Черные дыры

Черные дыры это. Чем на самом деле являются чёрные дыры

Лаконичное объяснение феномена звучит так. Чёрная дыр — это пространственно-временная область, чье гравитационное притяжение настолько велико, что её не может покинуть ни один объект, в том числе световые кванты.

Когда-то чёрная дыра была массивной звёздой. Пока термоядерные реакции поддерживают в её недрах высокое давление, всё остаётся в норме. Но со временем запас энергии истощается и небесное тело, под действием собственной гравитации, начинает сжиматься. Завершающий этап этого процесса — схлопывание звездного ядра и образование чёрной дыры.

• 1. Выбрасывание черной дырой струи на высокой скорости
• 2. Диск материи перерастает в чёрную дыру
• 3. Чёрная дыра
• 4. Детальная схема региона чёрной дыры
• 5. Размер найденных новых наблюдений

Самая распространённая теория гласит, что подобные феномены есть в каждой галактике, в том числе и в центре нашего Млечного пути. Огромная сила притяжения дыры способна удерживать вокруг себя несколько галактик, не давая им удаляться друг от друга. «Площадь покрытия» может быть разной, всё зависит от массы звёзды, которая превратилась в чёрную дыру, и может составлять тысячи световых лет.

Черные дыры во Вселенной

Существование черных дыр подтверждено относительно недавно (сентябрь 2015 г.), однако до того времени существовал уже немалый теоретический материал по природе ЧД, а также множество объектов-кандидатов на роль черной дыры. Прежде всего следует учесть размеры ЧД, так как от них зависит и сама природа явления:

• Черная дыра звездной массы. Такие объекты образуются в результате коллапса звезды. Как уже упоминалось ранее, минимальная масса тела, способного образовать такую черную дыру составляет 2.5 – 3 солнечных масс.
• Черные дыры средней массы. Условный промежуточный тип черных дыр, которые увеличились за счет поглощения близлежащих объектов, вроде скопления газа, соседней звезды (в системах двух звезд) и других космических тел.
• Сверхмассивная черная дыра. Компактные объекты с 105—1010 масс Солнца. Отличительными свойствами таких ЧД является парадоксально невысокая плотность, а также слабые приливные силы, о которых говорилось ранее. Именно такая сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики Млечного пути (Стрелец А*, Sgr A*), а также большинстве других галактик.

Кандидаты в ЧД

Кандидат в ЧД A0620-00 (V616 Единорога) — двойная звезда в созвездии Единорога на расстоянии 3000 св. лет от Солнца.

Ближайшая черная дыра, а вернее кандидат на роль ЧД – объект A0620-00 (V616 Единорога), который расположен на расстоянии 3000 световых лет от Солнца (в нашей галактике). Он состоит из двух компонент: звезды главной последовательности с массой в половину солнечной массы, а также невидимого тела малых размеров, масса которого составляет 3 – 5 масс Солнца. Если данный объект окажется небольшой черной дырой звездной массы, то по праву стане ближайшей ЧД.

Рентгеновский снимок Лебедь X-1

Следом за этим объектом второй ближайшей черной дырой является объект Лебедь X-1 (Cyg X-1), который был первым кандидатом на роль ЧД. Расстояние до него примерно 6070 световых лет. Достаточно хорошо изучен: имеет массу в 14.8 масс Солнца и радиус горизонта событий около 26 км.

По некоторым источником еще одним ближайшим кандидатом на роль ЧД может быть тело в звездной системе V4641 Sagittarii (V4641 Sgr), которая по оценкам 1999-го года располагалась на расстоянии 1600 световых лет. Однако, последующие исследования увеличили это расстояние как минимум в 15 раз.

Самая большая черная дыра

Сравнение размеров самой крупной черной дыры и Солнечной системы

Самая крупная черная дыра, известная человечеству, носит название FSRQ блазар, находится в галактике S5 0014+81 и выполняет роль ее ядра. Объект отдален от Солнечной системы на 12 млрд световых лет.

Вес небесного тела составляет 40 млрд солнечных масс, а диаметр примерно 0,026 световых лет. Возраст FSRQ блазар равен примерно 12 млрд лет. Это означает, что она появилась всего лишь спустя полтора миллиарда лет с момента появления Вселенной.

