Чорні дірирозбурхують уяву багатьох - як вчених, так і людей далеких від світу науки. Причому не всі розуміють, що таке чорна діра.
Надмасивні чорні діри
Предпологают, що такі чорні діри знаходяться в центрах галактик. Їх маса може становити до 10 в дев'ятому ступені мас Сонця. Ці висновки зроблені на підставі аналізу руху зірок близько центрів галактик.
Існує також гіпотеза, згідно з якою надмасивні чорні діри знаходяться в центрах квазарів - маловивчених і найвіддаленіших із тих космічних об'єктів, які можна спостерігати з Землі. Квазари є ядрами галактик і в своєму центрі мають чорну діру.
Квазари мають неймовірно сильною світність і невеликими розмірами, їх можна спостерігати на відстані в 10 млрд світлових років. Ці об'єкти виділяють величезну енергію у всіх областях спектру електромагнітних хвиль, а особливо - в інфрачервоній області.
Первинні або реліктові чорні діри
Найменші чорні діри, утворення яких відбувалося на ранніх стадіях розвитку Всесвіту. З'явилися внаслідок неоднорідності Великого Вибуху згустки речовини могли стискатися до стану чорних дір, поки інша частина речовини розширювалася.
Чорна діра - це не завжди щось дуже велике і важке. Вчені припускають, що розмір деяких первинних чорних дір може бути значно менше розмірупротона.
В іншій нашій статті ви можете дізнатися, як працює ядерний реактор. А якщо знадобиться допомога з навчанням - звертайтеся в
З усіх відомих людству об'єктів, які знаходяться в космічному просторі, чорні діри виробляють саме страшне і незрозуміле враження. Це відчуття охоплює практично кожної людини при згадці чорних дір, незважаючи на те, що про них людству стало відомо вже більш ніж півтора століття. Перші знання про дані явища були отримані ще задовго до публікацій Ейнштейна про теорію відносності. Але реальне підтвердження існування цих об'єктів було отримано не так давно.
Звичайно ж, чорні діри по праву славляться своїми дивними фізичними характеристиками, які породжують ще більше загадок у Всесвіті. Вони з легкістю кидають виклик всім космічним законам фізики і космічної механіки. Для того щоб усвідомити всі деталі і принципи існування такого явища, як космічна діра, нам потрібно ознайомитися з сучасними досягненнями в астрономії і застосувати фантазію, крім того, доведеться вийти за рамки стандартних понять. Для більш легкого усвідомлення і ознайомлення з космічними дірами портал сайт підготував багато цікавої інформації, яка стосується даних явищ у Всесвіті.
Особливості чорних дір від порталу сайт
Перш за все, потрібно відзначити, що чорні діри не беруться з нізвідки, вони утворюються із зірок, які мають гігантські розміри і масу. Крім того, найбільшою особливістю і унікальністю кожної чорної діри є те, що вони мають дуже сильним гравітаційним притяганням. Сила тяжіння об'єктів до чорної діри перевищує другу космічну швидкість. Такі показники гравітації говорять про те, що з поля дії чорної діри не можуть вирватися навіть промені світла, оскільки вони мають значно меншою швидкістю.
Особливістю тяжіння можна назвати те, що воно притягує всі об'єкти, які знаходяться в безпосередній близькості. Чим більше об'єкт, який проходить в близькості чорної діри, тим більшого впливу та притягнення він отримає. Відповідно можна зробити висновок, що чим більше об'єкт, тим сильніше його притягує чорна діра, а для того, щоб уникнути подібного впливу космічне тіло повинно мати дуже високими швидкісними показниками пересування.
Також можна з упевненістю зазначити, що у всьому Всесвіті немає такого тіла, яке змогло б уникнути тяжіння чорної діри, опинившись в безпосередній близькості, оскільки навіть найшвидший за швидкістю світловий потік не може уникнути цього впливу. Для усвідомлення особливостей чорних дір відмінно підходить теорія відносності, виведена ще Ейнштейном. Відповідно до цієї теорії гравітація здатна впливати на час і спотворення простору. Також вона говорить, що чим більше об'єкт, що знаходиться в космічному просторі, тим сильніше він гальмує час. У близькості від самої чорної діри час як би зовсім зупиняється. при попаданні космічного корабляв поле дії космічної діри можна було б спостерігати, як він з наближенням сповільнювався б, а в кінцевому підсумку і зовсім зник.
Не варто дуже сильно лякатися таких явищ, як чорні діри і вірити всій ненауковою інформації, яка може існувати на даний момент. Перш за все, потрібно розвіяти найпоширеніший міф про те, що чорні діри можуть всмоктувати всю навколишню їх матерію і об'єкти, і при цьому вони збільшуються і поглинають все більше і більше. Все це не зовсім вірно. Так, дійсно, вони можуть поглинати космічні тіла і матерію, але тільки ті, які знаходяться на певній відстані від самої діри. Крім своєї потужної гравітації, вони мало чим відрізняються від звичайних зірок з гігантською масою. Навіть коли наше Сонце перетвориться в чорну діру, воно зможе затягнути тільки об'єкти, розташовані на невеликій відстані, а всі планети так і залишаться обертатися за звичними орбітах.
Звертаючись до теорії відносності, можна зробити висновок, що всі об'єкти з сильною гравітацією можуть впливати на викривлення часу і простору. Крім того, чим більше маса тіла, тим і спотворення буде сильніше. Так, зовсім недавно вченим вдалося побачити це на практиці, коли можна було споглядати інші об'єкти, які повинні були бути недоступні нашому погляду через величезних космічних тіл таких, як галактики або чорні діри. Все це можливо за рахунок того, що проходять поруч від чорної діри або іншого тіла світлові промені дуже сильно згинаються під впливом їх гравітації. Такий тип спотворення дозволяє вченим заглянути значно далі в космічний простір. Але при таких дослідженнях дуже складно визначити реальне місцезнаходження досліджуваного тіла.
Чорні діри не з'являються з нізвідки, вони утворюються в результаті вибуху надмасивних зірок. Причому для того щоб сформувалася чорна діра, маса підірваної зірки повинна бути як мінімум в десять разів більше, ніж маса Сонця. Кожна зірка існує за рахунок термоядерних реакцій, які проходять всередині зірки. При цьому виділяється сплав водню в процесі синтезу, але і він не може покинути зону дії зірки, оскільки її гравітація притягує водень назад. Весь цей процес і дозволяє існувати зірок. Синтез водню і гравітація зірки - досить налагоджені механізми, але порушення цього балансу може призвести до вибуху зірки. У більшості випадків до нього приводять вичерпання ядерного палива.
Залежно від маси зірки можливі кілька сценаріїв їх розвитку після вибуху. Так, масивні зірки утворюють поле вибуху наднової зірки, причому більшість з них так і залишаються позаду ядра колишньої зірки, такі об'єкти астронавти називають Білими Карликами. У більшості випадків навколо цих тіл утворюється газова хмара, яке утримується гравітацією цього карлика. Можливий і інший шлях розвитку надмасивних зірок, при якому отримана чорна діра буде дуже сильно притягувати всю матерію зірки до її центру, що призведе до сильного її стиску.
Такі стислі тіла іменуються як нейтронні зірки. У винятковому випадку можна допустити після вибуху зірки можливе утворення чорної діри в прийнятому нами розумінні даного явища. Але щоб була створена діра, маса зірки повинна бути просто гігантської. В цьому випадку при порушенні балансу ядерних реакцій гравітація зірки просто божеволіє. При цьому вона починає активно коллапсировать, після чого стає тільки точкою в просторі. Іншими словами, можна сказати, що зірка як фізичний об'єкт перестає існувати. Незважаючи на те, що вона зникає, за нею утворюється чорна діра з тими ж показниками сили тяжіння і масою.
Саме коллапсірованія зірок і призводить до того, що вони повністю зникають, а на їх місці формується чорна діра з тими ж фізичними властивостями, як і зникла зірка. Відмінністю стає тільки велика ступінь стиснення діри, ніж був обсяг зірки. Найголовнішою особливістю всіх чорних дір є їх сингулярність, яка і визначає її центр. Ця область протистоїть всім законам фізики, матерії і простору, які перестають існувати. Для усвідомлення поняття сингулярності можна сказати, що це бар'єр, який називають горизонтом космічних подій. Також вона є зовнішнім кордоном дії чорної діри. Сингулярність можна назвати точкою неповернення, оскільки саме там починає діяти гігантська сила тяжіння діри. Навіть світло, який перетинає цей бар'єр, не в силах вирватися.
Горизонт подій володіє таким притягає ефектом, який притягує всі тіла зі швидкістю світла, з наближенням до самої чорної діри швидкісні показники ще більше збільшуються. Саме тому всі об'єкти, що потрапили в зону дії цієї сили, приречені на те, що їх затягне діра. Потрібно відзначити, що подібні сили здатні видозмінювати тіло, що потрапило в силу дії такого тяжіння, після чого вони простягаються в тонку струну, а потім і зовсім перестають існувати в просторі.
Відстань між горизонтом подій і сингулярностью може відрізнятися, це простір названо радіусом Шварцшильда. Саме тому чим більше розмір чорної діри, тим більшим буде і радіус дії. Наприклад, можна сказати, що чорна діра, яка була б масою як наше Сонце, мала б радіус Шварцшильда в три кілометри. Відповідно великі чорні діри мають більший радіус дії.
Пошук чорних дір - досить складний процес, оскільки світло не може вирватися з них. Тому пошук і визначення спираються тільки на непрямі докази їх існування. Найпростішим методом їх знаходження, який використовують вчені, є пошук їх по знаходженню місць в темному просторі, якщо вони володіють великою масою. У більшості випадків астрономам вдається знаходити чорні діри в подвійних зоряних системах або ж в центрах галактик.
Більшість астрономів схильні вважати, що в центрі нашої галактики також існує надпотужна чорна діра. Це твердження породжує питання, чи зможе ця діра поглинути все в нашій галактиці? Насправді це неможливо, оскільки сама діра має таку ж масу, як і зірки, тому що вона і створена з зірки. Тим більше всі розрахунки вчених не віщують ніяких глобальних подій, пов'язаних з цим об'єктом. Більш того, ще мільярди років космічні тіла нашої галактики будуть спокійно обертатися навколо цієї чорної діри без будь-яких змін. Доказом існування діри в центрі Чумацького Шляхуможе служити зафіксовані вченими рентгенівські хвилі. А більшість астрономів схильні вважати, що чорні діри їх активно випромінюють у величезній кількості.
Досить часто в нашій галактиці поширені зоряні системи, що складаються з двох зірок, причому найчастіше одна з них може ставати чорною дірою. У цьому варіанті чорна діра поглинає все тіла на своєму шляху, при цьому матерія починає обертатися навколо неї, за рахунок чого формується так званий диск прискорення. Особливістю можна назвати те, що вона збільшує швидкість обертання і наближається до центру. Саме матерія, яка потрапляє в середину чорної діри, і випромінює рентгенівське випромінювання, а сама матерія при цьому руйнується.
Подвійні системи зірок є найпершими кандидатами на статус чорної діри. У таких системах найбільш легко можна знайти чорну діру, за рахунок обсягу видимої зірки можна прорахувати і показники невидимого побратима. В даний час найпершим кандидатом на статус чорної діри може стати зірка із сузір'я Лебедя, яка активно випромінює рентгенівські промені.
Роблячи висновок з усього вищевказаного про чорні діри можна сказати, що вони не такі вже й небезпечні явища, звичайно ж, в разі безпосередній близькості вони є найпотужнішими через сили гравітації об'єктами в космічному просторі. Тому можна сказати, що вони особливо нічим не відрізняються від інших тіл, основний їх особливістю є сильне гравітаційне поле.
Щодо призначення чорних дір було запропоновано величезна кількість теорій, серед яких були навіть абсурдні. Так, за однією з них вчені вважали, що чорні діри можуть породжувати нові галактики. Дана теорія спирається на те, що наш світ є досить сприятливим місцем для зародження життя, але в разі зміни одного з факторів життя була б неможливою. В силу цього сингулярність і особливості зміни фізичних властивостейв чорних дірах можуть породити абсолютно новий Всесвіт, яка буде значно відрізнятися від нашої. Але це лише теорія і досить слабка в силу того, що не існує ніяких доказів подібного впливу чорних дір.
Що стосується чорних дір, то вони не тільки можуть поглинати матерію, але вони також можуть випаровуватися. Подібне явище було доведено кілька десятиліть тому. Це випаровування може привести до того, що чорна діра втратить всю свою масу, а далі й зовсім зникне.
Все це є найменшою часткою інформації про чорні діри, яку Ви можете дізнатися на порталі сайт. Також ми володіємо величезною кількістю цікавої інформації про інших космічних явищах.
ЧОРНА ДІРА
область в просторі, що виникла в результаті повного гравітаційного колапсу речовини, в якій гравітаційне тяжіння так велике, що ні речовина, ні світло, ні інші носії інформації не можуть її покинути. Тому внутрішня частина чорної діри причинно не пов'язана з решти Всесвіту; що відбуваються всередині чорної діри фізичні процеси не можуть впливати на процеси поза нею. Чорна діра оточена поверхнею з властивістю односпрямованої мембрани: речовина і випромінювання вільно падає крізь неї в чорну діру, але звідти ніщо не може вийти. Цю поверхню називають "горизонтом подій". Оскільки досі є лише непрямі вказівки на існування чорних дір на відстанях в тисячі світлових років від Землі, наше подальший виклад ґрунтується головним чином на теоретичних результатах. Чорні діри, передбачені загальною теорією відносності (теорією гравітації, запропонованої Ейнштейном в 1915) і іншими, більш сучасними теоріями тяжіння, були математично обгрунтовані Р.Оппенгеймером і Х. Снайдером в 1939. Але властивості простору і часу в околиці цих об'єктів виявилися настільки незвичними, що астрономи і фізики протягом 25 років не ставилися до них серйозно. Однак астрономічні відкриття в середині 1960-х років змусили поглянути на чорні діри як на можливу фізичну реальність. Їх відкриття і вивчення може принципово змінити наші уявлення про простір і час.
Освіта чорних дір.Поки в надрах зірки відбуваються термоядерні реакції, вони підтримують високу температуруі тиск, перешкоджаючи стиску зірки під дією власної гравітації. Однак з часом ядерне паливо виснажується, і зірка починає стискатися. Розрахунки показують, що якщо маса зірки не перевершує трьох мас Сонця, то вона виграє "битву з гравітацією": її гравітаційний колапс буде зупинений тиском "виродженого" речовини, і зірка назавжди перетвориться в білий карлик або нейтронну зірку. Але якщо маса зірки більше трьох сонячних, то вже ніщо не зможе зупинити її катастрофічного колапсу і вона швидко піде під горизонт подій, ставши чорною дірою. У сферичної чорної діри маси M горизонт подій утворює сферу з окружністю по екватору в 2p разів більшою "гравітаційного радіуса" чорної діри RG = 2GM / c2, де c - швидкість світла, а G - постійна тяжіння. Чорна діра з масою 3 сонячних має гравітаційний радіус 8,8 км.
Якщо астроном буде спостерігати зірку в момент її перетворення в чорну діру, то спочатку він побачить, як зірка все швидше і швидше стискається, але в міру наближення її поверхні до гравітаційного радіусу стиснення почне сповільнюватися, поки не зупиниться зовсім. При цьому приходить від зірки світло буде слабшати і червоніти, поки не згасне зовсім. Це відбувається тому, що в боротьбі з гігантською силою тяжіння світло втрачає енергію і йому потрібно все більше часу, щоб досягти спостерігача. Коли поверхня зірки досягне гравітаційного радіуса, який залишив її світлу буде потрібно нескінченне час, щоб досягти спостерігача (і при цьому фотони повністю втратять свою енергію). Отже, астроном ніколи не дочекається цього моменту і тим більше не побачить того, що відбувається із зіркою під горизонтом подій. Але теоретично цей процес досліджувати можна. Розрахунок ідеалізованого сферичного колапсу показує, що за короткий час зірка стискається в точку, де досягаються нескінченно великі значення щільності і тяжіння. Таку точку називають "сингулярність". Більш того, загальний математичний аналіз показує, що якщо виник горизонт подій, то навіть несферичних колапс призводить до сингулярності. Однак все це вірно лише в тому випадку, якщо загальна теорія відносності застосовна аж до дуже маленьких просторових масштабів, у чому ми поки не впевнені. У мікросвіті діють квантові закони, а квантова теорія гравітації поки не створена. Ясно, що квантові ефекти не можуть зупинити стиск зірки в чорну діру, а ось запобігти появі сингулярності вони могли б. сучасна теоріязоряної еволюції і наші знання про зоряне населення Галактики вказують, що серед 100 млрд. її зірок має бути близько 100 млн. чорних дір, що утворилися при колапсі самих масивних зірок. До того ж чорні діри дуже великої маси можуть перебувати в ядрах великих галактик, в тому числі і нашої. Як уже зазначалося, в нашу епоху чорною дірою може стати лише маса, більш ніж втричі перевищує сонячну. Однак відразу після Великого вибуху, з якого ок. 15 млрд. Років тому почалося розширення Всесвіту, могли народжуватися чорні діри будь-якої маси. Найменші з них в силу квантових ефектів повинні були випаруватися, втративши свою масу у вигляді випромінювання і потоків частинок. Але "первинні чорні діри" з масою більше 1015 г могли зберегтися до наших днів. Всі розрахунки колапсу зірок робляться в припущенні слабкої відхилення від сферичної симетрії і показують, що горизонт подій формується завжди. Однак при сильному відхиленні від сферичної симетрії колапс зірки може привести до утворення області з нескінченно сильною гравітацією, але не оточеній горизонтом подій; її називають "голою сингулярностью". Це вже не чорна діра в тому сенсі, як ми обговорювали вище. Фізичні закони поблизу голою сингулярності можуть мати досить несподіваний вид. В даний час гола сингулярність розглядається як малоймовірний об'єкт, тоді як в існування чорних дір вірить більшість астрофізиків.
Властивості чорних дір.Для стороннього спостерігача структура чорної діри виглядає надзвичайно простий. В процесі колапсу зірки в чорну діру за малу частку секунди (по годинах віддаленого спостерігача) все її зовнішні особливості, пов'язані з неоднорідністю вихідної зірки, випромінюються у вигляді гравітаційних і електромагнітних хвиль. Новоутворена стаціонарна чорна діра "забуває" всю інформацію про вихідну зірці, крім трьох величин: повної маси, моменту імпульсу (пов'язаного з обертанням) і електричного заряду. Вивчаючи чорну діру, вже неможливо дізнатися, складалася чи вихідна зірка з речовини або антиречовини, чи мала вона форму сигари або млинця і т.п. У реальних астрофізичних умовах заряджена чорна діра буде притягувати до себе з міжзоряного середовища частинки протилежного знаку, і її заряд швидко стане нульовим. Що залишився стаціонарний об'єкт або буде невращающейся "шварцшільдовой чорною дірою", яка характеризується тільки масою, або обертається "керровской чорною дірою", яка характеризується масою і моментом імпульсу. Единственность зазначених вище типів стаціонарних чорних дір була доведена в рамках загальної теоріївідносності В. Ізраель, Б. Картером, С. Хокінг і Д. Робінсоном. Відповідно до загальної теорії відносності, простір і час викривляються гравітаційним полем масивних тіл, причому найбільше викривлення відбувається поблизу чорних дір. Коли фізики говорять про інтервали часу і простору, вони мають на увазі числа, лічені з будь-яких фізичних годин і лінійок. Наприклад, роль годин може грати молекула з певною частотою коливань, кількість яких між двома подіями можна назвати "інтервалом часу". Чудово, що гравітація діє на всі фізичні системи однаково: всі годинники показують, що час уповільнюється, а все лінійки - що простір розтягується поблизу чорної діри. Це означає, що чорна діра викривляє навколо себе геометрію простору і часу. Вдалині від чорної діри це викривлення мало, а поблизу таке велике, що промені світла можуть рухатися навколо неї по колу. Вдалині від чорної діри її полі тяжіння в точності описується теорією Ньютона для тіла такої ж маси, але поблизу гравітація стає значно сильніше, ніж передбачає ньютонова теорія. Будь-яке тіло, падаюче на чорну діру, задовго до перетину горизонту подій буде розірвано на частини потужними приливними гравітаційними силами, що виникають через різницю тяжіння на різних відстанях від центру. Чорна діра завжди готова поглинути речовина або випромінювання, збільшивши цим свою масу. Її взаємодія з навколишнім світом визначається простим принципом Хокінга: площа горизонту подій чорної діри ніколи не зменшується, якщо не враховувати квантового народження частинок. Дж. Бекенстейн в 1973 припустив, що чорні діри підкоряються тим же фізичним законам, що й фізичні тіла, Що випускають і поглинають випромінювання (модель "абсолютно чорного тіла"). Під впливом цієї ідеї Хокінг в 1974 показав, що чорні діри можуть випускати речовина і випромінювання, але помітно це буде лише в тому випадку, якщо маса самої чорної діри відносно невелика. Такі чорні діри могли народжуватися відразу після Великого вибуху, з якого почалося розширення Всесвіту. Маси цих первинних чорних дір повинні бути не більше 1015 г (як у невеликого астероїда), а розмір 10-15 м (як у протона або нейтрона). Потужне гравітаційне поле поблизу чорної діри народжує пари частинка-античастинка; одна з частинок кожної пари поглинається дірою, а друга випускається назовні. Чорна діра з масою 1015 р повинно вести себе як тіло з температурою 1011 К. Ідея про "випаровуванні" чорних дірок повністю суперечить класичному уявленню про них як про тіла, які не здатні випромінювати.
