Чёрная дыра

Черные дыры признаны самыми загадочными и самыми необъяснимыми объектами, обнаруженными во вселенной. Они являются телами с неописуемой плотностью, и с таким мощным гравитационным притяжением, с которым даже свет не в силах справиться, если будет находиться рядом.

Albert Einstein впервые предсказал эти объекты в 1917 году в его общей теории относительности. Термин «черная дыра» ввел в 1966 году американский астрофизик John Archibald Wheeler, а доказательство ее существования было обнаружено в 1971.

Есть три вида: звездные черные дыры, и сверхмассивные черные дыры.

Звездные черные дыры – относительно небольшие, однако смертоносные

Когда звезда исчерпывает все свое топливо, она начинает разрушаться при этом сбрасывая свою внешнюю оболочку. Для небольших звезд, масса которых приблизительно равна трем массам Солнца, в результате такого разрушения может образовываться как нейтронная звезда так и белый карлик. Однако если большие звезды (на порядок больше Солнца) коллапсируют, то под действием своей же гравитации они начинают сжиматься и в итоге образуется звездная черная дыра.

Если черные дыры появляются в итоге «смерти» отдельных звезд то они являются (относительно) небольшими, но невероятно плотными. Вес таких тел в несколько раз превышает вес Солнца, однако при этом его размер будет не больше среднего города. Это приводит к сумасшедшим показателям гравитации в итоге чего черные дыры притягивают и уже никогда не отпускают все объекты находящиеся поблизости. Такие черные дыры впитывают вещество из галактики вокруг них, увеличиваясь при этом в размерах.

Сверхмассивные черные дыры – появление гигантов

Маленькие черные дыры населяют вселенную, но их родственники, сверхмассивные черные дыры, главенствуют. Сверхмассивные черные дыры на самом деле могут быть в миллионы а порой в миллиарды раз более крупными объектами, однако они имеют радиус равный расстоянию между Венерой и Землей. Такие черные дыры, как предполагается, занимают центральную часть практически каждой галактики, сюда же относится и наш Млечный Путь.

Астрофизики не уверены, как рождаются такие крупные черные дыры. Возможно, как только они образуются, они поглощают огромное количество пыли и газа вокруг них, материала, который в изобилии распространен в центре галактик, позволяя им расти до огромных размеров.

Чёрная дыра

Супермассивная черная дыра может появиться на свет в итоге сотен или тысяч крошечных черных дыр, которые сливаются вместе. Большие скопления вещества также могут коллапсировать и тем самым увеличивать массу черных дыр. Третий возможный вариант это коллапс звездного скопления, группа звезд которая разрушается в одно время.

Промежуточные черные дыры – неопределившийся середнячок

Ученые когда-то предполагали, что существуют только маленькие и огромные черные дыры, но последние исследования показали возможность обнаружения черных дыр среднего размера, или промежуточных черных дыр. Такие объекты могут сформироваться, когда звезды в кластере сталкиваются в цепной реакции. Некоторые из них формируется в том же регионе а остальные направляются в центр галактики, где и формируется сверхмассивная черная дыра.

Объяснение черных дыр

Черные дыры на самом деле невероятно массивны, однако занимают лишь небольшой район космоса. Из-за соотношения между массой и их размером, вытекает, что они имеют очень мощную гравитационную силу. Практически ни один объект не вернется из их «цепких лап» – исходя из законов классической физики, даже свет поглощается черной дырой.

Такое сильное притяжение создает наблюдателю серьезную задачу, когда появляется необходимость изучения черных дыр – ученые не могут «видеть» их так, как они могут увидеть звезды и другие тела во вселенной. Вместо этого астрофизики должны надеяться на излучения, испускаемые черными дырами при «поедании» ими пыли и газа. Сверхмассивные черные дыры, лежащие в центре галактики, могут оказаться окутанными огромным количеством пыли и газа, выбросы коих будут отмечаться датчиками на земле.

Порой, часть космической пыли подлетая к черной дыре, «рикошетит» от ее горизонта событий, и вместо того чтобы быть поглощенной пыль и газ стремятся прочь. Таким образом создаются яркие струи материала, движущегося с почти релятивистской скоростью. Несмотря на то что сама черная дыра в этот момент остается незамеченной, эти энергичные струи можно обнаружить на больших расстояниях.

Чёрная дыра

Черные дыры имеют три «слоя» – внешний и внутренний горизонт событий и сингулярность.

Горизонт событий объекта является границей пройдя которую свет уже не сможет вырваться, как впрочем и любой другой объект. Гравитация является постоянной на горизонте событий.

Внутренняя часть черной дыры, где и сконцентрирована вся ее масса называется сингулярностью пространства-времени.

Согласно классической механике, ничто не может покинуть черную дыру. Несмотря на это, все немного меняется, если к законам классической физики добавить уравнения квантовой механики. Согласно квантовой механики, для каждой частицы существует античастица, частица обладающая такой же массой но противоположным электрическим зарядом. Когда они встречаются, частица и античастица могут уничтожить друг друга.

Если пара частица-античастица создается за пределами досягаемости горизонта событий, то одна из частиц может попасть в черную дыру а вторая будет выброшена за ее пределы. В результате чего горизонт событий черной дыры будет ослаблен и черная дыра может начать разрушаться, что отвергается в классической механике.

Астрофизики до сих пор работают над созданием уравнений, которые объяснят природу существования черных дыр.