Изучив небесное тело, ученые пришли к выводу, что его ресурсов хватит для того, чтобы просуществовать до эпохи черных дыр и стать одним из последних объектов в космосе. Под данной эпохой подразумевается один из сценариев развития будущего Вселенной, когда практически все звезды галактик погаснут, и большинство из них превратится в черные дыры.

И на этом всё, спасибо за внимание!

Что происходит с объектом, когда затухает термоядерная реакция

В тот период, когда термоядерная реакция внутри звезды идет на спад и постепенно вовсе затухает, она начинает сильно сжиматься. В результате этого процесса возникает нейтронная материя – это очень плотная субстанция. Ее масса невообразимо велика.

Чтобы представить насколько плотная и тяжелая нейтронная материя, можно провести аналогию с привычным фруктом. Масса шара, состоящего из нейтронной материи, величиной с яблоко больше, чем вес всех морских обитателей планеты Земля в десять раз.

Именно такие процессы происходят, когда небесные светила заканчивают свое существование. Из огромного огненного шара они превращаются в маленькие и очень тяжелые объекты – нейтронные звезды.

Вокруг этого потухшего светила образуется гравитационное поле огромной силы. Именно оно притягивает к себе все, что приближается к нему в космическом пространстве. Сила притяжения очень велика.

Чёрная дыра

анализ понятийно — терминологической базы; 2. анализ источниковой базы; 3. анализ научной литературы. §1…

Мнение авторитетных людей по поводу затопления станции «Мир»

Ю.Коптев на 2001 год занимал пост Генерального директора Российского авиационно-космического агентства с 1992г. Следовательно, был осведомлен в состоянии и положении орбитальной станции практически с момента запуска в эксплуатацию…

Основные сведения об астероидах

Формирование астероидов

В период формирования Солнца условия не были, конечно, одинаковыми на разных расстояниях от Солнца и менялись с течением времени. Вещество оставалось холодным только вдали от Солнца…

1.2 Анализ представлений о черных дырах

В истории представлений о чёрных дырах условно можно выделить три периода: Начало первого периода связано с опубликованной в 1784 году работой Джона Мичелла, в которой был изложен расчёт массы для недоступного наблюдению объекта…

Черные дыры

1. История идеи о черных дырах.

Английский геофизик и астроном Джон Мичелл предположил, что в природе могут существовать столь массивные звезды, что даже луч света не способен покинуть их поверхность. Используя законы Ньютона, Мичелл рассчитал…

Черные дыры

3. Свойства черных дыр

Вблизи черной дыры напряженность гравитационного поля так велика, что физические процессы там можно описывать только с помощью релятивистской теории тяготения. Согласно ОТО…

Черные дыры

4. Поиски черных дыр

Расчеты в рамках ОТО указывают лишь на возможность существования черных дыр, но отнюдь не доказывают их наличия в реальном мире, открытие черной дыры стало бы важным шагом в развитии физики…

Черные дыры

5. Термодинамика и испарение чёрных дыр

Представления о чёрной дыре как об абсолютно поглощающем объекте были скорректированы С.Хокингом в 1975 году. Изучая поведение квантовых полей вблизи чёрной дыры, он предсказал…

Черные дыры

7. Виды черных дыр

А) Сверхмассивные чёрные дыры Разросшиеся очень массивные чёрные дыры, по современным представлениям, образуют ядра большинства галактик. В их число входит и массивная чёрная дыра в ядре нашей галактики — Стрелец A*…

Чёрные дыры: объекты космических исследований

История идеи о черных дырах

Английский геофизик и астроном Джон Мичелл (J.Michell, 1724-1793) предположил, что в природе могут существовать столь массивные звезды, что даже луч света не способен покинуть их поверхность. Используя законы Ньютона, Мичелл рассчитал…

Чёрные дыры: объекты космических исследований

Небесная механика черных дыр

Согласно ньютоновской теории тяготения любое тело в гравитационном поле звезды движется либо по разомкнутым кривым — гиперболе или параболе, — либо по замкнутой кривой — эллипсу (в зависимости от того…

Как появляются черные дыры

Зарождение таких объектов black holes находится в прямой пропорциональности от веса. Здесь их можно поделить на околосолнечные (вес равен нескольким светилам) и массивно-масштабные (габариты в миллионы раз больше). Чем она тяжелее, тем шире горизонт событий.

