Что такое чёрная дыра? Объясняю простым языком.
Redenz Space — мой второй канал, на котором я пишу про космос. Вот ссылка .
Некоторые скажут, что «эта тема про чёрные дыры всем давно известна, все про это знают, это никому не нужно». Это не так. Есть люди, которые могут в этой области открыть что-то новое для себя, и я стремлюсь им помочь с этим.
Сегодня я вам простым языком расскажу, что такое чёрные дыры и как они устроены. Давайте начнём!
Что такое чёрная дыра?
Чёрные дыры — массивные космические объекты. Увидеть их почти невозможно, поскольку они не отражают свет, даже наоборот, поглощают его в прямом смысле слова. Их сила притяжения настолько велика, что даже лучи света не могут устоять, и они попадают под влияние дыры. Поэтому, вокруг неё «изображение» космоса нам кажется расплывчатым и искажённым. Это видно на картинке выше.
Чёрные дыры не чёрные шары, какими мы привыкли видеть их. Они прозрачные, но оставляют чёрную тень. Это даже не дыра, а шарообразный поглотитель всего, что попадает под влияние его гравитации.
Как возникают чёрные дыры?
Звёзды, превышающие массу и размеры нашего Солнца во много раз, в конце своей жизни взрываются и образуют либо нейтронную звезду, либо начинают сильно сжиматься, словно «падая» внутрь себя, стремительно уменьшая свои размеры при неизменной массе. Плотность материи в сжимаемой точке становится очень высокой, соответственно гравитация сильно увеличивается. Когда размер звёзды становится настолько мал и плотность настолько высока в одном месте, звезда «проваливается» внутрь себя, в результате чего появляется чёрная дыра.
Чёрная дыра, скажем, массой с одно наше Солнце будет по размеру меньше, чем наше светило.
Однако, такие маленькие звёзды как наше Солнышко (а по вселенским размером оно очень маленькое) не превратятся в конце жизненного цикла в чёрную дыру — их масса недостаточна даже для взрыва и образования сверхновой. Взрыв, конечно, будет, однако на финальном этапе маленькие звёзды превращаются в белых карликов — в очень маленькие и горячие звёздочки, которые тоже вскоре затухнут.
Где находятся чёрные дыры?
Чаще всего чёрные дыры расположены в центре галактик. Они имеют ОЧЕНЬ большую силу притяжения, благодаря чему им удаётся удерживать звёздные системы на очень большом расстоянии, образуя галактики, известные нам сейчас.
В центре нашего Млечного Пути тоже есть сверхмассивная чёрная дыра под названием Стрелец А*. Она тяжелее Солнца в 4.02 млн раза, а радиус её ≈ 45 астрономическим единицам (одна астрономическая единица = одному расстоянию от Земли до Солнца).
Помимо сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактики, есть и «локальные», образующиеся после кончины массивных звёзд, про которых я уже писал ранее.
Есть теория, что на краю нашей собственной Солнечной системы тоже есть небольшая чёрная дыра. но об этом как-нибудь в другой раз.
Строение чёрной дыры.
Что будет, если попасть в чёрную дыру?
Я не буду описывать то, каким будет казаться тело при попадании в чёрную дыру со стороны, я расскажу, что станет непосредственно с самим телом.
На картинке выше показано строение чёрной дыры. Её внешней границей является горизонт событий (на излучение Хоккинга не обращаем внимание) — точка невозврата, после которой чёрную дыру покинуть невозможно.
Если тело проникло внутрь горизонта событий, оно больше не вернётся обратно. Никогда.
Давайте представим, что будет чувствовать и видеть человек, если попадёт в чёрную дыру.
Вот решил человек познать, что находится внутри чёрной дыры. Полетел он прямиком к, скажем. Стрельцу А*. Вот летит он летит, а до чёрной дыры — рукой подать. В прямом смысле. Вышел он из своего космолёта и полетел в чёрную бездну.
При пересечении горизонта событий наш человек не почувствует ничего странного: ни покалывания, ни боли, не услышит какой-нибудь свист или не унюхает новый для него горьковато-сладкий запах. Никаких признаков пересечения горизонта событий не будет. На первый взгляд.
Обернувшись назад, наш человек сможет увидеть всю историю нашей вселенной, от рождения, до её гибели. (Подробнее об этом вы можете почитать в интернете)
С каждым мгновением человек будет ускоряться, приближаясь к сингулярности. (Сингулярность — грубо говоря «ядро» чёрной дыры) Чем ближе он будет подлетать к сингулярности, тем хуже будут обстоять дела космонавта: приливные силы начнут становиться неоднородными, из-за чего любое тело начнёт сжиматься и вытягиваться. Такое явление в науке называется спагеттификация . Грубо говоря, человека расплющат в длинную тонкую макаронину. Далее — веселее — тело начнёт делить на субатомные частицы, оно фактически исчезнет, распавшись на ничто.
Это всё! Это была пробная и эксперементальная статья. Я надеюсь, вам она понравилась! Пишите комментарии, ставьте лайки, делиться статьёй. Спасибо!
Источник
Где находится ближайшая черная дыра?
Черные являются объектами с экстремальными параметрами. Пространство этих объектов настолько искривлено, что если мы хотим покинуть пределы черной дыры, нам нужно двигаться со скоростью большей, чем скорость света. Однако, согласно Специальной Теории Относительности Эйнштейна никакой физический объект не может превысить эту скорость, поэтому покинуть границы черной дыры не представляется возможным.
Однако, чтобы не опасаться черной дыры, не достаточно только не приближаться к ее горизонту. Черная дыра может оказывать гравитационное воздействие даже на расстоянии световых лет. И если вдруг такой объект появится неподалеку от нашей Солнечной системы, то это повлечет за собой катастрофу для всех планет. Под влиянием сильной гравитации либо все планеты будут разорваны, либо начнут сталкиваться друг с другом, либо вообще будут оторваны от Солнца и выкинуты в темное межзвездное пространство.
Вообще существует два типа черных дыр: сверхмассивные черные дыры, которые являются центрами большинства галактик, и обычные черные дыры, которые образуются в результате коллапса обычной большой звезды.
Ближайшая сверхмассивная черная дыра находится в центре нашей галактики Млечный Путь примерно в 27,000 световых годах от нас. Другая сверхмассивная черная дыра находится в центре соседней галактики Андромеды в 2.5 млн световых годах от нас. Ближайшие сверхмассивные черные дыры находится довольно далеко от нас и не представляют никакой опасности.
Обычные черные дыры вызывают куда больше проблем. Во-первых черные дыры звездных масс невидимы для нас, то есть они ничего не излучают. Мы можем наблюдать черные дыры только по косвенным параметрам: по искривлению пространства вблизи этих объектов, по характерному движению видимых объектов вокруг и так далее. Более подробно о том, как можно обнаружить черную дыру читайте здесь .
Большинство звезд живут в парах. Но бывает, что звезда вращается вокруг невидимого партнера. Этим невидимым партнером, как правило, является черная дыра. Ближайшая к нам черная дыра как раз находится в такой парной системе под названием V616 Единорога . Эта черная дыра имеет массу от 3 до 5 масс Солнца и находится на расстоянии 3000 световых лет от нас.
Другая ближайшая к нам черная дыра тоже находится в двойной системе с названием Лебедь X-1 , но уже имеет массу равной 15 массам Солнца. Находится эта черная дыра уже на расстоянии 6000 световых лет.
Третья по удаленности черная дыра также находится в парной системе. Это из-за того, что это самый простой способ обнаружить эти объекты. Вполне вероятно, что имеется множество одиночных черных дыр, находящихся намного ближе, чем 3000 световых лет, однако на данный момент их практически невозможно обнаружить.
Однако, на протяжении всей истории нашей Солнечной системы, что составляет примерно 4,56 млрд лет, никакие черные дыры не появлялись в наших окрестностях. Если исходить из статистики, то не стоит опасаться появления черных дыр в ближайшее время, однако ничтожная вероятность этого все-таки остается.
