3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Из чего состоит черная дыра в космосе

10 фактов о черных дырах, которые должен знать каждый

Черные дыры — это, пожалуй, самые загадочные объекты Вселенной. Если, конечно, где-то в глубинах не скрываются вещи, о существовании которых мы не знаем и знать не можем, что вряд ли. Черные дыры — это колоссальная масса и плотность, сжатая в одну точку небольшого радиуса. Физические свойства этих объектов настолько странные, что заставляют ломать голову самых искушенных физиков и астрофизиков. Сабина Хоссфендер, физик-теоретик, сделала подборку десяти фактов о черных дырах, которые должен знать каждый.

Что такое черная дыра?

Определяющим свойством черной дыры является ее горизонт. Это граница, преодолев которую ничто, даже свет, не сможет вернуться обратно. Если отделенная область становится отделенной навсегда, мы говорим о «горизонте событий». Если же она только временно отделена, мы говорим о «видимом горизонте». Но это «временно» также может означать, что область будет отделенной гораздо дольше нынешнего возраста Вселенной. Если горизонт черной дыры является временным, но долгоживущим, разница между первым и вторым расплывается.

Насколько большие черные дыры?

Можно представить горизонт черной дыры как сферу, и ее диаметр будет прямо пропорциональным массе черной дыры. Поэтому чем больше массы падает в черную дыру, тем больше становится черная дыра. По сравнению со звездными объектами, впрочем, черные дыры крошечные, потому что масса сжимается в очень малые объемы под действием непреодолимого гравитационного давления. Радиус черной дыры массой с планету Земля, например, всего несколько миллиметров. Это в 10 000 000 000 раз меньше настоящего радиуса Земли.

Радиус черной дыры называется радиусом Шварцшильда в честь Карла Шварцшильда, который впервые вывел черные дыры как решение для общей теории относительности Эйнштейна.

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.

Что внутри черной дыры?

Никто не знает наверняка, но точно не книжная полка. Общая теория относительности прогнозирует, что в черной дыре сингулярность, место, в котором приливные силы становятся бесконечно большими, и как только вы преодолеваете горизонт событий, вы уже не можете попасть куда-либо еще, кроме как в сингулярность. Соответственно, ОТО лучше не использовать в этих местах — она попросту не работает. Чтобы сказать, что происходит внутри черной дыры, нам нужна теория квантовой гравитации. Общепризнанно, что эта теория заменит сингулярность чем-то другим.

Как образуются черные дыры?

В настоящее время мы знаем о четырех разных способах образования черных дыр. Лучше всего понимаем связанный со звездным коллапсом. Достаточно большая звезда образует черную дыру после того, как ее ядерный синтез прекращается, потому что все, что уже можно было синтезировать, было синтезировано. Когда давление, создаваемое синтезом, прекращается, вещество начинает проваливаться к собственному гравитационному центру, становясь все более плотным. В конце концов, оно настолько уплотняется, что ничто не может преодолеть гравитационное воздействие на поверхность звезды: так рождается черная дыра. Эти черные дыры называются «черными дырами солнечной массы» и наиболее распространены.

Следующим распространенным типом черных дыр являются «сверхмассивные черные дыры», которые можно найти в центрах многих галактик и которые имеют массы примерно в миллиард раз больше, чем черные дыры солнечной массы. Пока доподлинно неизвестно, как именно они формируются. Считается, что когда-то они начинались как черные дыры солнечной массы, которые в густонаселенных галактических центрах поглощали множество других звезд и росли. Тем не менее они, похоже, поглощают вещество быстрее, чем предполагает эта простая идея, и как именно они это делают — все еще остается предметом исследований.

Более спорной идеей стали первичные черные дыры, которые могли быть сформированы практически любой массой в крупных флуктуациях плотности в ранней Вселенной. Хотя это возможно, достаточно трудно найти модель, которая производит их, при этом не создавая чрезмерное их количество.

Наконец, есть очень умозрительная идея о том, что на Большом адронном коллайдере могут образовываться крошечные черные дыры с массами, близкими массе бозона Хиггса. Это работает только в том случае, если у нашей Вселенной имеются дополнительные измерения. Пока не было никаких подтверждений в пользу этой теории.

