10 захватывающих фактов про чёрную дыру
2020-09-01 13:05:08
После прочтения этого материала ты навсегда перестанешь их бояться, и, возможно, захочешь даже завести одну.
Самая первая фотография чёрной дыры.
Чтобы что-то изучить, надо это сначала внимательно рассмотреть. Эта догма неплохо работала при Ньютоне, но в изучении чёрных дыр она поможет плохо: эти огромные сгустки гравитации в космосе (а так же микроскопические, полученные в тоннелях БАКа), не выпускают свет за свои пределы, поэтому понять, что в них происходит невозможно.
Тем не менее, учёным удалось накопить какие-то знания про чёрные дыры. Достаточно для того, чтобы человечество научилось находить их во вселенной, создавать самим на Земле, а так же снимать неплохие фантастические фильмы.
1. Все чёрные дыры, скорее всего, были когда-то гигантскими звёдами
Мы достаточно хорошо понимаем, откуда берутся чёрные дыры, но не очень хорошо — почему. Чёрные дыры возникают, когда звёзды очень большой массы, исчерпав свое ядерное горючее, под влиянием собственной массы коллапсируют сами в себя, сжимаясь до размеров гравитационного радиуса. И тогда на этом месте возникает черная дыра.
Гравитационный радиус (он же сфера Шварцшильда) у каждого тела свой. Поэтому, в принципе, любой объект можно превратить в черную дыру, если, сохраняя его массу уменьшить объем до радиуса Шварцшильда. Допустим, для Земли этот радиус примерно равен 0,887 см, а для Солцна — 2,95 км. Другое дело, что ни наша планета, ни наше светило никогда не превратятся в черные дыры, так как недостаточно массивны для этого
2. Чёрные дыры бывают разных размеров
Самые маленькие — это «первичные чёрные дыры», но как раз из-за их небольшого размера учёным до сих пор не удалось их найти. Их особенность в том, что они возникли не из звёзд, а во время Большого взрыва. Такие чёрные дыры могут, в теории, беспрепятственно перемещаться по Вселенной и даже проходить сквозь космические объекты.
Второй вид чёрных дыр — это большие, возникшие из звёзд, и третий — это супермассивный — они обычно находятся в центре галактик, в том числе и нашей. Кстати, на заглавной фотографии удалось заснять именно сверхмассивную чёрную дыру — M 87.
3. Самая большая из найденных чёрных дыр в 4 млн раз больше Солнца
Она называется «Стрелец А*» и, ожидаемо, находится в созвездии Стрельца на расстоянии 30 тыс. световых лет. Это и есть центр Млечного Пути.
На фото выше гигантское газовое облако летает вокруг «Стрельца А*». Голубое пятно — газ, движущийся на нас, красный — от нас. Прицел — место, где находится чёрная дыра.
4. Различают три типа черных дыр
А именно — звёздные, сверхмассивные и реликтовые. С первыми всё более-менее понятно — они появились после «смерти» гигантских звёзд.
Сверхмассивные — это чёрные дыры в центрах галактик. У учёных несколько гипотез их появления: они могли «вырасти» из меньших засасывая в себя материю, либо появиться из массивного газового облака. Первая проблема в том, что для образования сверхмассивной чёрной дыры нужно невероятное количество материи. Вторая проблема — до сих пор не удалось найти чёрных дыр средней массы. Вероятно, что существует ещё какой-то способ образования чёрных дыр, о котором исследователи пока не знаю.
Реликтовые чёрные дыры — это гипотетические объекты, размер которых крайне мал, даже меньше размера протона. Само собой, найти их не представляется возможным, но они должны были в изобилии появиться сразу после Большого взрыва.
5. Вокруг чёрных дыр возникает аккреционный диск.
Аккреционный диск — это массивное завихрение вещества, находящегося вокруг чёрной дыры. Он может возникнуть, если вблизи чёрной дыры оказывается звезда и под воздействием гравитации её буквально разрывает на части.
Зрелище не для слабонервных, но Дарт Вейдеру бы понравилось.
6. Чёрные дыры вовсе не засасывают в себя материю как безумные пылесосы
Конечно, если ты припаркуешь свой звездолет слишком близко к черной дыре, можешь с ним, конечно, распрощаться. (Примечательно, что прощаться с ним в качестве наблюдателя ты будешь вечно. Для тебя — наблюдателя находящегося за зоной действия черной дыры — падение звездолета будет продолжаться, продолжаться и продолжаться.) Но в целом, стоит отметить, черная дыра вовсе не такая кровожадная штука, как мы привыкли думать, нахватавшись обрывочных сведений из научно-фантастических произведений.