Делитесь этой статьей в своих социальных сетях, а также не забывайте поставить палец вверх, подписаться на наш канал и оставить комментарий, если вам понравилась данная публикация!
Канал не позиционирует себя, как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.
Источник
В черных дырах могут быть вселенные. Рассказываем о новом открытии
Астрофизики показали, что в заряженных черных дырах теоретически могут существовать экзотические фрактальные объекты и множество других необычных вещей. Разбираемся, что мы вообще знаем о черных дырах теперь.
Что такое черные дыры?
Черные дыры — массивные космические объекты. Увидеть их почти невозможно, поскольку они не отражают свет, даже, наоборот, поглощают его в прямом смысле слова. Их сила притяжения настолько велика, что даже лучи света не могут устоять, и они попадают под влияние дыры. Поэтому вокруг нее «изображение» космоса нам кажется расплывчатым и искаженным. Это видно на картинке выше.
Черные дыры — не черные шары, какими мы привыкли видеть их. Они прозрачные, но оставляют черную тень. Это даже не дыра, а шарообразный поглотитель всего, что попадает под влияние его гравитации.
Как возникают черные дыры?
Звезды, превышающие массу и размеры нашего Солнца во много раз, в конце своей жизни взрываются и образуют либо нейтронную звезду, либо начинают сильно сжиматься, словно «падая» внутрь себя, стремительно уменьшая свои размеры при неизменной массе. Плотность материи в сжимаемой точке становится очень высокой, соответственно, гравитация сильно увеличивается. Когда размер звезды становится настолько мал и плотность настолько высока в одном месте, она «проваливается» внутрь себя, в результате чего появляется черная дыра.
Черная дыра, например, массой с одно Солнце будет по размеру меньше, чем наше светило.
Однако такие маленькие звезды, как наше Солнце, не превратятся в конце жизненного цикла в черную дыру — их масса недостаточна даже для взрыва и образования сверхновой. Взрыв, конечно, будет, однако на финальном этапе маленькие звезды превращаются в белых карликов — в очень маленькие и горячие звездочки, которые тоже вскоре затухнут.
В настоящее время мы знаем о четырех разных способах образования черных дыр
- Лучше всего изучен тот, что связан со звездным коллапсом. Достаточно большая звезда образует черную дыру после того, как ее ядерный синтез прекращается, потому что все, что уже можно было синтезировать, было синтезировано. Когда давление, создаваемое синтезом, прекращается, вещество начинает проваливаться к собственному гравитационному центру, становясь все более плотным. В конце концов оно настолько уплотняется, что ничто не может преодолеть гравитационное воздействие на поверхность звезды: так рождается черная дыра. Эти черные дыры называются «черными дырами солнечной массы», и они наиболее распространены.
- Следующим распространенным типом черных дыр являются «сверхмассивные черные дыры», которые можно найти в центрах многих галактик и которые имеют массы примерно в миллиард раз больше, чем черные дыры солнечной массы. Пока доподлинно неизвестно, как именно они формируются. Считается, что когда-то они начинались как черные дыры солнечной массы, которые в густонаселенных галактических центрах поглощали множество других звезд и росли. Тем не менее, они, похоже, поглощают вещество быстрее, чем предполагает эта простая идея, и как именно они это делают — все еще остается предметом исследований.
- Более спорной идеей стали первичные черные дыры, которые могли быть сформированы практически любой массой в крупных флуктуациях плотности в ранней Вселенной. Хотя это возможно, достаточно трудно найти модель, которая производит их, при этом не создавая чрезмерное их количество.
- Наконец, есть идея о том, что на Большом адронном коллайдере могут образовываться крошечные черные дыры с массами, близкими массе бозона Хиггса. Это работает только в том случае, если у нашей Вселенной имеются дополнительные измерения. Пока не было никаких подтверждений в пользу этой теории.
Насколько большие черные дыры?