Откуда мы знаем, что черные дыры существуют?

У нас есть много наблюдательных доказательств существования компактных объектов с крупными массами, которые не излучают свет. Эти объекты выдают себя по гравитационному притяжению, например, за счет движения других звезд или газовых облаков вокруг них. Они также создают гравитационное линзирование. Мы знаем, что у этих объектов нет твердой поверхности. Это вытекает из наблюдений, потому что вещество, падая на объект с поверхностью, должно вызывать выброс большего числа частиц, чем вещество, падающее сквозь горизонт.

Почему в прошлом году Хокинг сказал, что черные дыры не существуют?

Он имел в виду, что черные дыры не имеют вечного горизонта событий, а только временный кажущийся горизонт (см. пункт первый). В строгом смысле только горизонт событий считается черной дырой.

Как черные дыры испускают излучение?

Черные дыры испускают излучение за счет квантовых эффектов. Важно отметить, что это квантовые эффекты вещества, а не квантовые эффекты гравитации. Динамическое пространство-время коллапсирующей черной дыры меняет само определение частицы. Подобно течению времени, которое искажается рядом с черной дырой, понятие частиц слишком зависимо от наблюдателя. В частности, когда наблюдатель, падающий в черную дыру, думает, что падает в вакуум, наблюдатель далеко от черной дыры думает, что это не вакуум, а полное частиц пространство. Именно растяжение пространства-времени вызывает этот эффект.

Впервые обнаруженное Стивеном Хокингом, испускаемое черной дырой излучение называется «излучением Хокинга». Это излучение имеет температуру, обратно пропорциональную массе черной дыры: чем меньше черная дыра, тем выше температура. У звездных и сверхмассивных черных дыр, которые мы знаем, температура значительно ниже температуры микроволнового фона и поэтому не наблюдается.

Что такое информационный парадокс?

Парадокс потери информации обусловлен излучением Хокинга. Это излучение сугубо термическое, то есть случайно и из определенных свойств имеет только температуру. Излучение само по себе не содержит никакой информации о том, как сформировалась черная дыра. Но когда черная дыра испускает излучение, она теряет массу и сокращается. Все это совершенно не зависит от вещества, которое стало частью черной дыры или из которого она образовалась. Выходит, зная только конечное состояние испарения нельзя сказать, из чего сформировалась черная дыра. Этот процесс «необратим» — и загвоздка в том, что в квантовой механике нет такого процесса.

Выходит, испарение черной дыры несовместимо с квантовой теории, известной нам, и с этим нужно что-то делать. Каким-то образом устранить несогласованность. Большинство физиков считают, что решение состоит в том, что излучение Хокинга должно каким-то образом содержать информацию.

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.

Черные дыры в космосе: интересные факты

Содержание:

Черные дыры – пожалуй, самые таинственные и загадочные астрономические объекты в нашей Вселенной, с момента своего открытия привлекают внимание ученых мужей и будоражат фантазию писателей-фантастов. Что же такое черные дыры и что они из себя представляют? Черные дыры – это погаснувшие звезды, в силу своих физических особенностей, обладающие настолько высокой плотностью и настолько мощной гравитацией, что даже свету не удается вырваться за их пределы.

История открытия черных дыр

Впервые теоретическое существование черных дыр, еще задолго до их фактического открытия предположил некто Д. Мичел (английский священник из графства Йоркшир, на досуге увлекающийся астрономией) в далеком 1783 году. По его расчетам, если наше Солнце взять и сжать (говоря современным компьютерным языком – заархивировать) до радиуса в 3 км., образуется настолько большая (просто огромная) сила гравитации, что даже свет не сможет ее покинуть. Так и появилось понятие «черная дыра», хотя на самом деле она вовсе не черная, на наш взгляд более подходящим был бы термин «темная дыра», ведь имеет место именно отсутствие света.

Позже, в 1918 году о вопросе черных дыр в контексте теории относительности писал великий ученый Альберт Эйнштейн. Но только в 1967 году стараниями американского астрофизика Джона Уиллера понятие черных дыр окончательно завоевало место в академических кругах.