Самые старшие – околосолнечные, они зародились на заре появления во Вселенной. Изначально габариты черной дыры превышали Солнце в 25-70 раз, когда сокращение остановилось, произошел взрыв, центр стал черной дырой. Превышение Солнца в миллионы раз создается за счет огромных газовых туманностей, их масса формирует мегабольшую дыру. Пример – Стрелец А*, что в 26 св. лет от нашей системы. Этот объект пребывает в центре. Если поглощение одностороннее, то вся масса вращается в одном направлении.

Как обнаружить черную дыру

Вычисляют черные дыры в основном на основе математических методов. В основном это теоретические суждения, базируются они на сложных вычислениях. Но есть координаты, которые позволяют зафиксировать определенный уровень космического излучения или отсутствия сигналов, что дает основания предположить наличие подобных поглощающих объектов.

Как умирают черные дыры

Для исчезновения необходима потеря всей массы, но ничто не может выйти из-за пределов после пересечения границы. Дыра может излучать виртуальные частицы в виде туннельного эффекта – они попарно рождаются и аннигилируются, не контактируя с миром. Если они появятся на горизонте, то мощная гравитация их способна разделить. Одна упадет внутрь, другая начнет двигаться в противоположном направлении, будет наблюдаема, имеет положительный заряд. И дыра начнет терять свою энергию, начнется эффект испарения.

Постепенно с сокращением массы излучение частиц черной дыры станет интенсивнее. На финальной стадии размер сократится до квантовой формы, выделится колоссальное количество излучения, равное миллиону атомных бомб. Такие дыры могли появиться в ходе Большого взрыва, и масса в 1012 кг могла бы испаряться до наших дней. Но сам факт взрыва черных дыр земными средствами наблюдения не фиксируется.

Промежуточные черные дыры – застрявшие посередине

Ученые когда-то считали, что черные дыры имеют только малые и большие размеры. Но недавние исследования показали возможность существования средних или промежуточных черных дыр (IMBH). Такие тела могут образовываться, когда звезды в кластере сталкиваются по цепной реакции. Некоторые из этих звезд, образовавшихся в одной и той же области пространства, в конечном итоге могут коллапсировать вместе в центре галактики и создать сверхмассивную черную дыру.

В 2014 году астрономы обнаружили объект, оказавшийся черной дырой промежуточной массы. Он находится в рукаве спиральной галактики.

Что такое радиус Шварцшильда и как он связан с чёрными дырами?

В математическом смысле всё что угодно может стать чёрной дырой, но при условии, что есть возможность сжать объект до достаточно малых размеров, при этом сохранив его массу. Всё во Вселенной имеет так называемый гравитационный радиус или радиус Шварцшильда. Это радиус сферы, до которого нужно сжать объект, сконцентрировав всю его массу в столь малом объёме, что его плотность станет настолько большой, а его гравитационное поле станет так велико, что даже свет не сможет избежать притяжения этого объекта. Размер чёрной дыры, а точнее — радиус сферы Шварцшильда пропорционален массе звезды. А поскольку астрофизика никаких ограничений на размер звезды не накладывает, то и чёрная дыра может быть сколь угодно велика.

Виды черных дыр

Всего существует четыре разновидности этих объектов, у каждого вида – свои отличия.

Первичные черные дыры

Черные дыры вселенной – результат полного выгорания звездного топлива. После термоядерных процессов светило остывает и сжимается под силой гравитации. Если этот процесс приостановится, то появится нейтронная звезда. Продолжаясь, из-за коллапса притяжения звезда превращается в черную дыру.

Сверхмассивные черные дыры

Это черные дыры гигантских размеров и массы. Их вес больше, чем думали ранее, например, 3 млрд. солнечных весит дыра в галактике М-87. Они способствуют вращению звезд, и весить должны еще больше. Чаще всего дыра находится по центру звездного скопления и служит галактическим ядром. Наращивание веса идет за счет поглощения материала в черную дыру из космоса.

Черные дыры звездных масс

Пока их наличие не доказано. Возможно, такие объекты появились в результате колебаний гравиполя, отклонений однородности. Если такие дыры есть, то они относительно невелики по габаритам и массе, даже меньше Солнца.

Квантовые черные дыры

Образуются в итоге ядерных процессов, где активизируется большой объем энергии. Но это только теория, человеческая наука порог не преодолела в своих исследованиях. Такую черную дыру можно получить после столкновения массы протонов. Результатом будет максимона – простая частица. Она и будет считаться черной дырой квантового типа. Это будет тяжелейшая элементарная частица.

