Почему нам кажется что черная дыра черная. Почему черная дыра черная
7 403 Если вы не спали на уроках астрономии и смотрели фильм «Интерстеллар», то вам известно кое-что о черных дырах. Эти межзвездные пылесосы имеют такое безумно сильное гравитационное притяжение, что все, что засасывается внутрь не имеет никаких шансов когда-либо вырваться. Наше понимание о черных дырах резко увеличилось, начиная с Эйнштейна, в 1915 году, но они остаются одними из самых загадочных и мощных явлений в известной нам Вселенной. Вот 10 вещей, которые вы вероятно не знали о них.1. Они совершенно незаметны
Есть причина, почему черные дыры называются черными. Их гравитация настолько сильна, что не может вырваться даже свет, так что без каких-либо выбросов света, их невозможно наблюдать. Но мы можем увидеть некоторые эффекты, которые воздействуют в результате этой экстремальной гравитации на объекты поблизости.2. Прямо сейчас, вероятно, мы вращаемся вокруг черной дыры
Наш астрономический дом, вращается вокруг суперкрупной черной дыры, которая, находится прямо в центре галактики. Звезды и горячие газы вокруг черной дыры — все вместе образует так называемое созвездие «Стрелец А».3. Они образуются от остатков взрывающихся массивных звезд
Когда большая звезда (и под большой имеется в виду, во много раз превышающую размер нашего солнца) умирает, она яростно взрывается в сверхновую. Поверхность разрушается, а достаточно массивное ядро коллапсирует в точку бесконечной плотности. Так рождаются черные дыры.4. Они бывают самых разных размеров
Астрономы предполагают, что они могут быть в диапазоне от микро-черных дыр с массами минимум 22 мкг, до супер-массивных объектов с массами в 40 млрд (нет, это не опечатка) раз больше .5. Черные дыры едят звезды на завтрак
С их огромной гравитацией они притягивают все объекты, находящиеся поблизости, в том числе и .6. Они испускают мощные струи плазмы
Иногда черная дыра пытается съесть слишком много сразу, и производит некоторую отдачу. Представьте себе, как вы пытаетесь заполнить водой крошечное ведро мощным пожарным шлангом. Аналогичным образом черная дыра стреляет огромными плазменными потоками, называемые релятивистские струи, которые могут достигать сотен и тысяч световых лет в длину.7. Они создают Квазары, самые яркие объекты во Вселенной
Квазары являются наиболее энергичными и яркими объектами . Квазар, известный как S5 0014+81 в 300 триллионов раз ярче, чем солнце, или 25 000 раз ярче, чем все звезды в Млечном пути вместе взятые. Всю эту энергию производит, откармливаемая на убой суперкрупная черная дыра, находящаяся в центре каждого Квазара.8. Черная дыра на самом деле не дыра
Это сфера. И, по крайней мере, насколько мы знаем, в ней нет тоннелей в
Черные дыры — единственные космические тела, способные притягивать силой гравитации свет. Они же являются самыми большими объектами Вселенной. Мы вряд ли в ближайшее время узнаем, что происходит возле их горизонта событий (известного как «точка невозврата»). Это самые таинственные места нашего мира, о которых, несмотря на десятилетия исследований, до сих пор известно очень мало. В этой статье собраны 10 фактов, которые можно назвать наиболее интригующими.
Черные дыры не втягивают в себя материю
Многие представляют черную дыру своеобразным «космическим пылесосом», втягивающим в себя окружающее пространство. На самом деле, черные дыры — это обычные космические объекты, обладающие исключительно сильным гравитационным полем.
Если бы на месте Солнца возникла черная дыра таких же размеров, Земля не была бы втянута внутрь, она вращалась бы по той же орбите, что и сегодня. Расположенные рядом с черными дырами звезды теряют часть массы в виде звездного ветра (это происходит в процессе существования любой звезды) и черные дыры поглощают только эту материю.
Существования черных дыр было предсказано Карлом Шварцшильдом
Карл Шварцшильд был первым, кто применил общую теорию относительности Эйнштейна, для того, чтобы обосновать существование «точки невозврата». Сам Эйнштейн не задумывался о черных дырах, хотя его теория позволяет предсказать их существование.