Как бы там ни было, и Д. Мичел, и Альберт Эйнштейн, и Джон Уиллер в своих работах предполагали только теоретическое существование этих загадочных небесных объектов в космическом пространстве, однако подлинное открытие черных дыр состоялось в 1971 году, именно тогда они впервые были замечены в телескоп.

Так выглядит черная дыра.

Как образуются черные дыры в космосе

Как мы знаем из астрофизики, все звезды (в том числе и наше Солнце) имеют некоторый ограниченный запас топлива. И хотя жизнь звезды может длиться миллиарды лет, рано или поздно этот условный запас топлива подходит к концу, и звезда «гаснет». Процесс «угасания» звезды сопровождается интенсивными термодинамическими реакциями, в ходе которых звезда проходит значительную трансформацию и в зависимости от своего размера может превратиться в белого карлика, нейтронную звезду или же черную дыру. Причем в черную дыру, обычно, превращаются самые крупные звезды, обладающие невероятно внушительными размерами – за счет сжимание этих самых невероятных размеров происходит многократное увеличение массы и силы гравитации новообразованной черной дыры, которая превращается в своеобразный галактический пылесос – поглощает все и вся вокруг себя.

Черная дыра поглощает звезду.

Маленькая ремарка – наше Солнце по галактическим меркам вовсе не является крупной звездой и после угасания, которое произойдет примерно через несколько миллиардов лет, в черную дыру, скорее всего, не превратиться.

Но будем с вами откровенны – на сегодняшний день, ученые пока еще не знают всех тонкостей образования черной дыры, несомненно, это чрезвычайно сложный астрофизический процесс, который сам по себе может длиться миллионы лет. Хотя возможно продвинуться в этом направлении могло бы обнаружение и последующее изучение так званых промежуточных черных дыр, то есть звезд, находящихся в состоянии угасания, у которых как раз происходит активный процесс формирования черной дыры. К слову, подобная звезда была обнаружена астрономами в 2014 году в рукаве спиральной галактики.

Сколько черных дыр существует во Вселенной

Согласно теориям современных ученых в нашей галактике Млечного пути может находиться до сотни миллионов черных дыр. Не меньшее их количество может быть и в соседней с нами галактике Андромеда, до которой от нашего Млечного пути лететь всего нечего – 2,5 миллиона световых лет.

Теория черных дыр

Не смотря на огромную массу (которая в сотни тысяч раз превосходит массу нашего Солнца) и невероятной силы гравитацию увидеть черные дыры в телескоп было не просто, ведь они совсем не излучают света. Ученым удалось заметить черную дыру только в момент ее «трапезы» – поглощения другой звезды, в этот момент появляется характерное излучение, которое уже можно наблюдать. Таким образом, теория черной дыры нашла фактическое подтверждение.

Свойства черных дыр

Основное свойство черно дыры – это ее невероятные гравитационные поля, не позволяющие окружающему пространству и времени оставаться в своем привычном состоянии. Да, вы не ослышались, время внутри черной дыры протекает в разы медленнее чем обычно, и окажись вы там, то вернувшись обратно (если б вам так повезло, разумеется) с удивлением бы заметили, что на Земле прошли века, а вы даже состариться не успели. Хотя будем правдивы, окажись внутри черной дыры вы вряд ли бы выжили, так как сила гравитации там такая, что любой материальный объект просто разорвала бы даже не на части, на атомы.

А вот окажись вы даже поблизости черной дыры, в пределах действия ее гравитационного поля, то вам тоже пришлось бы не сладко, так как, чем сильнее вы бы сопротивлялись ее гравитации, пытаясь улететь подальше, тем быстрее бы упали в нее. Причинной этому казалось бы парадоксу является гравитационное вихревое поле, которым обладают все черные дыры.

Что если человек попадет в черную дыру

Испарение черных дыр

Английский астроном С. Хокинг открыл интересный факт: черные дыры также, оказывается, выделяют испарение. Правда это касается только дыр сравнительно небольшой массы. Мощная гравитация около них рождает пары частиц и античастиц, один из пары втягивается дырой внутрь, а второй исторгается наружу. Таким образом, черная дыра излучает жесткие античастицы и гамма-кванты. Это испарение или излучение черной дыры было названо на честь ученого, открывшего его – «излучение Хокинга».

