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

Черные дыры: самые таинственные объекты Вселенной

Содержание

Черные дыры: самые таинственные объекты Вселенной

Что такое черная дыра?

Черная дыра — объект (область в пространстве-времени), чья гравитация настолько велика, что он притягивает все известные объекты, включая те, которые движутся со скоростью света. Кванты самого света также не могут покинуть эту область, поэтому черная дыра невидима. Наблюдать можно только за электромагнитными волнами, радиацией и искажениями пространства вокруг черной дыры. На снимке, опубликованном Event Horizon Telescope, изображен горизонт событий черной дыры — граница области со сверхсильной гравитацией, обрамленная аккреционным диском — светящейся материей, которую «засасывает» дыра.

Термин «черная дыра» появился в середине XX века, его ввел американский физик-теоретик Джон Арчибальд Уилер. Он впервые употребил этот термин на научной конференции в 1967 году.

Однако предположения о существовании объектов настолько массивных, что силу их притяжения не может преодолеть даже свет, выдвигались еще в XVIII веке. Современная теория черных дыр начала формироваться в рамках общей теории относительности. Интересно, что сам Альберт Эйнштейн в существование черных дыр не верил.

Откуда берутся черные дыры?

Ученые полагают, что черные дыры бывают разными по происхождению. Черной дырой в конце жизни становятся массивные звезды: за миллиарды лет в них меняется состав газов, температура, что приводит к нарушению равновесия между гравитацией звезды и давлением раскаленных газов. Тогда происходит коллапс звезды: ее объем уменьшается, но, поскольку масса не меняется, растет плотность. Типичная черная дыра звездной массы имеет радиус 30 километров и плотность вещества более 200 млн тонн на кубический сантиметр. Для сравнения: чтобы Земля стала черной дырой, ее радиус должен составить 9 миллиметров.

Существует еще один вид черных дыр — сверхмассивные черные дыры, которые образуют ядра большинства галактик. Их масса в миллиард раз больше массы звездных черных дыр. Происхождение сверхмассивных черных дыр неизвестно, есть гипотеза, что когда-то они были черными дырами звездной массы, которые росли, поглощая другие звезды.

Есть также спорная идея о существовании первичных черных дыр, которые могли появиться от сжатия любой массы в начале существования Вселенной. Кроме того, существует предположение, что очень маленькие черные дыры с массой, близкой массе элементарных частиц, образуются на Большом адронном коллайдере. Однако подтверждения этой версии пока нет.

Черная дыра поглотит нашу галактику?

В центре галактики Млечный Путь есть черная дыра — Стрелец А*. Ее масса в четыре миллиона раз больше массы Солнца, а размер — 25 миллионов километров — примерно равен диаметру 18 солнц. Подобные масштабы заставляют некоторых задаваться вопросом: а не угрожает ли черная дыра всей нашей галактике? Основания для таких предположений есть не только у фантастов: несколько лет назад ученые сообщили о галактике W2246–0526, которая находится в 12,5 млрд световых лет от нашей планеты. Согласно описанию астрономов, находящаяся в центре W2246–0526 свермассивная черная дыра постепенно разрывает ее на части, а возникающее в результате этого процесса излучение разгоняет во все стороны раскаленные гигантские облака газа. Разрываемая черной дырой галактика светится ярче, чем 300 триллионов солнц.

Однако нашей родной галактике ничего подобного не угрожает (по крайней мере в краткосрочной перспективе). Большинство объектов Млечного Пути, включая Солнечную систему, находится слишком далеко от черной дыры, чтобы ощутить ее притяжение. Кроме того, «наша» черная дыра не втягивает весь материал, как пылесос, а выступает лишь гравитационном якорем для группы звезд, находящихся на орбите вокруг нее — как Солнце для планет.

Впрочем, даже если мы когда-нибудь и попадем за горизонт событий черной дыры то, скорее всего, даже не заметим этого.

Что будет, если «упасть» в черную дыру?

Объект, притянутый черной дырой, скорее всего, не сможет оттуда вернуться. Чтобы преодолеть гравитацию черной дыры, нужно развить скорость выше скорости света, но человечество пока не знает, как это можно сделать.

Гравитационное поле вокруг черной дыры очень сильно и неоднородно, поэтому все объекты рядом с ней меняют форму и структуру. Та сторона предмета, которая находится ближе к горизонту событий, притягивается с большей силой и падает с большим ускорением, поэтому весь предмет растягивается, становясь похожим на макаронину. Это явление описал в своей книге «Краткая история времени» знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг. Еще до Хокинга астрофизики назвали это явление спагеттификацией.

Если описывать спагеттификацию с точки зрения космонавта, который подлетел к черной дыре ногами вперед, то гравитационное поле будет затягивать его ноги, а затем растянет и разорвет тело, превратив его в поток субатомных частиц.

Со стороны увидеть падение в черную дыру невозможно, так как она поглощает свет. Сторонний наблюдатель увидит лишь, что приближающийся к черной дыре объект постепенно замедляется, а затем и вовсе останавливается. После этого силуэт объекта будет становиться все более размытым, обретать красный цвет, и наконец просто исчезнет навсегда.

По предположению Стивена Хокинга, все объекты, которые притягивает черная дыра, остаются в горизонте событий. Из теории относительности следует, что вблизи черной дыры время замедляется вплоть до остановки, поэтому для того, кто падает, самого падения в черную дыру может никогда не произойти.

А что внутри?

Достоверного ответа на этот вопрос по понятным причинам сейчас не существует. Впрочем, ученые сходятся во мнении, что внутри черной дыры привычные нам законы физики уже не действуют. Согласно одной из самых захватывающих и экзотических гипотез, пространственно-временной континуум вокруг черной дыры искажается настолько, что в самой реальности образуется прореха, которая может быть порталом в другую вселенную — или так называемой кротовой норой.

Самая известная черта черных дыр оказалась мифом

    04.01.19 0 3691
  • фон:

Черные дыры — самые странные и удивительные объекты во всей Вселенной. Обладая огромным количеством массы, сконцентрированной в чрезвычайно малом объеме, они неизбежно коллапсируют в сингулярность, окруженную горизонтом событий, за пределы которого не может выйти ничто. Это самые плотные объекты во Вселенной. Всякий раз, когда что-либо приближается к черной дыре, ее силы разрывают его на части; когда любая материя, антиматерия или излучение пересекают горизонт событий, она просто падает в центр, в сингулярность, а черная дыра растет и набирает массу.

Но кто бы вам что ни говорил, черные дыры вообще ничего не засасывают.

Черная дыра в космосе

Все выше обозначенные свойства черных дыр — истинные. Но мы привыкли жить с абсолютно фантастической идеей: черные дыры засасывают окружающую материю. Это совершенно не так и искажает принципы работы гравитации. Самый большой миф на тему черных дыр заключается в том, что они засасывают. Мы расскажем вам научную правду.

Как в принципе, так и на практике существует много разных способов образования черной дыры. Можно взять большую, массивную звезду и превратить ее в сверхновую, так чтобы центральное ядро провалилось в себя и сформировало черную дыру. Можно взять за основу слияние двух нейтронных звезд, когда они приводят к образованию черной дыры при пересечении определенного порога массы. Можно было бы собрать кучу вещества — сверхмассивную звезду или огромное облако сжиженного газа — и заставить его свернуться в черную дыру.

