Что такое черная дыра?

Итак, что такое черная дыра?

черная дыраЧерная дыра — это объект, гравитация которого настолько сильна, что ни одна из частиц не может его покинуть. Односторонняя предел в пространстве-времени вокруг черной дыры, которую способно пересечь даже свет, называется горизонтом событий. Считается, что внутри черной дыры существует сингулярность — бесконечно сжатая область, в которой гравитационное поле становится бесконечным, а непрерывная геометрия пространства-времени исчезает. Ни один из известных нам законов физики в этой точке НЕ БУДЕТ действовать.

Черные дыры — распространенные объекты в астрофизике и имеют широкий спектр масс. Самые маленькие из них — черные дыры звездной массы, образующиеся в результате гравитационного коллапса массивной звезды.
Их масса лежит в диапазоне от 5 до 10 солнечных масс. Сверхмассивные черные дыры с массами от одного миллиона солнечных существуют в центрах почти всех крупных галактик.

В центре Млечного Пути также есть такая дыра, она называется Стрелец A *, ее масса эквивалентна примерно 4 миллионам солнечных.
Механизм формирования таких объектов остается загадкой для ученых. Считается, что сверхмассивные черные дыры появляются на свет одновременно с галактиками, в которых они формируются.

Черные дыры промежуточной массы (в диапазоне от ста до миллиона солнечных масс) долгое время оставались гипотетическими объектами, однако недавно такой объект зафиксировали с помощью гравитационных волн. Они образовались в результате столкновения двух черных дыр, которые слились в одну. Масса образованного объекта составляет 142 солнечных массы. Существует предположение, что несколько черных дыр промежуточной массы, расположенных недалеко друг от друга, могут сливаться и образовывать сверхмассивную черную дыру.

Но как удалось сделать изображение черной дыры, если даже свет не может ее покинуть?

Заглянуть внутрь горизонта событий действительно невозможно, однако можно зафиксировать эту границу. Дело в том, что черная дыра искривляет пространство вокруг себя, изменяя траекторию света, и взаимодействует с материей, которая его окружает.
Она может извлекать вещество из окружающих звезд — это явление называют аккрецией. Газ и пыль, падающие на черную дыру, разогреваются и начинают излучать радиацию. Часть этой материи окружает черную дыру и вращается вокруг нее, создавая аккреционный диск, который можно увидеть.

Кроме того, иногда черные дыры испускают джеты — направленные в два противоположных стороны мощные струи плазмы, частицы которых разгоняются до скоростей, близких к скорости света.

Хочу подробности! Что же мы видим на этом изображении?

черная дыра

Черная дыра в центре М87. EHT Collaboration.

На изображении мы видим радиоизлучения, которое окружает сверхмассивную черную дыру,
что находится в центре эллиптической галактики М87. Этот объект расположен в 55000000 световых лет от Земли, а его масса в 6500000000 раз больше массы Солнца. Темная область посередине — это «тень» черной дыры, а яркое оранжевое кольцо вокруг нее — газ, который его окружает. Впрочем, на самом деле этот газ не имеет такой окраски.
Такой цвет для радиоволновых сигналов выбрали астрономы для удобства: так лучше видно окрашенные в желтые тона области с наиболее интенсивными выбросами и менее активные красные области. В оптическом спектре это излучение будет белым, возможно, с оттенками красного или синего. Изображение выглядит размытым, однако пока это лучшая разрешающая способность, которой удалось достичь.

Как сделали такое фото?

Это изображение — не фото в классическом понимании, ведь на нем зафиксировано невидимое для человеческого глаза радиоизлучение, а не излучение в видимом диапазоне оптического спектра.

Радиоволны использовали, потому что они позволяют получить лучшую разрешающую способность, чем видимый свет. Изображение создали с помощью Телескопа горизонта событий (Event Horizon Telescope, или EHT). Это не одна, а восемь обсерваторий в шести точках земного шара, объединенных в единую сеть.
Для наблюдения ученые использовали специальную методику — радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой. Она помогла синхронизировать аппараты и использовать вращения Земли таким образом, что система сработала как единственный телескоп размером с нашу планету. Это позволило достичь разрешения угловой способности в 20 угловых микросекунд — этого достаточно, чтобы, находясь в Париже, прочитать газету, которая находится в Нью-Йорке. После этого собранные данные проанализировали, проработали и объединили в изображение. К проекту присоединились более 200 специалистов из 59 научных учреждений в 20 различных странах.

Откуда нам было известно о существовании черных дыр еще до этого изображения?

Общая теория относительности Эйнштейна связывает гравитацию с деформацией пространства-времени под действием присутствующей в нем материи. Она предполагает существование черных дыр. До получения первого изображения такого объекта ученые наблюдали косвенные свидетельства их существования, например, фиксируя рентгеновское излучение от аккреционного диска черной дыры или регистрируя сигнал от слияния двух черных дыр.

Можно ли путешествовать в пространстве и времени с помощью черных дыр?

Одной только черной дыры для путешествий во времени и пространстве недостаточно. Гипотетически, во Вселенной могут существовать также белые дыры — антиподы черных.
Если черная дыра притягивает материю, белая, наоборот, ее выталкивает. Хотя общая теория относительности не отрицает существования таких объектов, ни один из них астрономы еще не нашли.

Израильские ученые опубликовали статью, в которой предположили, что гамма-вспышка с необычными свойствами, произошел в 2006 году, может свидетельствовать о наличии белой дыры. Впрочем, специалисты NASA считают, что событие скорее указывает на формирование черной дыры. Кроме того, науке неизвестно ни одного возможного механизма рождения белой дыры. Теоретически, белая дыра может быть «выходом» из черной, то есть другим концом туннеля, который может вести или в другую точку пространства-времени, или даже в другую Вселенную. Существование такой туннеля, опять же, не оспаривается общей теорией относительности, но о том, и едва ли они на самом деле, ничего не известно.

А что будет, если упасть в черную дыру?

На астронавта, упадет в черную дыру, ждет смерть — тут без вариантов. Долгое время считалось, что, пересекая горизонт событий, астронавт еще некоторое время будет падать вглубь черной дыры, пока приточные силы не растянут его тело, словно лапшу. Для этого явления существует термин спагеттификация. Впрочем, согласно исследованию американских ученых, квантовые эффекты вблизи горизонта событий превращают его в стену огня, который поджарит астронавта еще до того, как он пересечет эту границу. Потому как в Мак-Конеги в «Интерстеллар» не получится.

(Visited 1 times, 1 visits today)

Геннадий

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *