, черная дыра массой 1015 г будет испускать 1017 эрг/с на протяжении 10 млрд. лет.
Много еще неясного в новом явлении. Например, неизвестно, испаряется ли черная дыра совсем без остатка или на ее месте остается частичка с так называемой лланковской массой, 10-5 г. Неясно, можно ли наблюдать процесс испарения черных дыр во Вселенной. И, конечно, пока только фантастическими представляются какие-либо эксперименты с черными дырами в лабораториях физиков. Однако уже то, что известно, заставляет по-новому осмыслить многие аспекты эволюции материи во Вселенной.
Что такое черная дыра
Чтобы улететь с любого космического тела, то есть сделать так, чтобы её гравитация не смогла на нас влиять, необходима определенная скорость и вычисляется по довольно простенькой формуле. Например, для Земли она равняется 11,2 км/с, для Солнца – уже 617 км/с. Но если бы мы сжали Солнце в размерах в 10 раз, то эта скорость возросла бы до 1935 км/с. Если продолжать сжимать Солнце всё больше и больше, то в какой-то момент скорость для преодоления её гравитации будет составлять уже скорость света. Сожмите Солнце еще на один волосок – и теперь даже свет не сможет преодолеть её гравитацию.
Во Вселенной, согласно расчетам, звезды могут в конце своей жизни начать сжиматься подобным образом, то есть «падать на саму себя». В 1915 году Карл Шварцшильд, решая уравнения Эйнштейна, выяснил, что существует определенный размер, после достижения которого они перестанут излучать во внешний мир, ни один фотон не сможет вырваться с их поверхности. Для нас они станут полностью черными. Но это еще далеко не черная дыра, под внешней чернотой процесс сжатия продолжится, материя будет всё дальше падать на себя, вот только мы этого уже не сможем увидеть.
Когда вы читаете о размерах черной дыры, то в действительности вам говорят о размере той области, которую вычислил Шварцшильд и из которой не может вырваться свет. Границу этой зоны называют горизонтом событий, то есть события, которые будут происходить в недрах сжимающейся звезды после достижения ей этого размера, для нас будут уже недоступны. Отметим также, что эта зона будет разной для тел с разной массой. Например, для Земли она будет иметь размеры горошины, а для Солнца это будет сфера диаметром в 6 км.
Но что происходит там – «внутри»? До какой степени будет сжиматься материя? Пока что мы не можем точно ответить на этот вопрос, мы лишь строим теории.
Как образуются чёрные дыры
О свете и замедлении времени
Всем, кто мало-мальски знаком со школьной физикой, кажется невероятным, что свет, частицы которого вообще не имеют массы, могут притягиваться. Но в действительности, теория относительности говорит о том, что сила притяжения – это иллюзия, её не существует. Есть только искривление ткани пространства-времени, которое мы воспринимаем как притяжение.
Свет всегда распространяется по прямой. Любая масса искривляет эту прямую, и свет тоже, хочешь-не хочешь, летит по этому искривленному пути (хотя для него – это по-прежнему прямая). Это было доказано еще в начале XX века при наблюдении солнечного затмения. Под горизонтом событий, внутри черной дыры, эти прямые искривлены настолько, что все они ведут к её центру. Поэтому свет не может покинуть это предел: в какую бы сторону он не летел, его путь всегда будет направлен внутрь черной дыры.
Теперь о времени. Многие, наверное, знают, что спутники GPS, которые летают над нами, имеют небольшую поправку на время. Совсем мизерную, но если её не сделать, то за один день набежит такая разница, что ошибка в определении местоположения будет составлять 10 км. Связано это с тем, что, искривляя пространство, которое мы ощущаем как силу притяжения, масса вдобавок искривляет и время – оно его замедляет. Не беспокойтесь – вы всё так же быстро собираетесь на работу, просто с точки зрения человека на расстоянии нескольких сотен тысяч километров от Земли вы при этом движетесь будто в замедленном кино.
На Солнце сила притяжения больше, значит и время там течет еще медленнее. Продолжая эту аналогию, можно сказать, что у горизонта событий черной дыры время практически останавливается
Но только для того, кто смотрит со стороны внешней Вселенной – это очень важно. Для того же, кто приближается к горизонту событий, ничего не поменяется – его собственное время будет идти своим чередом, просто остальной мир для него станет вдруг очень быстрым
Что предлагает Хокинг для решения информационного парадокса черной дыры?
Идея состоит в том, что у черных дыр должен быть способ хранить информацию, который до сих пор не приняли. Информация хранится на горизонте черной дыры и может вызывать крошечные смещения частиц в излучении Хокинга. В этих крошечных смещения может быть информация о попавшей внутрь материи. Точные детали этого процесса в настоящее время не определены. Ученые ждут более подробного технического документа от Стивена Хокинга, Малькома Перри и Эндрю Строминджера. Говорят, он появится в конце сентября.