Если, скажем, на месте нашего Солнца завтра появится черная дыра ровно такой же массы как наше светило, то на вращение планет это никак не скажется. Да, мы, конечно, умрем, без солнечного света, но траектория полета Земли никак не изменится и внутрь черной дыры нас на засосет.
7. Существует теория, что мы живём в чёрной дыре
Эта гипотеза не слишком популярна среди астрономов, но полностью отвергнуть они её не могут. Теория в том, что Большой взрыв — это был процесс образования чёрной дыры, а за пределами нашей вселенной существует мета-вселенная, наполненная такими же чёрными дырами. Но чтобы вырваться за пределы нашего горизонта событий понадобится энергия, превышающая мощность Большого взрыва.
8. Наше Солнце черной дырой не станет
Минимальная масса звезды, которая превратится в чёрную дыру, должна превышать массу Солнца в 30—40 раз. Наше же светило ждёт судьба белого карлика, и не раньше, чем через 4 млрд лет.
9. Существование черных дыр было предсказано за два века, до обнаружения
Идея существования настолько массивного тела, что его гравитационное притяжение не даст свету покинуть поверхность, была высказана английским ученым Джоном Митчелом еще в 1784-м году. Но самую первую чёрную дыру мы открыли только в 1971 году и назвали «Лебедь X-1» (Cyg X-1).
Впрочем, нашли ее Cyg X-1 ещё в 1964 как самый мощный источник рентгеновского излучения на небосводе, но астрономы долго не могли решить, что же это такое. После тщательного изучения и перепроверки данных наконец стало ясно, что это и есть чёрная дыра.
10. Чёрные дыры могут испаряться
Эту теорию выдвинул астрофизик Стивен Хоккинг. Он предположил, что чёрная дыра всё же может излучать некоторые частицы за свои пределы, а значит и терять массу. Этот эффект называют «излучением Хокинга». При этом испарение сильнее, если чёрная дыра мала.
На галактическом уровне чёрные дыры теряют настолько незначительное количество энергии, что этим можно просто пренебречь. А вот если чёрная дыра микроскопическая, то эффект излучения Хокинга намного интереснее. Если всё действительно так, как сформулировал физик, то возможно и создание Сингулярного реактора, в котором источником энергии будут компактные чёрные дыры.
Сингулярный реактор очень полюбили фантасты: он встречается в «Звёздных войнах», «Вавилоне 5», и «Звёздном пути», но до реального его воплощение ещё далеко.
Самая первая фотография чёрной дыры.
Чтобы что-то изучить, надо это сначала внимательно рассмотреть. Эта догма неплохо работала при Ньютоне, но в изучении чёрных дыр она поможет плохо: эти огромные сгустки гравитации в космосе (а так же микроскопические, полученные в тоннелях БАКа), не выпускают свет за свои пределы, поэтому понять, что в них происходит невозможно.
Тем не менее, учёным удалось накопить какие-то знания про чёрные дыры. Достаточно для того, чтобы человечество научилось находить их во вселенной, создавать самим на Земле, а так же снимать неплохие фантастические фильмы.
1. Все чёрные дыры, скорее всего, были когда-то гигантскими звёдами
Мы достаточно хорошо понимаем, откуда берутся чёрные дыры, но не очень хорошо — почему. Чёрные дыры возникают, когда звёзды очень большой массы, исчерпав свое ядерное горючее, под влиянием собственной массы коллапсируют сами в себя, сжимаясь до размеров гравитационного радиуса. И тогда на этом месте возникает черная дыра.
Гравитационный радиус (он же сфера Шварцшильда) у каждого тела свой. Поэтому, в принципе, любой объект можно превратить в черную дыру, если, сохраняя его массу уменьшить объем до радиуса Шварцшильда. Допустим, для Земли этот радиус примерно равен 0,887 см, а для Солцна — 2,95 км. Другое дело, что ни наша планета, ни наше светило никогда не превратятся в черные дыры, так как недостаточно массивны для этого
2. Чёрные дыры бывают разных размеров
Самые маленькие — это «первичные чёрные дыры», но как раз из-за их небольшого размера учёным до сих пор не удалось их найти. Их особенность в том, что они возникли не из звёзд, а во время Большого взрыва. Такие чёрные дыры могут, в теории, беспрепятственно перемещаться по Вселенной и даже проходить сквозь космические объекты.
Второй вид чёрных дыр — это большие, возникшие из звёзд, и третий — это супермассивный — они обычно находятся в центре галактик, в том числе и нашей. Кстати, на заглавной фотографии удалось заснять именно сверхмассивную чёрную дыру — M 87.