Можно представить горизонт черной дыры как сферу, и ее диаметр будет прямо пропорциональным массе черной дыры. Поэтому чем больше массы падает в черную дыру, тем больше становится черная дыра.
По сравнению со звездными объектами, черные дыры крошечные, потому что масса сжимается в очень малые объемы под действием непреодолимого гравитационного давления. Радиус черной дыры массой с планету Земля, например, всего несколько миллиметров. Это в 10 000 000 000 раз меньше настоящего радиуса Земли.
Радиус черной дыры называется радиусом Шварцшильда в честь Карла Шварцшильда, который впервые вывел черные дыры как решение для общей теории относительности Эйнштейна.
Где находятся черные дыры?
Чаще всего они расположены в центре галактик. Они имеют большую силу притяжения, благодаря чему им удается удерживать звездные системы на очень большом расстоянии, образуя галактики, известные нам сейчас.
В центре нашего Млечного пути тоже есть сверхмассивная черная дыра под названием Стрелец А*. Она тяжелее Солнца в 4.02 млн раза, а радиус ее ≈ 45 астрономическим единицам (одна астрономическая единица = одному расстоянию от Земли до Солнца).
Помимо сверхмассивных черных дыр в центрах галактики есть и «локальные», образующиеся после кончины массивных звезд.
Что внутри черной дыры?
Никто не знает наверняка. Общая теория относительности прогнозирует, что в черной дыре сингулярность, место, в котором приливные силы становятся бесконечно большими, и как только вы преодолеваете горизонт событий, то уже не можете попасть куда-либо еще, кроме как в сингулярность. Соответственно, общую теорию относительности лучше не использовать в этих местах — она попросту не работает. Чтобы сказать, что происходит внутри черной дыры, нам нужна теория квантовой гравитации. Общепризнано, что эта теория заменит сингулярность чем-то другим.
Почему внутри черной дыры могут быть вселенные?
Существует множество гипотетических черных дыр — с электрическим зарядом или без него, вращающиеся или неподвижные, окруженные материей или плавающие в пустом пространстве. Некоторые из этих гипотетических черных дыр наверняка существуют в нашей Вселенной. Например, вращающаяся черная дыра, окруженная падающей материей — довольно распространенный тип этих объектов.
Но некоторые другие виды черных дыр являются чисто теоретическими. Описать их поведение и свойства можно, полагаясь только на математические методы. Одним из таких объектов является электрически заряженная черная дыра, окруженная антидеситтеровским пространством. Этот вид пространства имеет постоянную отрицательную геометрическую кривизну и похож по форме на седло.
Такого пространства в нашей Вселенной не существует, но его существование в теории открывает множество интересных эффектов, которые можно исследовать. Одна из причин, по которой это стоит исследовать, заключается в том, что заряженные черные дыры имеют много общего с вращающимися черными дырами, существующими в нашей Вселенной.
Авторы нового исследования обнаружили, что когда такие черные дыры становятся относительно холодными, они создают «туман» из квантовых полей вокруг своей поверхности. На поверхности объекта этот туман поддерживает гравитация черной дыры, но выталкивает наружу электрическое поле. В результате в таком тумане формируется сверхпроводящая среда. У таких черных дыр помимо обычного горизонта событий есть еще и внутренний горизонт. Благодаря этому в заряженные черные дыры можно проникнуть и не разорваться на атомы.
Ученые показали, что по ту сторону заряженной черной дыры вас могут ждать загадочные эффекты. Исследователи обнаружили, что самые внутренние области сверхпроводящей черной дыры могут представлять собой расширяющуюся Вселенную — место, где пространство может растягиваться и деформироваться с разной скоростью в разных направлениях.
Более того, в зависимости от температуры черной дыры в некоторых из этих областей пространства может произойти новый виток колебаний, который затем создаст еще один участок расширяющегося пространства, он вызовет новый виток колебаний, который затем создаст новый участок расширяющегося пространства, и так далее до бесконечности. Это будет фрактальная мини-Вселенная, бесконечно повторяющаяся с уменьшением размеров.
Источник