Вокруг чего вращается Солнце?
Почти все известные нам тела участвуют во вращательном движении. Земля вращается как вокруг собственной оси, так и вокруг Солнца. Луна обращается вокруг Земли и также имеет собственную ось вращения. А вращается ли Солнце, и если да, то вокруг чего?
Наше светило также совершает сразу два вращательных движения. Во-первых, у нее есть своя ось вращения. Интересно, что ось Солнца не перпендикулярна плоскости эклиптики, в которой находятся орбиты планет Солнечной системы, а имеет наклон, равный 7,25°. Ученые до сих пор затрудняются в объяснении причин такого наклона солнечной оси.
Надо понимать, что Солнце не является монолитным твердым телом, а состоит из разогретых газов, поэтому разные участки звезды совершают один оборот вокруг оси за разный период времени. На экваторе этот период вращения составляет 24,47 дней, а на полюсах звезды он возрастает до 38 дней. При этом речь идет о скорости вращения внешних слоев, которые можно наблюдать с Земли. Ядро Солнца может вращаться с совсем другой скоростью. Последние исследования показывают, что солнечное ядро совершает один оборот всего лишь за неделю.
Однако Солнце и вся Солнечная система также вращается вокруг центра нашей галактики, в котором находится черная дыра Стрелец А. Масса этой черной дыры превышает солнечную массу в 4,3 млн раз! Галактическая орбита нашей звезды имеет почти круговую форму. Ее радиус оценивается примерно в 27 тыс. св. лет. Хотя линейная скорость движения Солнечной системы относительно галактического центра составляет 220-240 км/с, один оборот вокруг Стрельца А наша звезда совершает за 225-250 млн лет! Этот период времени называют галактическим годом. Получается, что за всё время своего существования Солнце совершило лишь 18-19 полных оборотов вокруг центра галактики.
Список использованных источников
Источник
Три мифа о черных дырах
Журнал «Форбс» решил просветить своих читателей на тему черных дыр. Экспертом выступил Хоссам Али, профессор астрономии из Университета Лестера. В своем коротком, но очень информативном ликбезе ученый развенчивает три самых распространенных заблуждения о черных дырах.
1. Галактики вращаются вокруг черных дыр
Мы все знакомы с нашей Солнечной системой, где кучка планет и астероидов (и булыжников, дослужившихся до высоких званий, вроде Плутона) вращаются вокруг центрального небесного тела. Астрономы называют это системой Кеплера (то есть системой, следующей законам Кеплера). В таких системах центральный объект вносит наибольший вклад в общую массу, а все остальные тела могут считаться «пробными телами» — так называются малые заряды, которые не возмущают внешнее поле. Вращение по законам Кеплера происходит по эллиптическим орбитам с уменьшением средней орбитальной скорости по мере удаления от центра, и это уменьшение пропорционально корню от радиуса орбиты.
Многие считают, что по той же схеме построена галактика, где звезды и газовые облака вращаются вокруг центральной черной дыры. Это не так. Астрономы давно знают, что галактики — это не системы Кеплера, так как орбитальные скорости звезд, как правило, не зависят от радиуса орбит. Сегодня, когда в нашем распоряжении есть массы черных дыр, в том числе Стрельца A* в центре Млечного Пути, мы можем получить более точную картину.
Назовем сферой влияния черных дыр объем, внутри которого гравитационный потенциал черной дыры преобладает над потенциалом материнской галактики. Тогда для Стрельца A* сфера влияния будет иметь радиус около 3 парсеков. (1 парсек равен 3,26 световым годам. Астрономы редко используют световые годы как меру расстояния, разве что при общении с прессой.) В масштабе Галактики это крошечный объем. Настолько крошечный, что в него помещается всего около 100 звезд, а всего их в Млечном Пути порядка 200 миллиардов. И только про эти 100 звезд можно сказать, что они вращаются вокруг черной дыры. Солнечная система расположена более чем в 8000 парсеков от центра, и это только две трети пути до края Галактики.
Представление о том, насколько незначительна гравитация нашей черной дыры, можно получить, просто сравнив предполагаемые массы Стрельца A* и Млечного Пути. Стрелец A* весит примерно столько же, сколько 3,6 миллиона солнц. В то же время совокупный (звезды + газ + темная материя) вес Галактики составляет около 10 триллионов солнечных масс. Вторая цифра почти в миллион раз больше первой.
2. Черные дыры засасывают всё вокруг себя
Мы уже выяснили, что звезды снаружи сферы влияния черной дыры не вращаются вокруг нее. Но что насчет тех 100 небесных тел в радиусе 3 парсеков от Стрельца A*? Стоит ли им волноваться, что их проглотят?
Вся штука с гравитацией черной дыры в том, что она ничем не отличается от гравитации любого другого объекта, обладающего массой. Сила тяготения не заставляет небесные тела падать друг на друга (это верно только в случае нулевой тангенциальной скорости в системе отсчета центрального объекта), она заставляет их обращаться друг около друга. По этой причине Земля 4,5 миллиарда лет вращается по орбите вокруг Солнца и не падает на него. Если бы Солнце было черной дырой той же массы, наша орбита осталась бы такой же. Этим простым фактом мы обязаны сохранению углового момента, которое следует из законов Ньютона.