Пошук чорних дір. Розрахунки в рамках загальної теорії відносності Ейнштейна вказують лише на можливість існування чорних дір, але аж ніяк не доводять їх наявності в реальному світі; відкриття справжньою чорної діри стало б важливим кроком у розвитку фізики. Пошук ізольованих чорних дір в космосі безнадійно важкий: ми не зможемо помітити маленький темний об'єкт на тлі космічної чорноти. Але є надія знайти чорну діру по її взаємодії з оточуючими астрономічними тілами, по її характерному впливу на них. Надмасивні чорні діри можуть знаходитися в центрах галактик, безперервно пожираючи там зірки. Сконцентрувавшись навколо чорної діри, зірки повинні утворити центральні піки яскравості в ядрах галактик; їх пошуки зараз активно ведуться. Інший метод пошуку полягає у вимірюванні швидкості руху зірок і газу навколо центрального об'єкта в галактиці. Якщо відомо їх відстань від центрального об'єкта, то можна обчислити його масу і середню щільність. Якщо вона істотно перевершує щільність, можливу для зоряних скупчень, то вважають, що це чорна діра. Цим способом в 1996 Дж.Моран з колегами визначили, що в центрі галактики NGC 4258, ймовірно, знаходиться чорна діра з масою 40 млн. Сонячних. Найбільш перспективним є пошук чорної діри в подвійних системах, де вона в парі з нормальною зіркою може обертатися навколо загального центру мас. За періодичному доплеровскому зміщення ліній у спектрі зірки можна зрозуміти, що вона звертається в парі з якимось тілом і навіть оцінити масу останнього. Якщо ця маса перевищує 3 маси Сонця, а помітити випромінювання самого тіла не вдається, то дуже можливо, що це чорна діра. У компактній подвійній системі чорна діра може захоплювати газ з поверхні нормальної зірки. Рухаючись по орбіті навколо чорної діри, цей газ утворює диск і, наближаючись по спіралі до чорної діри, сильно нагрівається і стає джерелом потужного рентгенівського випромінювання. Швидкі флуктуації цього випромінювання повинні вказувати, що газ стрімко рухається по орбіті невеликого радіусу навколо крихітного масивного об'єкта. З 1970-х років виявлено кілька рентгенівських джерел в подвійних системах з явними ознаками присутності чорних дір. Найперспективнішою вважається рентгенівська подвійна V 404 Лебедя, маса невидимого компонента якої оцінюється не менше ніж в 6 мас Сонця. Інші чудові кандидати в чорні діри знаходяться в подвійних рентгенівських системах Лебідь X-1, LMCX-3, V 616 Єдинорога, QZ Лисички, а також в рентгенівських нових Змієносець 1977, Муха 1981 і Скорпіон +1994. За винятком LMCX-3, розташованою у Великій Магеллановій Хмарі, всі вони знаходяться в нашій Галактиці на відстанях близько 8000 св. років від Землі.
Див. також
КОСМОЛОГІЯ;
тяжіння;
Гравітаційного колапсу;
ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ;
Позаатмосферних АСТРОНОМІЯ.
ЛІТЕРАТУРА
Черепащук А.М. Маси чорних дір в подвійних системах. Успіхи фізичних наук, т. 166, с. 809, 1996.
Енциклопедія Кольєра. - Відкрите суспільство. 2000 .
Синоніми:Дивитися що таке "ЧОРНА ДІРА" в інших словниках:
ЧОРНА ДІРА, локалізований ділянку космічного простору, з якого не може вирватися ні речовина, ні випромінювання, іншими словами, перша космічна швидкість перевищує швидкість світла. Кордон цієї ділянки називається горизонтом подій. ... ... Науково-технічний енциклопедичний словник
Космічні. об'єкт, що виникає в результаті стиснення тіла гравитац. силами до розмірів, менших його гравітаційного радіуса rg = 2g / c2 (де М маса тіла, G гравитац. постійна, з чисельне значення швидкості світла). Передбачення про існування у ... ... фізична енциклопедія
Сущ., Кол під синонімів: 2 зірка (503) невідомість (11) Словник синонімів ASIS. В.Н. Тришин. 2013 ... Словник синонімів
Як для вчених минулих століть, так і для дослідників нашого часу найбільшою загадкою космосу є чорна діра. Що всередині цієї зовсім незнайомій для фізики системи? Які закони там діють? Як йде час в чорній дірі, і чому звідти не можуть вирватися навіть кванти світла? Зараз ми спробуємо, звичайно ж, з точки зору теорії, а не практики, розібратися в тому, що всередині чорної діри, чому вона, в принципі, утворилася і існує, як вона притягує об'єкти, які її оточують.
Для початку опишемо цей об'єкт
Отже, чорною дірою називається певна область простору у Всесвіті. Виділити її як окрему зірку або планету неможливо, так як це не тверде і не газове тіло. Не маючи базових розумінь того, що таке простір-час і як ці вимірювання можуть видозмінюватися, неможливо осягнути того, що знаходиться всередині чорної діри. Справа в тому, що ця область не є лише просторової одиницею. який спотворює як три відомих нам вимірювання (довжину, ширину і висоту), так і тимчасову шкалу. Вчені впевнені в тому, що в районі горизонту (так називається область, що оточує діру) час приймає просторове значення і може рухатися як вперед, так і назад.
