Сможет ли черная дыра уничтожить Солнечную систему
В центре галактики Млечный Путь скрывается сверхмассивная черная дыра. Мы уже знаем, что эти объекты с огромным удовольствием пообедают пролетающей мимо звездой. Но есть ли угроза для Солнечной системы?
Начнем с того, что сверхмассивная черная дыра Стрелец А* в 4.1 млн. раз превышает солнечную массивность. Она расположена в направлении созвездия Стрельца и отдалена от нас на 26000 световых лет. Во время питания звезда увеличивает массивность и требует новых жертв. Значит, пора паковать чемоданы и лететь как можно дальше?
Что ж, если вы не планируете прожить еще 4 млрд. лет, то можете вздохнуть спокойно. Если же решили воспользоваться криозаморозкой или поместить разум в тело робота, то нужно изучить вопрос будущей безопасности.
Объекты центра Млечного Пути
Еще в 1970-х гг. астрономы стали подозревать, что в центре Млечного Пути существует интенсивный источник радиолучей. Его назвали Стрелец А*. Исследования в 2002 году подтвердили, что скорее всего мы имеем дело со сверхмассивной черной дырой, причем такие объекты скрываются в центрах практических всех галактик.
Однако черные дыры бывают активными и неактивными. Когда черные дыры стабильно поглощают материал, то начинают ярко светиться и переходят в категорию квазаров. Объект в нашей галактике остается скорее пассивным. Но что, если Стрелец А* станет квазаром?
Изображение области вокруг центра Млечного Пути
Ученые считают, что даже в этом случае мы остаемся в безопасности благодаря дистанции в 26000 световых лет. Важно понимать, что черная дыра не выступает космическим пылесосом. Это скорее гравитационный якорь, который привязывает к себе группу ближайших звезд. Они могут вращаться вокруг сверхмассивной черной дыры миллиарды лет и станут пищей лишь, если собьются с пути и подойдут ближе (перешагнут горизонт событий).
Выходит, что в краткосрочной перспективе наша сверхмассивная черная дыра считается безвредной для Солнечной системы. Однако ситуация может измениться через 4 млрд. лет, когда Млечный Путь столкнется с галактикой Андромеды.
Такой вид на ночное небо предстоит увидеть нам через несколько миллиардов лет
У нас появится сразу два облака звезд, которые начнут контактировать между собою. Многие исследователи считают, что никакой опасности нет, потому что между звездами установлены большие дистанции, и они не заденут друг друга. Но в реальности сложно предсказать, что произойдет на самом деле.
Напомним, что сверхмассивная черная дыра в центре галактики Андромеды в 140 млн. раз превышает солнечную массу. Поэтому огромное количество звезд пойдет на корм во время столкновения. Полагают также, что возникнет слияние двух сверхмассивных черных дыр, которые создадут еще более огромный и уже активный объект.
Будущее Солнечной системы представлено в трех вариантах:
- Солнечная система изменит локацию, но останется целой.
- Солнечная система под действием гравитации выбросится из родной галактики и окажется в межгалактическом пространстве.
- Солнечная система пойдет на корм к огромной сверхмассивной черной дыре (или же Солнце столкнется с другой звездой).
Но перед тем как обдумывать этот кризис, необходимо позаботиться о более насущной проблеме. Процесс слияния галактик растянется на огромный период времени, а вот у Солнца до трансформации в красного гиганта осталось 5-6 млрд. лет.
По сути, нам сначала нужно научиться колонизировать далекие планеты в родной системе или за ее пределами. Если сумеем сохранить человеческий вид к моменту формирования огромной сверхмассивной черной дыры, то можно начать обдумывать план спасения (если он понадобится). Но в ближайшие миллиарды лет переживать не приходится, так как Стрелец А* не собирается включать Солнце в меню.
Источник
Чёрная дыра возле Солнца: невидимая звезда — пожирательница материи оказалась совсем близко
По словам астрофизиков, это объект редчайшего вида — космический «единорог», в существование которого мало кто верил.
Во-первых, находится в созвездии Единорога. Это по левую сторону от Ориона, меж тремя звёздами, образующими знаменитый зимний треугольник: Сириус, Процион, Бетельгейзе.
Фото © NASA / JPL-Caltech
А во-вторых, согласно расчётам, эта чёрная дыра весит всего-навсего три Солнца. Неправдоподобно мало для такого объекта: астрономы до недавних пор не верили, что это возможно. Лишь в 2019 году появились первые предположения о существовании столь мелких чёрных дыр.
Похоже, рядом с нами тёмная материя: нечто невидимое и огромное притаилось среди ближайших звёзд
Как нашли эту чёрную дыру
Дело в том, что у неё есть звезда-компаньон, притом весьма солидная и потому хорошо наблюдаемая — красный гигант. Это уже очень пожилая звезда, в ней почти закончилось топливо для ядерных реакций, и потому её чрезвычайно раздуло. Так вот, астрономы заметили, что нечто своим притяжением постоянно искажает её свет и даже вытягивает. И это нечто в телескопы не видно. Учёные пришли к выводу, что это и есть чёрная дыра — «единорог».
