10 необычных вопросов о чёрных дырах

Черная дыра представляет собой крайне плотный объект в космосе, который выступает своеобразной ловушкой для света: однажды попав неё, он не способен из неё вырваться. Будучи явлением таинственным и экзотическим, черные дыры — яркая иллюстрация того, как работает гравитация: когда огромная масса сжимается в крайне маленький объект, он способен нарушить ткань пространства и времени и превратиться в то, что называется сингулярностью. Гравитация черной дыры настолько велика, что способна затянуть в себя располагающийся поблизости объект и буквально съесть его.
Ниже мы разбираем десять самых интересных вопросов о черных дырах.
Что со мной случится, если я упаду в черную дыру
Совершенно точно, ничего хорошего! Тем не менее, о том, что мы увидим внутри черной дыры, можно судить по Общей Теории Относительности Альберта Эйнштейна.
Итак, удаленный наблюдатель не может увидеть ничего далее горизонта событий. В то время как “падающий” наблюдатель будет находиться в совершенно иной “реальности”. После прохождения горизонта событий ваше восприятие пространства и времени кардинально изменится. Под влиянием колоссальной гравитации вас “расплющит” по горизонтали и “вытянет” по вертикали, превратив в своего рода макаронину. И, совершенно без шуток, у ученых для этого есть специальный термин — спагеттификация.
К счастью, такого не происходило никогда и ни с кем — черные дыры слишком далеки от Солнечной системы, и мы недостижимы для их гравитации.
Как ученые рассчитывают массу сверхмассивной черной дыры
В основу расчета закладывается изучение движения звезд в центрах галактик. И расчет показывает, что в центре располагается темное, массивное тело, массу которого можно получить на основе скоростей движения звезд. Попав в черную дыру, материя увеличивает её массу и, следовательно, гравитацию. Таким образом, гравитация поглощенной материи из вселенной не исчезает.
Если ничто не способно вырваться из черной дыры, то не окажется ли тогда Вселенная, в конце концов, поглощенной черной дырой
Вселенная слишком велика. Часть пространства вокруг себя, на которое черная дыра производит какое-либо заметное влияние своей гравитацией, ничтожно мала по сравнению с размером галактики. Это же относится и к нашему Млечному пути. Большая часть звезд, сформировавшихся в ближайшем окружении нашей черной дыры, ею уже «съедены”, а остальные недосягаемы для её гравитации.
При её нынешнем весе в несколько миллионов масс Солнца, в дальнейшем у неё будет происходить лишь небольшой прирост веса за счет поглощения звезд.
И нет никакой опасности для нашей планеты быть поглощенной черной дырой в центре Млечного пути, поскольку расстояние между ними — 26000 световых лет.
Откуда мы можем знать о черных дырах, если они не выпускают из себя свет, и мы не должны их видеть
Ни свет, ни какое-либо излучение, включая рентгеновские лучи, не способно вырваться из черной дыры, если оно пересекло так называемый горизонт событий — пограничную зону, попав за которую ничто не может вернуться назад. Наблюдения телескопов NASA показывают, что материя, находящаяся в непосредственной близости от горизонта событий, движимая внутрь черной дыры гравитацией, раскалена до миллионов градусов и излучает в рентгеновском спектре. Чудовищной силы гравитация черной дыры искажает пространство настолько сильно, что начинает сказываться на окружающих звёздах и прочих космических объектах.
Может ли черная дыра “съесть” целую галактику
Нет. Поглотить целую галактику черная дыра не может. Сила гравитации сверхмассивной черной дыры в центральной области галактики, конечно, велика, но не настолько, чтобы поглотить галактику полностью.
Как быстро может появиться черная дыра
Черная дыра звёздной массы способна сформироваться всего лишь за секунды в результате коллапса массивной звезды. Подобные сравнительно малые черные дыры могут появиться и в результате слияния плотных звездных останков, называемых нейтронными звездами. Может произойти слияние нейтронной звезды с черной дырой с образованием большего размера черной дыры, а также слияние двух черных дыр. И подобные процессы происходят также очень быстро и создаваемые ими искажения пространства-времени распространяются по вселенной в виде так называемых гравитационных волн.