Самая большая черная дыра

Согласно теории черных дыр в центре почти всех галактик находятся огромные черные дыры с массами от нескольких миллионов до нескольких миллиардом солнечных масс. И сравнительно недавно учеными были открыты две самые большие черные дыры, известные на сегодняшний момент, они находятся в двух близлежащих галактиках: NGC 3842 и NGC 4849.

NGC 3842 – самая яркая галактика в созвездии Льва, от нас находится на расстоянии 320 миллионов световых лет. В центре нее иметься огромная черная дыра массой в 9,7 миллиарда солнечных масс.

NGC 4849 – галактика в скопление Кома, на расстоянии 335 миллионов световых лет от нас может похвалится не менее внушительной черной дырой.

Зоны действия гравитационного поля этих гигантских черных дыр, или говоря академическим языком, их горизонт событий, примерно в 5 раз больше дистанции от Солнца до Плутона! Такая черна дыра скушала бы нашу солнечную систему и даже не поперхнулась бы.

Самая маленькая черная дыра

Но есть в обширном семействе черных дыр и совсем маленькие представители. Так самая карликовая черная дыра, открытая учеными на настоящий момент по своей массе всего лишь в 3 раза превосходит массу нашего Солнца. По сути это теоретический минимум, необходимый для образования черной дыры, будь та звезда чуть меньше, дыра бы не образовалась.

Черные дыры – каннибалы

Да, есть такое явление, как мы писали выше, черные дыры являются своего рода «галактическими пылесосами», поглощающими все вокруг себя, и в том числе и… другие черные дыры. Недавно астрономами было обнаружено поедание черной дыры из одной галактике еще большой черной обжорой из другой галактики.

Интересные факты про черные дыры

  • Согласно гипотезам некоторых ученых черные дыры являются не только галактическими пылесосами, всасывающими все в себя, но при определенных обстоятельствах могут и сами порождать новые вселенные.
  • Черные дыры могут испаряться со временем. Выше мы писали, что английским ученым Стивеном Хокингом было открыто, что черные дыры имеют свойство излучение и через какой-то очень большой отрезок времени, когда поглощать вокруг будет уже нечего, черная дыра начнет больше испарять, пока со временем не отдаст всю свой массу в окружающий космос. Хотя это только предположение, гипотеза.
  • Черные дыры замедляют время и искривляют пространство. О замедлении времени мы уже писали, но и пространство в условиях черной дыры будет совершенно искривлено.
  • Черные дыры ограничивают количество звезд во Вселенной. А именно их гравитационные поля препятствуют остыванию газовых облаков в космосе, из которых, как известно, рождаются новые звезды.

Черные дыры на канале Discovery, видео

И в завершение предлагаем вам интересный научно-документальный фильм о черных дырах от канала Discovery

Что такое чёрная дыра в космосе простым языком

Черная дыра является одним из самых загадочных явлений во Вселенной. Найти её взглядом крайне сложно, так как данная область не выделяет никакого света, поэтому является практически невидимой.

Черная дыра является чем-то вроде трещины в космосе. Она изгибает пространство своей мощной гравитацией таким образом, что появляется дыра, из которой ничто не может убежать, как только попадает в нее. Даже лучи света не могут сопротивляться.

Активные черные дыры поглощают вещество из окружающей среды и становятся еще тяжелее. Их сфера влияния увеличивается, и они могут получить новую материю.

Но есть также «спящие» черные дыры, которые существуют, но не могут добраться до материи. Когда что-то случается с ними, они снова просыпаются.

Черные дыры являются важным строительным блоком Вселенной. Без них она выглядела бы совершенно иначе. Предположительно, галактик вообще не было бы. В настоящее время изучается влияние черных дыр на их образование.

Дыра настолько черная, что она не излучает свет. Проходящие световые лучи отталкиваются от её первоначальной орбиты огромной гравитацией. В зависимости от того, насколько близок луч света к черной дыре, он оказывает на неё очень разные эффекты.

Как найти черную дыру

При данном явлении наблюдается изгиб световых лучей. Если между нами и далекой галактикой есть черная дыра, мы думаем, что свет галактики будет согнут, потому что он должен пройти через гравитационное поле черной дыры.