Шварцшильд сделал свое предположение в 1915 году, сразу вслед за тем, как Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности. Тогда же возник термин «радиус Шварцшильда» - это величина, которая показывает, как сильно вам придется сжать объект, чтобы он стал черной дырой.
Теоретически, черной дырой может стать все, что угодно, при достаточной степени сжатия. Чем плотнее объект, тем более сильное гравитационное поле он создает. Например, Земля стала бы черной дырой, если бы ее массой обладал объект величиной с арахис.
Черные дыры могут порождать новые вселенные
Мысль о том, что черные дыры могут порождать новые вселенные кажется абсурдной (тем более, что мы все еще не уверены в существовании других вселенных). Тем не менее, подобные теории активно разрабатываются учеными.
Очень упрощенная версия одной из этих теорий заключается в следующем. Наш мир обладает исключительно благоприятными условиями для появления в нем жизни. Если бы какие-либо из физических констант изменились хотя бы чуть-чуть, нас бы не было в этом мире. Сингулярность черных дыр отменяет обычные законы физики и может (по крайней мере, в теории) породить новую вселенную, которая будет отличаться от нашей.
Черные дыры могут превратить вас (и все, что угодно) в спагетти
Черные дыры растягивают предметы, которые находятся рядом с ними. Эти предметы начинают напоминать спагетти (есть даже специальный термин - «спагеттификация»).
Это происходит благодаря тому, как работает сила притяжения. В настоящий момент ваши ноги находятся к центру Земли ближе, чем голова, поэтому они притягиваются сильнее. На поверхности черной дыры разница в силе притяжении начинает работать против вас. Ноги притягиваются к центру черной дыры все быстрее, так, что верхняя половина туловища не успевает за ними. Результат: спагеттификация!
Черные дыры испаряются со временем
Черные дыры не только поглощают звездный ветер, но и испаряются. Это явление было открыто в 1974 году и было названо излучением Хокинга (по имени Стивена Хокинга, сделавшего открытие).
Со временем черная дыра может отдать всю свою массу в окружающее пространство вместе с этим излучением и исчезнуть.
Черные дыры замедляют время вблизи себя
По мере приближения к горизонту событий время замедляется. Чтобы понять, почему это происходит, нужно обратиться к «парадоксу близнецов», мысленному эксперименту, часто используемому для иллюстрации основных положений общей теории относительности Эйнштейна.
Один из братьев-близнецов остается на Земле, а второй улетает в космическое путешествие, двигаясь со скоростью света. Вернувшийся на Землю близнец обнаруживает, что его брат постарел больше, чем он, потому что при движении на скорости, близкой к скорости света, время идет медленнее.
Приближаясь к горизонту событий черной дыры, вы будете двигаться с такой высокой скоростью, что время для вас замедлится.
Черные дыры являются самыми совершенными энергетическими установками
Черные дыры генерируют энергию лучше, чем Солнце и другие звезды. Это связано с материей, вращающейся вокруг них. Преодолевая горизонт событий на огромной скорости, материя на орбите черной дыры разогревается до крайне высоких температур. Это называется излучением абсолютно черного тела.
Для сравнения, при ядерном синтезе в энергию превращается 0,7% материи. Вблизи черной дыры энергией становятся 10% материи!
Черные дыры искривляют пространство рядом с собой
Пространство можно представить себе как растянутую резиновую пластинку с нарисованными на ней линиями. Если на пластинку положить какой-нибудь объект, она изменит свою форму. Так же работают и черные дыры. Их экстремальная масса притягивает к себе все, включая свет (лучи которого, продолжая аналогию, можно было бы назвать линиями на пластинке).
Черные дыры ограничивают количество звезд во Вселенной
Звезды возникают из газовых облаков. Для того, чтобы началось формирование звезды, облако должно остыть.
Излучение абсолютно черных тел мешает газовым облакам остывать и предотвращает появление звезд.