На данный момент мы уверены, что черные дыры существуют, знаем, где они находятся, как образуются и чем станут в итоге. Но детали того, куда девается поступающая в них информация, до сих пор представляют одну из самых больших загадок Вселенной.
Видео
https://youtube.com/watch?v=5ki1ZxwGJNI
Источники
- https://hi-news.ru/science/10-faktov-o-chernyx-dyrax-kotorye-dolzhen-znat-kazhdyj.htmlhttps://www.popmech.ru/science/417252-naskolko-ogromnymi-byvayut-chernye-dyry/https://www.syl.ru/article/333972/chernaya-dyira-chto-vnutri-interesnyie-faktyi-i-issledovaniyahttp://ya-uznayu.ru/kosmos/291-kakie-byvayut-i-kak-obrazuyutsya-chernye-dyry.htmlhttps://infuture.ru/article/10332https://science.ru-land.com/stati/informacionnyy-paradoks-chernyh-dyr-0
Что такое чёрная дыра во Вселенной и как она выглядит
Определение сводится к одной точке в пространстве, гравитационное возмущение которой настолько сильное, что способно поглотить свет.
Почему? Размер материального пространства очень маленький. Подобное явление может быть вызвано смертью звезды.
Стоит отметить: дыру нельзя считать материальной единицей – это объект, где происходит искажение временного течения и трех общепринятых измерений.
Привычные геометрические формулы в этой точке не действуют.
Существует три известные модели дыр. Назовем их виды:
- Сверхмалые черные дыры размер этих аномалий сопоставим с атомом, но их масса с небольшую гору.
- «Звездные» пространственные разрывы среднего размера с массой, двадцатикратно превышающей Солнце. Одна из таких находится в «Млечном пути».
- Самые крупные, со средней массой в миллион Солнц.
Наблюдения за системой двух черных дыр
Что такое черная дыра
Черные дыры по сути своей самые простые объекты, если рассматривать их данные. У них отмечается только масса и скорость вращения. Астрофизики предполагают, что дыра – это результат взрыва звезды, центр ее превращается в черную дыру. Образуется новое космическое тело, физическая оболочка которого полностью отсутствует.
Черную дыру можно называть неким пространством, где заканчивают свое существование все силы притяжения. При пересечении света или других объектов с черной дырой, черная дыра полностью в себя их поглощает, не давая выбраться ничему. Такой эффект происходит из-за сильного магнитного поля, образующегося вокруг дыры.
Почему черные дыры так называются
Сначала такие непонятные явления называли коллапсарами. Впервые термин «черная дыра» начали употреблять журналисты в XX веке. Джон Уиллер стал использовать его на официальном научном уровне, так как название точно отражало природу возникновения и проявления этого малоизученного объекта. Черные дыры полностью поглощают свет.
Такой объект увидеть возможно, если вокруг горизонта дыры будет находится газ, либо будет происходить процесс поглощения другой звезды.
Существует теория, что эта черная материя испускает энергию или частицы не уловимые человеческим глазом и приборами. Но доказано, что материя испускает колоссальное количество фотонов, что напоминает процесс испарения воды. Полного научного объяснения этот процесс еще не нашел. Такое явление называют излучением Хокинга.
Нередко случается, когда дыры сталкиваются друг с другом. От их переменного столкновения происходят ощутимые гравитационные волны.
Как выглядит черная дыра в космосе
Сама по себе черная дыра напоминает размытый оранжевый круг, в середине которого беспросветная тьма от самой черной дыры. Разглядеть дыру на звездном небе невозможно, так как ее гравитационные силы поглощают весь свет, находящийся рядом.
Как одна из составляющих этой материи – аккреционные диски. Их может быть от одного и до бесконечности. В состав этих дисков входят частицы пыли, метеоритов, газа и др. Все диски радиационно активны.
Как образуются черные дыры?
Существуют несколько теорий появления черных дыр, которые делятся на гипотетические и реалистичные. Самая простая и распространенная реалистичная — теория гравитационного каллапса больших звезды.
Когда достаточно массивная звезда перед «смертью» разрастается в размерах и становится не стабильной, расходуя последнее топливо. В то же время масса звезды остается неизменной, но её размеры уменьшаются так как происходит, так называемое, уплотнение. Иными словами при уплотнении тяжелое ядро «падает» в само себя. Параллельно с этим уплотнение приводит к резкому повышению температуры внутри звезды и внешние слои небесного тела отрываются, из них образуются новые звезды. В это же время в центре звезды — ядро падает в свой собственный «центр». В результате действия сил гравитации центр обваливается в точку — т.е силы гравитации на столько сильны, что поглощают уплотненное ядро. Так рождается черная дыра, которая начинает искажать пространство и время, что даже свет не может вырваться из неё.