Отклонение лучей называется гравитационным линзированием. Этот эффект также возникает, когда большие массовые коллекции, такие как галактики или кластеры галактик, находятся на пути и изгибают свет от базовых объектов.

Неожиданно галактика может появиться несколько раз, а её клоны образуют кольцо вокруг черной дыры. Такие кольца выделяются, когда, например, космический телескоп Хаббла фотографирует звездные поля. Сама черная дыра не видна, но кольца указывают на нее.

Однако, изображение галактики или звезды скользит, поэтому оно находится не в своём точном месте нахождения.

Световые лучи, исходящие от далекой звезды, пересекают гравитационное поле черной дыры и отклоняются от исходной орбиты.

Таким образом, наблюдатель на Земле не видит эту звезду там, где она на самом деле находится. Вместо этого звезда немного смещена, а иногда в два раза или больше!

Если черная дыра когда-то принадлежала двойной звездной системе, которая превратила звезду в черную дыру, вы можете увидеть, как она постоянно истощает материю от оставшейся звезды.

При этом вокруг черной дыры образуется аккреционный диск, в котором «украденное» вещество вращается вокруг области и постепенно попадает в неё.

Как развиваются черные дыры, и какие типы существуют

Массивная звезда в конце своей жизни взрывается в сверхновую и отталкивает ее внешние слои. Остальная часть звезды разрушается и сжимается в самых маленьких пространствах. Там создается черная дыра, которая больше не позволяет свету убегать.

Если бы это случилось с нашим Солнцем, у него просто был бы диаметр 3 км!

Для того чтобы вспышка сверхновой произошла, звезда должна весить не менее восьми солнечных масс. После опускания её внешних слоев впечатляющим образом остается черная дыра, в которой масса бывшей звезды концентрируется в крошечном пространстве.

Черные дыры, вероятно, могут возникнуть, когда две звезды сталкиваются и объединяют свои массы. Если масса превышает определенное значение, эта новая звезда рушится до черной дыры.

Существуют сверхмассивные черные дыры, которые в миллион или даже в миллиард раз больше массы нашего Солнца. Они находятся в центре большинства галактик.

Как они появились, до сих пор неясно, и сейчас их изучают. Может быть, когда черные дыры слились вместе. Или они пожирают столько материи из своей среды в ходе существования, что могут стать чрезвычайно тяжелыми. Считается, что прийти к образованию большой галактики можно благодаря наличию черной дыры.

Есть ли крошечные черные дыры во Вселенной, трудно ответить, потому что за невозможно проследить. Но кто знает, может быть, кто-то живет в стиральной машине и проглатывает некоторые вещи оттуда?

Изначальные черные дыры в настоящее время остаются чистой теорией. Возможно, они сформировались вскоре после Большого взрыва, когда материя все еще была переполнена в ограниченном пространстве. В некоторых местах она была, вероятно, настолько плотной, что смогла создать черную дыру.

Чёрная дыра: 10 теорий и фактов о самом загадочном объекте космоса

1. Кто первым предположил существование чёрных дыр?

Предположение о существовании чёрных дыр первым сделал Альберт Эйнштейн. Он представил пространство и время в виде ткани. Планеты и звёзды давят на эту ткань, образуя углубления. В минуту озарения он понял, что гравитация — это не сила, а искривление этой ткани. Углубления притягивают к себе объекты. Когда эта ткань растягивается до предела, в пространстве появляется дыра. Дыра, в которой могут исчезать объекты.

2. Что такое чёрная дыра?

Чёрная дыра — это область космоса, гравитационное притяжение которой настолько велико, что даже свет не может покинуть её пределы. В буквальном смысле пространство и время обрушиваются в бездну. Само пространство падает в чёрную дыру подобно водопаду, только в роли воды здесь выступает пространство. Представьте себе человека на байдарке, который пытается подняться вверх по течению реки, но течение оказывается слишком сильным для него. Таким же образом чёрная дыра затягивает в себя пространство. Роль быстрого течения здесь выполняет гравитация. В определённый момент объект, попавший в чёрную дыру, достигает горизонта событий — точки, из которой нет возврата.

3. Как рождаются чёрные дыры?