Теоретически, любой объект может стать черной дырой
Единственное отличие нашего Солнца от черной дыры — сила гравитации. В центре черной дыры она намного сильнее, чем в центре звезды. Если бы наше Солнце было сжато до примерно пяти километров в диаметре, оно могло бы быть черной дырой.
Теоретически, черной дырой может стать все, что угодно. На практике же мы знаем, что черные дыры возникают только в результате коллапса огромных звезд, превышающих Солнце по массе в 20-30 раз.
Сверхмассивное тело в четыре миллиона солнечных масс обнаружено вблизи центра нашей Галактики. Правда, оно невидимо, неслышимо и неосязаемо.Пальцем в небо?
Группа немецких физиков из Института внеземной физики имени Макса Планка не так давно сделали сенсационное заявление: ими получены доказательства того, что в нашей Галактике находится черная дыра.
- Около двадцати лет мы наблюдаем за движением нескольких десятков звезд вблизи центра Галактики, находящегося на расстоянии 27 тыс. световых лет от Солнца, -говорит руководитель группы Рейнхард Гензель. - Орбиты этих звезд говорят о том, что расположенная в центре концентрация массы, вне всякого сомнения, является черной дырой.
Не угрожает ли это нашей Галактике? Не съест ли космическое чудовище Землю?
Оказалось, что пока ответов на эти вопросы нет. По словам директора Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ члена-корреспондента РАН Анатолия Черепащука, наблюдая за орбитами, черную дыру вычислить нельзя.
- Чтобы доказать, что тело, находящееся в центре нашей Галактики, представляет собой черную дыру, нужно сделать две вещи, -пояснил ученый журналистам. -Во-первых, экспериментально показать, что радиус этого тела равен так называемому гравитационному радиусу для черной дыры данной массы (а для черного тела в четыре миллиона солнечных масс он равен примерно семи солнечным радиусам). И, во-вторых, доказать, что это тело не имеет твердой поверхности, а вместо нее - горизонт событий.
По словам Черепащука, обе эти задачи в принципе выполнимы, и лет через 20, как он надеется, ученые смогут точно сказать, черная это дыра или нет.
В общем, вопрос: быть или не быть нашей Галактике, - откладывается на два десятилетия. А пока познакомимся поближе с этим монстром.
Самое гиблое место
Нет в космосе более загадочного и пугающего объекта, чем черная дыра. Одно словосочетание уже наводит безотчетный страх: оно рисует образ всепоглощающей бездны. Перед нею робеют не только обыватели, но трепещут и астрофизики. «Из всех творений человеческого разума: от мифологических единорогов и драконов до водородной бомбы, пожалуй, наиболее фантастическое - это черная дыра. Дыра в пространстве с вполне конкретными краями, в которую может провалиться все что угодно и из которой ничто не в силах выбраться. Дыра, в которой гравитационная сила столь велика, что даже свет захватывается и удерживается в этой ловушке. Дыра, которая искривляет пространство и искажает течение времени. Подобно единорогам и драконам черные дыры кажутся, скорее, атрибутами научной фантастики или древних мифов, чем реальными объектами. Однако из физических законов с неизбежностью следует существование черных дыр. В одной нашей Галактике их, возможно, миллионы», - так сказал о черных дырах известный ученый, заведующий кафедрой Калифорнийского технологического института (США), член Национальной академии наук США, член ученого совета NASA Кип Стивен Торн.
Помимо своей фантастической мощи черные дыры обладают удивительным свойством менять внутри себя пространство и время. Они сначала закручиваются в своеобразную воронку, а потом, перейдя некую границу в глубине дыры, распадаются на кванты. Внутри же черной дыры, за краем этой своеобразной гравитационной бездны, откуда нет выхода, текут удивительные физические процессы, проявляются новые законы природы.
По мнению многих специалистов, черные дыры являются самыми грандиозными источниками энергии во Вселенной. Мы, вероятно, наблюдаем их в далеких квазарах, во взрывающихся ядрах галактик. Предполагается, что черные дыры в будущем станут источниками энергии для человечества.