Пізнаємо таємниці гравітації
Якщо ми бажаємо розібратися в тому, що всередині чорної діри, розглянемо детально, що таке гравітація. Саме це явище ключове в розумінні природи так званих «кротячих нір», з яких не вибирається навіть світло. Гравітацією називається взаємодія між усіма тілами, які мають матеріальну основу. Сила такого тяжіння залежить від молекулярного складу тіл, від концентрації атомів, а також від їх складу. Чим більше частинок сколлапсировало в певній ділянці простору, тим більше гравітаційна сила. Це нерозривно пов'язано з Теорією Великого вибуху, коли наш Всесвіт був розміром з горошину. Це був стан максимальної сингулярності, і в результаті спалаху квантів світла простір стало розширюватися за рахунок того, що частинки відштовхувалися один від одного. З точністю до навпаки описується вченими чорна діра. Що всередині такої штуковини відповідно до ТБЗ? Сингулярність, яка дорівнює показникам, властивим нашого Всесвіту в момент зародження.
Як потрапляє матерія в «Кротова нору»?
Існує думка, що людина ніколи не зможе зрозуміти, що відбувається всередині чорної діри. Так як, потрапивши туди, він буде буквально роздавлений гравітацією і силою тяжіння. Насправді це не зовсім так. Так, дійсно, чорна діра представляє собою область сингулярності, де все стисло до максимуму. Але це зовсім не «космічний пилосос», який здатний затягнути в себе всі планети і зірки. Будь-який матеріальний об'єкт, який опинився на горизонті подій, буде спостерігати сильне спотворення простору і часу (поки що ці одиниці стоять окремо). Евклідова система геометрії почне давати збої, іншими словами, перетнуться, обриси стереометричних фігур перестануть бути звичними. Що стосується часу, то воно буде поступово сповільнюватися. Чим ближче ви будете наближатися до дірки, тим повільніше будуть йти годинник щодо Земної часу, але ви цього не помітите. При попаданні в «Кротова нору» тіло буде падати з нульовою швидкістю, але при цьому дана одиниця буде дорівнювати нескінченності. кривизни, який прирівнює нескінченне до нуля, що остаточно зупиняє час в області сингулярності.
Реакція на випромінюється світло
Єдиним об'єктом в космосі, який притягує світло, є чорна діра. Що всередині неї знаходиться і в якому воно там вигляді - невідомо, але вважають, що це непроглядна темрява, яку уявити собі неможливо. Світлові кванти, потрапляючи туди, не просто зникають. Їх маса збільшується на масу сингулярності, що робить її ще більше і збільшує її Таким чином, якщо всередині «кротові нори» ви включите ліхтарик, щоб озирнутися, він не буде світитися. Випромінювані кванти будуть постійно множитися на масу діри, і ви, грубо кажучи, лише погіршить своє становище.
Чорні діри на кожному кроці
Як ми вже розібралися, основою освіти є гравітація, величина якої там в мільйони разів перевищує земну. Точне уявлення про те, що таке чорна діра, подарував світові Карл Шварцшильда, який, власне, і відкрив той самий горизонт подій і точку неповернення, а також встановив, що нуль в стані сингулярності дорівнює нескінченності. На його думку, чорна діра може утворитися в будь-якій точці простору. При цьому певний матеріальний об'єкт, що має сферичну форму, повинен досягти гравітаційного радіуса. Наприклад, маса нашої планети повинна вміститися в обсязі одного горошку, щоб стати чорною дірою. А Сонце повинно мати діаметр в 5 кілометрів при своїй масі - тоді його стан стане сингулярним.
Горизонт освіти нового світу
Закони фізики і геометрії відмінно діють на землі і в відкритому космосі, де простір наближається до вакууму. Але вони повністю втрачають свою значимість на горизонті подій. Саме тому з математичної точки зору неможливо розрахувати, що всередині чорної діри. Картинки, які можна придумати, якщо викривляти простір відповідно до нашими уявленнями про світ, напевно далекі від істини. Встановлено лише, що час тут перетворюється в просторову одиницю і, швидше за все, до існуючих вимірам додаються ще якісь. Це дає можливість вважати, що всередині чорної діри (фото, як відомо, цього не покаже, так як світло там з'їдає сам себе) утворюються зовсім інший світ. Ці Всесвіти можуть складатися з антиречовини, яке нині незнайоме вченим. Також існують версії, що сфера неповернення - це лише портал, який веде або в інший світ, або в інші точки нашого Всесвіту.
Народження і смерть
Куди більш ніж існування чорної діри, є її зародження або зникнення. Сфера, що спотворює простір-час, як ми вже з'ясували, утворюється в результаті колапсу. Це може бути вибух великої зірки, зіткнення двох і більше тіл в космосі і так далі. Але яким чином матерія, яку теоретично можна було б обмацати, перетворилася в область спотворення часу? Загадка знаходиться в процесі роботи. Але за нею йде друге запитання - чому такі сфери неповернення зникають? І якщо чорні діри випаровуються, то чому з них не виходить той світ і вся космічна матерія, яку вони втягнули? Коли речовина в зоні сингулярності починає розширюватися, гравітація поступово знижується. В результаті чорна діра просто розчиняється, і на її місці залишається звичайне вакуумне космічний простір. З цього випливає ще одна загадка - куди поділося все те, що в неї потрапило?
Гравітація - наш ключ до щасливого майбутнього?
Дослідники впевнені в тому, що енергетичне майбутнє людства може сформувати саме чорна діра. Що всередині цієї системи, поки що невідомо, але вдалося встановити, що на горизонті подій будь-яка матерія трансформується в енергію, але, звичайно ж, частково. Наприклад, людина, опиняючись близько точки неповернення, віддасть 10 відсотків своєї матерії для її переробки в енергію. Цей показник просто колосальний, він став сенсацією у астрономів. Справа в тому, що на Землі при матерія переробляється в енергію лише на 0,7 відсотка.
Чорні діри - це обмежені ділянки космічного простору, в яких настільки сильна сила гравітації, що навіть фотони світлового випромінювання не можуть їх покинути, будучи не в силах вирватися з безжальних обіймів сили тяжіння.
Як утворюються чорні діри?
Життєвий цикл зірок і формування чорних дірВчені вважають, що можливо, існує кілька різновидів чорних дір. Один з видів може утворитися, коли вмирає масивна стара зірка. У Всесвіті щодня народжуються і вмирають зірки.
Припускають, що інший тип чорної діри - це величезна темна маса в центрі галактик. Колосальні чорні об'єкти формуються з мільйонів зірок. Нарешті, існують міні чорні діри, їх розміри з шпилькову головку або з маленький мармуровий кульку. Такі чорні діри утворюються, коли відносно невеликі кількості маси сплющуються до неймовірно маленьких розмірів.
Перший тип чорних дір утворюється, коли зірка, що перевищує розмірами наше Сонце в 8 - 100 раз, закінчує свій життєвий шлях грандіозним вибухом. Те, що залишається від такої зірки, стискається, або висловлюючись по-науковому, створює колапс. Під дією сили тяжіння стиснення частинок зірки стає все тісніше. Астрономи вважають, що в центрі нашої Галактики - Чумацького Шляху - є величезна чорна діра, маса якої перевищує масу мільйона сонць.
Чому чорна діра чорна?
Гравітація - це просто тяжіння однієї частини матерії до іншої. Таким чином, чим більше матерії зібралося в одному якому - то місці, тим більше сила тяжіння. На поверхні надщільного зірки з - за того, що величезна маса сконцентрована в одному обмеженому обсязі, сила тяжіння неймовірно велика.
цікаво:
Назви галактик - опис, фото і відео
У міру подальшого зменшення зірки сила тяжіння зростає на стільки, що з її поверхні не може навіть випромінюватися світло. Матерія і світло безповоротно поглинаються зіркою, яка тому отримала назву чорної діри. Вчені ще не мають чітких доказів існування таких мега масивних чорних дір. Вони знову і знову направляють свої телескопи в центри галактик, включаючи і центр нашої Галактики, щоб дослідити ці дивні ділянки і отримати, нарешті, докази існування чорних дір другого типу.
Вчених давно привертає галактика NGC4261. Від центру цієї галактики відходять два гігантських мови матерії протяжністю в тисячі світлових років кожен (щоб уявити собі неймовірну довжину цих мов, згадай ті, що один світловий рік - це близько 9,6 трильйонів кілометрів). Спостерігаючи ці мови, вчені припустили, що в центрі галактики NGC4261 ховається величезна чорна діра. У 1992 році за допомогою потужного космічного телескопа, лінзи якого виготовлені в умовах невагомості, були отримані надзвичайно чіткі зображення центру загадкової галактики.
І астрономи побачили пиловидне, що світиться і обертається скупчення матерії, що нагадує за формою пончик, розмірами в сотні світлових років. Вчені припустили, що центр цього «пончика» - жахлива чорна діра, матерії якої вистачить на 10 мільйонів зірок. Решта матерія галактики обертається навколо діри, як вода навколо розтруба водостоку, і поступово поглинається гравітацією діри.
Маленькі чорні діри
Дрібні чорні діри, якщо вони звичайно існують, утворилися в момент найсильнішого стиснення матерії, яке передувало народженню Всесвіту. Ті дірочки, які були розміром з шпилькову головку, можливо вже випарувалися, але більші, може бути, заховані дещо - де у Всесвіті. Якщо Земля стане чорною дірою, її розмір не перевищить розміру м'ячика для пінг - понгу.