Чёрные дыры возникают из огромных звёзд, известных как красные гиганты. Они в разы тяжелее нашего Солнца, но полностью выгорают всего за небольшой отрезок их жизни. Гравитационная сила такой звезды заставляет температуру подниматься выше миллиарда градусов. Гелий и углерод переплавляются в более тяжёлые элементы, а затем звезда сжимается и взрывается под тяжестью своей огромной гравитации, распространяя вокруг себя ударную волну.

Происходит взрыв со вспышкой сверхновой звезды. На её месте остаётся плотное ядро из субатомных частиц — нейтронная звезда либо чёрная дыра, диаметром всего несколько километров. Но его плотность настолько огромна, что чайная ложка, сделанная из такого материала, будет весить около миллиарда тонн. Гравитационное притяжение вырастет до таких пределов, что уже ничто не сможет вырваться оттуда.

4. Какова масса чёрной дыры?

Масса чёрной дыры в миллионы раз превышает массу Земли, и сама чёрная дыра настолько плотная, что в буквальном смысле выходит за пределы известной Вселенной. Эта масса порождает складку в пространстве, которая закручивается и принимает форму дыры.

5. Есть ли реальные изображения чёрных дыр?

Первое в истории реальное изображение черной дыры было получено в апреле 2019 года. Данное изображение — результат почти двух лет обработки данных, полученных радиотелескопами с разных точек нашей планеты. Чёрная дыра находится в далекой галактике Messier 87 (M87) на расстоянии почти 50 миллионов световых лет. Её масса превышает массу Солнца в 6,5 миллиардов раз.

6. 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.

7. С какой скоростью движется объект, попавший под влияние чёрной дыры?

Когда материя попадает в чёрную дыру, она начинает вращаться по спирали. Это похоже на воду, входящую в водосток. Скорость, которую может достигать материя во время вращения вокруг чёрной дыры, приближается к скорости света. Чем ближе к чёрной дыре, тем выше скорость.

8. Что такое излучение Хокинга?

Стивен Хокинг установил, что чёрные дыры выделяют тепло, источником которого являются положительно заряженные частицы. Этот процесс получил название излучение Хокинга.

9. Что за Лебедь X-1?

В 1964 году канадские учёные обнаружили космический объект, который излучает мощные рентгеновские волны. Этот объект, получивший название Лебедь X-1, стал первым кандидатом в чёрные дыры. Лебедь X-1 был предметом пари между Стивеном Хокингом и его коллегой-физиком Кипом Торном. Хокинг ставил на то, что Лебедь X-1 не является чёрной дырой. Он признал поражение в 1990 году, когда данные наблюдений показали, что масса Лебедя X-1 уменьшилась до 5 масс Солнца, но его гравитационное притяжение остаётся огромным.

Лебедь X-1 в представлении художника

10. Что такое радиус Шварцшильда и как он связан с чёрными дырами?

В математическом смысле всё что угодно может стать чёрной дырой, но при условии, что есть возможность сжать объект до достаточно малых размеров, при этом сохранив его массу. Всё во Вселенной имеет так называемый гравитационный радиус или радиус Шварцшильда. Это радиус сферы, до которого нужно сжать объект, сконцентрировав всю его массу в столь малом объёме, что его плотность станет настолько большой, а его гравитационное поле станет так велико, что даже свет не сможет избежать притяжения этого объекта. Размер чёрной дыры, а точнее — радиус сферы Шварцшильда пропорционален массе звезды. А поскольку астрофизика никаких ограничений на размер звезды не накладывает, то и чёрная дыра может быть сколь угодно велика.

Что такое Черная дыра в космосе? Образование Черных Дыр.

Без сомнений, черные дыры самые загадочные и странные объекты в нашей Вселенной. Они огромны и их истинная сила, до сих пор нам неизвестна. Впервые термин “Чёрная дыра” прозвучал с уст физика Джон Уилера “сыгравшею ключевую роль в разработке ядерной бомбы”. Он ее описал так: это дыра/точка, которая все поглощает и ничего не отпускает. И уже на лекции “Наша Вселенная: известное и неизвестное” применил данный термин. Позже, с помощью некоторых точных уравнений Эйнштейна, было теоретически предположено о возможном существовании пространства с высоким уровнем гравитации. Итак, коротко и ясно.