3. Самая большая из найденных чёрных дыр в 4 млн раз больше Солнца
Она называется «Стрелец А*» и, ожидаемо, находится в созвездии Стрельца на расстоянии 30 тыс. световых лет. Это и есть центр Млечного Пути.
На фото выше гигантское газовое облако летает вокруг «Стрельца А*». Голубое пятно — газ, движущийся на нас, красный — от нас. Прицел — место, где находится чёрная дыра.
4. Различают три типа черных дыр
А именно — звёздные, сверхмассивные и реликтовые. С первыми всё более-менее понятно — они появились после «смерти» гигантских звёзд.
Сверхмассивные — это чёрные дыры в центрах галактик. У учёных несколько гипотез их появления: они могли «вырасти» из меньших засасывая в себя материю, либо появиться из массивного газового облака. Первая проблема в том, что для образования сверхмассивной чёрной дыры нужно невероятное количество материи. Вторая проблема — до сих пор не удалось найти чёрных дыр средней массы. Вероятно, что существует ещё какой-то способ образования чёрных дыр, о котором исследователи пока не знаю.
Реликтовые чёрные дыры — это гипотетические объекты, размер которых крайне мал, даже меньше размера протона. Само собой, найти их не представляется возможным, но они должны были в изобилии появиться сразу после Большого взрыва.
5. Вокруг чёрных дыр возникает аккреционный диск.
Аккреционный диск — это массивное завихрение вещества, находящегося вокруг чёрной дыры. Он может возникнуть, если вблизи чёрной дыры оказывается звезда и под воздействием гравитации её буквально разрывает на части.
Зрелище не для слабонервных, но Дарт Вейдеру бы понравилось.
6. Чёрные дыры вовсе не засасывают в себя материю как безумные пылесосы
Конечно, если ты припаркуешь свой звездолет слишком близко к черной дыре, можешь с ним, конечно, распрощаться. (Примечательно, что прощаться с ним в качестве наблюдателя ты будешь вечно. Для тебя — наблюдателя находящегося за зоной действия черной дыры — падение звездолета будет продолжаться, продолжаться и продолжаться.) Но в целом, стоит отметить, черная дыра вовсе не такая кровожадная штука, как мы привыкли думать, нахватавшись обрывочных сведений из научно-фантастических произведений.
Если, скажем, на месте нашего Солнца завтра появится черная дыра ровно такой же массы как наше светило, то на вращение планет это никак не скажется. Да, мы, конечно, умрем, без солнечного света, но траектория полета Земли никак не изменится и внутрь черной дыры нас на засосет.
7. Существует теория, что мы живём в чёрной дыре
Эта гипотеза не слишком популярна среди астрономов, но полностью отвергнуть они её не могут. Теория в том, что Большой взрыв — это был процесс образования чёрной дыры, а за пределами нашей вселенной существует мета-вселенная, наполненная такими же чёрными дырами. Но чтобы вырваться за пределы нашего горизонта событий понадобится энергия, превышающая мощность Большого взрыва.
8. Наше Солнце черной дырой не станет
Минимальная масса звезды, которая превратится в чёрную дыру, должна превышать массу Солнца в 30—40 раз. Наше же светило ждёт судьба белого карлика, и не раньше, чем через 4 млрд лет.
9. Существование черных дыр было предсказано за два века, до обнаружения
Идея существования настолько массивного тела, что его гравитационное притяжение не даст свету покинуть поверхность, была высказана английским ученым Джоном Митчелом еще в 1784-м году. Но самую первую чёрную дыру мы открыли только в 1971 году и назвали «Лебедь X-1» (Cyg X-1).
Впрочем, нашли ее Cyg X-1 ещё в 1964 как самый мощный источник рентгеновского излучения на небосводе, но астрономы долго не могли решить, что же это такое. После тщательного изучения и перепроверки данных наконец стало ясно, что это и есть чёрная дыра.
10. Чёрные дыры могут испаряться
Эту теорию выдвинул астрофизик Стивен Хоккинг. Он предположил, что чёрная дыра всё же может излучать некоторые частицы за свои пределы, а значит и терять массу. Этот эффект называют «излучением Хокинга». При этом испарение сильнее, если чёрная дыра мала.
На галактическом уровне чёрные дыры теряют настолько незначительное количество энергии, что этим можно просто пренебречь. А вот если чёрная дыра микроскопическая, то эффект излучения Хокинга намного интереснее. Если всё действительно так, как сформулировал физик, то возможно и создание Сингулярного реактора, в котором источником энергии будут компактные чёрные дыры.
Сингулярный реактор очень полюбили фантасты: он встречается в «Звёздных войнах», «Вавилоне 5», и «Звёздном пути», но до реального его воплощение ещё далеко.
космос