Почему Хокинг ошибся по поводу черных дыр?

Согласно недавнему исследованию Стивена Хокинга (Stephen Hawking), создавшего настоящий переполох, некоторые издания объявили о том, что черных дыр нет. Однако, это не совсем то, что утверждал Хокинг. Впрочем уже сейчас понятно, что предположение Хокинга о черных дырах ошибочно, потому что парадокс, который он пытается доказать, уже не парадокс вовсе.

Это все сводится к известному нам парадоксу огненной стены черных дыр. Главной особенностью черной дыры является ее горизонт событий. Горизонт событий черной дыры – точка невозврата при приближении к ней. В общей теории относительности Эйнштейна, горизонт событий представляет собой пространство и время, которые настолько деформированы под воздействием силы тяжести, что их невозможно покинуть. Пересечете горизонт событий — и вы навсегда в ловушке.

Это односторонняя природа горизонта событий уже давняя проблема для понимания гравитационной физики. Например, горизонт событий черной дыры, казалось бы, нарушает законы термодинамики. Один из принципов термодинамики гласит о том, что ничто не должно иметь температуру абсолютного нуля. Даже очень холодные вещи излучают немного тепла, но если черная дыра поглощает свет, то она не выделяет никакого тепла. Таким образом, температура черной дыры равна нулю, что не возможно.

Тогда в 1974 году Стивен Хокинг показал, что черные дыры излучают свет благодаря квантовой механике. В квантовой теории есть пределы тому, что может быть известно об объекте. Например, вы не можете знать точно энергию объекта. Из-за этой неопределенности, энергия системы может колебаться спонтанно, до тех пор, пока ее средняя величина остается постоянной. Хокинг продемонстрировал, что вблизи горизонта событий черной дыры пары частиц могут появиться, когда одна частица оказывается в ловушке внутри горизонта событий (немного снижая массу черной дыры), а другая может избежать этого, в виде излучения (унося немного энергии черной дыры).

В то время как излучение Хокинга решило одну проблему с черными дырами, оно создало еще одну, известную как парадокс огненной стены. Когда квантовые частицы появляются парами, они спутаны, то есть, они связаны в квантовом смысле. Если одна частица захватывается черной дырой, а другая вырывается, тогда спутанность пары нарушается. В квантовой механике можно было бы сказать, что пара частиц появляется в чистом, первоначальном, виде, и горизонт событий, казалось бы, сломал это состояние.

В прошлом году было показано, что если излучение Хокинга в чистом виде, тогда либо оно не может излучать в направлении, требуемом термодинамикой, или это создаст огненную стену частиц высокой энергии вблизи поверхности горизонта событий. Это часто называют парадокс огненной стены, потому что согласно общей теории относительности, если оказаться вблизи горизонта событий черной дыры, ничего необычного не удастся заметить. Основная идея общей теории относительности (принцип эквивалентности) требует, чтобы, если вы свободно падаете к горизонту событий, не должно быть сильной огненной стены частиц высокой энергии. В своей работе Хокинг предложил решение этого парадокса, предположив, что черные дыры не имеют горизонты событий. Вместо этого они имеют кажущиеся горизонты, которые не требуют соответствия огненной стены и термодинамики. Поэтому заявление «черных дыр нет» популярно в прессе.

Но парадокс огненной стены возникает только при излучении Хокинга в чистом виде, и исследование  Сабины Хоссенфельдер (Sabine Hossenfelder) показывает, что излучение Хокинга не в чистом виде. В своей статье, Хоссенфельдер показывает, что вместо пары спутанных частиц, излучение Хокинга связано с двумя такими парами. Одна спутанная пара попадает в ловушку черной дыры, в то время как другая убегает. Процесс похож на первоначальное предложение Хокинга, но частицы Хокинга не в чистом виде.

Таким образом, нет никакого парадокса. Черные дыры могут излучать свет таким образом, который согласуется с термодинамикой, и область вблизи горизонта событий не имеет огненной стены, как требует общая теория относительности. В итоге, предложение Хокинга является решением проблемы, которой не существует.