— Так же, как притяжение Луны воздействует на земные океаны, заставляет моря подниматься и опускаться, вызывая приливы и отливы, чёрная дыра вытягивает звезду в форму наподобие мяча для американского футбола, — объясняет соавтор исследования, астроном из Университета Огайо (США) Тодд Томпсон.
По этим же признакам в Обсерватории Апачи-Пойнт (это в американском Нью-Мексико) нашли по всему Млечному Пути ещё две сотни таких двойных систем: с видимой звездой и её невидимым братом. Надо сказать, дуэты, трио и прочие коллективы — очень распространённое в космосе явление. В случае с «единорогом» внешнее искажение его напарника позволяет предположить, что масса чёрной дыры — 3,3 Солнца.
— То, что мы проделали, представляет собой новый путь поиска чёрных дыр, но мы также потенциально идентифицировали одну из первых маломассивных чёрных дыр нового класса, о которых астрономы раньше не знали. Массы объектов говорят нам об их формировании и эволюции, они говорят нам об их природе, — рассказал учёный.
Насколько близко к нам чёрная дыра
Полторы тысячи световых лет. Такое расстояние представляется вполне безопасным, хотя по меркам астрономии оно весьма невелико. Стоит, правда, отметить, что не далее как год назад нашли чёрную дыру ещё ближе — в тысяче световых лет. Тем не менее Университет Огайо заявляет, что именно «единорог» — ближайшая к Земле из всех ныне известных.
Вот она где. Как найти на небе ближайшую к Земле чёрную дыру
Как возникают чёрные дыры
По современным представлениям это, так сказать, умершие звёзды: они отсветили положенный срок и вспыхнули сверхновыми — это значит, эффектно сбросили с себя массивную внешнюю оболочку. А ядро коллапсировало — схлопнулось. И астрономы привыкли считать, что в чёрную дыру могут схлопнуться только довольно массивные звёзды — скажем, в 10–15 Солнц. Как минимум пять. Логика требует этого потому, что только в таком случае их гравитация будет настолько мощной, чтобы не выпускать даже свет. А звёзды, например вдвое тяжелее нашей, должны, по идее, становиться пульсарами — нейтронными звёздами. Они тоже очень и очень плотные — представьте себе Солнце, сжатое в шарик диаметром километров в 10–20, но их гравитация не настолько мощна, чтобы полностью скрыть их от глаз наблюдателя. Да, кстати, Солнце не станет ни тем ни тем — оно закончит свою жизнь тихо-мирно без всякого взрыва, превратится в скромный белый карлик.
Фото © NASA / M. Helfenbein, Yale University / OPAC
Так вот, чёрные дыры бывают ещё и сверхмассивные — массой в миллионы Солнц. Такие монстры обитают в центрах галактик. Тут уже ничья смерть и не нужна — просто, согласно общему закону гравитации, громадное скопление звёзд в какой-то момент становится настолько плотным, что проваливается в неведомое нам пространство, спрятанное за «горизонтом событий».
Именно поэтому миниатюрный «единорожка» так озадачивает. Если действительно бывают такие маленькие чёрные дыры, значит, мы ещё многого не знаем о том, как они получаются и где ещё в окружающем нас космосе они могут прятаться.
Самое интересное из мира науки и технологий — в телеграм-канале автора.
Источник
Поглотит ли чёрная дыра Млечный Путь и все солнечные системы в нашей галактике, если её не остановить?
Чёрная дыра в космологии — это, по сути, совокупность сильно сжатой массы. Проще говоря, если добавлять всё больше и больше массы к звезде или планете, или чему-то ещё — природа гравитации создаст притяжение настолько сильное, что даже лёгкие частицы не смогут ускользнуть.
Точка, откуда свет уже не может уйти, называется «горизонтом событий» чёрной дыры. Через этот горизонт или границу не может пройти никакая информация. Так сказать, дальнейших событий нет.
Самый центр чёрной дыры, где вся масса имеет наибольшее сжатие, называется сингулярностью.
Что означает «просто» сжатая масса? Если бы мы заменили наше Солнце чёрной дырой аналогичной массы, как это повлияло бы на нашу Землю? Загорать бы мы уже не смогли, но, в остальном, изменилось бы немного. Фактически, Земля продолжала бы вращаться по орбите, как будто ничего не произошло. И так продолжалось бы вечно, пока что-то не нарушило бы этот баланс.
Чёрные дыры и их гравитация не так уж и отличаются от других небесных тел. Небесные тела имеют массу. Чёрные дыры — это просто наиболее экстремальные скопления массы. Как правило, говорят о трёх видах чёрных дыр.
- Звёздная чёрная дыра — самая популярная и известная форма. Мы определяем их как средние по размеру. Их масса обычно примерно в 20 раз больше массы Солнца, а объём составляет около 15 км в диаметре. Такие чёрные дыры образуются, когда массивная звезда «схлопывается» сама по себе. Этот коллапс может вызвать сверхновую, которая выкинет часть вещества звезды в космос. Но в её прежнем центре вы найдете нашего новорождённого друга.
- Сверхмассивная чёрная дыра — это те объекты, которые вы найдёте в центре большинства галактик, и их размер варьируется. Они значительно массивнее звёздных черных дыр — по крайней мере, в сто тысяч раз или около того, или даже в миллиард раз. Они образуются одновременно с формированием окружающей их галактики. Но механизм их образования до сих пор не совсем понятен. Возможно, они возникают как звёздные черные дыры, а затем быстро продолжают питаться окружающим хаосом.
- Первичная чёрная дыра — самая маленькая. Мы называем их так, потому что их расцвет пришёлся на начало Большого взрыва. Их гипотетическое существование является следствием всего произошедшего хаоса. Они могли быть размером не больше атома, с массой большой горы или среднего человека.
Мы не можем с научной уверенностью сказать, что происходит в центре чёрных дыр. Что бы там ни было, наша физика не может этого описать или предсказать.
Это не значит, что сингулярность волшебна. Рассуждения о червоточинах или межпространственных воротах чаще всего бессмысленны и необоснованны. Наше понимание геометрии Вселенной бессильно в этих сингулярностях. Вероятно, это пока неизвестная категория сжатия массы, экзотическая форма материи или другое логическое продолжение наших нынешних представлений.
Решение этой проблемы придёт в уравнениях великого объединения, так сказать «теории всего». Мы найдем это с помощью комбинации квантовой механики и общей теории относительности. Эти теории — короли в описании квантового мира и макромира, но попытка их скомбинировать вместе пока терпит неудачу. Некоторые из наиболее популярных кандидатов на «теорию всего» — теория струн и теория квантовой гравитации.
Излучение Хокинга
Представьте себе пару виртуальных частиц, случайно возникающих где-то в космосе. Это происходит постоянно, что описывается тем, что мы называем квантовыми флуктуациями. Это реальное явление с наблюдаемыми (и подтверждёнными) эффектами. Пара является аннигиляторами друг друга. Это отрицательная и положительная энергия, равная нулю.
Если это происходит на краю черной дыры — на горизонте событий — эти пары частиц разделяются, прежде чем у них появляется шанс уничтожить друг друга. Одна из них падает в чёрную дыру, а другая улетает. Та, что улетает — это положительная энергия, а та, что падает — отрицательная энергия (антиматерия). Это и есть излучение Хокинга.
Улетевшие частицы будут обнаруживаемым излучением. Пока обнаружение безуспешно, но считается, что в конечном итоге это подтвердится.
Это явление приведёт к чистому отрицательному энергетическому воздействию на дыру — дыра получает отрицательную энергию. Это фактически означает, что черная дыра будет терять энергию, несмотря на то, что получает одну из расщеплённых частиц. Со временем этот чистый отрицательный эффект уменьшит дыру до точки, в которой она полностью исчезнет. Дыры испаряются.
Это излучение Хокинга — единственное, что во Вселенной может разрушить чёрную дыру. Это займёт много времени (триллионы лет), но, согласно этой ещё не подтверждённой гипотезе, это неизбежно.
Поглотит ли какая-нибудь чёрная дыра Вселенную?
Ответ состоит в том, что геометрическое расширение пространства может происходить как внутри дыры, так и снаружи. Это не окажет на нас воздействия, пока мы «слоняемся» вне дыры. Точно так же, как мы слоняемся в саду с очень глубоким колодцем.
Другой ответ, в настоящее время поддерживаемый нашими теориями, гласит, что чёрные дыры углубляют свои «колодцы» и растягивают пространство-время вместе с ними. Это в некоторой степени изменяет их горизонт событий, но не каким-либо экспоненциально неконтролируемым образом. Держитесь подальше от колодца, и всё будет хорошо.
Представьте себе вселенную всего с двумя объектами и ничего больше: бейсбольным мячом и бейсбольной битой. Оставьте их на противоположных концах известной Вселенной. На расстоянии 93 миллиарда световых лет друг от друга. Оставьте их в покое, достаточно надолго. И в конце концов они притянутся и встретятся друг с другом.
Если Закон всемирного тяготения работает с бейсбольной битой, почему чёрные дыры не сделают то же самое?
Современные космологи говорят нам, что Вселенная расширяется быстрее, чем гравитация стягивает самые дальние углы вместе. Это расширение подпитывается тем, что мы называем тёмной энергией, и это расширение превышает скорость света.
Следовательно, в реальной вселенной упомянутые мяч и бита никогда не встретятся, потому что пространство расширяется быстрее, чем работает сила притяжения. Однако внутри и вокруг галактик сила гравитации побеждает. Здесь она самая сильная. Вне галактик начинает побеждать расширение пространства.
Если экстраполировать это дальше, мы получим вечно расширяющуюся Вселенную с бесчисленными черными дырами там, где раньше были галактики. Или у нас будут галактики, которые имеют орбиты вокруг чёрных дыр. Кроме того, межзвездные кометы, планеты-изгои и так далее могут оставаться таковыми навсегда, если их пути находятся в стороне от притяжения галактик.
Источник