Гораздо более таинственны гигантские черные дыры, лежащие в центре галактик, — сверхмассивные черные дыры, достигающие миллионов и миллиардов масс солнца. С одной стороны, у ученых есть оценка времени, за которое такая черная дыра может достигнуть столь колоссальной массы, — это может быть менее миллиарда лет. С другой стороны, точное время её полного формирования остается загадкой.
Что если Солнце превратится в черную дыру
Солнце никогда не сможет превратиться в черную дыру, поскольку не обладает достаточной массой, чтобы взорваться. В противоположность этому, оно превратится в плотное звездное остаточное вещество под названием белый карлик.
Но если предположить, что Солнце всё-таки превратится в черную дыру с той же массой, что и сегодня, то это не повлияет на орбиты вращающихся вокруг него планет, потому что влияние её гравитации на солнечную систему останется тем же. Таким образом, да, Земля продолжит вращаться вокруг чёрной дыры, но она не затянет её к себе. Правда вот отсутствие света приведет к катастрофическим последствиям для всего живого на нашей планете.
Испытывала ли Земля за свою историю влияние черных дыр
Взрыв массивной звезды оставляет после себя черную дыру звездной массы. В результате в космос выбрасываются такие важные для жизни элементы, как углерод, азот и кислород. Слияния нейтронных звезд, черных дыр или нейтронной звезды и черной дыры также приводят к выбросу в космос тяжелых элементов, которые впоследствии могут послужить строительным материалом для новых планет. Порожденные взрывом звезд ударные волны могут запустить процесс формирования новых звезд или целых солнечных систем. Таким образом, в каком-то смысле, своим существованием мы обязаны неким катастрофическим космическим событиям прошлого, породившим черные дыры.
С другой стороны, если рассуждать в более крупных масштабах Вселенной, непонятной остается связь между формированием галактики и формированием черной дыры в её центре. Предполагается, что на формирование Млечного пути как-то повлияла черная дыра в его центре.
Но, тем не менее, этот вопрос так и остается одной из главных загадок Вселенной — вопрос курицы и яйца — что было первично: галактика или черная дыра
Где находится самая далёкая черная дыра из когда-либо найденных
Самая далекая черная дыра из попавших в телескопы ученых находится в галактике, располагающейся на расстоянии примерно 13.1 миллиарда световых лет от Земли. При том, что по сегодняшним оценкам возраст самой Вселенной составляет около 13.8 миллиардов лет, эта галактика, должно быть, появилась всего лишь спустя 690 миллионов лет после Большого Взрыва.
Эту сверхмассивную черную дыру астрономы описывают понятием “квазар”. Поток газа, попадающего в эту черную дыру настолько велик, что порождаемое им излучение намного превосходит излучение самой галактики. Это и позволило астрономам обнаружить её на столь грандиозном расстоянии.
Могут ли черные дыры уменьшаться в размере
Да. Современный физик Стивен Хокинг выдвинул гипотезу, что, несмотря на увеличение массы за счет поглощения материи, черные дыры постепенно сжимаются, теряя небольшие порции энергии за счет так называемого излучения Хокинга.
Тут нужно понимать, что кажущийся вакуумом космос, на самом деле, напоминает океан из элементарных частиц, беспрестанно возникающих и исчезающих.
Хокинг продемонстрировал свою гипотезу на примере двух элементарных частиц, родившихся вблизи черной дыры. В таком случае есть вероятность, что одна из них может быть поглощена черной дырой, не успев исчезнуть. А вторая при этом удалится в космос, унеся, таким образом, часть энергии и, соответственно, массы черной дыры с собой.
В результате такого процесса черные дыры должны будут в итоге испариться. Но сколь-либо заметное уменьшение их массы может произойти за период времени, намного превосходящий возраст самой Вселенной. Так что, не стоит беспокоится: даже сравнительно небольшие черные дыра размером в несколько масс Солнца, будут с нами ещё очень долгое время!