Возникновение теории черных дыр

В 1784-м году английский священник и естествоиспытатель Джон Мичелл впервые упомянул в письме Королевскому обществу некое гипотетическое массивное тело, которое имеет настолько сильное гравитационное притяжение, что вторая космическая скорость для него будет превышать скорость света. Вторая космическая скорость – это скорость, которая потребуется относительно малому объекту, чтобы преодолеть гравитационное притяжение небесного тела и выйти за пределы замкнутой орбиты вокруг этого тела. Согласно его расчетам, тело с плотностью Солнца и с радиусом в 500 солнечных радиусов будет иметь на своей поверхности вторую космическую скорость равную скорости света. В таком случае даже свет не будет покидать поверхность такого тела, а потому данное тело будет лишь поглощать поступающий свет и останется незаметным для наблюдателя – неким черным пятном на фоне темного космоса.

Однако, концепция сверхмассивного тела, предложенная Мичеллом, не привлекала к себе большого интереса, вплоть до работ Эйнштейна. Напомним, что последний определил скорость света как предельную скорость передачи информации. Кроме того, Эйнштейн расширил теорию тяготения для скоростей близких к скорости света (ОТО). В результате этого к черным дырам уже было не актуально применять ньютоновскую теорию.

Интерактивная модель черной дыры (откроется в новом окне)

Уравнение Эйнштейна

В результате применения ОТО к черным дырам и решения уравнений Эйнштейна были выявлены основные параметры черной дыры, которых всего три: масса, электрический заряд и момент импульса. Следует отметить значительный вклад индийского астрофизика Субраманьяна Чандрасекара, который создал фундаментальную монографию: «Математическая теория чёрных дыр».

Таким образом решение уравнений Эйнштейна представлено четырьмя вариантами для четырех возможных видов черных дыр:

• ЧД без вращения и без заряда – решение Шварцшильда. Одно из первых описаний черной дыры (1916 год) при помощи уравнений Эйнштейна, однако без учета двух из трех параметров тела. Решение немецкого физика Карла Шварцшильда позволяет высчитать внешнее гравитационное поле сферического массивного тела. Особенность концепции ЧД немецкого ученого состоит в наличии горизонта событий и скрывающейся за ним сингулярности. Также Шварцшильд впервые вычислил гравитационный радиус, получивший его имя, определяющий радиус сферы, на которой располагался бы горизонт событий для тела с данной массой.
• ЧД без вращения с зарядом – решение Рейснера-Нордстрёма. Решение, выдвинутое в 1916-1918 годах, учитывающее возможный электрический заряд черной дыры. Данный заряд не может быть сколь угодно большим и ограничен по причине возникающего электрического отталкивания. Последнее должно компенсироваться гравитационным притяжением.
• ЧД с вращением и без заряда – решение Керра (1963 год). Вращающаяся черная дыра Керра отличается от статичной, наличием так называемой эргосферы (об этой и др. составных черной дыры – читайте далее).
• ЧД с вращением и с зарядом — Решение Керра — Ньюмена. Данное решение было вычислено в 1965-м году и на данный момент является наиболее полным, так как учитывает все три параметра ЧД. Однако, все же предполагается, что в природе черные дыры имеют несущественный заряд.

Что будет, если попасть в черную дыру?

• Событийный горизонт. Как только ты пересечешь событийный горизонт черной дыры, уже не сможешь вернуться обратно. Событийный горизонт – это точка, за которой гравитационное притяжение настолько сильно, что ни свет, ни какая-либо другая материя не может покинуть черную дыру. Ты будешь навсегда заключен внутри нее.
• Сжатие и растяжение. Когда ты приблизишься к черной дыре, сила ее гравитационного притяжения будет растягивать твое тело в направлении черной дыры и сжимать в поперечном направлении. Этот процесс называется “спагеттификацией”, и он может быть крайне болезненным и разрушительным.7000
• Разрушение. Перед тем как ты пересечешь событийный горизонт, ты будешь подвержен чрезвычайно сильным приливам, вызванным разницей гравитационных сил между твоими ногами и головой. Это приведет к разрушению твоего тела на молекулярном уровне. Называется процесс “раздроблением”.
• Сингулярность. После того как ты пересечешь событийный горизонт, ты окажешься внутри черной дыры и в конечном итоге приблизишься к сингулярности – точке с бесконечной плотностью и кривизной пространства-времени. Физические законы, которые мы знаем, перестают действовать в этой экстремальной области, и невозможно предсказать, что произойдет дальше.
• Парение. Считается, что процесс падения в черную дыру может быть “парением”, где ты можешь пережить огромные временные интервалы, наблюдая за внешним миром, хотя для наблюдателей извне это будет казаться, что ты застрял на событийном горизонте навсегда.