Конец света находится здесь
Как же образуются черные дыры? По словам астрофизиков, большинство из них возникает после смерти больших звезд. Если масса звезды в два раза превышает солнечную, то к концу своей жизни звезда может взорваться как сверхновая. Но если масса вещества, оставшегося после взрыва, все еще превосходит две солнечные, то звезда должна сжаться в крошечное плотное тело, так как гравитационные силы всецело подавляют всякое внутреннее сопротивление сжатию. Ученые полагают, что именно в этот момент катастрофический гравитационный коллапс приводит к возникновению черной дыры. Они считают, что с окончанием термоядерных реакций звезда уже не может находиться в устойчивом состоянии. Тогда для массивной звезды остается один неизбежный путь - путь всеобщего и полного сжатия, превращающего ее в невидимую черную дыру.
А почему они невидимы?
Само название «черные дыры» говорит о том, что это класс объектов, которые нельзя увидеть, - объясняет заведующий отделом радиоастрономии Государственного астрономического института им. Штернберга кандидат физико-математических наук Валентин Есипов. - Их гравитационное поле настолько сильно, что если бы каким-то путем удалось оказаться вблизи черной дыры и направить в сторону от ее поверхности луч самого мощного прожектора, то увидеть этот прожектор нельзя было бы даже с расстояния, не превышающего расстояние от Земли до Солнца.
Действительно, даже если бы мы смогли сконцентрировать весь свет Солнца в этом мощном прожекторе, мы не увидели бы его, так как свет не смог бы преодолеть воздействие на него гравитационного поля черной дыры и покинуть ее поверхность. Именно поэтому такая поверхность называется абсолютным горизонтом событий. Она представляет собой границу черной дыры. А что там прячется, за границей?
Прогуляемся до Ада
Самое интересное описание «нутра» черной дыры принадлежит уже упоминавшемуся нами американскому физику и астроному Кипу Стивену Торну. «Вообразите себя капитаном большого космического корабля звездного класса. -предлагает ученый в своей книге «Путешествие среди черных дыр». - По заданию Географического общества вам предстоит исследовать несколько черных дыр, находящихся на больших расстояниях друг от друга в межзвездном пространстве, и с помощью радиосигналов передать на Землю описание своих наблюдений,
Пробыв в пути 4 года и 8 месяцев, ваш корабль тормозит в окрестностях ближайшей к Земле черной дыры, получившей название Гадес (Ад) и расположенной вблизи звезды Веги. На телеэкране заметно присутствие черной дыры: атомы водорода, рассеянные в межзвездном пространстве, втягиваются внутрь ее гравитационным полем. Везде вы видите их движение: медленное вдали от дыры и все более быстрое по мере приближения к ней. Это напоминает падение воды в Ниагарском водопаде за исключением того, что атомы падают не только с востока, но и с запада, севера, юга, сверху и снизу - отовсюду. Если вы ничего не предпримете, то тоже окажетесь втянуты внутрь.
Итак, вам предстоит с величайшей осторожностью перевести звездолет с траектории свободного падения на круговую орбиту вокруг черной дыры (подобную орбитам искусственных спутников, вращающихся вокруг Земли) так, чтобы центробежная сила вашего орбитального движения компенсировала силу притяжения черной дыры. Почувствовав себя в безопасности, вы включаете двигатели корабля и готовитесь к изучению черной дыры.
Прежде всего в телескопы вы наблюдаете электромагнитное излучение, испускаемое падающими атомами водорода. Вдали от черной дыры они настолько холодные, что излучают лишь радиоволны. Но ближе к дыре, там, где атомы падают быстрее, они время от времени сталкиваются между собой, нагреваются до нескольких тысяч градусов и начинают излучать свет. Еще ближе к черной дыре, двигаясь гораздо быстрее, они разогреваются за счет столкновений до нескольких миллионов градусов и испускают рентгеновское излучение.
Направляя свои телескопы «внутрь» и продолжая приближаться к черной дыре, вы «увидите» гамма-лучи, испускаемые атомами водорода, нагретыми до еще более высоких температур. И наконец, в самом центре вы обнаружите темный диск самой черной дыры.
Следующий ваш шаг - тщательно измерить длину орбиты корабля. Это приблизительно 1 млн. км, или половина длины орбиты Луны вокруг Земли. Затем вы смотрите на далекие звезды и видите, что они перемещаются подобно вам. Наблюдая за их видимым движением, вы выясняете, что вам необходимо 5 мин. 46 с, чтобы совершить один оборот вокруг черной дыры. Это и есть ваш «орбитальный период».
Зная период обращения и длину своей орбиты, вы можете рассчитать массу черной дыры Гадес (Ад). Она будет в 10 раз больше солнечной. Это, по-существу, полная масса, скопившаяся в черной дыре за всю ее историю и включающая массу звезды, в результате коллапса которой около 2 млрд. лет назад образовалась черная дыра, массу всего межзвездного водорода, втянутого в нее с момента ее рождения, а также массу всех астероидов и заблудившихся звездолетов, упавших на нее.
Наиболее интересны свойства ее поверхности, или горизонта - границы, из-за которой все, что падает в дыру, уже не может вернуться. Границы, из-за которой не выбраться звездолету и даже любому виду излучения: радиоволнам, свету, рентгеновским или гамма-лучам...
Хотя по массе и моменту количества движения черной дыры вы в состоянии вычислить все ее свойства снаружи, вы не можете ничего узнать о ее внутренности. Она может иметь неупорядоченную структуру и быть сильно несимметричной. Все это будет зависеть от деталей коллапса, в результате которого образовалась черная дыра, а также от особенностей последующего втягивания межзвездного водорода, Так что диаметр дыры просто нельзя вычислить.
Получив эти результаты, вы можете исследовать окрестности горизонта черной дыры...
Попрощавшись с командой, вы влезаете в спускаемый аппарат и покидаете корабль, оставаясь сначала на той же круговой орбите, -продолжает физик Торн. - Затем, включая ракетный двигатель, слегка тормозите, чтобы замедлить свое орбитальное движение. При этом вы начинаете по спирали приближаться к горизонту, переходя с одной круговой орбиты на другую. Ваша цель - выйти на круговую орбиту с периметром, слегка превышающим длину горизонта. Поскольку вы движетесь по спирали, длина вашей орбиты постепенно сокращается - от 1 млн. км до 500 тыс., потом до 100 тыс., 90 тыс., 80 тыс. И тут начинает твориться что-то странное.
Находясь в состоянии невесомости, вы подвешены в своем аппарате, предположим, ногами - к черной дыре, а головой - к орбите вашего корабля и звездам. Но постепенно вы начинаете ощущать, что кто-то тянет вас за ноги вниз и вверх - за голову. Вы соображаете, что причина - притяжение черной дыры: ноги ближе к дыре, чем голова, поэтому они притягиваются сильнее. То же самое справедливо, конечно, и на Земле, но разница в притяжении ног и головы там ничтожна, так что никто этого не замечает. Двигаясь же по орбите длиной 80 тыс. км над черной дырой, вы ощущаете эту разницу вполне отчетливо - различие в притяжении составит 1/8 земной силы тяжести (1/8 g). Центробежная сила, обусловленная вашим движением по орбите, компенсирует притяжение дыры в центральной точке вашего тела, позволяя свободно парить в невесомости, но на ваши ноги будет действовать избыточное притяжение 1/16 g, голова же, наоборот, будет притягиваться слабо, и центробежная сила потянет ее вверх в точности с тем же дополнительным ускорением -1/16 g.
Несколько озадаченный, вы продолжаете движение по закручивающейся спирали, но удивление быстро сменяется беспокойством: по мере уменьшения размеров орбиты, силы, растягивающие вас, будут нарастать все стремительнее. При длине орбиты 64 тыс. км разность составит 1/4 g, при 51 тыс. км -1/2 g и при 40 тыс. км она достигнет полного земного веса. Скрипя зубами от натуги, вы продолжаете движение по спирали. При длине орбиты 25 тыс. км сила растяжения составит 4 д, т.е. вчетверо превысит ваш вес в земных условиях, а при 16 тыс. км -16 g. Больше вы не в состоянии выдержать в вертикальном положении. Пытаетесь решить эту проблему, свернувшись калачиком и подтянув ноги к голове, уменьшив тем самым разность сил. Но они уже настолько велики, что не дадут вам согнуться - снова вытянут вертикально (вдоль радиального по отношению к черной дыре направления).