О чем действительно стоит беспокоиться той сотне звезд, которые живут в 3 парсеках от Стрельца A* и ближе, так это о приливных силах черной дыры, прозванных астрономами спагеттификацией, или эффектом лапши. Как известно, сила тяготения между двумя массами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Когда звезда подлетает слишком близко к черной дыре, та ее сторона, что оказывается ближе к черной дыре, притягивается сильнее, чем противоположная сторона. В какой-то момент поле приливных сил оказывается сильнее, чем гравитация самой звезды, и начинается приливное разрушение. Черная дыра затем принимается высасывать газ, захваченный у разрушенной звезды.
Чтобы Солнце испытало приливное разрушение вблизи Стрельца A*, им нужно оказаться на расстоянии 100 миллионов километров друг от друга. Это меньше одной астрономической единицы, то есть среднего расстояние между орбитой Земли и Солнцем. Величина очень маленькая по сравнению с шириной сферы влияния — 3 парсеками. На самом деле, ни одна звезда в сфере влияния не находится так близко к Стрельцу A*. Ближайшее к черной дыре небесное тело — это звезда S0-2, и она подлетает к центру Галактики не ближе чем на 120 астрономических единиц.
3. Черные дыры имеют очень высокую плотность
Лишь маленькие черные дыры имеют высокую плотность. Массивные черные дыры, которые находятся в центрах галактик, совсем не такие плотные.
У черных дыр нет радиуса в собственном смысле слова, и потому не может быть строго определенного объема или плотности. Но если считать горизонт событий краем черной дыры, то ее плотность будет уменьшаться прямо пропорционально квадрату ее массы. Типичная черная дыра звездной массы (в Млечном Пути таких должно быть около 100 миллионов), которая весит в 10 раз больше Солнца, будет в 10 миллионов миллионов раз плотнее воды, то есть будет иметь плотность 10 16 килограммов на кубический метр.
Плотность Стрельца A* составляет около 10 6 кг/м 3 , что в 1000 раз больше, чем у воды. (Кстати, Стрелец A* — нетипично маленькая черная дыра для такой галактики, как Млечный Путь).
Типичная сверхмассивная черная дыра в приличной галактике весит в 100 миллионов раз больше Солнца. Это дает нам плотность примерно в 100 кг/м 3 — 10% от плотности воды.
Одна из самых тяжелых сверхмассивных черных дыр находится в центре галактики NGC1600 и весит столько же, сколько 17 миллиардов солнц. Плотность такой дыры составила бы примерно 0,01 кг/м 3 , что в 100 000 раз меньше плотности воды и составляет всего 1% от плотности земной атмосферы на уровне моря.
Источник
Вокруг Солнца вращается черная дыра?
Одна из неразрешимых пока загадок нашей Солнечной системы заключается в непонятных гравитационных воздействиях на самой ее границе. Астрономы выдвинули предположения о существовании далеко за орбитой Плутона еще одной, девятой планеты. Но до сих пор ее не удается обнаружить никакими способами.
В связи с этим была выдвинута другая гипотеза — таинственная Планета Девять может быть вовсе и не планетой, а крошечной черной дырой, некогда попавшей в сферу гравитационного притяжения Солнца.
Такая тяжелая черная дыра может иметь диаметр не больше пяти сантиметров, и ее обнаружение представляется еще менее результативным, чем предыдущие поиски планеты.
Новая идея, как можно найти доказательство существования черной дыры, принадлежит физику Эду Виттену из Института перспективных исследований в Принстоне. Он предложил отправить в далекое путешествие к краю Солнечной системы флот миниатюрных космических аппаратов. Образно говоря, предлагается выстрелить из дробовика. В роли дробовика выступает мощный лазер, а в роли дробинок — сотни или даже тысячи наноспейсеров.
Как цитирует Виттена журнал Discover, если один из таких мини-кораблей будет неожиданно сбит с курса неизвестным притяжением, это станет неопровержимым свидетельством существования черной дыры.
Идея, в отсутствие результатов от традиционных наблюдений, представляется заманчивой. Проблема состоит лишь в том, что таких нано-кораблей пока еще нет на вооружении космического флота землян. Идею их создания высказывали не раз и до Виттена, однако пока непонятно, как разместить в таком аппарате, вес которого измерялся бы считаными граммами, всю полезную аппаратуру для хронометража полета и передачи данных на Землю.
Источник
Что было бы, если бы вместо Солнца была чёрная дыра?
Один из подписчиков прислал мне следующий вопрос:
Добрый день! Может ли планета вращаться вокруг чёрной дыры? Если да, то как будет выглядеть ночное небо на такой планеты? К примеру если бы вместо Солнца была чёрная дыра такой же массы — что бы мы увидели?
Ну что же, предположим, в рамках мысленного эксперимента, что каким-то волшебным образом Солнце исчезло и на его месте возникла чёрная дыра точно такой же массы.
Это будет иметь для нас три следствия.
Следствие первое
Земля продолжит вращаться по своей орбите так же как и прежде. При условии, что замена Солнца чёрной дырой будет мгновенной и масса черной дыры — идентична массе Солнца, в движении всех небесных тел Солнечной системы не изменится практически ничего. Разве что орбиты Меркурия и некоторых комет проходящих рядом с Солнцем перестанут колебаться (сейчас на них оказывают влияние неоднородности в плотности Солнца).
Часто чёрные дыры представляют как некие космические пылесосы, которые засасывают в себя всё вокруг.
Это представление не верно. Причина по которой материя падает на чёрную дыру точно такая же, как и причина того, почему подброшенный мяч падает на землю: у материи падающей на чёрную дыру недостаточная скорость, чтобы преодолеть гравитацию чёрной дыры. Та материя скорость которой достаточна либо начинает вращаться вокруг чёрной дыры по орбите, либо вовсе улетает.
Весь фокус в том, что для гравитационного притяжения совершенно безразлично между какими объектами оно возникает. Два объекта одинаковой массы вызовут одинаковое гравитационное притяжение и поэтому орбиты планет, астероидов, комет и так далее не изменятся.
Следствие второе
Небо станет тёмным. Не сразу, а примерно через 8 минут после замены Солнца чёрной дырой. Именно столько времени понадобится последнему свету Солнца, чтобы достичь нас, прежде чем наступит темнота.
Единственными светящимися объектами в небе будут звёзды. В том месте где мы обычно видим Солнце мы не увидим ничего.
Радиус горизонта событий чёрной дыры с массой равной массе Солнца составляет чуть меньше 3 километров. Разглядеть столь малый объект, который к тому же не излучает свет, невооруженным глазом или даже с помощью мощного телескопа практически невозможно.
Яркого и красивого аккреционного диска, как на недавно опубликованном изображении сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики M87 мы тоже не увидим. Аккреционный диск возникают, когда много вещества обладающего моментом вращения падает на чёрную дыру. На свежепоявившуюся на месте Солнца чёрную дыру никакое вещество падать не будет.
Зато при прохождении чёрной дыры по небосводу, в частности вблизи звёзд, мы сможем наблюдать эффект гравитационного линзирования, т.е. отклонения света звёзд гравитацией чёрной дыры. Мы и сейчас можем его наблюдать при прохождении Солнца вблизи звёзд, но такие наблюдения часто затруднены из-за яркого света самого Солнца.
Луны и планет Солнечной системы мы кстати тоже не увидим. Сейчас мы можем их видеть благодаря отражённому от них свету Солнца. Не будет света Солнца — не будет чему отражаться от Луны и планет, и, как следствие, мы не сможем их видеть.
Следствие третье
Так как вместе с Солнцем исчезнет и наш главный источник света и тепла, то Земля очень быстро начнёт замерзать.
Источник
Вокруг Солнца может вращаться крошечная черная дыра, и физик хочет ее найти
В нашей свежей статье «Астрономы нашли ближайшую к Земле черную дыру» мы сделали предположение о том, что на окраине Солнечной системы может находиться очень спокойная черная дыра, которая вызывает гравитационные возмущения в Поясе Койпера.
Прошло два дня и выяснилось, что некоторые ученые на самом деле рассматривают идею, описывающую захват крошечной черной дыры гравитацией нашего Солнца.
Журнал Discover сообщает , что физик Эд Виттен из Института перспективных исследований планирует найти эту гипотетическую черную дыру.
Гравитационная аномалия
Нечто искажает орбиты множества объектов Пояса Койпера. Что это? Девятая планета, ждущая своего открытия или же черная дыра? Если гипотетическая черная дыра имеет массу, приписываемую Девятой Планете, то ее диаметр около пяти сантиметров, а значит найти ее практически невозможно.
Эд Виттен понимает, что наблюдения при помощи телескопов не дадут результатов, а значит самое рациональное решение — отправить гигантский флот крошечных космических аппаратов. Виттен говорит, что если хотя бы один из зондов неожиданно сойдет с курса, то это будет признаком гравитационного притяжения черной дыры.
Умение планировать
К сожалению, космические запуски остаются дорогим удовольствием. Кроме этого, нанокосмические аппараты, предлагаемые Виттеном, до сих пор находятся на стадии «активной разработки». Однако это не ставит крест на его планах.
«Если дальнейшее изучение пояса Койпера укрепит аргумент в пользу существования Девятой Планеты, но телескопические поиски не позволят обнаружить объект, то о крошечной черной дыре начнут говорить многие. Придется прибегнуть к прямому поиску, а значит к флоту нанокосмических зондов», — заявил Виттен.
В настоящее время Эд Виттен занимается детальным планированием миссии и верит, что в обозримом будущем реализует задуманное. Это, стоит признать, разумное решение, потому что руководителями миссий NASA нередко становились те, кто предлагал решение задолго до старта.
Источник