При наличии достаточной массы в достаточно концентрированном объеме пространства, вокруг нее сформируется горизонт событий. За его пределы можно сбежать, если двигаться прочь от черной дыры на скорости света. Но если вы окажетесь в за горизонтом событий, то даже движение со скорость света будет неизбежно прокладывать путь в центральную сингулярностью. Из горизонта событий черной дыры сбежать нет никакой возможности.

Однако для объектов за пределами черной дыры все не так просто. Поскольку черные дыры являются такими массивными объектами, когда вы приближаетесь к одной из них, вы начинаете испытывать значительные приливные силы. Возможно, вы знакомы с приливными силами Луны и как они влияют на Землю.

Если усреднить, можно рассматривать Луну как точечную массу и Землю как точечную массу, разделенные относительно большим расстоянием в 380 000 километров или около того. Но в реальности Земля это не точка, а объект, занимающий конкретный реальный объем. Одни части Земли будут ближе к Луне, чем другие. Более близкие части будут испытывать больше гравитационное притяжение в среднем; более удаленные будут испытывать меньшее притяжение в среднем.

Однако есть нечто большее, чем просто тот факт, что часть Земли находится ближе, а часть дальше от Луны. Как и все физические объекты, Земля является трехмерной, что означает, что «верхняя» и «нижняя» области Земли (с точки зрения Луны) будут притягиваться внутрь, к центру Земли, относительно частей, расположенных в середине.

В общем, если вычесть среднюю силу, которая ощущается в каждой точке на Земле, мы сможем увидеть, как разные точки на поверхности по-разному ощущают внешние силы от Луны. Эти силовые линии отображают относительные силы, которые испытывает объект, и объясняют, почему объекты, испытывающие приливы, растягиваются по направлению силы и сжимаются перпендикулярно этому направлению.

Чем ближе вы к массивному объекту, тем больше становятся эти приливные силы. Они нарастают даже быстрее, чем гравитационная сила. Поскольку черные дыры чрезвычайно массивны и компактны, они генерируют самые большие приливные силы во Вселенной. Вот почему, когда вы приближаетесь к черной дыре, вы «спагеттифицируетесь», или растягиваетесь в тонкую, лапшевидную форму.

Понятно теперь, почему вы ожидаете, что черная дыра засосет вас: чем ближе вы, тем сильнее становится сила притяжения и тем сильнее становятся приливные силы, разрывающие вас на части.

Черная дыра — не засасывает

Тем не менее, идея того, что вас засосет в черную дыру, остается неверной. Это заблуждение. Каждая отдельная частица, составляющая объект, на который воздействует черная дыра, все еще подчиняется тем же законам физики, включая гравитационную кривизну пространства-времени, порожденную общей теорией относительности.

Хотя справедливо, что ткань пространства искривлена наличием массы, и что черные дыры обеспечивают наибольшую концентрацию массы во всей Вселенной, также верно и то, что плотность этой массы не играет роли в том, как искривляется пространство. Если заменить Солнце белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой с такой же массой, гравитационная сила, воздействующая на Землю, не изменилась бы. Именно общая масса искривляет пространство вокруг; плотность практически не имеет к этому никакого отношения.

Издали черная дыра напомнит любую другую массу во Вселенной. Только при приближении — в пределах нескольких радиусов Шварцшильда — вы начнете замечать отклонения от ньютоновской гравитации. Тем не менее, черная дыра действует просто как аттрактор, и объекты, приближающиеся к ней, будут обладать такими же орбитами, что и всегда: круговыми, эллиптическими, параболическими или гиперболическими, с достаточно большим приближением.

Из-за приливных сил приближающиеся объекты могут разрываться на части, а поскольку вещество собирается вокруг черной дыры в форме диска аккреции, могут быть и другие эффекты: магнитные поля, трение и нагревание. Часть вещества, учитывая эти дополнительные взаимодействия, может замедляться и в конечном итоге поглощаться черной дырой, но подавляющее большинство ее все равно будет убегать.

Самое главное в том, что черные дыры ничего не засасывают; нет никакой силы, которую черная дыра оказывала бы на обычный объект (вроде луны, планеты или звезды). Работает исключительно гравитация. Самое главное отличие в том, что черные дыры плотнее большинства других тел, при этом занимают меньший объем пространства и могут быть гораздо более массивными, чем любой другой объект по отдельности. Сатурн может быть замечательно кружит на орбите вокруг Солнца, но если поместить вместо светила черную дыру из центра Млечного Пути — которая в 4 000 000 раз массивнее нашей звезды — приливные силы будут достаточно мощными, чтобы вытянуть Сатурн в огромное кольце, так что он станет частью диска аккреции черной дыры. При достаточном трении, нагреве и ускорении в присутствии гравитационных, электрических и магнитных полей, которые создает материя, все рано или поздно будет проглочено и упадет в черную дыру.

Черные дыры, по всей видимости, засасывают материю внутрь лишь благодаря своей массе, а сочетание приливных сил и вещества, уже присутствующего возле черной дыры, разрывает объекты на мелкие частицы, которые увлекаются диском аккреции и в конечном итоге самой черной дырой. Однако подавляющее большинство вещества, которое пройдет рядом с черной дырой, будет выплюнуто обратно в той или иной форме. Лишь малая часть, попадающая в горизонт событий, приведет к росту черной дыры.

Если заменить всю массу Вселенной эквивалентной черной дырой и убрать весь трущийся материал в виде дисков аккреции, очень мало чего вообще будет засосано. Единственное трение, которое испытает частица, будет связано с гравитационным излучением, испускаемым в процессе движения частицы сквозь искривленное черной дырой пространство. Только материал, который сформировал внутреннюю часть, в три раза превышающую радиус горизонта событий, будет засосан внутрь вследствие поведения самой теории Эйнштейна. Но это пшик по сравнению с тем, что попадает в горизонт событий в нашей физической реальности.

Идея о том, что черные дыры вообще что-то засасывают, похоже, стала отличительной чертой этих загадочных объектов. Но это миф. Черные дыры растут только из-за гравитации, ничего более. В нашей Вселенной этого более чем достаточно.

# чтиво | 10 самых странных вещей во Вселенной

Чем больше мы смотрим на солнце и звезды, тем больше странностей мы наблюдаем. Даже само пространство вызывает недоумение. Последние исследования показывают, что Вселенная простирается на 150 миллиардов световых лет в поперечнике, а возраст самого космоса составляет около 13,7 миллиардов лет. От сверхбыстрых звезд до природы вещей — специально для вас мы собрали десять самых странных и загадочных объектов за пределами нашего маленького мирка.

Читать еще:  Если пулемёт — то Калашникова, если станок — то Степанова

10. Движущиеся звезды

В 2005 году астрономы обнаружили первую «движущуюся звезду», которая двигалась сквозь галактику со скоростью в десять раз превышающую обычную — около 900 километров в секунду. У нас есть предположения о том, что запускает эти редкие звезды в глубокий космос, но нет уверенности. Это может быть и взрыв сверхновой, и сверхмассивная черная дыра.

9. Черные дыры

Ничто не может покинуть гравитационную границу черной дыры — так называемый горизонт событий — ни материя, ни свет. Астрофизики думают, что черные дыры формируют умирающие звезды с массой в 3-20 солнц. В центрах галактик черные дыры могут превышать массу солнца в 10 000 или даже в 18 миллиардов раз. И они увеличиваются, всасывая газ, пыль, звезды и меньшие черные дыры.

Что касается черных дыр средних размеров, их существование, как ни странно, лежит под большим вопросом.

8. Магнетары

Расчеты показывают, что такие объекты обладают временным магнитным полем, которое в миллион миллиардов раз сильнее, чем земное. Этой достаточно, чтобы уничтожить вашу кредитную карту на расстоянии сотен тысяч километров и свернуть атомы в ультратонкие цилиндры.

7. Нейтрино

Ученые обнаружили, что они рождаются в звездах (живых или взрывающихся), ядерных материалов и во время Большого Взрыва. Элементарные частицы имеют три «аромата» и что самое интересное, исчезают, когда им вздумается.

И поскольку нейтрино иногда взаимодействуют с «нормальной» материей вроде воды и минерального масла, ученые надеются, что смогут использовать их как своего рода революционный телескоп, чтобы заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной, скрытые пылью и газом.

6. Темная материя

Все галактики, звезды, планеты, кометы, астероиды, пыль, газ и частицы составляют всего 4 процента от известной нам Вселенной. Большинство из того, что мы называем «материей» — примерно 23 процента от Вселенной — невидима для человеческого глаза и инструментов.

Ученые могут видеть гравитационное влияние темной материи на звезды и галактики, но лихорадочно ищут способ обнаружить ее непосредственно своими инструментами. Они полагают, что наряду с нейтрино могут быть и более массивные неуловимые частицы.

5. Темная энергия

Некоторые космологи полагают, что это расширение за несколько триллионов лет сделает из Млечного пути некий «островок вселенной», откуда другие галактики не будут видны.

Другие считают, что темпы роста настолько велики, что это приведет к «Большому расколу». В этом случае сила темной энергии преодолеет гравитацию и разъединит звезды с планетами, силы, которые удерживают частицы вместе, молекулы из этих частиц, и в итоге атом и субатомные частицы. К счастью, человечество, по всей видимости, не увидит этот катаклизм.

4. Планеты

Первая планета за пределами нашей солнечной системы была обнаружена только в 1999 году, и только в 2008 году мы получили первый приличный снимок экзопланеты. А недавно ученые обнаружили и самую маленькую экзопланету на данный момент.

3. Гравитация

Ученые рассчитали практически все уравнения и модели, описывающие и прогнозирующие гравитацию, однако ее источник вне материи остается абсолютной загадкой.

Некоторые полагают, что за гравитацию отвечают невероятно малые частицы под названием гравитоны, однако могут они быть обнаружены в принципе — большой вопрос.

Тем не менее, ведется активная охота за крупными возмущениями во Вселенной, которые называются гравитационными волнами. Если они будут обнаружены (предположительно от слияния черных дыр), концепция Альберта Эйнштейна о том, что Вселенная обладает тканью пространства-времени, обретет твердую почву.

2. Жизнь

И благодаря постоянному доступу к жизни здесь на Земле, мы хорошо понимаем, какие элементы и условия нужны для возникновения этого странного феномена. Но точный рецепт того, как углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера превращаются в организм, неизвестен.

Ученые ищут новые районы в Солнечной системе, где жизнь могла бы процветать (или еще может, например, под поверхностью водянистых лун), в надежде выработать убедительную теорию происхождения жизни.

1. Вселенная

Додекаэдрическое пространство Пуанкаре. Предполагаемая форма Вселенной.

Источник энергии, материи, непосредственно Вселенной и величайшая загадка — сама Вселенная.

Основываясь на широко распространяющихся волнах космического излучения и других доказательствах, ученые считают, что космос сформировался после Большого Взрыва — необъяснимого расширения энергии из сверхплотного и сверхгорячего источника.

Но вот описание времени до этого события может быть невозможным, ведь и времени не существовало до Большого Взрыва. Ускорители частиц, сталкивающие атомы, пытаются пролить свет на образование Вселенной. И сделать ее немного менее странной, чем она является сегодня.

Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?

Борис Ломакин, Ксения Чернухина, Федор Горин

Сфотографировать черную дыру удалось благодаря проекту Event Horizon, который с 2012 года занимается этими загадочными объектами. Спустя семь лет обсерватории проекта, которые следили за черными дырами, объединили усилия и смогли запечатлеть поведение объекта в центре галактики Messier 87, которая расположена в 54 миллионах световых лет от Земли и весит 6,5 миллиарда масс Солнца.

Телескоп размером с Землю

Черная дыра — это область пространства, обладающая сильнейшей гравитацией. Исследователи полагали, что такие объекты существуют лишь в рамках общей теории относительности, ведь они невидимы и поглощают электромагнитное излучение.

Астрофизики Event Horizon смогли зафиксировать тень черной дыры в галактике М87 — кольцо излучения и материи на краю горизонта событий. Ученые не просто сфотографировали объект, но и обработали изображения, сделанные с помощью радиотелескопов.

Чтобы наблюдать за черной дырой, потребовался бы телескоп, который не может выдержать собственный вес, поэтому исследователи использовали обсерватории, расположенные на Гавайях в США, Испании, Мексике, Чили и на Южном полюсе. Каждый телескоп собирал информацию, а потом астрофизики использовали суперкомпьютер, чтобы создать изображение, выглядящее так, будто его сделал один большой телескоп размером с Землю.

Как сказал астроном Майкл Бремер, в Event Horizon Telescope входят восемь обсерваторий по всему миру. И все они действуют как один телескоп диаметром 10 тысяч километров.

Астрофизики пытались получить фотографию компактного радиоисточника Стрельца A*, находящегося в центре Млечного Пути и также являющегося черной дырой. Но фото этого объекта было не первостепенно важным, потому что черная дыра в центре нашей галактики двигается, а поле зрения телескопа не так велико, поэтому ученые решили смотреть сначала на отдаленный объект в чужой галактике. Стрелец А* находится всего в 26 тысячах световых годах от Земли.

Наблюдения продолжались на протяжении 10 суток в апреле 2017 года. Тогда ученые смогли расшифровать огромный объем данных. Каждый телескоп собрал по 500 терабайтов информации, на обработку которой ушло два года.

Руководитель проекта Шеп Доулман заявил, что полученное изображение черной дыры подтверждает существование горизонта событий — то есть правильность общей теории относительности Эйнштейна.

Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал Гаргантюа в фильме «Интерстеллар». И пользователи неоднократно заметили, что снимок и кадр из фильма частично сходятся.

Источник фото: YouYube

Но для кого-то первое изображение черной дыры — величайшее открытие, а для кого-то…

Вообще, любители науки с интересом восприняли сообщение о первой фотографии черной дыры, хотя и успели друг с другом поспорить о том, что объект на самом деле нельзя сфотографировать. Потом начались диванные баталии о том, что ученые получили фотографии аккреционного диска, а затемнение в центре и есть горизонт событий, откуда не исходит и не отражается свет. Но некоторых пользователей все равно не удалось убедить, что открытие важно.

Зажгите свечку

Сотрудник отдела релятивистской астрофизики Астрономического института имени Штернберга Константин Постнов объяснил «360», почему черная дыра, которая не позволяет свету выйти, все равно светится.

Она не светится. Светится вещество вокруг нее. Свечка у вас есть, зажгите. Почему горит? Потому что там идет химическая реакция и частички, которые там вылетают, они горячие. Чем горячее, тем белее свет. То же самое и там. Когда газ падает вокруг черной дыры, он из-за трения нагревается до высоких температур и светится, как любое раскаленное тело

Квазары движутся. Новые данные позволят получить самые точные навигационные системы

Астрофизик отметил, что светятся плазма и газ, которые нагреты до огромных температур в окрестностях черной дыры. Постнов объяснил, что черная дыра — это очень глубокая «потенциальная яма», компактный объект с большой массой. Туда падает газ, нагревается до высоких температур и светится в разных диапазонах света. Другими словами, если в земле выкопать яму и что-то туда бросить, то чем глубже будет отверстие, тем больше скорость падающего объекта, то есть он будет выделять больше энергии.

Результат на Нобелевскую премию

Ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев в беседе с «360» объяснил, что современная астрофизика считает черные дыры самыми важными объектами во вселенной. До сих пор ученые имели только косвенные доказательства, что эти черные дыры существуют.

Сегодня произошло выдающееся событие. Впервые человечеству была предъявлена фотография реального изображения черной дыры. Физики ждали этого 100 лет. Эти объекты были предсказаны в теории Эйнштейна более 100 лет назад

Докучаев уверен, что результат, полученный учеными, тянет на Нобелевскую премию, но ему обидно, что в таком значимом мероприятии не участвовала Россия. В том числе потому, что в стране нет ни одного мощного радиотелескопа.

«Само открытие абсолютно важное, потому что подтверждение существования черных дыр раздвигает горизонты нашего понимания устройства космоса. А это важно для осмысления нашего места во вселенной и смысла жизни не только отдельного человека, а всей цивилизации», — добавил Докучаев.

Источник фото: Flickr/Eugen Naiman

Важны не фото, а свойства

Вице-президент РАН Юрий Балега в разговоре с «360» не был так обрадован новостью о полученной фотографии. По его мнению, мы увидели то, что интересно широкому обывателю, но для физики важны физические свойства объектов, чтобы «мы могли написать картину мира».

Информация сегодня в астрофизике получается не по фотографиям, а на основе спектров, которые позволяют получить физические характеристики объектов в космосе: температуру, размеры, скорость, химический состав. Фотография — это тень черной дыры. Сама черная дыра не видна, она очень мала, мы видим только окрестности

Балега отметил, что важно изучить способ образования черных дыр, чтобы на основе этих данных узнать, когда они появились.

Астроном рассказал о значимости снимка черной дыры

На вопрос, зачем человечеству, которое вряд ли когда-нибудь встретится с черной дырой, знать об их происхождении и свойствах, вице-президент РАН ответил, что «смысл жизни человека является в познании мира, в котором мы живем». Ведь все взаимосвязано: на смартфоне есть навигатор, который привязан к интернету, последний привязан к спутникам, а они — к далеким квазарам.

«Они являются яркими радиоисточниками, находятся в миллиардах световых лет от нас. И для нас они неподвижные точки, радиоточки. К ним привязываются спутники — эти GPS, ГЛОНАСС и другие системы. А к этим спутникам уже привязываетесь вы», — сказал Балега.

Источник фото: Flickr/Joeph

Специалист привел пример, как физик Майкл Фарадей, когда получил электричество, показал это в парламенте Великобритании.

«Все говорили „это очень забавно, но зачем это надо?“. Как бы вы сегодня жили без электричества? И он тогда им сказал, что через 50 лет вы будете все налоги от этого получать. Так и квазары, и черные дыры, и темная материя, и темная энергия, которыми занимается физика и астрофизика, они двигают человечество вперед спустя какое-то время», — объяснил Балега.

С ним согласен и старший научный сотрудник лаборатории проблем физики космоса Физического института РАН Максим Зельников. В беседе с RT он заявил, что получение фотографии черной дыры — очень важное исследование, которое поможет осознать устройство гравитации «и тем самым проверить теорию Эйнштейна в экстремальных условиях, углубить наше представление о пространстве и времени, развить теорию Эйнштейна, которая пока проверялась при слабых полях».

# чтиво | 10 самых странных вещей во Вселенной

Чем больше мы смотрим на солнце и звезды, тем больше странностей мы наблюдаем. Даже само пространство вызывает недоумение. Последние исследования показывают, что Вселенная простирается на 150 миллиардов световых лет в поперечнике, а возраст самого космоса составляет около 13,7 миллиардов лет. От сверхбыстрых звезд до природы вещей — специально для вас мы собрали десять самых странных и загадочных объектов за пределами нашего маленького мирка.

10. Движущиеся звезды

В 2005 году астрономы обнаружили первую «движущуюся звезду», которая двигалась сквозь галактику со скоростью в десять раз превышающую обычную — около 900 километров в секунду. У нас есть предположения о том, что запускает эти редкие звезды в глубокий космос, но нет уверенности. Это может быть и взрыв сверхновой, и сверхмассивная черная дыра.

9. Черные дыры

Ничто не может покинуть гравитационную границу черной дыры — так называемый горизонт событий — ни материя, ни свет. Астрофизики думают, что черные дыры формируют умирающие звезды с массой в 3-20 солнц. В центрах галактик черные дыры могут превышать массу солнца в 10 000 или даже в 18 миллиардов раз. И они увеличиваются, всасывая газ, пыль, звезды и меньшие черные дыры.

Что касается черных дыр средних размеров, их существование, как ни странно, лежит под большим вопросом.

8. Магнетары

Расчеты показывают, что такие объекты обладают временным магнитным полем, которое в миллион миллиардов раз сильнее, чем земное. Этой достаточно, чтобы уничтожить вашу кредитную карту на расстоянии сотен тысяч километров и свернуть атомы в ультратонкие цилиндры.

7. Нейтрино

Ученые обнаружили, что они рождаются в звездах (живых или взрывающихся), ядерных материалов и во время Большого Взрыва. Элементарные частицы имеют три «аромата» и что самое интересное, исчезают, когда им вздумается.

И поскольку нейтрино иногда взаимодействуют с «нормальной» материей вроде воды и минерального масла, ученые надеются, что смогут использовать их как своего рода революционный телескоп, чтобы заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной, скрытые пылью и газом.

6. Темная материя

Все галактики, звезды, планеты, кометы, астероиды, пыль, газ и частицы составляют всего 4 процента от известной нам Вселенной. Большинство из того, что мы называем «материей» — примерно 23 процента от Вселенной — невидима для человеческого глаза и инструментов.

Ученые могут видеть гравитационное влияние темной материи на звезды и галактики, но лихорадочно ищут способ обнаружить ее непосредственно своими инструментами. Они полагают, что наряду с нейтрино могут быть и более массивные неуловимые частицы.

5. Темная энергия

Некоторые космологи полагают, что это расширение за несколько триллионов лет сделает из Млечного пути некий «островок вселенной», откуда другие галактики не будут видны.

Другие считают, что темпы роста настолько велики, что это приведет к «Большому расколу». В этом случае сила темной энергии преодолеет гравитацию и разъединит звезды с планетами, силы, которые удерживают частицы вместе, молекулы из этих частиц, и в итоге атом и субатомные частицы. К счастью, человечество, по всей видимости, не увидит этот катаклизм.

Читать еще:  М 60 пулемёт: американское оружие machine gun, 7 62 mm, технические характеристики (ттх), боевое применение

4. Планеты

Первая планета за пределами нашей солнечной системы была обнаружена только в 1999 году, и только в 2008 году мы получили первый приличный снимок экзопланеты. А недавно ученые обнаружили и самую маленькую экзопланету на данный момент.

3. Гравитация

Ученые рассчитали практически все уравнения и модели, описывающие и прогнозирующие гравитацию, однако ее источник вне материи остается абсолютной загадкой.

Некоторые полагают, что за гравитацию отвечают невероятно малые частицы под названием гравитоны, однако могут они быть обнаружены в принципе — большой вопрос.

Тем не менее, ведется активная охота за крупными возмущениями во Вселенной, которые называются гравитационными волнами. Если они будут обнаружены (предположительно от слияния черных дыр), концепция Альберта Эйнштейна о том, что Вселенная обладает тканью пространства-времени, обретет твердую почву.

2. Жизнь

И благодаря постоянному доступу к жизни здесь на Земле, мы хорошо понимаем, какие элементы и условия нужны для возникновения этого странного феномена. Но точный рецепт того, как углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера превращаются в организм, неизвестен.

Ученые ищут новые районы в Солнечной системе, где жизнь могла бы процветать (или еще может, например, под поверхностью водянистых лун), в надежде выработать убедительную теорию происхождения жизни.

1. Вселенная

Додекаэдрическое пространство Пуанкаре. Предполагаемая форма Вселенной.

Источник энергии, материи, непосредственно Вселенной и величайшая загадка — сама Вселенная.

Основываясь на широко распространяющихся волнах космического излучения и других доказательствах, ученые считают, что космос сформировался после Большого Взрыва — необъяснимого расширения энергии из сверхплотного и сверхгорячего источника.

Но вот описание времени до этого события может быть невозможным, ведь и времени не существовало до Большого Взрыва. Ускорители частиц, сталкивающие атомы, пытаются пролить свет на образование Вселенной. И сделать ее немного менее странной, чем она является сегодня.

В черных дырах могут быть вселенные. Рассказываем о новом открытии

Астрофизики показали, что в заряженных черных дырах теоретически могут существовать экзотические фрактальные объекты и множество других необычных вещей. Разбираемся, что мы вообще знаем о черных дырах теперь.

Что такое черные дыры?

Черные дыры — массивные космические объекты. Увидеть их почти невозможно, поскольку они не отражают свет, даже, наоборот, поглощают его в прямом смысле слова. Их сила притяжения настолько велика, что даже лучи света не могут устоять, и они попадают под влияние дыры. Поэтому вокруг нее «изображение» космоса нам кажется расплывчатым и искаженным. Это видно на картинке выше.

Черные дыры — не черные шары, какими мы привыкли видеть их. Они прозрачные, но оставляют черную тень. Это даже не дыра, а шарообразный поглотитель всего, что попадает под влияние его гравитации.

Как возникают черные дыры?

Звезды, превышающие массу и размеры нашего Солнца во много раз, в конце своей жизни взрываются и образуют либо нейтронную звезду, либо начинают сильно сжиматься, словно «падая» внутрь себя, стремительно уменьшая свои размеры при неизменной массе. Плотность материи в сжимаемой точке становится очень высокой, соответственно, гравитация сильно увеличивается. Когда размер звезды становится настолько мал и плотность настолько высока в одном месте, она «проваливается» внутрь себя, в результате чего появляется черная дыра.

Черная дыра, например, массой с одно Солнце будет по размеру меньше, чем наше светило.

Однако такие маленькие звезды, как наше Солнце, не превратятся в конце жизненного цикла в черную дыру — их масса недостаточна даже для взрыва и образования сверхновой. Взрыв, конечно, будет, однако на финальном этапе маленькие звезды превращаются в белых карликов — в очень маленькие и горячие звездочки, которые тоже вскоре затухнут.

В настоящее время мы знаем о четырех разных способах образования черных дыр

  • Лучше всего изучен тот, что связан 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 они 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 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.

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, 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.

Где находятся черные дыры?

Чаще всего они расположены в центре галактик. Они имеют большую силу притяжения, благодаря чему им удается удерживать звездные системы на очень большом расстоянии, образуя галактики, известные нам сейчас.

В центре нашего Млечного пути тоже есть сверхмассивная черная дыра под названием Стрелец А*. Она тяжелее Солнца в 4.02 млн раза, а радиус ее ≈ 45 астрономическим единицам (одна астрономическая единица = одному расстоянию от Земли до Солнца).

Помимо сверхмассивных черных дыр в центрах галактики есть и «локальные», образующиеся после кончины массивных звезд.

Что внутри черной дыры?

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

Почему внутри черной дыры могут быть вселенные?

Существует множество гипотетических черных дыр — с электрическим зарядом или без него, вращающиеся или неподвижные, окруженные материей или плавающие в пустом пространстве. Некоторые из этих гипотетических черных дыр наверняка существуют в нашей Вселенной. Например, вращающаяся черная дыра, окруженная падающей материей — довольно распространенный тип этих объектов.

Но некоторые другие виды черных дыр являются чисто теоретическими. Описать их поведение и свойства можно, полагаясь только на математические методы. Одним из таких объектов является электрически заряженная черная дыра, окруженная антидеситтеровским пространством. Этот вид пространства имеет постоянную отрицательную геометрическую кривизну и похож по форме на седло.

Такого пространства в нашей Вселенной не существует, но его существование в теории открывает множество интересных эффектов, которые можно исследовать. Одна из причин, по которой это стоит исследовать, заключается в том, что заряженные черные дыры имеют много общего с вращающимися черными дырами, существующими в нашей Вселенной.

Авторы нового исследования обнаружили, что когда такие черные дыры становятся относительно холодными, они создают «туман» из квантовых полей вокруг своей поверхности. На поверхности объекта этот туман поддерживает гравитация черной дыры, но выталкивает наружу электрическое поле. В результате в таком тумане формируется сверхпроводящая среда. У таких черных дыр помимо обычного горизонта событий есть еще и внутренний горизонт. Благодаря этому в заряженные черные дыры можно проникнуть и не разорваться на атомы.

Ученые показали, что по ту сторону заряженной черной дыры вас могут ждать загадочные эффекты. Исследователи обнаружили, что самые внутренние области сверхпроводящей черной дыры могут представлять собой расширяющуюся Вселенную — место, где пространство может растягиваться и деформироваться с разной скоростью в разных направлениях.

Более того, в зависимости от температуры черной дыры в некоторых из этих областей пространства может произойти новый виток колебаний, который затем создаст еще один участок расширяющегося пространства, он вызовет новый виток колебаний, который затем создаст новый участок расширяющегося пространства, и так далее до бесконечности. Это будет фрактальная мини-Вселенная, бесконечно повторяющаяся с уменьшением размеров.

Черные дыры: самые таинственные объекты Вселенной

Что такое черная дыра?

Черная дыра — объект (область в пространстве-времени), чья гравитация настолько велика, что он притягивает все известные объекты, включая те, которые движутся со скоростью света. Кванты самого света также не могут покинуть эту область, поэтому черная дыра невидима. Наблюдать можно только за электромагнитными волнами, радиацией и искажениями пространства вокруг черной дыры. На снимке, опубликованном Event Horizon Telescope, изображен горизонт событий черной дыры — граница области со сверхсильной гравитацией, обрамленная аккреционным диском — светящейся материей, которую «засасывает» дыра.

Термин «черная дыра» появился в середине XX века, его ввел американский физик-теоретик Джон Арчибальд Уилер. Он впервые употребил этот термин на научной конференции в 1967 году.

Однако предположения о существовании объектов настолько массивных, что силу их притяжения не может преодолеть даже свет, выдвигались еще в XVIII веке. Современная теория черных дыр начала формироваться в рамках общей теории относительности. Интересно, что сам Альберт Эйнштейн в существование черных дыр не верил.

Откуда берутся черные дыры?

Ученые полагают, что черные дыры бывают разными по происхождению. Черной дырой в конце жизни становятся массивные звезды: за миллиарды лет в них меняется состав газов, температура, что приводит к нарушению равновесия между гравитацией звезды и давлением раскаленных газов. Тогда происходит коллапс звезды: ее объем уменьшается, но, поскольку масса не меняется, растет плотность. Типичная черная дыра звездной массы имеет радиус 30 километров и плотность вещества более 200 млн тонн на кубический сантиметр. Для сравнения: чтобы Земля стала черной дырой, ее радиус должен составить 9 миллиметров.

Существует еще один вид черных дыр — сверхмассивные черные дыры, которые образуют ядра большинства галактик. Их масса в миллиард раз больше массы звездных черных дыр. Происхождение сверхмассивных черных дыр неизвестно, есть гипотеза, что когда-то они были черными дырами звездной массы, которые росли, поглощая другие звезды.

Есть также спорная идея о существовании первичных черных дыр, которые могли появиться от сжатия любой массы в начале существования Вселенной. Кроме того, существует предположение, что очень маленькие черные дыры с массой, близкой массе элементарных частиц, образуются на Большом адронном коллайдере. Однако подтверждения этой версии пока нет.

Черная дыра поглотит нашу галактику?

В центре галактики Млечный Путь есть черная дыра — Стрелец А*. Ее масса в четыре миллиона раз больше массы Солнца, а размер — 25 миллионов километров — примерно равен диаметру 18 солнц. Подобные масштабы заставляют некоторых задаваться вопросом: а не угрожает ли черная дыра всей нашей галактике? Основания для таких предположений есть не только у фантастов: несколько лет назад ученые сообщили о галактике W2246–0526, которая находится в 12,5 млрд световых лет от нашей планеты. Согласно описанию астрономов, находящаяся в центре W2246–0526 свермассивная черная дыра постепенно разрывает ее на части, а возникающее в результате этого процесса излучение разгоняет во все стороны раскаленные гигантские облака газа. Разрываемая черной дырой галактика светится ярче, чем 300 триллионов солнц.

Однако нашей родной галактике ничего подобного не угрожает (по крайней мере в краткосрочной перспективе). Большинство объектов Млечного Пути, включая Солнечную систему, находится слишком далеко от черной дыры, чтобы ощутить ее притяжение. Кроме того, «наша» черная дыра не втягивает весь материал, как пылесос, а выступает лишь гравитационном якорем для группы звезд, находящихся на орбите вокруг нее — как Солнце для планет.

Впрочем, даже если мы когда-нибудь и попадем за горизонт событий черной дыры то, скорее всего, даже не заметим этого.

Что будет, если «упасть» в черную дыру?

Объект, притянутый черной дырой, скорее всего, не сможет оттуда вернуться. Чтобы преодолеть гравитацию черной дыры, нужно развить скорость выше скорости света, но человечество пока не знает, как это можно сделать.

Гравитационное поле вокруг черной дыры очень сильно и неоднородно, поэтому все объекты рядом с ней меняют форму и структуру. Та сторона предмета, которая находится ближе к горизонту событий, притягивается с большей силой и падает с большим ускорением, поэтому весь предмет растягивается, становясь похожим на макаронину. Это явление описал в своей книге «Краткая история времени» знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг. Еще до Хокинга астрофизики назвали это явление спагеттификацией.

Если описывать спагеттификацию с точки зрения космонавта, который подлетел к черной дыре ногами вперед, то гравитационное поле будет затягивать его ноги, а затем растянет и разорвет тело, превратив его в поток субатомных частиц.

Со стороны увидеть падение в черную дыру невозможно, так как она поглощает свет. Сторонний наблюдатель увидит лишь, что приближающийся к черной дыре объект постепенно замедляется, а затем и вовсе останавливается. После этого силуэт объекта будет становиться все более размытым, обретать красный цвет, и наконец просто исчезнет навсегда.

По предположению Стивена Хокинга, все объекты, которые притягивает черная дыра, остаются в горизонте событий. Из теории относительности следует, что вблизи черной дыры время замедляется вплоть до остановки, поэтому для того, кто падает, самого падения в черную дыру может никогда не произойти.

А что внутри?

Достоверного ответа на этот вопрос по понятным причинам сейчас не существует. Впрочем, ученые сходятся во мнении, что внутри черной дыры привычные нам законы физики уже не действуют. Согласно одной из самых захватывающих и экзотических гипотез, пространственно-временной континуум вокруг черной дыры искажается настолько, что в самой реальности образуется прореха, которая может быть порталом в другую вселенную — или так называемой кротовой норой.

Читать еще:  Военная форма военно-воздушных сил ввс россии

Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?

Борис Ломакин, Ксения Чернухина, Федор Горин

Сфотографировать черную дыру удалось благодаря проекту Event Horizon, который с 2012 года занимается этими загадочными объектами. Спустя семь лет обсерватории проекта, которые следили за черными дырами, объединили усилия и смогли запечатлеть поведение объекта в центре галактики Messier 87, которая расположена в 54 миллионах световых лет от Земли и весит 6,5 миллиарда масс Солнца.

Телескоп размером с Землю

Черная дыра — это область пространства, обладающая сильнейшей гравитацией. Исследователи полагали, что такие объекты существуют лишь в рамках общей теории относительности, ведь они невидимы и поглощают электромагнитное излучение.

Астрофизики Event Horizon смогли зафиксировать тень черной дыры в галактике М87 — кольцо излучения и материи на краю горизонта событий. Ученые не просто сфотографировали объект, но и обработали изображения, сделанные с помощью радиотелескопов.

Чтобы наблюдать за черной дырой, потребовался бы телескоп, который не может выдержать собственный вес, поэтому исследователи использовали обсерватории, расположенные на Гавайях в США, Испании, Мексике, Чили и на Южном полюсе. Каждый телескоп собирал информацию, а потом астрофизики использовали суперкомпьютер, чтобы создать изображение, выглядящее так, будто его сделал один большой телескоп размером с Землю.

Как сказал астроном Майкл Бремер, в Event Horizon Telescope входят восемь обсерваторий по всему миру. И все они действуют как один телескоп диаметром 10 тысяч километров.

Астрофизики пытались получить фотографию компактного радиоисточника Стрельца A*, находящегося в центре Млечного Пути и также являющегося черной дырой. Но фото этого объекта было не первостепенно важным, потому что черная дыра в центре нашей галактики двигается, а поле зрения телескопа не так велико, поэтому ученые решили смотреть сначала на отдаленный объект в чужой галактике. Стрелец А* находится всего в 26 тысячах световых годах от Земли.

Наблюдения продолжались на протяжении 10 суток в апреле 2017 года. Тогда ученые смогли расшифровать огромный объем данных. Каждый телескоп собрал по 500 терабайтов информации, на обработку которой ушло два года.

Руководитель проекта Шеп Доулман заявил, что полученное изображение черной дыры подтверждает существование горизонта событий — то есть правильность общей теории относительности Эйнштейна.

Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал Гаргантюа в фильме «Интерстеллар». И пользователи неоднократно заметили, что снимок и кадр из фильма частично сходятся.

Источник фото: YouYube

Но для кого-то первое изображение черной дыры — величайшее открытие, а для кого-то…

Вообще, любители науки с интересом восприняли сообщение о первой фотографии черной дыры, хотя и успели друг с другом поспорить о том, что объект на самом деле нельзя сфотографировать. Потом начались диванные баталии о том, что ученые получили фотографии аккреционного диска, а затемнение в центре и есть горизонт событий, откуда не исходит и не отражается свет. Но некоторых пользователей все равно не удалось убедить, что открытие важно.

Зажгите свечку

Сотрудник отдела релятивистской астрофизики Астрономического института имени Штернберга Константин Постнов объяснил «360», почему черная дыра, которая не позволяет свету выйти, все равно светится.

Она не светится. Светится вещество вокруг нее. Свечка у вас есть, зажгите. Почему горит? Потому что там идет химическая реакция и частички, которые там вылетают, они горячие. Чем горячее, тем белее свет. То же самое и там. Когда газ падает вокруг черной дыры, он из-за трения нагревается до высоких температур и светится, как любое раскаленное тело

Квазары движутся. Новые данные позволят получить самые точные навигационные системы

Астрофизик отметил, что светятся плазма и газ, которые нагреты до огромных температур в окрестностях черной дыры. Постнов объяснил, что черная дыра — это очень глубокая «потенциальная яма», компактный объект с большой массой. Туда падает газ, нагревается до высоких температур и светится в разных диапазонах света. Другими словами, если в земле выкопать яму и что-то туда бросить, то чем глубже будет отверстие, тем больше скорость падающего объекта, то есть он будет выделять больше энергии.

Результат на Нобелевскую премию

Ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев в беседе с «360» объяснил, что современная астрофизика считает черные дыры самыми важными объектами во вселенной. До сих пор ученые имели только косвенные доказательства, что эти черные дыры существуют.

Сегодня произошло выдающееся событие. Впервые человечеству была предъявлена фотография реального изображения черной дыры. Физики ждали этого 100 лет. Эти объекты были предсказаны в теории Эйнштейна более 100 лет назад

Докучаев уверен, что результат, полученный учеными, тянет на Нобелевскую премию, но ему обидно, что в таком значимом мероприятии не участвовала Россия. В том числе потому, что в стране нет ни одного мощного радиотелескопа.

«Само открытие абсолютно важное, потому что подтверждение существования черных дыр раздвигает горизонты нашего понимания устройства космоса. А это важно для осмысления нашего места во вселенной и смысла жизни не только отдельного человека, а всей цивилизации», — добавил Докучаев.

Источник фото: Flickr/Eugen Naiman

Важны не фото, а свойства

Вице-президент РАН Юрий Балега в разговоре с «360» не был так обрадован новостью о полученной фотографии. По его мнению, мы увидели то, что интересно широкому обывателю, но для физики важны физические свойства объектов, чтобы «мы могли написать картину мира».

Информация сегодня в астрофизике получается не по фотографиям, а на основе спектров, которые позволяют получить физические характеристики объектов в космосе: температуру, размеры, скорость, химический состав. Фотография — это тень черной дыры. Сама черная дыра не видна, она очень мала, мы видим только окрестности

Балега отметил, что важно изучить способ образования черных дыр, чтобы на основе этих данных узнать, когда они появились.

Астроном рассказал о значимости снимка черной дыры

На вопрос, зачем человечеству, которое вряд ли когда-нибудь встретится с черной дырой, знать об их происхождении и свойствах, вице-президент РАН ответил, что «смысл жизни человека является в познании мира, в котором мы живем». Ведь все взаимосвязано: на смартфоне есть навигатор, который привязан к интернету, последний привязан к спутникам, а они — к далеким квазарам.

«Они являются яркими радиоисточниками, находятся в миллиардах световых лет от нас. И для нас они неподвижные точки, радиоточки. К ним привязываются спутники — эти GPS, ГЛОНАСС и другие системы. А к этим спутникам уже привязываетесь вы», — сказал Балега.

Источник фото: Flickr/Joeph

Специалист привел пример, как физик Майкл Фарадей, когда получил электричество, показал это в парламенте Великобритании.

«Все говорили „это очень забавно, но зачем это надо?“. Как бы вы сегодня жили без электричества? И он тогда им сказал, что через 50 лет вы будете все налоги от этого получать. Так и квазары, и черные дыры, и темная материя, и темная энергия, которыми занимается физика и астрофизика, они двигают человечество вперед спустя какое-то время», — объяснил Балега.

С ним согласен и старший научный сотрудник лаборатории проблем физики космоса Физического института РАН Максим Зельников. В беседе с RT он заявил, что получение фотографии черной дыры — очень важное исследование, которое поможет осознать устройство гравитации «и тем самым проверить теорию Эйнштейна в экстремальных условиях, углубить наше представление о пространстве и времени, развить теорию Эйнштейна, которая пока проверялась при слабых полях».

Самая известная черта черных дыр оказалась мифом

    04.01.19 0 3692
  • фон:

Черные дыры — самые странные и удивительные объекты во всей Вселенной. Обладая огромным количеством массы, сконцентрированной в чрезвычайно малом объеме, они неизбежно коллапсируют в сингулярность, окруженную горизонтом событий, за пределы которого не может выйти ничто. Это самые плотные объекты во Вселенной. Всякий раз, когда что-либо приближается к черной дыре, ее силы разрывают его на части; когда любая материя, антиматерия или излучение пересекают горизонт событий, она просто падает в центр, в сингулярность, а черная дыра растет и набирает массу.

Но кто бы вам что ни говорил, черные дыры вообще ничего не засасывают.

Черная дыра в космосе

Все выше обозначенные свойства черных дыр — истинные. Но мы привыкли жить с абсолютно фантастической идеей: черные дыры засасывают окружающую материю. Это совершенно не так и искажает принципы работы гравитации. Самый большой миф на тему черных дыр заключается в том, что они засасывают. Мы расскажем вам научную правду.

Как в принципе, так и на практике существует много разных способов образования черной дыры. Можно взять большую, массивную звезду и превратить ее в сверхновую, так чтобы центральное ядро провалилось в себя и сформировало черную дыру. Можно взять за основу слияние двух нейтронных звезд, когда они приводят к образованию черной дыры при пересечении определенного порога массы. Можно было бы собрать кучу вещества — сверхмассивную звезду или огромное облако сжиженного газа — и заставить его свернуться в черную дыру.

При наличии достаточной массы в достаточно концентрированном объеме пространства, вокруг нее сформируется горизонт событий. За его пределы можно сбежать, если двигаться прочь от черной дыры на скорости света. Но если вы окажетесь в за горизонтом событий, то даже движение со скорость света будет неизбежно прокладывать путь в центральную сингулярностью. Из горизонта событий черной дыры сбежать нет никакой возможности.

Однако для объектов за пределами черной дыры все не так просто. Поскольку черные дыры являются такими массивными объектами, когда вы приближаетесь к одной из них, вы начинаете испытывать значительные приливные силы. Возможно, вы знакомы с приливными силами Луны и как они влияют на Землю.

Если усреднить, можно рассматривать Луну как точечную массу и Землю как точечную массу, разделенные относительно большим расстоянием в 380 000 километров или около того. Но в реальности Земля это не точка, а объект, занимающий конкретный реальный объем. Одни части Земли будут ближе к Луне, чем другие. Более близкие части будут испытывать больше гравитационное притяжение в среднем; более удаленные будут испытывать меньшее притяжение в среднем.

Однако есть нечто большее, чем просто тот факт, что часть Земли находится ближе, а часть дальше от Луны. Как и все физические объекты, Земля является трехмерной, что означает, что «верхняя» и «нижняя» области Земли (с точки зрения Луны) будут притягиваться внутрь, к центру Земли, относительно частей, расположенных в середине.

В общем, если вычесть среднюю силу, которая ощущается в каждой точке на Земле, мы сможем увидеть, как разные точки на поверхности по-разному ощущают внешние силы от Луны. Эти силовые линии отображают относительные силы, которые испытывает объект, и объясняют, почему объекты, испытывающие приливы, растягиваются по направлению силы и сжимаются перпендикулярно этому направлению.

Чем ближе вы к массивному объекту, тем больше становятся эти приливные силы. Они нарастают даже быстрее, чем гравитационная сила. Поскольку черные дыры чрезвычайно массивны и компактны, они генерируют самые большие приливные силы во Вселенной. Вот почему, когда вы приближаетесь к черной дыре, вы «спагеттифицируетесь», или растягиваетесь в тонкую, лапшевидную форму.

Понятно теперь, почему вы ожидаете, что черная дыра засосет вас: чем ближе вы, тем сильнее становится сила притяжения и тем сильнее становятся приливные силы, разрывающие вас на части.

Черная дыра — не засасывает

Тем не менее, идея того, что вас засосет в черную дыру, остается неверной. Это заблуждение. Каждая отдельная частица, составляющая объект, на который воздействует черная дыра, все еще подчиняется тем же законам физики, включая гравитационную кривизну пространства-времени, порожденную общей теорией относительности.

Хотя справедливо, что ткань пространства искривлена наличием массы, и что черные дыры обеспечивают наибольшую концентрацию массы во всей Вселенной, также верно и то, что плотность этой массы не играет роли в том, как искривляется пространство. Если заменить Солнце белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой с такой же массой, гравитационная сила, воздействующая на Землю, не изменилась бы. Именно общая масса искривляет пространство вокруг; плотность практически не имеет к этому никакого отношения.

Издали черная дыра напомнит любую другую массу во Вселенной. Только при приближении — в пределах нескольких радиусов Шварцшильда — вы начнете замечать отклонения от ньютоновской гравитации. Тем не менее, черная дыра действует просто как аттрактор, и объекты, приближающиеся к ней, будут обладать такими же орбитами, что и всегда: круговыми, эллиптическими, параболическими или гиперболическими, с достаточно большим приближением.

Из-за приливных сил приближающиеся объекты могут разрываться на части, а поскольку вещество собирается вокруг черной дыры в форме диска аккреции, могут быть и другие эффекты: магнитные поля, трение и нагревание. Часть вещества, учитывая эти дополнительные взаимодействия, может замедляться и в конечном итоге поглощаться черной дырой, но подавляющее большинство ее все равно будет убегать.

Самое главное в том, что черные дыры ничего не засасывают; нет никакой силы, которую черная дыра оказывала бы на обычный объект (вроде луны, планеты или звезды). Работает исключительно гравитация. Самое главное отличие в том, что черные дыры плотнее большинства других тел, при этом занимают меньший объем пространства и могут быть гораздо более массивными, чем любой другой объект по отдельности. Сатурн может быть замечательно кружит на орбите вокруг Солнца, но если поместить вместо светила черную дыру из центра Млечного Пути — которая в 4 000 000 раз массивнее нашей звезды — приливные силы будут достаточно мощными, чтобы вытянуть Сатурн в огромное кольце, так что он станет частью диска аккреции черной дыры. При достаточном трении, нагреве и ускорении в присутствии гравитационных, электрических и магнитных полей, которые создает материя, все рано или поздно будет проглочено и упадет в черную дыру.

Черные дыры, по всей видимости, засасывают материю внутрь лишь благодаря своей массе, а сочетание приливных сил и вещества, уже присутствующего возле черной дыры, разрывает объекты на мелкие частицы, которые увлекаются диском аккреции и в конечном итоге самой черной дырой. Однако подавляющее большинство вещества, которое пройдет рядом с черной дырой, будет выплюнуто обратно в той или иной форме. Лишь малая часть, попадающая в горизонт событий, приведет к росту черной дыры.

Если заменить всю массу Вселенной эквивалентной черной дырой и убрать весь трущийся материал в виде дисков аккреции, очень мало чего вообще будет засосано. Единственное трение, которое испытает частица, будет связано с гравитационным излучением, испускаемым в процессе движения частицы сквозь искривленное черной дырой пространство. Только материал, который сформировал внутреннюю часть, в три раза превышающую радиус горизонта событий, будет засосан внутрь вследствие поведения самой теории Эйнштейна. Но это пшик по сравнению с тем, что попадает в горизонт событий в нашей физической реальности.

Идея о том, что черные дыры вообще что-то засасывают, похоже, стала отличительной чертой этих загадочных объектов. Но это миф. Черные дыры растут только из-за гравитации, ничего более. В нашей Вселенной этого более чем достаточно.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector