Чёрные дыры: семь вопросов

Чёрные дыры – загадка даже для астрономов, не то что для обычных людей. Что говорят о них учёные и почему туда бесполезно отправлять экспериментатора, рассказывает Развилка.

Что такое чёрная дыра?

Чёрная дыра – область, в которой гравитация настолько сильна, что из неё не может вырваться даже свет. Но, согласно теории относительности Эйнштейна, ничто не движется быстрее света. Возможно, это не значит, что чёрная дыра только поглощает материю. Английский физик-теоретик Стивен Хокинг предположил, что она излучает элементарные частицы. Существование «излучения Хокинга» строго не доказано экспериментом, существуют альтернативные теории. Но если оно существует, то чёрные дыры могут исчезать.

Они существуют?

Английский естествоиспытатель Джон Митчелл считал, что могут быть компактные массивные тела, которые так сильно к себе притягивают, что ничего не могут отпустить вовне: ни свет, ни частицы.

«Эту теорию забывали, высказывали вновь и снова забывали. Никто не мог представить, до какого размера нужно сжать тело, чтобы оно стало таким мощным притягателем. Если бы нашу планету сжали до диаметра в три сантиметра, то она бы стала телом, которое ничего не отпускает со своей поверхности. Солнце надо было бы сжать до диаметра в три километра», – рассказал на одной из своих лекций российский астроном Владимир Сурдин.

Немецкий астроном Карл Шварцшильд, сидя в окопах Первой мировой войны, впервые решил уравнения Эйнштейна – уравнения гравитационного поля в общей теории относительности (ОТО). Решение показывает чёрную дыру в рамках современной физики и ОТО. Это доказывает, что в природе существуют такие объекты.

wYlepFv7jfA.jpg

Откуда они берутся?

В конце жизни массивные звёзды могут стать нейтронными (сверхплотными космическими телами, вещество которых состоит в основном из нейтронов), а могут взорваться и потерять свою массу. Тогда возможно, что звезда сожмётся настолько компактно, что образуется чёрная дыра. Сила тяжести на поверхности в таком случае сильно увеличивается.

Также возможно существование первичных чёрных дыр, которые появились в результате коллапса сильно сжатого вещества в горячей плотной среде, существовавшей после Большого взрыва.

Как обнаружить чёрную дыру?

Это сложно. Одиночную чёрную дыру практически невозможно найти. Их излучение слишком слабое, чтобы его зафиксировать, но можно узнать о существовании дыры по поведению объектов, находящихся возле неё. Например, когда умирает звезда, она может отдавать чёрной дыре своё вещество, которое будет собираться вокруг неё кругами. Создаётся нагрев, и можно обнаружить дыру. Иногда в газовых дисках появляются джеты – струи плазмы, выходящие из центров чёрных дыр. Также учёные находят чёрные дыры, наблюдая за траекториями движений звёзд вокруг них.

В 2015 году детекторы LIGO и VIRGO впервые обнаружили всплеск гравитационных волн. Оказалось, что две чёрные дыры вращались вокруг общего центра масс, приближаясь друг к другу. Они ускорялись и всё больше излучали гравитационные волны и в один момент слились. Последний общий импульс от них дошёл до нас.

U7AAvdXY3ww

Что будет, если упасть в чёрную дыру?

Есть область, которая называется «горизонт событий», – граница чёрной дыры. По словам Стивена Хокинга, это парящий на поверхности свет, который чуть не вырвался наружу. Чем больше дыра, тем ближе человек может оказаться к горизонту событий не погибнув. Но в любом случае, выбраться из чёрной дыры живым невозможно. Произойдёт спагеттификация. Это значит, что из-за больших приливных сил человека будет растягивать, как лапшу.

Наружу ничего не может выйти из-за сильной гравитации. Поэтому нет смысла отправлять туда экспериментатора или технику.

Что происходит со временем?

Помните, что в фильме «Интерстеллар» на планете Миллер, находящейся недалеко от чёрной дыры, один час равен семи земным годам? Научный консультант фильма, американский физик и астроном Кип Торн говорит, что возле чёрной дыры время замедляется. У горизонта оно совсем останавливается. Поэтому дочь главного героя «Интерстеллара» успела вырасти и стать физиком за несколько часов, что отец провёл возле чёрной дыры.

Чёрная дыра ведёт в другую вселенную?

У Стивена Хокинга была такая гипотеза. Учёный предположил существование белых дыр – объектов, в которые ничего не может упасть. Их существование не доказано.  «В общей теории относительности Эйнштейна существуют решения, согласно которым можно упасть в чёрную дыру и выйти из белой дыры. Однако более поздняя работа показала, что все эти решения очень нестабильны: малейшее возмущение, такое как присутствие космического корабля, уничтожит “отверстие” – проход, ведущий из чёрной дыры в белую. Космический корабль был бы разорван бесконечно большими силами. Это вроде того, как путешествовать по Ниагаре в бочке», – написал Стивен Хокинг в книге «Чёрные дыры и молодые вселенные».

Что произойдёт с упавшими в чёрную дыру объектами, когда она испарится?

Стивен Хокинг предполагал, что они перейдут в маленькую новорождённую вселенную. Но младенцы-вселенные существуют в «мнимом» времени. Это значит, что в реальном времени объект разорвёт, не останется даже его частиц. Но они появятся в новых вселенных. Эти частицы могут выйти из другой равной по массе чёрной дыры. Но с этой гипотезой не согласны множество учёных.

Текст: Анна Швецова
Иллюстрации: Штайнер

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s