Как рождаются Чёрные дыры?

Эти гиганты образуются в результате сильного сжатия массивных звёзд, у которых закончились запасы топлива в виде водорода. Все чёрные дыры, ранее были звёздами. Но не всё так просто. Что бы превратится в хищника во Вселенной, ей нужно иметь достаточно большую массу. Если вас мучает вопрос, станет ли наше светило хищником? Я вас обрадую, нет. Ей как минимум не хватает от 3 до 20+ собственных масс. Как вариант, сжать Солнце до диаметра 5 км, тогда появится и у неё шанс на перевоплощение.

Хорошо. Давайте попробуем понять что такое “Черная дыра”? Для этого нам нужно посмотреть на звёзды. Насколько нам известно, кратко: в основах жизнедеятельности звезды входит два процесса. Первый — это термоядерная реакция, из-за которых звезды увеличиваются до размеров красных гигантов. Второй процесс — это сила тяготения. Ее еще никто не отменял, что собственно наоборот сжимает звезду. И пока у звезды достаточно топлива, этих два процесса, хорошо сбалансированные. Далее несложно догадаться, когда водород заканчивается, нарушается баланс и начинает превосходить сила сжатия.

Что мы получаем. Звезда имеющая достаточную массу, начинает сжиматься под собственной силой тяжести. А гравитационная сила на поверхности звезды, возрастает с катастрофической скоростью. В определенный момент, сила возрастет до такой мощности, что даже фотоны света не могут выбраться наружу. Из-за этого эффекта, для нас, объект становится невидимым в космических просторах.

Как найти черную дыру?

К счастью, человек научился находить чёрные дыры с помощью гравитационного воздействия на другие объекты. Самым ярким примером является поедание звезды. Чёрная дыра, буквально разрывает по частям звезду. Часть поглощается, а остальное выбрасывается в космос на огромных скоростях. Таким и похожим образом их и находят. Ученые предполагают, что только в нашем Млечном пути имеется таких сотни миллионов.

Существует несколько видов Черных дыр.

Обычные, вращающиеся и электрические. Обычные — образуются при помощи поглощения материи. Вращающиеся — после поглощения себе подобной. А заряженные Черные дыры — используют больше своей энергии из-з возросшего возмущения собственного пространства. После чего, буквально выстреливают пучком частиц гамма излучений. К счастью, в нашей галактике такое происходит редко. Дело в том, что планеты находящиеся рядом станут стерильными, а те что вдалеке, но в радиусе поражения, нарушается атмосфера. Думаю не стоит говорить, чем грозит это человечеству.

Вот вам несколько фактов о Чёрных дырах.

Некоторые гиганты, вращаются со скоростью близкой к свету. Так гласит одно из уравнений Эйнштейна.

Черная дыра искривляет время и пространство. Чем ближе вы будете приближаться к центру, тем медленнее для вас будет идти время. Правда вы этого не заметите, а вот наблюдающий за вами да. А после того, как вы достигнете точки не возврата, для наблюдателя вы станете понемногу рассеиваться/исчезать. Вы же, теоретически, сможете увидеть свой затылок повернув голову, всё из-за искривления пространства.

В каждой галактике в центре имеется сверхмассивная Чёрная дыра. Точное их происхождение неизвестно. Рассматривается вариант слияния нескольких объектов большой плотности и массы.

Небольшие Черные дыры могут испаряться. Такое предположение выдвинул Стивен Хокинг. Он считал, что около чёрных дыр образуются пары частиц и античастиц, один из них всасывается гигантом, а другой вырывается наружу. Таким способом, гигант вырабатывает много античастиц и гамма-квантов. Этот эффект назвали в честь учёного “излучение Хокинга”.

Есть предположение, что Черные дыры могут послужить телепортами во Вселенной. Их ещё называют “кротовыми норами”, но это всего лишь предположение.

