Черная дыра – это одно из самых неизученных явлений в нашей вселенной.
Большинство информации о черных дырах – это теоретические предположения, подогнанные под ту или иную теорию возникновения Вселенной. Но все же, общие соответствия данному термину позволяют нам говорить о достоверных фактах или предположениях… о черных дырах.
0. Первое изображение черной дыры
10 апреля 2019 года участники проекта Event Horizon Telescope (EHT, Телескоп горизонта событий), крупной сети радиотелескопов, впервые показали реальное изображение тени черной дыры. На фото изображена тень черной дыры в центре галактики Messier 87 (M87) в созвездии Девы.
1. Определение черной дыры
Черная дыра (англ. Black hole) — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть ее не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Определение из Википедии.
2. Что внутри черной дыры?
Внутри черной дыры любое вещество сжимается до бесконечной плотности, а пространство и время искажаются настолько, что перестают существовать. Объяснить это с помощью привычных нам законов физики невозможно.
3. Что будет если попасть внутрь черной дыры
Тело, падающее в черную дыру, будет испытывать на себе действие неоднородных приливных сил, которые будут растягивать его в радиальном направлении, а в тангенциальном сжимать. При этом, величина сил будет расти и стремиться к бесконечности.
Когда тело пересечет горизонт событий (точку невозврата) — вернуться назад не получится, но для самого тела в этот момент ничего не изменится. А вот сторонний наблюдатель сможет отметить, что все процессы с наблюдаемым телом будут происходить все медленнее и медленнее, а когда оно приблизится к горизонту событий, то и вовсе замедлится, при этом свет от тела быстро превратится в радиоволны и далее в низкочастотные электромагнитные колебания, зафиксировать которые уже будет невозможно.
4. Черные дыры замедляют время
Чем быстрее движется объект, тем медленнее течет его время относительно наблюдателя. А в черной дыре объект движется с гигантской скоростью, поэтому время там останавливается до бесконечно малых величин.
Релятивистское замедление времени, наряду с гравитационным замедлением времени, учитывается в спутниковых системах навигации. Например, в GPS ход времени часов спутников скорректирован на разницу с поверхностью Земли, составляющую суммарно 38 микросекунд в день.
5. Черная дыра не опаснее обычной планеты
Когда появилась теория, что черная дыра засасывает и уничтожает все на своем пути, в том числе и свет, люди сразу задумались о том, как на них отразится встреча с таким объектом. На самом деле черная дыра опасна только в том случае, если вы уже пересекли горизонт событий, а вот до этого момента гравитация черной дыры мало чем отличается от гравитации других небесных тел, то есть от нее можно улететь, без каких-либо последствий.
6. Ближайшая к нам черная дыра
Так как черную дыру невозможно увидеть, об ее расположении люди могут только догадываться на основании поведения соседних космических тел. Наиболее точно черную дыру можно распознать в системах двойных звезд, как раз по поведению второй звезды и вычисляется расположение черной дыры. Еще один метод обнаружения подобных объектов — это излучение аккреционых дисков. А вот если рядом никаких тел нет, то черную дыру просто невозможно увидеть или вычислить.
Исходя их этого, нельзя достоверно сказать, какая именно черная дыра находится ближе всего к нам, так как ее могли пока просто не обнаружить. Но вот из тех, которые уже были вычислены, ближайшей является кандидат в черные дыры – V616 Monocerotis, известная также как V616 Mon. Находится она в созвездии Единорога, в 3 000 световых лет от нашей планеты.
Вдвое дальше от нас находится Лебедь X-1 (сокращённо Cyg X-1) — известный галактический источник рентгеновского излучения в созвездии Лебедя. Его масса составляет 14.8 масс Солнца, но объект слишком компактен, чтобы быть каким-либо объектом кроме черной дыры.
Остальные, известные человечеству объекты — кандидаты в черные дыры, находятся еще дальше.
7. Черная дыра в центре Млечного пути
В центрах галактик часто находятся сверхмассивные черные дыры, наша галактика Млечный путь не является исключением — в центре расположен Стрелец A* (произносится «Стрелец А со звёздочкой») — компактный радиоисточник, вероятно, являющийся сверхмассивной черной дырой. Расстояние от этого объекта до нас – 25900±1400 световых лет.
8. Черные дыры появляются из звезд
Как известно, при горении звезда выделяет огромное количество энергии и при этом постоянно сжимается. Когда время жизни звезды подходит к концу, она может превратиться в белого карлика (если его масса будет менее 1,4 массы Солнца), нейтроную звезду (менее 3 масс Солнца) или черную дыру (более 3 масс Солнца) в зависимости от собственной массы.
Если вам интересно, то наше Солнце в будущем не превратится в черную дыру, а станет белым карликом.
9. Существует четыре типа черных дыр
…Но, это не точно.
Дело в том, что астрономы и физики четко говорят о двух типах черных дыр — обычных и сверхмассивных. Первые могут располагаться в любом месте галактики, а вот свермассивные черные дыры, как правило, располагаются в центрах галактик и имеют заметно большую массу (от 3 млрд солнечных масс и больше), в то время, как обычные черные дыры могут иметь 2-3 солнечных масс и больше.
Что касается двух других типов, то доказательств их существования пока нет, только гипотезы.
- Первичные черные дыры могли образоваться путем коллапса в начальные моменты жизни Вселенной.
- А вот квантовые черные дыры, теоретически, могут возникнуть в результате ядерных реакций.
В Швейцарии, с помощью Большого адронного коллайдера, пытаются получить квантовые черные дыры, но пока ключевой проблемой является колоссальный объем энергии, необходимый для получения микроскопической черной дыры.
10. Черные дыры испаряются
В рамках классической (неквантовой) теории гравитации чёрная дыра — объект неуничтожимый. Она постоянно поглощает тела и растет. Согласно такому предположению, информация, которая попадает в черную дыру не перестает существовать, она продолжает находиться внутри, а снаружи ее просто невозможно наблюдать. Также черная дыра может являться кротовой норой — то есть перебрасывать информацию в другую вселенную.
Но, согласно теории Стивена Хокинга, черные дыры испускают элементарные частицы, преимущественно фотоны, и за счет этого теряют массу, вплоть до полного исчезновения.
11. Кротовая нора позволит путешествовать в пространстве и времени
Теория относительности допускает существование Кротовых нор (Червоточин) – особенность пространства-времени, представляющая собой в каждый момент времени «туннель» в пространстве.
Если говорить простым языком — это туннели, через которые можно переместиться в другие вселенные и совершить путешествие во времени.
В отличие от черной дыры, газ, при попадании в кротовую нору, продолжает испускать рентгеновское излучение. Подобное поведение газа было зафиксировано космическим телескопом «Хаббл» в окрестностях объекта Стрелец A, который считается массивной черной дырой.
12. Черные дыры могут расширяться и объединяться до бесконечности
Черные дыры могут не только поглощать другие объекты, но и сливаться друг с другом. Таким образом, в теории, они могут увеличиваться до бесконечно больших размеров.
13. Черные дыры открыл не Эйнштейн
В 1784 году Джон Мичелл в письме Королевскому обществу Великобритании сделал предположение, что свет не сможет преодолеть притяжение космического тела, если его масса будет слишком большой. В расчетах было указано, что для тела с радиусом в 500 радиусов Солнца и с его плотностью, вторая космическая скорость на его поверхности будет равна скорости света. Таким образом, свет не сможет покинуть тело.
Долгое время после этого, теория не развивалась, да и скорость света не была фундаментальным значением.
В 1905 году Альберт Эйнштейн использовал концепции Лоренца и Пуанкаре в своей специальной теории относительности (СТО), только тогда была высказана теория, что ни одно тело не сможет развить скорость быстрее, чем скорость света.
К 1912 году Эйнштейн окончательно сформулировал общую теории относительности (ОТО), на которой и основывается современная теория астрофизических черных дыр.
14. Черные дыры в фильмах
Загадочность и неизученность черных дыр делают их отличным поводом для сюжета художественного фильма. Вот лишь некоторые картины, в которых космические искажения пространства играют ключевую роль:
- Черная дыра (1979). В ролях: Максимилиан Шелл, Энтони Перкинс, Роберт Форстер.
- Интерстеллар (2014). В ролях: Мэттью МакКонахи, Энн Хэтэуэй, Джессика Честейн
- Сквозь горизонт (1997). В ролях: Лоуренс Фишборн, Сэм Нил, Кэтлин Куинлен.
- Затерянные в космосе (1998). В ролях: Уильям Хёрт, Мими Роджерс, Хизер Грэм, Лейси Чаберт, Джек Джонсон, Гэри Олдмен, Мэтт ЛеБлан.
Еще больше интересных фактов на главной странице нашего сайта.