В центрах всех галактик находится сверхмассивная черная дыра. Согласно теории относительности Эйнштейна:
А теперь представьте, как сильно черная дыра искажает время и пространство, ведь её масса огромна и одновременно втиснута в сверхмалый объем. Из-за этой способности возникает следующая странность:
Очень тяжелая пустота
Приблизительно так выглядит черная дыра. Сама черная дыра невидима, ведь ее не может покинуть даже свет. О ее существовании астрономы могут догадаться по поведению близлежащих объектов: вращению газа, ускоренному движению звезд
По самой популярной на сегодня версии, черные дыры образуются на месте массивных звезд. Когда энергия термоядерного синтеза, питающая звезду, подходит к концу, а масса при этом остается неизменной, звезда начинает сжиматься. Она сжимается до такой степени, что как бы выворачивается наизнанку, — так появляется черная дыра. Можно сказать, что черная дыра — это пустое место с огромной массой. И эта массивная пустота затягивает в себя все, до чего может дотянуться.
Черная дыра и белый карлик
В черную дыру могут провалиться не то что планеты и звезды, но даже целые звездные системы, если речь идет о сверхмассивных черных дырах. Одна из таких черных дыр, по расчетам ученых, находится в центре нашей галактики. Она называется Стрелец A*, ее радиус составляет 45 астрономических единиц (около 6730 миллионов километров).
Такая черная дыра не могла образоваться на месте звезды, даже самой массивной. Считается, что сверхмассивные черные дыры, которые располагаются обычно в центре галактик, образовались в результате катастрофического сжатия больших газовых облаков.
Существует еще одна разновидность черных дыр — самые старые из этих объектов, которые называются первичными. Они образовались в момент зарождения Вселенной, во времена Большого взрыва, и сохранились до сих пор.
Почему черные дыры работают, как пылесосы, затягивая в себя все, что находится поблизости? Все дело в их огромной массе. Чтобы преодолеть силу притяжения черной дыры, объект должен развить скорость, превышающую скорость света, а это в нашей Вселенной, как известно, невозможно.
Не так давно известный физик Стивен Хокинг высказал гипотезу, что некоторые частицы все же могут преодолевать притяжение черных дыр, испаряться с их поверхности. Таким образом черная дыра уменьшается и со временем может испариться полностью. Получается, что черные дыры не вечны, правда, их «умирание» происходит очень медленно.
Что такое черная дыра
Черная дыра — это область внутри космоса с настолько сильной гравитацией, что она засасывает все вокруг, включая свет. Профессор РАН Сергей Попов объясняет, что у черных дыр нет одного четкого определения, и даже такое — это один из вариантов. Если спросить разных ученых — астрофизиков и физиков — они подойдут к ответу с разных сторон. Есть энциклопедические словари, которые закрепляют определения и дают конкретные ответы, но единственно верной формулировки не существует.
Лекция Сергея Попова о черных дырах на YouTube
Сам Сергей определяет черные дыры как максимально компактный объект, который не демонстрирует свойств поверхности. И размер этого объекта соответствует радиусу Шварцшильда — расстоянию от центра тела до горизонта событий. Где горизонт событий — это «точка невозврата» или граница черной дыры. Для каждого объекта существует свой радиус Шварцшильда, который можно рассчитать. Если сжать любой предмет до этого радиуса, он превратится в черную дыру. Условно говоря, если бы мы хотели сжать Солнце и трансформировать его в черную дыру, его радиус составил бы всего 3 км, при изначальных около 700 тыс. км.
Футурология
Космонавты опять сняли НЛО: объясняем самые известные снимки из космоса
Само словосочетание «черная дыра» — это просто удачно придуманное обозначение. Примерно как «Большой взрыв». Сама идея черных дыр возникла в конце XVIII века. Тогда их называли по-другому: были варианты «застывшие звезды» или «коллапсары». Но в итоге научная журналистка Энн Юинг предложила такой термин.
Визуализация черной дыры
(Фото: NASA)
Сергей рассказывает, что в науке часто приживается какое-то словосочетание именно благодаря тому, что оно удобное. Дыра — потому что, если что-то туда попало, то не может выбраться назад. А черная — потому, что сам по себе этот объект ничего или практически ничего не излучает. Если представить пустую Вселенную, черный космос, и поместить там черную дыру, то ее невозможно будет увидеть. Она ничем не выделяется на фоне этой черноты.