Сколько времени нужно, чтобы черная дыра умерла?

Продолжительность жизни черной дыры зависит от ее массы.

Вы можете действительно узнать это, только проведя расчеты квантовой теории поля, чтобы выяснить это, что, мягко говоря, сложно.

Как правило, считается, что потеря массы из-за излучения Хокинга происходит с разной скоростью в зависимости от размера черной дыры.

Интересно, что черные дыры с меньшей массой теоретически теряют свою массу быстрее, чем более крупные.

Это потому, что кривизна, которую они создают в пространстве, более интенсивна вокруг их горизонта событий.

Но даже в этом случае на это уходит очень и очень много времени.

Например, предполагается, что черной дыре с массой Солнца потребуется 1067 лет, чтобы полностью рассеяться.

Для больших черных дыр во Вселенной это может занять невероятные 10100 лет.

Эти цифры намного больше предполагаемого возраста нашей Вселенной, составляющего 13,8 миллиарда лет, но это не навсегда.

Это означает, что когда все звезды и планеты давно погибнут, черные дыры будут доминировать, прежде чем исчезнут сами.

Белая дыра. Теории о существовании белых дыр

Предположим, что белые дыры действительно существуют. Тогда откудаже они берутся, икак ихобразование влияет начеловечество?

Давайте представим себе черную дыру (коллапсар) только собратным течением времени. Назовем еебелая дыра. Возможно, она являет собой полную противоположность черной. Попробуем привести немного фактов:

• черные дыры своей мощной гравитацией собирают вокруг себя вкосмосе всю материю, втовремя как белые теоретически должны отталкивать ее от себя.
• если изгоризонта событий коллапсара невозможно выйти— товойти загоризонт событий белой также невозможно.
• коллапсар поглощает вещество, итем самым выделяет энергию —в товремя как былая дыра выделяет вещество ипоглощает энергию ит.д.

Вовселенной существование коллапсар— уже давно неоткрытие. Авот образование вселенной белых дыр так иосталось гипотетическими рассуждениями.

Однако группа израильских ученых утверждает, что они смогли зафиксировать нафото белую дыру ввиде вспышки. Характеристики вспышки гипотетической белой дыры отличаются отпрежде известных различных вспышек звезд. Ученые считают, что мгновенный распад белой дыры похож наБольшой взрыв, новомного раз меньше. Такому взрыву было присвоено название Малый взрыв. Онхарактерен тем, что когда происходит, изнеоткуда появляется множество энергии иматерии. Онкакбы выбрасывает все, что было накоплено внутри.

Изучая эти особенности, можно констатировать, что загадки существования белых дыр, могут быть только дотех пор, пока какие-то конкретные объекты необнаружат космонавты. Также стоит отметить, что белая дыра сможет быть реальностью только втом случае, пока веерамках небудет ниодной изчастиц материи. Поскольку, если хотябы одна альфа-частица попадет внее, тобелая дыра мгновенноже разрушится.

Конечноже, как влюбой гипотетической теории здесь тоже есть люди, которые на100% уверены всуществовании белых дыр. Вуниверситете Aix-MarseilleUniversity воФранции есть группа ученых, которые упорно пытаются объяснить человечеству, что втеории черных ибелых областей пространства-времени уже давно лежит физика, вкоторой есть теория петель квантовой гравитации.

Какие бывают и как образуются черные дыры

Условия (главным образом, масса), при которых конечным состоянием эволюции звезды является чёрная дыра, изучены недостаточно хорошо, так как для этого необходимо знать поведение и состояния вещества при чрезвычайно высоких плотностях, недоступных экспериментальному изучению. Дополнительные сложности представляет моделирование звёзд

В настоящее время существование чёрных дыр звёздных и галактических масштабов считается большинством ученых надёжно доказанным астрономическими наблюдениями

Американские астрономы установили, что массы сверхмассивных чёрных дыр могут быть значительно недооценены. Исследователи установили, что для того, чтобы звёзды двигались в галактике М87 <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C87> (которая расположена на расстоянии 50 миллионов световых лет от Земли) так, как это наблюдается сейчас, масса центральной чёрной дыры должна быть как минимум 6,4 миллиарда солнечных масс, то есть в два раза больше нынешних оценок ядра М87, которые составляют 3 млрд. солнечных масс.

