Долгое время, казалось, таинственные черные дыры существовали исключительно в умах физиков-теоретиков. Теперь, благодаря достижениям современной науки стало ясно: они действительно существуют. 14 сентября 2015 года гравитационные волны впервые осциллировали пространство-время в американских детекторах LIGO. Доказательство ряби пространства-времени, предсказанное Альбертом Эйнштейном (1879–1955) 100 годами ранее, является в то же время экспериментальным доказательством физического существования черных дыр.
Первый измеренный сигнал GW150914 возник из двух черных дыр с 36 и 29 солнечными массами, которые когда-то окружали друг друга в виде двойной звездной системы, пока они окончательно не слились в объект из 62 солнечных масс.
Спустя несколько месяцев исследователи зарегистрировали гравитационные волны от источника GW151226 от аналогичной системы. Эти события чрезвычайно потрясли структуру пространства-времени. И внушительным образом подтвердили существование этого непознанного космического монстра.
Но что же известно простому обывателю о черных дырах? Лишь несколько фактов, когда-то усвоенных на школьных уроках астрономии. Попробуем компенсировать этот пробел в знаниях. Представляем топ-10 интересных фактов о черных дырах в космосе.
Список
10. Могут быть бесконечно большими
Чёрные дыры, имеющие суперразмер, могут достигать от 105 до 1010 солнечных масс. До сих пор неясно, как они возникли и развивались. Исследователи предполагают, что сверхмассивная черная дыра есть почти в каждом центре галактики.
Черная дыра, которая находится в центре Млечного Пути, также принадлежит к этой категории с 3,6 миллионами солнечных масс. Если черная дыра окружена вращающимся газопылевым диском, то материя может нагреться и начать светиться очень ярко. Такие явления называются сейфертовскими галактиками или квазарами.
9. Они едва заметны
Черные дыры трудно найти, потому что они не излучают свет. Проходящие лучи света отклоняются от их орбиты из-за огромной силы тяжести. Есть также черные дыры, которые «спят» и становятся активными только тогда, когда материя приближается.
Поскольку черные дыры поглощают весь свет, как это делают многие блестящие космические объекты на небе, астрономы не могут определить их непосредственно. Но есть несколько ключей, которые показывают присутствие черной дыры.
С одной стороны, сильная гравитация черной дыры притягивает любые окружающие объекты. Астрономы используют эти беспорядочные движения, чтобы сделать вывод о присутствии невидимого монстра, который скрывается поблизости.
Или объекты могут вращаться вокруг черной дыры, и астрономы могут искать звезды, которые, кажется, совершенно не движутся, чтобы обнаружить вероятного кандидата на звание черной дыры. Так астрономы в конце 2000-х годов определили Стрельца А как черную дыру.
8. Черные дыры - гигантские пылесосы
Некоторые ученые называет черные дыры гигантскими скоплениями материи в очень маленьком пространстве. Также они признаются, что черные дыры действуют как супер-сильный космический пылесос.
Они притягивают материю, а затем беспощадно поглощают ее, как плотоядное растение в глубоком вентиляционном отверстии. Они также ловят звезды, когда те попадают в зону притяжения такой черной дыры. В этом случае, звездная материя вращается вокруг черной дыры, нагревается и ярко светится, прежде чем исчезнуть в ней.
В 2010 году исследователи наблюдали с помощью телескопа, как гигантская черная дыра в прямом смысле порвала звезду.
7. Влияют на время
Согласно Теории относительности Эйнштейна, время для разных наблюдателей протекает по-разному. При скоростях, приблежающихся к скорости света, время течет медленнее для перемещающегося тела. То есть, скорость света – это абсолютная величина, достичь которой нереально, а время всегда относительно.
В свое время Эйнштейн сделал вывод, что гравитация появляется в результате искривления пространства-времени. Подобную закономерность он назвал общей теорией относительности. В искривленном пространстве-времени все элементы перемещаются по кратчайшему пути.
Общая теория относительности говорит о том, что скорость времени находится в прямой зависимости от гравитационного поля.
Черные дыры имеют настолько большую массу, что искривляют пространство-время таким образом, что в нем возникает бездонный провал. Поэтому, попав туда, вернуться уже нереально.
6. Выбрасывают в космос материю
Черные дыры также являются своего рода всеядными едоками, которые часто выдают свое местоположение. Когда они притягивают окружающие звезды, их мощные гравитационные и магнитные силы перегревают падающий газ и пыль, заставляя их излучать радиацию. Часть этой светящейся материи охватывает черную дыру в кружащейся области, называемой аккреционным диском.
При этом материя, которая начинает падать в черную дыру, не обязательно останется там. Черные дыры могут иногда выбрасывать падающую звездную пыль, превращая ее в своего рода могучие радиационные отрыжки.
5. Не воронки, а сферы
В большинстве учебников по астрономии и пособий черные дыры изображены в виде воронок. Это объясняется тем, что они показаны с точки зрения гравитационного колодца. На самом деле черные дыры своей формой больше напоминают сферу.
4. Почему черные
Несмотря на то, что черная дыра не имеет материи, у нее есть поверхность — «горизонт событий». Это в некотором смысле ограничитель, через который ничто не может проникнуть наружу — ни радиосигнал, ни даже частицы света, вращающиеся на огромных скоростях. Отсюда возникло и слово «черная».
3. В центре не действуют законы физики
Если черная дыра вращается, ее горизонт событий немного деформируется. Однако, пространство-время его ближайшего окружения и существующая там материя вращаются вместе с ней. Эта область влияния черной дыры называется эргосферой и имеет форму эллипсоида. Материя, которая однажды вошла в нее извне, не обязательно погружается прямо в пространственно-временную ловушку, однако сначала она вращается вместе с ней.
2. Ни одна черная дыра не похожа на другие
Сверхмассивные черные дыры, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна, могут иметь массы, равные миллиардам солнц; эти космические монстры, вероятно, прячутся в центрах большинства галактик.
Млечный Путь содержит свою сверхмассивную черную дыру в центре, известную как Стрелец A, которая более чем в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца.
Крошечные члены семейства черных дыр пока теоретические. Эти маленькие вихри тьмы могли ожить вскоре после того, как Вселенная образовалась в результате большого взрыва, около 13,7 миллиардов лет назад, а затем быстро испарилась.
Астрономы также подозревают, что во Вселенной существует класс объектов, называемых черными дырами средней массы, хотя доказательства их существования до сих пор спорны.
1. Открыл Джон Уилер
Джон Арчибальд Уилер установил термин «черная дыра» в 1967 году. До этого «отец» теории относительности Альберт Эйнштейн уже имел дело с черными дырами. По его мнению, черные дыры – это места пространства-времени, которые настолько сильно изогнуты, что свет не может пройти мимо, оставшись не поглощенным.
В 1982 году первая Большая дыра за пределами нашей галактики была обнаружена в Большом Магеллановом облаке, на расстоянии около 150 000 световых лет.