Что бы вы ни предпринимали, ничто не поможет. И если движение по спирали будет продолжаться, ваше тело не выдержит - его разорвет на части. Итак, достичь окрестности горизонта нет никакой надежды...
Разбитый, преодолевая чудовищную боль, вы прекращаете свой спуск и переводите аппарат сначала на круговую орбиту, а затем начинаете осторожно и медленно двигаться по расширяющейся спирали, переходя на круговые орбиты все большего размера, пока не доберетесь до звездолета».
Изложенная Торном история звучит пока как фантастика. И рассчитана на то время, когда человек добьется таких успехов в развитии техники и технологии, что станут реальностью межгалактические полеты и конструирование кольцевых миров вокруг черных дыр. А по самым оптимистичным прогнозам футурологов, это станет возможным не ранее, чем через 50 лет.
Нет, ребята, все не так...
Надо признаться, что многие ученые до сих пор отрицают существование черных дыр. Ведь их открытие и изучение происходит на кончике пера. А недавно появилось еще более неожиданное предположение, что черные дыры - вовсе не дыры вообще, а некие объекты, более родственные по природе пузырькам конденсата Бозе-Эйнштейна (агрегатное состояние материи, основу которой составляют бозоны, охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю). Эту новую гипотезу выдвинули исследователь Эмиль Моттола из Теоретического Отделения Los Alamos National Laboratory вместе с соавтором Павелом Мазуром из Университета Штата Южная Каролина в США.
Объяснение исследователей вносит кардинально новый взгляд на природу черных дыр, которые представляются не как «дыры» в космосе, где вещество и свет необъяснимо исчезают в зоне горизонта событий, а скорее как сферические пустоты, окруженные особой формой вещества никогда прежде не известного на Земле. Мазур и Моттола называют эти объекты не черными дырами, а гравитационными звездами.
Внутри гравитационной звезды пространство и время меняются местами, как и в модели черной дыры.
Моттола и Мазур даже высказывают предположение, что Вселенная, в которой мы живем, может быть внутренней оболочкой гигантской гравитационной звезды.Автор: С.Кузьмина
Изучая мир, дети, а затем и повзрослевшие уже люди, постепенно расширяют свои горизонты, вовлекая в круг своих интересов все более глобальные понятия. Когда дело доходит до изучения Космоса и Вселенной, одним из первых вопросов становится – почему черная дыра черная? Чтобы дать ответ на него, необходимо хоть немного разобраться в природе этого явления.
Почему образуются черные дыры
Любой предмет во Вселенной устроен из частиц, составляющих его материю. Обладая определенным зарядом, они удерживаются на расстоянии друг от друга, не разлетаясь в пространстве, но и не слипаясь между собой.
Применительно к звездам происходит тоже самое. Частицы материи, из которых они состоят, сохраняют свое положение благодаря излучаемой светилом энергии термоядерных реакций. Но, поскольку она имеет конечное значение, с течением времени она иссякает и начинается процесс уплотнения материи. В результате происходит медленное, но неотвратимое сжимание звезды, сопровождающееся нарастанием плотности составляющего ее вещества.
Такое катастрофическое «схлопывание» светила называется коллапсом. Итогом становится появление небесного тела небольшого размера с огромной массой. Для большей наглядности такого явления достаточно представить себе Земной шар, вес которого вмещен в сферу диаметром 1 см.
Чтобы образовалась устойчивая черная дыра, исходная масса схлопывающейся звезды должна быть не меньше тройной массы нашего Солнца. Ученые называют цифры гораздо большие. Для возникновения новой дыры масса коллапсирующего светила должна быть больше солнечной минимум в 10 раз.
Почему черная дыра неплотная
Из курса физики каждому известно, что любые предметы, обладающие массой, способны притягивать другие объекты. И чем масса больше, тем сильнее возникающее вокруг них поле, в приложении к крупным космическим объектам названное гравитацией. Благодаря наличию гравитационного поля, вокруг звезд вращаются планеты, которые, в свою очередь, имеют спутники.
При возникновении черной дыры сила гравитационного поля достигает огромных значений, что приводит к искривлению пространства-времени. Центр новообразования получил название сингулярность, а расстояние от него до границы, или горизонта событий, называется радиус Шварцшильда. Для Солнца, превратившегося в новую черную дыру, этот показатель соответствовал бы 3 км.
Это позволяет говорить о том, что черная дыра не что иное, как область Вселенной, в которой прекращают действовать обычные законы физики, а любая материя в обычном понимании исчезает. Время внутри этого объема останавливается, а линейное пространство скручивается. Это является ответом на вопрос, часто возникающий при знакомстве с подобным космическим явлением, – почему в черной дыре нет времени?
Почему черная дыра черная
Черная дыра также является небесным телом. Только ее ядро имеет настолько огромную массу, что возникшее вокруг него гравитационное поле способно притягивать частицы материи со скоростью, превышающую скорость света. Поскольку световые лучи представляют собой поток квантов, они также подвергаются воздействию силы притяжения. Попадая в горизонт событий (зону, где гравитация становится больше скорости света), световые частицы не могут противостоять гравитационному полю и поглощаются черной дырой. В результате образуется область полной темноты, из которой не выходит никакого света. Вот почему черная дыра черная — для наблюдателя она выглядит как непроглядное пятно на фоне окружающей Вселенной.
Почему невозможно обнаружить черную дыру
Полное поглощение любых частиц и лучей, попадающих в горизонт событий, приводит к тому, что черную дыру невозможно увидеть с помощью всевозможных приборов. Не имея отражения, не испуская никаких излучений видимого спектра, она остается невидимой.
Обнаружить ее можно только благодаря искажениям окружающего пространства, вызванным воздействием . А также наблюдая за расположенными рядом с ней космическими телами и частицами.
Единственным излучением, которое можно уловить с помощью современной аппаратуры являются рентгеновские лучи. Этот вид энергии способен преодолеть горизонт событий и показать, в каком месте Вселенной когда-то произошло «схлопывание» сверх тяжелой звезды.
Самое загадочное явление Вселенной
Несмотря на то, что ученые активно прорабатывают различные теории о природе , информации о них все еще недостаточно. И исследователи не могут полностью гарантировать истинность своих научных выкладок. В большинстве своем – это математические расчеты и допущения. И даже ответ на простой «детский» вопрос «почему черная черная дыра?» – это кропотливо просчитанные математические анализы и теории.
Эти загадочные чёрные дыры.
Черная дыра представляет собой область пространства, которая притягивает к себе вещество, которое оказывается в пределах ее досягаемости и ничего не выпускает наружу, даже свет. Причиной того, почему эта «дыра» называется черной, является то, что она «засасывает» весь свет, который попадает в ее границы (так называемый «горизонт событий») и ничего не отражает назад. Хотя о черных дырах мало что известно, ученые разработали свои собственные теории об их свойствах и структуре.
1. Черные дыры влияют на время
Когда замедляется время.
Точно так же, как часы работают немного медленнее на уровне моря, чем на космической станции, они идут очень медленно вблизи черных дыр. Это связано с действием гравитации.
2. Ближайшая черная дыра находится на расстоянии 1600 световых лет от Земли
Космические расстояния.
В нашей галактике полно черных дыр. Даже в центре Млечного Пути на расстоянии 30 000 световых лет от Земли находится гигантская черная дыра, которая в более чем 30 миллионов раз больше Солнца. Но шанс того, что одна из них уничтожит Солнечную систему очень невелик - ведь они находятся очень далеко.
3. Черные дыры в конце концов испаряются
Круговорот дыр в природе.
Хотя общеизвестно, что ничто не может избежать черной дыры, есть, по крайней мере, одно исключение — излучение. По мнению некоторых ученых, по мере того, как черные дыры испускают излучение, они теряют массу. Этот процесс может в конечном итоге убить черную дыру.
4. Черные дыры не являются бесконечно малыми
Когда размер имеет значение.
В какой-то момент коллапсирующее ядро черной дыры становится меньше атома или электрона. Но оно в конце концов достигает планковской длины — квантового предела размера, а это приводит к тому, что его становится невозможно измерить.
5. Форма черной дыры представляет собой не воронку, а сферу
Воронка, но не сфера.
В большинстве учебников можно увидеть изображение черной дыры в виде воронки. Это сделано для того, чтобы проиллюстрировать их с точки зрения «гравитационного колодца», которым они по сути являются. На самом деле они больше похожи на сферы.
6. Вращение черной дыры
И всё же она вертится!
Когда ядро звезды коллапсирует, звезда вращается все быстрее и быстрее и становится все меньше по размеру. Когда она достигает точки, при которой у него нет достаточно массы, чтобы стать черной дырой, она сжимается, образуя нейтронную звезду и продолжает быстро вращаться. То же самое относится и к черным дырам. Даже когда черная дыра сжимается до планковской длины, она продолжает быстро вращаться.
7. Около черной дыры все становится странным
Искажающая пространство и время
Черные дыры обладают способностью искажать само пространство. А, поскольку они продолжают вращаться, то искажение также искажается. Это бесконечная регрессия искажений.
8. Черная дыра может убить человека жутким образом
Убивающие дыры
Хотя это кажется очевидным, что черная дыра просто несовместима с жизнью, большинство людей думают, что их просто раздавит. Это не обязательно так. Человека, скорее всего, растянет до смерти и разорвет, поскольку та часть его тела, которая первой достигнет горизонта событий, первой столкнется с ужасающей силой гравитации.
9. Черные дыры не обязательно только разрушительные
Бывает ли польза от чёрных дыр.
Конечно, в большинстве случаев, они попросту уничтожают все, до чего «дотягиваются». Однако, есть многочисленные теории и предположения, что черные дыры на самом деле можно использовать для получения энергии и космических путешествий.
10. Черные дыры могут стать огромными
Черные дыры могут стать огромными
Хотя только что утверждалось, что черные дыры маленькие, это не всегда так. Они становятся все больше и больше, когда сталкиваются с другими черными дырами, что позволяет их размеру увеличивается с каждым столкновением.
11. Существуют различные виды черных дыр
Такие разные дыры.
Современные астрономы утверждают, что на самом деле есть различные вариации черных дыр. Есть вращающиеся черные дыры, электрические черные дыры и вращающиеся электрические черные дыры. Тип черной дыры зависит от количества энергии, которую они излучают, когда они деформируют пространство.
12. Альберт Эйнштейн был не первым человеком, который обнаружил черные дыры
Альберт Эйнштейн и теория чёрных дыр.
Альберт Эйнштейн только возродил теорию черных дыр в 1916 году. Задолго до этого, в 1783 году ученый по имени Джон Митчелл разработал теорию того, может ли сила тяготения быть настолько сильной, что даже легкие частицы не смогут избежать ее.
13. Черные дыры могут быть очень плотными
Тяжелее Солнца.
Для того, чтобы иметь гравитацию, достаточную, чтобы притягивать даже свет, черная дыра должна содержать невероятное количество массы в очень небольшом пространстве. Это означает, что черные дыры должны иметь массу примерно в 10 — 30 миллиардов раз больше массы Солнца.
14. Черные дыры могут создавать элементы, которые делают возможной жизнь
Место, где зародилась жизнь?
Исследователи говорят, что черные дыры создают элементы, когда они разрушают материю до субатомных частиц. Эти частицы обладают способностью создавать элементы тяжелее гелия, такие как железо и углерод, а также многие другие, которые имеют важное значение для формирования жизни.
15. В центре черной дыры нарушаются законы физики
И никаких законов физики!
Согласно основной теории, материя внутри черной дыры «спрессовывается» до бесконечной плотности, а также перестают существовать пространство и время. Когда это происходит, законы физики просто перестают работать, поскольку в обычных условиях ничто не существует с нулевым объемом и бесконечной плотностью.