Интересные факты о черных дырах
Здравствуйте, дорогие читатели сайта Interessno.ru. Черные дыры – это, пожалуй, самый захватывающий и одновременно самый кошмарный объект в нашей Вселенной. Эти таинственные объекты имеют настолько сильное притяжение, что ничто поблизости, даже свет, не может ускользнуть от их удивительной «прожорливости». То, что они съедают, уже никогда не возвращается назад.
Именно по этой причине они являются невидимыми для человеческого глаза. Они такие же бесцветные, как и окружающее их пространство. Ученые знают об их существовании не из-за того, что смогли их каким-то образом увидеть, а из-за того, что их огромное гравитационное сжатие влияет на орбиты ближайших звезд и газа.
И это далеко не все, что мы можем вам рассказать об этом удивительном космическом явлении. В сегодняшней публикации мы собрали самые интересные факты об этих космических объектах. Надеемся, что собранная нами информация понравится, как детям, так и более взрослой аудитории.
Некоторые ошибочно полагают, что она похожа на космический вакуум, какой засасывает пространство вокруг. На самом деле это вовсе не так. На самом деле они ничем не отличаются от других космических объектов, хоть и имеют очень сильное гравитационное поле.
Например, если убрать Солнце и поместить на его место черную дыру такой же массы, то Землю не засосет. Она так же продолжит вращаться вокруг нее, как она вращается вокруг Солнца сегодня. Поэтому представление о том, что это пылесос, засасывающий все на своем пути не совсем правильное.
Если бы вам пришлось пролетать около черной дыры, ее экстремальное гравитационное притяжение все больше замедляло бы время и искривляло пространство. Вас бы притягивало все ближе и ближе, и вы постепенно попали бы в аккреционный диск, состоящий из вращающегося по орбите космического материала (частиц звезд, газов, пыли и даже планет), спиралевидно движущегося внутрь к горизонту событий или к так называемой «точке невозврата».
Как только вы пересечете эту границу, гравитация уничтожит все шансы на «побег», и вы будете растянуты (спагеттифицированы), когда погрузитесь в ее центр – немыслимо маленькую точку с чудовищной массой, где гравитация и плотность, теоретически, равна бесконечности.
Простыми словами, вы навсегда исчезнете в таком месте, какое полностью противоречит всем законам физики, какие действуют на нашей планете.
Если вы думаете, что это редкое явление, то вы ошибаетесь. Считается, что лишь в нашей галактике Млечный путь находится около 100 миллионов черных дыр звездной массы (образуется на конечном этапе звезды), а также сверхмассивная дыра Стрелец А*, масса которой равна приблизительно 4.31 миллионам масс Солнца.
Как вы думаете, какая у них продолжительность жизни? Они вечны? На самом деле, у всех космических объектов есть свой период жизни. И они не стали исключением. Смерть черной дыры, оно же испарение – это гипотетический процесс, открытый знаменитым английским физиком-теоретиком Стивеном Хокингом в 1974 году. Это явление получило название излучение Хокинга, в честь известного физика.
Согласно гипотезе Хокинга, черные дыры регулярно испускают частицы. Сильная гравитация разрывает эти частицы на две части. Одна из частиц имеет отрицательную энергию (именно ее и поглощает черная дыра обратно), а вторая частица выбрасывается прочь, в космическое пространство.
Теоретически, любой объект в космосе можно превратить в черную дыру. Различие между ней и Солнцем состоит лишь в том, что у нее центр чрезвычайно уплотнен, благодаря чему она обладает невероятным гравитационным полем. Это гравитационное поле способно улавливать все, даже свет, поэтому мы не можем ее увидеть своими глазами, так как все то, что мы видим – это результат отражения света от объекта.
Как мы уже сказали, теоретически, в нее можно превратить даже наше Солнце. Если Солнце сжать до небольшого диаметре, то оно стало бы таким же плотным и получило бы такое же гравитационное поле, как и черная дыра. Это же касается и нашей Земли, Марса, Венеры и т.д.
Однако на сегодня известен только один способ их образования – гравитационный коллапс чрезвычайно массивной звезды, превышающей массу нашего Солнца в 20-30 раз.
Самая ближайшая черная дыра к нашей планете Земля – это V616 Monocerotis, она же V616 Mon. Она располагается на расстоянии 3000 световых лет от нас и имеет 9-13 масс Солнца.
Теоретически, они могут расти до бесконечности, потому что все (газ, твердые вещества) постоянно попадают за горизонт событий. Но есть свидетельства того, что сверхмассивные черные дыры не могут превышать 10 миллиардов солнечных масс. Все дело в том, что если они будут расти до бесконечности, то попросту разрушат аккреционные диски, какие их питают.
Не все они имеют одинаковые размеры. Ученые делят их на четыре вида: планковые, звездные, промежуточные и сверхмассивные. Несмотря на то, что они различаются по размеру, все они очень плотные. Миниатюрные (они же планковые), существование каких еще не доказано, теоретически могут иметь размер атома, но при этом иметь огромную массу.
Самыми распространенными являются звездные. Они имеют массу около 20-30 масс нашего Солнца. Промежуточные имеют приблизительные размеры нашей Земли, но при этом их масса может находиться в районе 100–1000000 масс Солнца.
Сверхмассивные, такие как Стрелец А*, в миллионы, если не в миллиарды раз массивнее нашего Солнца.
Ее конечной точкой является сингулярность. Сингулярность в ее ядре может уменьшиться до размера меньше атома и в конечном итоге стать бесконечно маленькой точкой в пространстве, содержащей бесконечную массу.
На этом мы закончим, дорогие друзья. Надеемся, что наша публикация была для вас интересной и полезной. До скорых встреч. Будем рады, если вы снова посетите наш интернет-ресурс, когда вам понадобится новая, полезная информация.
Источник
Что такое «чёрная дыра»
Чёрная дыра — это область пространства, в которой гравитационное притяжение настолько сильно, что ни вещество, ни излучение не могут эту область покинуть. Для находящихся там тел «скорость убегания» должна превышать скорость света, что невозможно, поскольку ни вещество, ни излучение не могут двигаться быстрее света. Поэтому из чёрной дыры ничто не может вылететь.
В чёрную дыру могут превратиться массивные звёзды (крупнее нашего Солнца в несколько раз!) при их катастрофическом сжатии — коллапсе. Когда заканчивается запас ядерного топлива, тогда под действием силы собственного тяготения звезда начинает сжиматься. Этот процесс продолжается до тех пор, пока всё вещество звезды не сожмётся до очень малого объёма. При этом очень быстро растёт сила тяготения, в конце концов она возрастает настолько, что даже свет не может больше вырываться наружу. Вот тогда-то звезда и превращается в чёрную дыру. Звезда-коллапсар, то есть чёрная дыра, улавливает излучение извне, но сама не выпускает наружу никаких излучений.
Название «чёрная дыра» ввёл в обиход в 1968 году американский физик Джон Уилер. Новый термин сразу стал популярен, заменив собой использовавшиеся до того названия «коллапсар» и «застывшая звезда».
Английский геофизик и астроном Джон Мичелл (1724—1793) предположил, что в природе могут существовать столь массивные звезды, что даже луч света не способен покинуть их поверхность. Мичелл рассчитал, что если бы звезда с массой Солнца имела радиус не более 3 километров, то даже частицы света не могли бы улететь от неё далеко. Поэтому такая звезда казалась бы издалека абсолютно тёмной. Эту идею Мичелл представил на заседании Лондонского Королевского общества 27 ноября 1783 года.
Источник
Черные дыры — объяснение для детей
Что такое черная дыра – объяснение для детей: описание с фото, как найти в космосе Вселенной, как появляются, смерть звезды, сверхмассивные черны дыры галактик.
Для самых маленьких родители или в школе должны объяснить, что воспринимать черную дыру как пустое место – грубейшая ошибка. Наоборот, в ней сконцентрировано невероятное количество материи, которая замкнута в маленьком пространстве. Чтобы объяснение для детей было более красочным, просто представьте, что вы взяли звезду в 10 раз массивнее Солнца и попытались впихнуть в область размером с Нью-Йорк. Из-за такого давления, гравитационное поле обретает настолько большую силу, что никто и даже световой луч не может вырваться. С развитием технологий НАСА удается все больше узнать об этих загадочных объектах.
Начать объяснение для детей можно с того, что термина «черная дыра» не существовало до 1967 года (ввел Джон Уилер). Но до этого уже несколько веков упоминалось о существовании странных объектов, которые своей плотностью и массивностью не выпускают свет. Их даже предсказал Альберт Эйнштейн в общей теории относительности. Она доказала, что при смерти массивной звезды остается небольшое плотное ядро. Если звезда по массе в трое превышает солнечную, то сила тяжести превозмогает остальные силы, и мы получаем черную дыру.
Процесс формирования черной звезды
Конечно, важно объяснить детям, что исследователи лишены возможности наблюдать эти особенности напрямую (телескопы находят лишь свет, рентгеновское излучение и прочие формы электромагнитного излучения), так что ждать фото черной дыры не приходится. Но можно высчитать их местоположение и даже определить размер из-за влияния, которое они оказывают на окружающие объекты. Например, если она пройдет сквозь облако межзвездной материи, то в процессе начнет втягивать вещество внутрь – аккреция. То же самое повторится, если вблизи пройдет звезда. Правда звезда может разорваться.
В момент притягивания вещество нагревается и ускоряется, выпуская в пространство рентгеновские лучи. Недавние открытия заметили несколько мощных всплесков гамма-лучей, демонстрируя процесс пожирания дырой соседних звезд. В этот момент они стимулируют рост одних и останавливают у других.
Смерть звезды – начало для черной дыры
Большая часть черных дыр появляется из остаточного материала умирающих крупных звезд (взрыв сверхновой). Меньшие по размеру звезды превращаются в плотные нейтронные, которым не хватает массивности, чтобы удерживать свет. Если масса звезды больше солнечной в 3 раза, то она становится кандидатом на пост черной дыры. Важно объяснить детям одну странность. Когда звезда разрушается, то ее поверхность приближается к воображаемой поверхности (горизонт событий). Время на самой звезде становится медленнее, чем у наблюдателя. Когда поверхность настигла горизонта событий, то время замирает, и звезда больше не может разрушаться – замороженный разрушающийся объект.
Черные дыры в центрах сливающихся галактиках
Более крупные черные дыры способны появляться после звездного столкновения. После запуска в декабре 2004 года телескопу НАСА удалось заметить сильные мимолетные световые вспышки – гамма-излучения. После этого Чандра и Хаббл собрали данные о событии и поняли, что эти вспышки могли быть следствием столкновения черной дыры и нейтронной звезды, что порождает новую черную дыру.
Хотя в процессе образования дети и родители уже разобрались, но загадкой остается один момент. Кажется, будто дыры существуют в двух разных масштабах. Есть множество черных дыр – остатки массивных звезд. Как правило, они в 10-24 раз массивнее Солнца. Ученые постоянно видят их, если посторонняя звезда приближается критически близко. Но большинство черных дыр существуют изолированно и их просто нельзя заметить. Однако, если судить по количеству звезд, обладающих достаточным размером, чтобы стать кандидатом на черную дыру, то в Млечном Пути таких черных дыр должно присутствовать десятки миллионов миллиардов.
Есть также и сверхмассивные черные дыры, которые в миллион и даже миллиард раз превосходят по размерам наше Солнце. Полагают, что такие монстры обитают в центрах практически всех крупных галактик (и в нашей).
Для самых маленьких будет интересно узнать, что долгое время ученые полагали, будто среднего размера для черных дыр не существует. Но данные Чандры, XMM-Newton и Хаббла показывают, что они есть.
Возможно, сверхмассивные черные дыры появляются из-за цепной реакции, вызванной столкновением звезд в компактных скоплениях. Из-за этого накапливается очень много массивных звезд, которые разрушаются и производят черные дыры. Затем эти скопления занимают галактический центр, где черные дыры сливаются и превращаются в сверхмассивного представителя.
Вы уже могли понять, что у вас не получится полюбоваться на черную дыру в высоком качестве в режиме онлайн, потому что эти объекты не выпускают свет. Но детям будет интересно изучить фото и схемы, созданные на основе контакта черных дыр и обычной материи.
Источник
ТОП-25: Удивительные факты о черных дырах
Подобно черному телу в термодинамике, черная дыра — это часть пространства, которая притягивает все, но не дает чему-либо вырваться из нее, даже свету. Причина, по которой ее называют «черной» дырой, заключается в том, что она поглощает весь падающий на нее свет и ничего не отражает. Дыра образуются, когда достаточно компактная масса деформирует пространство и время, ее поверхность ограничена и называется «горизонтом событий», который отмечает точку невозврата. О черных дырах известно немного, но некоторые ученые разработали свои собственные теории об их свойствах и структуре. Вот список из 25 сумасшедших фактов о черных дырах.
25. Черные дыры влияют на время
Фото: PublicDomaintPictures.net
Точно так же, как часы замедляют свой ход, когда спускаешься ближе к уровню моря, по сравнению с часами на космической станции, возле черных дыр время течет очень медленно. Это связано с гравитацией.
24. Они могут быть бесконечно большими
Фото: WikipediaCommons.com
Есть несколько теорий, которые утверждают, что черные дыры могут быть бесконечно большими. Хотя не все ученые согласны с этим, некоторые придерживаются такого мнения.
23. Ближайшая к Земле черная дыра находится на расстоянии 1600 световых лет от нас
Фото: WikipediaCommons.com
Наша галактика усеяна черными дырами, но та, которая, скорее всего, уничтожит нашу маленькую планету, находится далеко за пределами нашей Солнечной системы.
22. Держитесь подальше от горизонта событий
Фото: tempolimit-lichtgeschwindigkeit.de
«Горизонт событий», как его называют в физике – это граница черной дыры. Это точка невозврата. До того, как вы ее пересечете, у вас еще будет возможность спастись. После этого момента . ни единого шанса.
21. В центре галактики Млечный Путь есть массивная черная дыра
Фото: jpl.nasa.gov
Она находится на расстоянии 30 000 световых лет от нас и в 30 миллионов раз больше нашего Солнца.
20. С течением времени черные дыры испаряются
Фото: tempolimit-lichtgeschwindigkeit.de
Хотя известно, что ничто не способно избежать черной дыры, есть, по крайней мере, одна вещь, которая это делает…радиация. По мнению некоторых ученых, за счет излучения радиации черные дыры теряют массу. Потенциально в результате этого черная дыра «умирает».
19. Черные дыры не бывают бесконечно малыми
Фото: Pixabay.com
В какой-то момент ядро разрушающейся черной дыры становится меньше атома или электрона. В конце концов оно достигает размера планковской длины, квантового предельного размера, поэтому становится практически не измеряемой.
18. Черные дыры — это не воронки, это сферы
Фото: WikipediaCommons.com
В большинстве учебников вы видите черные дыры, которые выглядят, как воронки. Это потому, что они рассматриваются с точки зрения гравитационных колодцев. Но на самом деле они больше похожи на сферы.
17. Черные дыры вращаются
Фото: WikipediaCommons.com
Когда ядро звезды разрушается, звезда начинает вращаться быстрее и становится меньше. Когда она достигает точки, в которой ей не хватает массы, чтобы стать черной дырой, она сжимается, формируя нейтронную звезду и продолжает быстро вращаться. То же самое касается и черных дыр. Даже когда черная дыра сжимается до планковской длины, она продолжает быстро вращаться.
16. Вблизи черной дыры все становится странным
Фото: jpl.nasa.gov
Черные дыры способны искажать само пространство, и по мере того, как они продолжают вращаться, это искажение тоже искажается. Это бесконечный регресс искажения.
15. Если вы приблизитесь к черной дыре, она убьет вас ужасным способом
Фото: commons.wikimedia.org
Хотя кажется очевидным, что черная дыра и жизнь – понятия несовместимые, большинство людей думают, что их просто раздавит. Это вовсе не обязательно. Какая бы часть вашего тела не достигла горизонта событий, сначала вы испытаете на себе значительную гравитацию, которая растянет ваше тело и убьет вас.
14. Черные дыры не всегда черные
Фото: jpl.nasa.gov
Хотя они известны своей чернотой, как мы говорили ранее, они испускают электромагнитное излучение.
13. Черные дыры способны не только разрушать
Фото: Maxpixel.net
Конечно, в большинстве случаев они, вероятно, так и делают, но было выдвинуто множество теорий и предложений о том, что черные дыры можно использовать для таких вещей, как получение энергии и космические путешествия.
12. Черные дыры могут становиться огромными
Фото: commons.wikimedia.org
Хотя выше мы рассказали, о том, насколько малыми они могут быть, черные дыры расширяются при столкновении с другими черными дырами, и после каждого столкновения их размер увеличивается.
11. Существуют разные виды черных дыр
Фото: WikipediaCommons.com
Современные астрономы обнаружили, что есть разные виды черных дыр. Есть вращающиеся черные дыры, электрические черные дыры и вращающиеся электрические черные дыры. Тип черной дыры зависит от количества энергии, которую она выделяет при искажении пространства.
10. Черные дыры открыл не Альберт Эйнштейн
Фото: WikipediaCommons.com
Альберт Эйнштейн лишь возродил теорию черных дыр в 1916 году. Задолго до этого, в 1783 году, ученый по имени Джон Митчелл (John Mitchell) разработал теорию черных дыр, задавшись вопросом, может ли сила гравитации быть настолько мощной, что ее не смогут избежать даже легкие частицы.
9. Черные дыры могут быть очень плотными
Фото: flickr.com
Чтобы в черной дыре было достаточно гравитации, и она могла втягивать в себя даже свет, дыра должна обладать огромной массой, занимая при этом небольшое пространство. Это означает, что масса черных дыр должна быть примерно в 10-30 миллиардов раз больше массы Солнца.
8. Черные дыры шумят
Фото: flickr.com
Хотя в вакууме пространства нельзя услышать звук, вы услышали бы его, если бы использовали специальное оборудование. Когда черная дыра притягивает что-то, ее горизонт событий нагнетает скорость частиц, близкую к скорости света, в результате чего дыра и издает «звук».
7. Ничто не может избежать притяжения черной дыры
Фото: jpl.nasa.gov
Это уже очевидно, но хотелось бы сделать добавление – если оно не движется быстрее скорости света.
6. Черные дыры могут создавать элементы, которые делают жизнь возможной
Фото: Pixabay.com
Исследователи говорят, что черные дыры создают элементы, поскольку расщепляют вещество на субатомные частицы. Эти частицы обладают способностью создавать элементы тяжелее гелия, такие как железо и углерод, а также многие другие, которые необходимы для формирования жизни.
5. Черные дыры выбрасывают в космос материю
Фото: WikipediaCommons.com
Черные дыры славятся тем, что засасывают все, что приближается к их горизонту событий. Как только материя попадает в черную дыру, она сжимается так сильно, что отдельные ее компоненты сжимаются и в конечном итоге распадаются на субатомные частицы. Некоторые ученые предполагают, что это вещество затем выбрасывается, а такое явление называется «белой дырой».
4. Любая материя может стать черной дырой
Фото: commons.wikimedia.org
Теоретически, не только звезды могут стать черными дырами. Если ваши ключи от машины сжать в бесконечно малую точку, сохранив при этом массу, их плотность достигнет астрономического уровня, что во много раз увеличит гравитацию.
3. В центре черной дыры не действуют законы физики
Фото: WikipediaCommons.com
Согласно данной теории, материя внутри черной дыры сжимается до бесконечной плотности, а пространство и время перестают существовать. Когда это происходит, законы физики не действуют, потому что человеческий мозг не может представить себе нечто с нулевым объемом и бесконечной плотностью.
2. В центре черной дыры нет воронки
Фото: Nasa.gov
Как мы уже говорили ранее, вопреки распространенному мнению о том, что в середине каждой черной дыры есть воронка, единственное, что там есть — огромное количество бесконечно сжатой материи.
1. Черные дыры определяют количество звезд
Фото: WikipediaCommons.com
По мнению некоторых ученых, количество звезд во Вселенной ограничено количеством черных дыр. Это связано с тем, что они влияют на газовые облака и образование элементов в частях Вселенной, в которых, как известно, рождаются новые звезды.
Источник