А на этом всё. Расскажи и ты, что знаешь о Чёрных дырах. Как всегда, не забывай делиться с друзьями и до скорых встреч! Бонусом держите документалку: Монстр Млечного пути — Черные дыры.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Очевидное невероятное

Черные дыры: кратко о самых загадочных объектах во Вселенной

Космос – бесконечная бездна тайн. Загадочные черные дыры во Вселенной – одна из самых волнующих тем, не дающая покоя многим поколениям астрофизиков. О сущности эфемерного объекта заговорили еще в конце XVIII века. После тысячи расчетов, теорий и наблюдений долгожданное первое изображение черной дыры стало одним из самых значимых последних событий в сфере изучения космоса. Так что же представляет собой черная дыра? Чем еще способны поразить бескрайние горизонты внеземного пространства?

История черных дыр: суть загадочных объектов

По своей сущности черная дыра представляет собой сверхмассивное тело с невероятно огромным гравитационным притяжением. Гравитация так велика, что воздействует даже на объекты, движущиеся со скоростью света. Массивный коллапсар притягивает и поглощает материю, космическую пыль, постепенно увеличивая свою массу. Фотоны света также не могут «оторваться» от условной поверхности дыры, которая называется горизонтом событий или точкой невозврата.

При всей массивности размеры дыр достаточно малы. Все эти факторы существенно отягощают наблюдение за объектами: зрительно просто невозможно зафиксировать фактически невидимый объект, не отражающий свет. Отслеживать черную дыру можно лишь благодаря другой материи, которая находится в поле ее воздействия. Еще одним «маячком» служат гравитационные волны.

Существует несколько теорий по поводу возникновения этих объектов. Одна из наиболее приемлемых и реалистичных говорит о том, что черная дыра – последний этап в жизненном цикле звезды. После того, как тяжелая звезда взрывается, ее массивный центр сжимается до минимально возможного радиуса, превращаясь в тот самый коллапсар. При этом горизонт событий, поверхность объекта, не имеет физической поверхности. Это просто условное расстояние от центра, в пределах которого начинает действовать мощнейшая гравитация, преодолеть которую невозможно.

Еще одна реалистичная теория возникновения черных дыр базируется на коллапсе протогалактического газа или центральной части галактики. Гипотетически ученые допускают и существование первичных черных дыр, возникших сразу после Большого Взрыва.

Черная дыра в космосе: что происходит внутри объекта?

Понятие черных дыр тесно связано с теорией относительности Эйнштейна. Преодолев порог горизонта событий, привычная для человека физика перестает работать, так как кривизна пространства внутри бесконечна.

Есть ли у черной дыры дно? Нет. Согласно теории относительности, внутри объекта находится сингулярность, т. е. центр дыры стремится к бесконечности, а кривизна пространства безгранична. Приливные силы дыры в горизонте событий растягивают материю, одновременно сплющивая ее. В физике этот процесс называется спагеттификацией. Она происходит до тех пор, пока предмет попросту не исчезает совсем.

Первое фото черной дыры: важнейшее достижение в астрофизике

10 апреля 2019 года европейским ученым наконец удалось сделать фото черной дыры, а точнее – тени ее горизонта событий. Объект расположен в созвездии Девы, в центре галактики М 87. Проект Event Horizon Telescope, благодаря которому стало возможным такое значимое открытие, был запущен еще в 2012 году. Для его реализации была задействована целая сеть из 8-ми радиотелескопов. Они расположены в разных уголках планеты и синхронизированы между собой.

Масса черной дыры, зафиксированной на снимке, превышает массу Солнца в 6,5 млрд. раз. Это тело больше, чем вся наша Солнечная система. На фото видна кольцевая структура из вещества, которое затягивает коллапсар. Этот газ разогрет и поэтому светится. Но цвета на изображении условны, так как радиотелескопы создали фото в монохромном виде. Пятно в центре объекта является порогом, у края которого фотоны еще могут освободиться от гравитации объекта. За ним же открывается горизонт событий.

Значение этой фотографии трудно оценить. В первую очередь, культовый снимок стал очередным косвенным подтверждением существования черных дыр во Вселенной в частности и верности теории относительности в целом.

Черный космос – бездонное пространство, разбираться в законах которого предстоит еще не одному поколению. Большие черные дыры оставляют много загадок и широкое поле для новых открытий. И каждое из них шаг за шагом будет приближать человечество к осознанию механизмов, которые происходили миллиарды лет назад и вновь повторятся в далеком будущем.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector