Черные дыры в космосе — интересные факты

Черные дыры — одни из самых удивительных объектов во Вселенной. Делают их таковыми интересные свойства. Еще Альберт Эйнштейн в своих работах доказал существование этих объектов математическими методами, но долгое время о них ничего не было известно. Это не удивительно, ведь известные нам сверхмассивные черные дыры находятся в ядрах галактик. Они располагаются очень далеко, имеют скромные размеры и не отражают света.

Первое прямое доказательство существования черной дыры было получено лишь весной 2019 года, когда несколько радиотелескопов, расположенных на Земле, сфотографировали тень сверхмассивной черной дыры в ядре галактики М-87. До этого ученые могли только косвенно подтверждать наличие этого объекта, наблюдая гравитационные волны при помощи интерферометров, и необычные орбиты звезд вокруг чего-то невидимого.

Снимок черной дыры 10 Апреля 2019 года

Интересен и процесс появления черной дыры. На самом деле, из любого материального объекта можно создать черную дыру. Для этого его необходимо сжать до определенного предела, но сохранить массу. Степень сжатия объекта для превращения называется Радиусом Шварцшильда, или гравитационным радиусом. Для каждого объекта он свой и рассчитывается по формуле: R=2GM/с^2, где R – это сам радиус, G – гравитационная постоянная, равная 6,674484 * 10^-11(10 в минус одиннадцатой степени), M – масса тела, а c – скорость света. Таким образом мы можем рассчитать радиус Шварцшильда для любого объекта. Если поставить в уравнение массу планеты Земля, то получится что нашу планету нужно уменьшить до 9 миллиметров в радиусе, чтобы она превратилась в черную дыру. Солнце же нужно сжать до 3-х километров в радиусе, чтобы у него появился горизонт событий.

Такие объекты, как Земля и Солнце, не могут стать черной дырой или нейтронной звездой. Для этого нужны более массивные звезды. Когда большая звезда сжигает все топливо, ее внешняя оболочка падает на ядро. В это время она сжимается до очень небольшого размера, например, для нейтронной звезды диаметр равен примерно 20 километрам. Еще более массивные звезды при коллапсе становятся черными дырами.

Высохшее озеро по которому двигаются камни

Строение черной дыры до сих пор остается загадкой. Ученые точно знают, что активная черная дыра вращает вокруг себя диск из плазмы, который называется диском аккреции. Окружает черную дыру, так называемый горизонт событий — это край объекта, оказавшись за которым даже свет не может выйти обратно из-за огромной гравитации. По предположениям ученых, под горизонтом событий может находиться «стена огня» — сфера с огромной температурой. Ближе к центру черной дыры располагается сингулярность — место, где известные нам законы физики перестают работать, или работают неправильно.

Проблема изучения черных дыр заключается в том, что никакие приборы и сигналы от них не могут вернуться из-за горизонта событий. Именно поэтому для человека этот объект еще долго останется неизведанным.

Но настало время поговорить о свойствах черных дыр. Гравитация черной дыры чудовищна. Любой физический объект или физическая частица, оказавшаяся на близком расстоянии от черной дыры, сначала раскручивается с огромной скоростью и становится плазмой присоединяющейся к аккреционному диску. Вращаясь в нем, объект неминуемо приближается к горизонту событий, а после его пересечения исчезает навсегда. Необходимо отметить, что гравитация, по мере приближения к черной дыре, возрастает очень быстро, и, если представить, что человек будет падать в этот космический объект ногами вперед, то гравитация в области ног будет намного больше, чем там, где находится голова. Именно поэтому ноги сильно вытянутся и станут похожи на спагетти. Это явление имеет собственное название — спагеттификация.

Спагеттификация черные дыры

Согласно теории относительности, гравитационное влияние черной дыры способно замедлять время. Если два космонавта подлетят к черной дыре на космическом корабле, и один из них останется внутри, а второй прыгнет в черную дыру, то обнаружится интересный парадокс. Астронавт, летящий по направлению к гравитационной аномалии. увидит все, как есть. Он будет приближаться к черной дыре, пока не упадет в нее. Второй же член экипажа, наблюдатель заметит, что его коллега падает все медленнее. Недалеко от горизонта событий он окончательно застынет в одном положении и останется неподвижным, постепенно меняя цвет, от цвета скафандра до красного. Это происходит из-за красного смещения, когда объект удаляется.Также, если улететь с Земли на звездолете и, быстро долетев до черной дыры сделать несколько кругов вокруг нее, то, когда пилот корабля вернется, он останется молодым, а на Земле за это время пройдет много лет. Таким образом объекты, обладающие сильной гравитацией можно использовать в качестве машины времени.

Самые загадочные места в мире

Есть теория, по которой черные дыры — это вход в тоннель, который соединяет удаленные точки пространства. Выходом из этого тоннеля являются противоположности черных дыр — дыры белые. Умение управлять такими «кротовыми норами» или, как их еще называют, «червоточинами», даст человечеству возможность перемещаться на огромные расстояния в пространстве Вселенной.

Кротовая Нора Интерстеллар

Гравитация черной дыры влияет не только на время, но и на пространство. Вблизи гравитационной аномалии оно изгибается, формируя гравитационную воронку. Попадая в этот изгиб пространства, фотоны света, летящие мимо черной дыры, меняют свою траекторию, и, благодаря этому, наблюдатель может одновременно видеть черную дыру со всех сторон, смотря на нее только с одной перспективы. Если вы хотите узнать, как выглядит черная дыра вблизи, то посмотрите фильм «Интерстеллар». В нем, модель этого объекта воссоздана по физическим расчетам и должна быть близка к истинному облику.

Вот такие необычные и удивительные свойства имеет вполне реальный физический объект, которому посчастливилось стать черной дырой. В нашей галактике «Млечный путь» тоже есть сверхмассивная черная дыра. Она располагается в ядре галактики и отстоит от Земли на 30 тысяч световых лет. В данный момент она не проявляет активности, и летающие неподалеку звезды могут чувствовать себя в относительной безопасности.

Новости СМИ2