Для чёрной дыры в ядре галактики гравитационный радиус равен 3•1015 см = 200 а. е., что в пять раз больше расстояния от Солнца до Плутона. Критическая плотность при этом равна 0,2•10-3 г/см³, что в несколько раз меньше плотности воздуха.

3.Первичные чёрные дырыв настоящее время носят статус гипотезы. Если в начальные моменты жизни Вселенной существовали достаточной величины отклонения от однородности гравитационного поля и плотности материи, то из них путём коллапса могли образовываться чёрные дыры. При этом их масса не ограничена снизу, как при звёздном коллапсе — их масса, вероятно, могла бы быть достаточно малой. Обнаружение первичных чёрных дыр представляет особенный интерес в связи с возможностями изучения явления испарения чёрных дыр.

4.Квантовые чёрные дыры.

Предполагается, что в результате ядерных реакций могут возникать устойчивые микроскопические чёрные дыры, так называемые квантовые чёрные дыры. Для математического описания таких объектов необходима квантовая теория гравитации Даже если квантовые чёрные дыры существуют, время их существования крайне мало, что делает их непосредственное обнаружение очень проблематичным.

В последнее время предложены эксперименты с целью обнаружения свидетельств появления чёрных дыр в ядерных реакциях. Однако для непосредственного синтеза чёрной дыры в ускорителе необходима недостижимая на сегодня энергия 1026 эВ. По-видимому, в реакциях сверхвысоких энергий могут возникать виртуальные промежуточные чёрные дыры.

Эксперименты по протон-протонным столкновениям с полной энергией 7 ТэВ на Большом адронном коллайдере

космический черный дыра вселенная

Заключение

Чёрные дыры являются совершенно необычными по своим свойствам объектами. Несмотря на весь прогресс, достигнутый в их изучении, природа пространства и времени чёрных дыр в большой мере остаётся загадочной. Некоторые аспекты этой проблемы всё ещё выглядят как научные забавы, интересные только для специалистов.

Что касается практической реализации новых идей, хотелось бы напомнить то, что в середине XIX века даже такая практическая (теперь) вещь, как электричество, казалась научной абстракцией. Когда британский премьер-министр того времени спросил Фарадея о практической ценности электричества, Фарадей ответил: „Когда-нибудь ваше правительство введёт на него налог“.

Что случится, если человечеству удастся создать искусственную черную дыру? Оказывается, черные дыры не являются совсем «черными», они излучают так называемое «излучения Хокинга», что заставляет их терять энергию, а следовательно и массу с течением времени. Для больших черных дыр количество излучения является очень маленькой, но маленькие черные дыры могут быстро превратить свою массу в огромное количества энергии.

Луи Крэйн и Свон Вестморланд попытались вычислить, что потребуется для создания маленькой черной дыры, чтобы можно было использовать ее энергию. Они считают, что существует «золотая середина» для искусственных черных дыр, которые будут достаточно малыми, чтобы создавать огромное количество энергии, но достаточно большими, чтобы они не смогли сразу отдали всю свою энергию. По расчетам ученых идеальная искусственная черная дыра должна иметь массу около миллиона метрических тонн, а ее размер будет около одной тысячной размера протона. Черная дыра начнет моментально отдавать энергию, которая была сжата.

Перейти на страницу:12

Что внутри черной дыры: догадки

Некоторые из математиков считают, что внутри этих загадочных объектов Вселенной находятся так называемые червоточины — переходы в другие Вселенные. Иными словами, в точке сингулярности расположен пространственно-временной туннель. Эта концепция послужила источником вдохновения для многих писателей и режиссеров. Однако подавляющее большинство астрономов считают, что никаких туннелей между Вселенными не существует. Однако даже если бы они действительно были, у человека нет никаких способов узнать, что находится внутри черной дыры.

Существует и другая концепция, согласно которой в противоположном конце такого туннеля находится белая дыра, откуда из нашей Вселенной в другой мир через черные дыры поступает гигантское количество энергии. Однако на данном этапе развития науки и техники о путешествиях подобного рода не может быть и речи.