Таємниці всесвіту - чорні діри
Чорні діри. безсумнівно, найдивніші і загадкові об'єкти в космосі. Їх всі свої небезпечні властивості можуть кинути виклик законам фізики Всесвіту і навіть природі існуючої дійсності. Щоб зрозуміти, що ж таке чорні діри, ми повинні навчитися думати «поза коробки» і застосувати трохи фантазії. Чорні діри утворюються з ядер супер масивних зірок, які можна охарактеризувати як область простору, де величезна маса зосереджена в порожнечі, і нічого, навіть світло не може там уникнути гравітаційного тяжіння. Це та область, де друга космічна швидкість перевищує швидкість світла. І чим більше масивний об'єкт руху, тим швидше він повинен рухатися для того щоб позбутися від сили своєї тяжкості. Це відомо як друга космічна швидкість.
Чи знаєте ви найбільшу чорну діру у всьому Всесвіті?
Найбільшою чорною дірою у Всесвіті є чорна діра, розташована в центрі галактики NGG 1277 в сузір'ї Персея, що знаходиться на відстані 228 мільйонів Хаббл-тип від Землі.
Чорна діра в поданні художника
Чорні діри настільки масивні, що їх друга космічна швидкість швидше, ніж швидкість світла. Оскільки нічого не може рухатися швидше, ніж світло, то нічого і не може уникнути гравітація чорної діри. Теорія відносності Ейнштейна є першим ключем до розуміння чорних дір. Вона стверджує, що гравітація впливає на час. Чим більше масивний об'єкт в космосі, тим більше він уповільнює час. Гравітація ж чорної діри настільки величезна, що вона практично зупиняє хід часу. Якщо зовні чорної діри спостерігати, як падає космічний корабель, то можна побачити, що він все більше і більше сповільнюється і, врешті-решт, зникає.
Поширений міф про чорні діри каже, про те, що вони всмоктують всю матерію навколо себе. Але це не так. Вони будуть всмоктувати матерію, яка перебуває на певній відстані, а в іншому вони діють не інакше, ніж масивні зірки. Якщо, наприклад, наше Сонце стане чорною дірою, планети будуть і далі обертатися по своїй орбіті, як вони це і сьогодні.
Чорні діри космосу: рецепт для монстра
Приклади гравітаційних воронок
Теорія відносності Ейнштейна описує гравітацію як викривлення простору-часу. Чим масивніше об'єкт, тим більше це спотворення буде. Чорні діри настільки величезні, що вони спотворюють простір часу, і воно відсувається в глибоку і бездонну порожнечу, від якої ніщо не може сховатися.
Чорні діри, насправді формується з надмасивних зірок, маса яких, по крайней мере, в десять разів більше, ніж наше Сонце. Коли горять зірки, в процесі синтезу виділяється сплав водню. Дана ядерна реакція виробляє тиск, яке дозволяє виштовхувати з центру виру зірки. І протидіє силі тяжіння, яка тягне її назад всередину. Ці дві сили ідеально збалансовані. Що дозволяє зірці не зруйнуватися. Коли вона вичерпує свій запас водневого палива, баланс порушується.
Галактика Андромеда, в центрі якої розташована чорна діра
Масивні зірки гинуть і в результаті вибуху, утворюються наднова зірка. Що відбувається після цього, залежить від її маси. Більшість з них залишаються позаду ядра, іменованого білим карликом. Воно зазвичай оточене постійно розширюється оболонкою газу. У деяких, поодиноких випадках маса зірки настільки велика, що гравітація чорної діри буде тягнути її тіло дуже сильно, після чого вона може стати крихітної, компактним об'єктом, відомим як нейтронна зірка. Але в дуже рідкісних випадках, існує так багато маси в зірці, що гравітація буквально божеволіє. Ніщо у Всесвіті не може зупинити розпад. Зірка коллапсирует в самій собі і зупиняється тільки тоді, коли займає певну точку в просторі. Вона в буквальному сенсі перестає існувати. Однак при цьому, залишаючи за собою масу і силу тяжіння. Тепер це ще одна чорна діра, один з найбільш незвичайних об'єктів в космосі.
Анатомія чорних дір Всесвіту
Будова чорної діри
Коли супер масивна зірка колапсує в чорну діру. вона не ставати настільки маленькою, щоб більше не мати ніякого фізичного розміру. Це її щільна, зменшена модель, але при цьому містить таку саму кількість маси, що і вихідна зірка. Головна особливість чорної діри це те, що відомо як сингулярність, і вона визначає її центр. Область, де фундаментальні закони фізики і самої тканини простору припиняють своє існування. Сингулярність - це в невидимий бар'єр, званий горизонтом подій. Він знаменує собою появу зовнішнього кордону чорної діри, що виявляється екстремальним гравітаційним притяганням. Це точка, звідки немає повернення. Все, що перетинає горизонт подій, навіть світло, приречений.
Чорна діра в фільмі Interstellar - краще представлення чорної діри в наукової фантастики
Горизонтом подій є точка, в якій друга космічна швидкість дорівнює швидкості світла. Всередині чорної діри ця швидкість перевищує швидкість світла. Оскільки ніщо не може рухатися швидше за світло, ніщо і не може вирватися за межі горизонту подій. Як тільки об'єкт опиниться за його межами, на нього чекає сингулярність. Оскільки гравітація зростає все більше при такій високій швидкості, вона діє на частини цього об'єкта. Подібні приливні сили видозмінюють сам об'єкт, який, згодом буде протягнуть в довгу і тонку струну, після чого перестане існувати у всесвіті. Відстань між сингулярностью і горизонтом подій відомий як радіус Шварцшильда. Чим масивніше чорна діра, тим більше його радіус Шварцшильда буде. Якщо Сонце була б чорною дірою, її радіус Шварцшильда б в 3 км. Типова чорна діра з масою в 10 разів більша за Сонце буде мати радіус Шварцшильда 30 кілометрів.
Переслідування невидимих чорних дір
Спотворення зображення галактики, що проходить перед чорною дірою
Оскільки світло не може вирватися з масивних тварин пастки, він не може бути видно. Тому щоб шукати чорні дірки, можна покладатися тільки на непрямі докази їх існування. Одним із способів пошуку чорної діри, є знаходження областей у відкритому космосі, які володіють великою масою і знаходяться в темному просторі. При пошуку подібних типів об'єктів, астрономи виявили їх у двох основних сферах: в центрах галактик і в подвійних зоряних системах нашої Галактики.
Насправді, більшість астрономів тепер вважають, що супер масивна чорна діра може існувати в центрі нашої галактики Чумацький Шлях. Чи означає це, що вона в кінцевому підсумку все поглине? Насправді ні. Чорна діра має ту ж масу, що і оригінальні зірки, тому як була сформована з них. Поки нічого не віщує занадто близького наближення до горизонту подій, так що це безпечно. Цілком ймовірно, що мільярди зірок в нашій галактиці буде продовжувати орбіту навколо цієї гігантської чорної діри мільярди років вперед. Докази цієї та інших чорних дір може бути підтверджені за допомогою функції пошуку для рентгенівських променів. Астрономи вважають, що чорні діри випромінюють їх у великій кількості.
Чорна діра Чумацького Шляху може бути джерелом високоенергетичних нейтрино
Багато із зірок в нашій галактиці існують як подвійні зоряні системи, в яких одна із зірок може ставати чорною дірою. Коли це станеться, чорна діра може почати смоктати все на своєму шляху незалежно від іншої зірки. Ця матерія паморочиться навколо неї, формуючись як диск прискорення, рухаючись все швидше і швидше в міру наближення до центру. Вважається, що ця матерія випромінює випромінювання в вигляді рентгенівських променів, і як тільки вони як це входить в чорну діру, матерія починає руйнуватися.
Розташування чотирьох зоряної скупчень навколо чорної діри в центрі NGC2110.
Подвійні зоряні системи, які випромінюють сильні кількість рентгенівських променів, є хорошими кандидатами в чорні діри. Як тільки ця система була визначена, астрономи спробували визначити масу компаньйона зірки. Вимірюючи орбітальну швидкість її видимості, вони можуть з'ясувати масу її невидимого побратима. І якщо маса об'єкта компаньйона досить велика, то це цілком може бути чорна діра. Один з найбільш ймовірних кандидатів на сьогоднішній день для чорної діри Лебідь X-1. Цей інтенсивний рентгенівський джерело радіовипромінювання знаходиться в сузір'ї Лебедя.
Свіжі новини
Вчені розкривають таємницю «грудкуваті» галактик з інтенсивним звездообразованием
Австралійські вчені з'ясували, чому деякі галактики виявляються «грудкуватими», а не спіральними за формою - і основною причиною дослідники називають низьку швидкість власного обертаючись.
