Что происходит внутри черной дыры? – все о космосе

Что будет, если попасть в черную дыру?

Краткое содержание статьи:

Американский научно-фантастический фильм уже показал нам, что будет, если попасть в черную дыру. Но это всего лишь фантастика, а всегда интересно знать, как оно будет на самом деле. К сожалению, все дальнейшие предположения – лишь теория, человечество не обладает тем уровнем технологий, чтобы изучать черные дыры с точки зрения практики.

Вечная сила движения вселенной

Вселенная постоянно находится в движении, каждую секунду времени:

  • Спутники крутятся вокруг своих планет.
  • Планеты вращаются вокруг звезд.
  • Звезды движутся по спирали вокруг центра галактики.
  • Даже галактики ни на секунду не прекращают движение.

Если так разобраться, в данный момент времени мы летим на небольшой «скале» в безразмерном пространстве с зашкаливающей скоростью. Сам этот факт может заставить сесть на кровать, найти точку опоры и пару минут спокойно посидеть, даже не пытаясь встать.

Но подобного движения человек не чувствует, все компенсируется гравитационным полем Земли. В этом плане остается лишь поверить на слово ученым, но можно и провести собственные наблюдения. Для этого нам понадобится безоблачная ночь и съемка на длинной выдержке. По фотографии будет понятно, что звезды меняют свое положение на небосклоне.

Как образуются черные дыры?

Но все это вращение должно быть обусловлено какой-то силой. Когда речь идет о движении планет, достаточно гравитационного воздействия звезд. Но что может привести в движение сами небесные светила? С этой непростой задачей под силу справиться черной дыре:

  1. Небольшое по объему тело обладает колоссальной массой, даже в космических масштабах.
  2. На формирование черной дыры уходят миллионы лет.
  3. Прародительницей дыры считается звезда, которая израсходовала весь свой запас топлива.
  4. Со временем, в результате ядерных реакций, происходит коллапс «выдохшейся» звезды.
  5. От светила остается только ядро, невероятно плотное.
  6. За счет огромной массы, черная дыра начинает воздействовать на окружающие объекты.
  7. Больше всего «не везет» тем, что оказались в зоне горизонта событий. Из этого радиуса неспособны «сбежать» даже лучи света.

Черная дыра формируется далеко не всегда. Для этого исходная звезда должна обладать огромной массой, а ее коллапс должен протекать по определенному сценарию. Можно заранее успокоить всех, наше Солнце в черную дыру ни при каких условиях не превратится, даже через миллиарды лет.

Как выглядит черная дыра? Фото

На всех фотоснимках черная дыра выглядит именно как диск. Но мы же помним, что фотографии это фиксация трехмерных изображений в двумерном пространстве. А что, будет выглядеть как диск в таком случае, ну кроме самого диска? Сфера. Это наводит на мысли относительно формы черных дыр:

Сфера Диск
Все данные основаны только на фотоснимках, ничего кроме диска мы в принципе не можем получить. Пока что на изображениях мы имеем диски и ничего более. А значит, опровергнуть утверждение в ближайшие годы не выйдет.
Если дыра появилась в результате коллапса сферической звезды, значит, и сама она должна обладать схожей формой. Речь идет о зонах с очень интенсивной гравитацией, какие формы может принимать материя, в таких условиях?
Наблюдения показали, что именно сфера является универсальной формой. Черная дыра это не огромный объект, ему может быть свойственен любой вид.

На самом деле, черная дыра скорей всего представляет собой именно небольшую сферу. Сверхплотную небольшую по размерам сферу, обладающую огромной массой. Для стороннего наблюдателя, дыра будет абсолютно черной, ибо свет не может покинуть ее пределы. Как она выглядит изнутри – совсем другой вопрос, вот только ответа на него пока что нет, так как это невозможно установить физически.

Что внутри черной дыры?

Предположительно, в центре черной дыры находится сверхплотное ядро, которое и обеспечивает гравитационное воздействие на окружающее пространство:

  • Гравитация формирует горизонт событий, за пределы которого никто и ничто не может вырваться.
  • Где-то в центре расположена гравитационная сингулярность. Это точка, в которой ни о каких законах физики уже речи идти не может.
  • Неизвестно, в каком виде находится попавшее в центр дыры вещество. Скорее всего, происходит его полное разрушение или «уплотнение».

Существует множество теорий, относительно того, что именно можно найти внутри черной дыры. В качестве вариантов предполагается и туннель в параллельную реальность, и «быстрый путь» на другой конец галактики, и уникальная возможность отправиться в прошлое.

Но это все романтика и фантазии, скорее всего в центре дыры располагается сверхплотное вещество, которое благодаря своей массе и обеспечивает искривление пространства и времени вокруг небесного тела.

Вот только когда речь идет об искривлении времени, невозможно с точностью сказать, что же там, за точкой не возврата.

Все предположения выстроены лишь на смелых фантазиях ученых, на сегодняшний день у нас очень мало инструментов для хоть какого-то изучения большинства загадок космоса.

Что случится, если попасть в черную дыру?

Любителей фантастики придется «обломать», попав в черную дыру, человек сразу же погибнет за доли миллисекунды:

  1. Со всех сторон на тело будет воздействовать сила притяжения, гораздо мощнее земной.
  2. Весь путь будет похож на неконтролируемое падение, на огромной скорости.
  3. За время полета в центр черной дыры любой предмет постепенно начнется вытягиваться в длину.
  4. Даже человеческое тело способно растянуться на несколько километров. Точнее то, что останется от человеческого тела.
  5. Останки попадут в центр самой дыры, принимая под воздействием гравитации форму, похожую на луч света.

А со стороны все будет выглядеть иначе, в связи с искривлением и замедлением времени. Стремительный полет вниз предстанет в виде медленного спуска, замедляющегося с каждой секундой. Ведь чем ближе к центру, тем медленнее течет время.

К сожалению, мы так никогда и не узнаем, что будет, если попасть в черную дыру, на самом деле. Но на основе научных данных мы можем строить хоть какие-то предположения, и это уже немало.

Видео о черных дырах в космосе

В этом видео астроном и физик Георгий Марицин расскажет, что находится внутри черной дыры, и что может произойти, если в нее попадет человек:

Источник: http://1-vopros.ru/604-chto-budet-esli-popast-v-chernuyu-dyru.html

Чёрные дыры могут быть червоточинами

Наша Вселенная может находиться внутри черной дыры, которая сама по себе является частью большой вселенной.

Все черные дыры, обнаруженные в нашей Вселенной — от микроскопических до сверхмассивных — могут быть дверными проемами в альтернативные реальности.

Одна из последних альтернативных теорий гласит, что черная дыра является туннелем между вселенными — нечто вроде червоточины.

Черная дыра не коллапсирует в одну точку, как предполагалось, а переходит в «белую дыру» на другом конце черной дыры. 

Физик из Университета Индианы Никодем Поплавский представил новую математическую модель спиралевидного движения материи, падающей в черную дыру. Его уравнения показывают, что такие червоточины являются жизнеспособными альтернативами сингулярностям пространства-времени, которые, как предполагал Альберт Эйнштейн, находятся в центре черных дыр. 

Согласно уравнениям общей теории относительности Эйнштейна, сингулярности создаются, когда материя в регионе становится слишком плотной, как в сверхплотном сердце черной дыры. 

Теория Эйнштейна предполагает, что сингулярности не занимают пространства, бесконечно плотные и бесконечно горячие — что, в принципе, поддерживается многочисленными косвенными доказательствами, но до сих пор остается трудно понятной для многих ученых. 

Если Поплавский прав, может и понимать не придется. 

В соответствии с новыми уравнениями, материя, которую поглощает и, видимо, уничтожает черная дыра, становится строительным материалом для галактик, звезд и планет в другой реальности. 

Могут ли червоточины решить загадку Большого Взрыва?

Поплавский говорит, что понимание черных дыр как червоточин может объяснить определенные загадки в современной космологии. К примеру, теория большого взрыва утверждает, что Вселенная началась с сингулярности.

Но ученых не устраивает объяснение того, как такая сингулярность могла образоваться первоначально.

Если наша вселенная родилась из белой дыры, а не из сингулярности, «это решает проблему сингулярностей черных дыр и сингулярности большого взрыва». 

Червоточины также могут объяснять гамма-всплески, вторые по силе взрывы во вселенной после Большого Взрыва.

Гамма-всплески возникают на периферии известной вселенной. Их связывают со сверхновыми, или смертью звезд, в далеких галактиках, но их точные источники являются загадкой.

Поплавский предполагает, что всплески могут быть выбросами вещества из альтернативных вселенных.

Материя проникает в нашу вселенную через сверхмассивные черные дыры — червоточины — в сердцах галактик, хотя и непонятно, как это возможно. 

«Идея сумасшедшая, но кто знает?», — говорит ученый.

Есть по меньшей мере один способ проверить теорию Поплавского.

Некоторые из черных дыр в нашей вселенной вращаются, и если наша вселенная родилась внутри такой же вращающейся черной дыры, значит, она должна унаследовать вращение родительского объекта. Если будущие эксперименты покажут, что наша Вселенная вращается в предполагаемом направлении, это может быть косвенным доказательством теории червоточин. 

Могут ли червоточины производить «экзотическую материю»? 

Теория червоточин может также объяснить, почему некоторые особенности нашей Вселенной отклоняются от того, что предсказывает теория, согласно физикам. Основываясь на Стандартной модели физики, после Большого Взрыва кривизна Вселенной должна увеличиваться со временем, поэтому спустя 13,7 миллиарда лет, то есть сегодня, мы должны сидеть на поверхности замкнутой сферической Вселенной. 

Читайте также:  Полезные советы по выбору телескопа - все о космосе

Однако наблюдения показывают, что Вселенная плоская во всех направлениях.

Кроме того, данные света от юной Вселенной показывают, что температура после большого взрыва была примерно одинакова везде. Это означает, что самые дальние объекты, которые мы видим на противоположном конце вселенной, были достаточно близки друг к другу и находились в равновесии, как молекулы газа в герметичной камере. 

И опять же, наблюдения не соответствуют предсказаниям, поскольку противоположные объекты в известной вселенной настолько далеки друг от друга, что время, которое понадобится на путешествие между ними на скорости света, превышает возраст вселенной. 

Чтобы объяснить расхождения, астрономы разработали инфляционную теорию.

Инфляция говорит о том, что вскоре после того как была создана Вселенная, она наблюдала быстрый рывок роста, в течение которого само пространство расширялось со скоростью, превышающей световую. Вселенная растянулась от размеров атома до астрономических пропорций за долю секунды. 

Вселенная потому кажется плоской, поскольку мы находимся на сфере, которая чрезвычайно большая с нашей точки зрения; так и Земля кажется плоской для того, кто стоит в поле. 

Инфляция также объясняет, как объекты, которые находятся далеко друг от друга, когда-то могли находиться достаточно близко, чтобы взаимодействовать. Но если даже предположить, что инфляция реальна, астрономы изо всех сил пытаются объяснить, чем она была вызвана. И здесь-то на выручку приходит новая теория червоточин. 

Согласно Поплавскому, некоторые инфляционные теории говорят, что событие было вызвано «экзотической материей», теоретической субстанцией, которая отличается от нормальной материи отчасти потому, что отталкивается, а не притягивается под действием силы гравитации. На основе этих уравнений Поплавский пришел к выводу, что такая экзотическая материя могла возникнуть, когда некоторые из первых массивных звезд коллапсировали и превратились в червоточины. 

«Возможно, имело место некоторое взаимодействие экзотической материи, которая образовала червоточины, и экзотической материи, которая вызвала инфляцию», — говорит он.

Уравнения червоточин — «хорошее решение»

Новая модель не стала первой, предположившей, что другие вселенные существуют внутри черных дыр. Дэмиен Иссон, физик-теоретик из Аризонского университета, ранее уже предполагал такое. 

«Что нового? То, что решение червоточин в ОТО является переходом от внешней части черной дыры к внутренности новой вселенной», — говорит Иссон, не принимавший участия в исследовании Поплавского. — «Мы просто предполагали, что такое решение могло быть, но Поплавский его нашел». 

Тем не менее, идея кажется Иссону очень спорной. 

«Возможно ли это? Да. Вероятен ли такой сценарий? Даже не знаю. Но это однозначно интересно». 
Будущая работа в сфере квантовой гравитации — исследовании гравитации на субатомном уровне — уточнит уравнения и потенциально подтвердит или опровергнет теорию Поплавского. 

В теории червоточин нет ничего удивительного 

В целом, теория червоточин интересная, но не прорывная, не проливает свет на происхождение вселенной, считает Андреас Альбрехт, физик из Калифорнийского университета в Дэвисе, который также не принимал участия в исследовании. 

Утверждая то, что наша Вселенная была создана из куска материи от родительской Вселенной, теория просто сдвигает событие возникновения всего сущего в альтернативную реальность. Другими словами, она не объясняет, как возникла родительская Вселенная или почему наша обладает именно такими свойствами — более того, свойства должны наследоваться, а значит родительская вселенная будет такой же. 

«Есть несколько актуальных проблем, которые мы пытаемся решить, и непонятно, к чему все это приведет», — говорит он, отмечая исследование Поплавского. 

Тем не менее, Альбрехт не находит идею червоточин, связывающих Вселенные, более странной, чем идею сингулярностей в черных дырах, и он не собирается отказываться от новой теории только потому, что она выглядит слегка двинутой. 

«Все, чем занимаются люди в этой сфере, довольно странно», — говорит он. — «Вы не имеете права утверждать, что победит менее странная идея, потому что этого не произойдет, ни при каких обстоятельствах».

Источник: http://my-facts.ru/kosmos/chyornye-dyry-mogut-byt-chervotochinami

Какие бывают и как образуются черные дыры

Таинственные и неуловимые черные дыры. Законы физики подтверждают возможность их существования во вселенной, но сих пор остается множество вопросов. Многочисленные наблюдения показывают, что дыры существуют во вселенной и этих объектов – больше миллиона.

Что такое черные дыры?

Ещё в 1915 году при решении уравнений Эйнштейна было предсказано такое явление как «черные дыры». Однако научное сообщество заинтересовалось ими только в 1967 году. Их тогда называли «сколлапсировавшие звёзды», «застывшие звёзды».

Сейчас черной дырой называют область времени и пространства, которые обладают такой гравитацией, что из неё не может выбраться даже луч света.

Как образуются черные дыры?

Существуют несколько теорий появления черных дыр, которые делятся на гипотетические и реалистичные. Самая простая и распространенная реалистичная – теория гравитационного каллапса больших звезды.

Когда достаточно массивная звезда перед «смертью» разрастается в размерах и становится не стабильной, расходуя последнее топливо. В то же время масса звезды остается неизменной, но её размеры уменьшаются так как происходит, так называемое, уплотнение.

Иными словами при уплотнении тяжелое ядро “падает” в само себя. Параллельно с этим уплотнение приводит к резкому повышению температуры внутри звезды и внешние слои небесного тела отрываются, из них образуются новые звезды.

В это же время в центре звезды – ядро падает в свой собственный “центр”. В результате действия сил гравитации центр обваливается в точку – т.е силы гравитации на столько сильны, что поглощают уплотненное ядро.

Так рождается черная дыра, которая начинает искажать пространство и время, что даже свет не может вырваться из неё.

В центрах всех галактик находится сверхмассивная черная дыра. Согласно теории относительности Эйнштейна:

«Любая масса искажает пространство и время».

А теперь представьте, как сильно черная дыра искажает время и пространство, ведь её масса огромна и одновременно втиснута в сверхмалый объем. Из-за этой способности возникает следующая странность:

«Черные дыры обладают способностью практически останавливать время и сжимать пространство. Из-за этого сильнейшего искажения дыры становятся не видимыми для нас».

Если черные дыры не видны, откуда мы знаем, что они существуют?

Да, хоть черная дыра и невидимка, но она должна быть заметна за счет материи, которая падает в неё. А так же звездный газ, который притягивается черной дырой, при приближении к горизонту событий температура газа начинает расти до сверхвысоких значений, что приводит к свечению.

Именно поэтому черные дыры светятся. Благодаря такому, хоть и слабому свечению, астрономы и астрофизики объясняют наличие в центре галактики объекта с малым объемом, но огромной массой.

В данный момент в результате наблюдений обнаружено порядка 1000 объектов, которые похожи по поведению на черные дыры.

Черные дыры и галактики

Как черные дыры могут влиять на галактики? Этот вопрос мучает ученых всего мира. Есть гипотеза, согласно которой именно черные дыры, находящиеся в центре галактики влияет на её формы и эволюцию. И что при столкновении двух галактик происходит слияние черных дыр и во время этого процесса выбрасывается такое огромное количество энергии и материи, что образуются новые звезды.

Типы черных дыр

  • Согласно существующей теории, есть три типа черных дыр: звездные, сверхмассивные, миниатюрные. И каждая из них сформировалась особым образом.
  • – Черные дыры звездных масс, она разрастается до огромных размеров и разрушается.- Сверхмассивные черные дыры, которые могут иметь массу, эквивалентную миллионам Солнц, с большой вероятностью существуют в центрах практически всех галактик, включая наш Млечный путь. Ученые все ещё имеют разные гипотизы образования сверхмассивных черных дыр. Пока известно только одно – сверхмассивные черные дыры – побочный продукт образования галактик. Сверхмассивные черные дыры – они отличаются от обычных тем, что имеют очень большой размер, но парадоксально маленькую плотность.
  • – Еще никто не смог обнаружить миниатюрную черную дыру, которая имела бы массу меньшую, чем Солнце. Вполне возможно, что миниатюрные дыры могли бы образоваться вскоре после «Большого взрыва», который является начальной точной существования нашей вселенной (около 13,7 млрд лет назад).
  • – Совсем недавно было введено новое понятие как “белые черные дыры”. Это пока гипотетическая черня дыра, которая является противоположностью черной дыре. Активно изучал возможность существования белых дыр Стивен Хокинг.
  • – Квантовые черные дыры – они существуют пока только в теории. Квантовые черные дыры могут образовываться при столкновении сверхмалых частиц в результате ядерной реакции.
  • – Первичные черные дыры – тоже теория. Они образовались сразу после возникновения.

В данный момент существует большое количество открытых вопросов, на которые ещё предстоит ответить будущим поколениям. Например, могут ли в действительности существовать так называемые “кротовые норы”, с помощью которых можно путешествовать по пространству и времени. Что именно происходит внутри черной дыры и каким законам подчиняются эти явления. И как быть с исчезновением информации в черной дыре?

Источник: http://ya-uznayu.ru/kosmos/291-kakie-byvayut-i-kak-obrazuyutsya-chernye-dyry.html

Черная дыра – самый загадочный объект во Вселенной

Бескрайняя Вселенная полна тайн, загадок и парадоксов. Несмотря на то, что современная наука сделала огромный скачок вперед в исследовании космоса, многое в этом бескрайнем мире остается непостижимым для человеческого мировосприятия. Нам достаточно много известно о звездах, туманностях, скоплениях и планетах.

Читайте также:  Экзопланета на стадии формирования - все о космосе

Однако на просторах Вселенной встречаются такие объекты, о существовании которых мы можем только догадываться. Например, о черных дырах нам известно крайне мало. Основные сведения и знания о природе черных дыр строятся на предположениях и догадках. Астрофизики, ученые-атомщики бьются над этим вопросом уже не один десяток лет.

Что же такое черная дыра в космосе? Какова природа подобных объектов?

Черная дыра

Говоря о черных дырах простым языком

Чтобы представить, как выглядит черная дыра, достаточно увидеть хвост уходящего в туннель поезда. Сигнальные фонари на последнем вагоне по мере углубления поезда в туннель, будут уменьшаться в размерах, пока совсем не исчезнут из поля зрения. Другими словами — это объекты, где в силу чудовищного притяжения исчезает даже свет.

Элементарные частицы, электроны, протоны и фотоны не в состоянии преодолеть невидимый барьер, проваливаются в черную бездну небытия, поэтому такая дыра в пространстве и получила название — черная. Нет внутри нее ни малейшего светлого участка, сплошная чернота и бесконечность. Что находится по ту стороны черной дыры – неизвестно.

Этот космический пылесос обладает колоссальной силой притяжения и в состоянии поглотить целую галактику со всеми скоплениями и сверхскоплениями звезд, с туманностями и с темной материей в придачу. Каким образом это возможно? Остается только догадываться.

Известные нам законы физики в данном случае трещат по швам и не дают объяснения происходящим процессам. Суть парадокса заключается в том, что в данном участке Вселенной гравитационное взаимодействие тел определяется их массой.

На процесс поглощения одним объектом другого не оказывают влияния их качественный и количественный состав. Частицы, достигнув критического количества на определенном участке, входят в другой уровень взаимодействия, где гравитационные силы становятся силами притяжения.

Тело, объект, субстанция или материя под воздействием гравитации начинает сжиматься, достигая колоссальной плотности.

https://www.youtube.com/watch?v=7CPazsvh1YM

Примерно такие процессы происходят при образовании нейтронной звезды, где звездная материя под воздействием внутренней гравитации сжимается в объеме. Свободные электроны соединяются с протонами, образуя электрически нейтральные частицы — нейтроны.

Плотность этой субстанции огромна. Частица материи размером с кусок рафинада имеет вес в миллиарды тонн. Здесь уместным будет вспомнить общую теорию относительности, где пространство и время — величины непрерывные.

Следовательно, процесс сжатия не может быть остановлен на полпути и поэтому не имеет предела.

Схема черной дыры

В разрезе теории относительности теория черной дыры выглядит следующим образом. Точка пространства, где гравитационные силы сжали любую материю до микроскопических размеров, обладает колоссальной силой притяжения, величина которой возрастает до бесконечности. Появляется складка времени, а пространство искривляется, замыкаясь в одной точке.

Поглощенные черной дырой объекты не в состоянии самостоятельно противостоять силе втягивания этого чудовищного пылесоса. Даже скорость света, которой обладают кванты, не позволяет элементарным частицам преодолеть силу притяжения.

Любое тело, попавшее в такую точку, перестает быть материальным объектом, сливаясь с пространственно-временным пузырем.

Поглощение объектов черной дырой

Черные дыры с точки зрения науки

Если задаться вопросом, как образуются черные дыры? Однозначного ответа не будет. Во Вселенной достаточно много парадоксов и противоречий, которые невозможно объяснить с точки зрения науки. Теория относительности Эйнштейна позволяет только теоретически объяснить природу подобных объектов, однако квантовая механика и физика в данном случае молчат.

Пытаясь объяснить законами физики происходящие процессы, картина будет выглядеть следующим образом. Объект, образуется в результате колоссального гравитационного сжатия массивного или сверхмассивного космического тела. Этот процесс носит научное название — гравитационный коллапс.

Термин «черная дыра» впервые прозвучал в научной среде в 1968 году, когда американский астроном и физик Джон Уиллер пытался объяснить состояние звездного коллапса.

По его теории, на месте массивной звезды подвергнувшейся гравитационному коллапсу возникает пространственный и временной провал, в котором действует постоянно растущее сжатие. Все, из чего состояла звезда, уходит внутрь себя.

Эволюция черной дыры

Такое объяснение позволяет сделать вывод, что природа черных дыр никоим образом не связана с процессами, происходящими во Вселенной. Все, что происходит внутри этого объекта, никак не отражается на окружающем пространстве при одном «НО».

Сила гравитации черной дыры настолько сильна, что искривляет пространство, заставляя вращаться галактики вокруг черных дыр. Соответственно становится понятна причина, почему галактики принимают форму спиралей. Сколько понадобится времени на то, чтобы огромная галактика Млечный путь исчезла в бездне сверхмассивной черной дыры, неизвестно.

Любопытен факт, что черные дыры могут возникать в любой точке космического пространства, там, где для этого созданы идеальные условия. Такая складка времени и пространства нивелирует те огромные скорости, с которыми вращаются звезды и перемещаются в пространстве галактики. Время в черной дыре течет в другом измерении.

Внутри этой области никакие законы гравитации не поддаются интерпретации с точки зрения физики. Такое состояние называется сингулярностью черной дыры.

Состав черной дыры

Сценарии образования черных дыр

Развивая теорию Джона Уиллера, можно сделать вывод, что тайна черных дыр скорее не в процессе ее формирования. Образование черной дыры возникает в результате коллапса нейтронной звезды. Причем масса такого объекта должна превосходить массу Солнца в три и более раз.

Нейтронная звезда сжимается до тех пор, пока ее собственный свет уже не в состоянии вырваться из тесных объятий силы притяжения. Существует граничный предел в размере, до которого может сжиматься звезда, давая рождение черной дыре. Этот радиус называется гравитационным радиусом.

Массивные звезды на финальной стадии своего развития должны иметь гравитационный радиус в несколько километров.

Гравитационный коллапс

Исходя из исследований и теоретических предположений, сегодня в науке существует четыре сценария образования черных звезд:

  • гравитационный коллапс массивной звезды на финальном этапе ее эволюции;
  • коллапс центральной области галактики;
  • формирование черных дыр в процессе Большого взрыва;
  • образование квантовых черных дыр.

Первый сценарий является самым реалистичным, однако то количество черных звезд, с которым мы знакомы на сегодняшний день, превышает количество известных нейтронных звезд. Да и возраст Вселенной не настолько большой, чтобы такое количество массивных звезд смогло пройти полный процесс эволюции.

Эволюция звезд- образование черной дыры

Второй сценарий имеет право на жизнь, и тому существует яркий пример – сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, приютившаяся в центре нашей галактики. Масса этого объекта 3,7 массы Солнца. Механизм этого сценария схож со сценарием гравитационного коллапса с той лишь разницей, что коллапсу подвергается не звезда, а межзвездный газ.

Под воздействием гравитационных сил происходит сжатие газа до критической массы и плотности. В критический момент материя распадается на кванты, образуя черную дыру. Однако эта теория вызывает сомнения, так как недавно астрономы Колумбийского университета выявили спутники черной дыры Стрелец А*.

Ими оказалось множество мелких черный дыр, которые вероятно образовались другим способом.

Черная дыра в центре галактики

Третий сценарий больше теоретический и связан с существованием теории Большого взрыва. В момент образования Вселенной часть материи и гравитационные поля претерпели флуктуацию. Другими словами, процессы пошли другим путем, не связанным с известными процессами квантовой механики и ядерной физики.

Существование и эволюция черных дыр

Имея приблизительное представление о природе столь странных космических объектов, интересно другое. Какие истинные размеры черных дыр, как быстро они растут? Размеры черных дыр определяются их гравитационным радиусом. Для черных дыр радиус черной дыры определяется ее массой и называется радиусом Шварцшильда.

К примеру, если объект имеет массу равную массу нашей планеты, то радиус Шварцшильда в таком случае составляет 9 мм. Наше главное светило имеет радиус в 3 км. Средняя плотность черной дыры, образовавшейся на месте звезды массой 10⁸ масс Солнца, будет близкой к плотности воды. Радиус такого образования составит 300 млн.

километров.

Гравитационный радиус

Что касается мелких дырочек, то это мини-объекты, радиус которых достигает ничтожных величин, всего 10¯¹² см. Масса такой крошки составляет 10¹⁴гр. Подобные образования возникли в момент Большого взрыва, однако со временем увеличились в размерах и сегодня красуются в космическом пространстве в качестве монстров.

Условия, при которых шло образование мелких черных дыр, ученые сегодня пытаются воссоздать в земных условиях. Для этих целей проводятся эксперименты в электронных коллайдерах, посредством которых элементарные частицы разгоняются до скорости света.

Первые опыты позволили получить в лабораторных условиях кварк-глюонную плазму — материю, которая существовала на заре образования Вселенной. Подобные эксперименты позволяют надеяться, что черная дыра на Земле – дело времени.

Другое дело, не обернется ли подобное достижение человеческой науки катастрофой для нас и для нашей планеты. Создав искусственно черную дыру, мы можем открыть ящик Пандоры.

Электронный коллайдер

Последние наблюдения за другими галактиками, позволили ученым открыть черные дыры, размеры которых превышают все мыслимые ожидания и предположения. Эволюция, которая происходит с подобными объектами, позволяет лучше понять, от чего растет масса черных дыр, каков ее реальный предел.

Ученые пришли к выводу, что все известные черные дыры выросли до своих реальных размеров в течение 13-14 млрд. лет. Разница в размерах объясняется плотностью окружающего пространства.

Если у черной дыры достаточно пищи в пределах досягаемости сил притяжения, она растет словно на дрожжах, достигая массы в сотни и тысячи солнечных масс. Отсюда и гигантские размеры таких объектов, расположенных в центре галактик.

Массивное скопление звезд, огромные массы межзвездного газа являются обильной пищей для роста. При слиянии галактик, черные дыры могут сливаться воедино, образуя новый сверхмассивный объект.

Читайте также:  Строение нашей планеты - все о космосе

Виды черных дыр

Судя по анализу эволюционных процессов, принято выделять два класса черных дыр:

  • объекты с массой в 10 раз больше солнечной массы;
  • массивные объекты, масса которых составляет сотни тысяч, миллиарды солнечных масс.

Существуют черные дыры со средней промежуточной массой равной 100-10 тыс. масс Солнца, однако их природа до сих пор остается неизвестной. На одну галактику приходится примерно один такой объект.

Изучение рентгеновских звезд позволило найти на расстоянии 12 миллионов световых лет в галактике М82 сразу две средние по массе черные дыры. Масса одного объекта варьируется в диапазоне 200-800 масс Солнца. Другой объект гораздо больше и имеет массу 10-40 тыс. солнечных масс. Судьба таких объектов интересна.

Располагаются они вблизи звездных скоплений, постепенно притягиваясь к сверхмассивной черной дыре, расположенной в центральной части галактики.

Наша планета и черные дыры

Несмотря на поиски разгадки о природе черных дыр, научный мир беспокоит место и роль черной дыры в судьбе галактики Млечный путь и, в частности, в судьбе планеты Земля.

Складка времени и пространства, которая существует в центре Млечного пути, постепенно поглощает все существующие вокруг объекты. Уже поглощены в черной дыре миллионы звезд и триллионы тонн межзвездного газа.

Со временем дойдет очередь и до рукавов Лебедя и Стрельца, в которых находится Солнечная система, пройдя расстояние в 27 тыс. световых лет.

Черная дыра и Млечный путь

Совершенно другое дело — черные дыры небольших размеров. Чтобы поглотить планету Земля достаточно черной дыры радиусом в пару сантиметров. Проблема заключается в том, что по своей природе черная дыра совершенно безликий объект.

Из ее чрева не исходит никакое излучение, ни радиация, поэтому заметить столь загадочный объект достаточно трудно.

Только с близкого расстояния можно обнаружить искривление фонового света, которое свидетельствует о том, что в этом районе Вселенной имеется дырка в пространстве.

Слияние черных дыр

На сегодняшний день ученые установили, что ближайшая к Земле черная дыра — это объект V616 Monocerotis. Чудовище расположено в 3000 световых лет от нашей системы. По своим размерам это крупное образование, его масса составляет 9-13 солнечных масс.

Другим близким объектом, несущим угрозу нашему миру, является черная дыра Gygnus Х-1. С этим монстром нас разделяет расстояние в 6000 световых лет. Выявленные по соседству с нами черные дыры, являются частью бинарной системы, т.е.

существуют в тесном соседстве со звездой, питающей ненасытный объект.

Заключение

Существование в космосе таких загадочных и таинственных объектов, какими являются черные дыры, безусловно, заставляет нас находиться на стороже. Однако все, что происходит с черными дырами, случается достаточно редко, если брать во внимание возраст Вселенной и огромные расстояния. В течение 4,5 млрд.

лет Солнечная система пребывает в состоянии покоя, существуя по известным нам законам. За это время ничего подобного, ни искажения пространства, ни складки времени вблизи Солнечной системы не появилось. Вероятно, для этого нет подходящих условий.

Та часть Млечного пути, в которой пребывает система звезды Солнце, является спокойным и стабильным участком космоса.

Земля и черная дыра

Стивен Хокинг

Стараниями Стивена Хокинга науке была предъявлена теория о то, что черная дыра все-таки излучает энергию, теряя свою массу. В своих предположениях ученый руководствовался теорией относительности, где все процессы взаимосвязаны друг с другом.

Ничего просто так не исчезает, не появившись в другом месте. Любая материя может трансформироваться в другую субстанцию, при этом один вид энергии переходит на другой энергетический уровень.

Так, может быть, обстоит дело и с черными дырами, которые являются переходным порталом, из одного состояния в другое.

Источник: https://MilitaryArms.ru/kosmos/chernaya-dyra/

Что происходит внутри черной дыры

«Я расскажу вам о черных дырах. Говорят, что реальность иногда оказывается удивительнее, чем вымысел, и в отношении черных дыр это особенно справедливо», – отметил профессор Кембриджского университета Стивен Хокинг, выступая для ВВС.

По его словам, черные дыры – явление более удивительное, чем что-либо, придуманное фантастами, но при этом их существование является доказанным научным фактом. Научное сообщество не сразу осознало, что массивные звезды могут разрушаться сами по себе, под действием собственной гравитации, и как будут вести себя оставшиеся после этого объекты.

Если вы решите посмотреть, как черная дыра выглядит изнутри, сначала убедитесь, что она достаточно велика

«Большую часть жизни обычной звезды, многие миллиарды лет, она сама защищает себя от своей гравитации при помощи термального давления, вызванного атомными процессами, при которых водород превращается в гелий», – объясняет Хокинг, добавляя, что со временем звезда истощает свои запасы ядерного топлива. Звезда начинает сжиматься. В некоторых случаях она может продолжить свое существование в классе карлика.

В 1930 году Субраманьян Чандрасекар показал, что максимальная масса белого карлика – в 1,4 раза превышающая массу нашего Солнца. Похожие расчеты провел советский физик Лев Ландау для звезды, состоящей исключительно из нейтронов.

«Но что же происходит с бесчисленными звездами, чья масса превышает массу белых карликов и нейтронных звезд, когда они истощают свои запасы ядерного топлива?» – задается вопросом Хокинг.

Он перечисляет ученых, исследовавших эту проблему: Роберта Оппенгеймера, Джорджа Волкоффа и Хартланда Снайдера. В 1939 году Оппенгеймер, позже прославившийся разработками атомной бомбы, доказал, что такие звезды не смогут поддерживать себя за счет давления.

«Если пренебречь давлением, сферическая симметричная звезда сожмется до одной-единственной точки с бесконечной плотностью. Такая точка называется сингулярностью», – отмечает Хокинг.

Он рассказывает, что все теории о космосе строятся, исходя из предположения, что материя пространства и времени является гладкой и практически плоской, поэтому они ломаются на сингулярности, где изгиб пространства-времени бесконечен.

Хокинг говорит, что продолжить исследования помешала война, и возобновились исследования только после открытия квазаров – самых ярких объектов во Вселенной (считается, что квазары представляют собой активные ядра галактик со сверхмассивными черными дырами в центре – НВ).

Первый квазар, 3C273, был открыт в 1963 году. Вскоре были открыты и другие квазары, яркие, несмотря на огромные расстояния.

«Атомные процессы не могли обеспечивать такой выброс энергии, поскольку они высвобождают только незначительную долю своей массы в виде чистой энергии. Единственной альтернативой была гравитационная энергия, высвобожденная гравитационным коллапсом», – объясняет Хокинг. Были заново открыты гравитационные коллапсы звезд, а факт существования сингулярности стал очевидным.

«Уравнения Эйнштейна не могут быть определены как сингулярность. Это означает, что в этой точке бесконечной плотности нельзя предсказать будущее. Подразумевается, что в момент коллапса звезды может произойти нечто странное», – рассказывает ученый.

Он говорит, что предложенный Джоном Уилером в 1967 году термин черная дыра заменил более раннее название, застывшая звезда. Термин Уилера делал акцент на том, что остатки коллапсировавших звезд интересны сами по себе, независимо от того, как были сформированы.

«Снаружи нельзя определить, что находится внутри черной дыры. Вы можете бросать туда телевизоры, бриллиантовые кольца или даже ваших злейших врагов, но все, что запомнит дыра – это общая масса и состояние вращения»,- поясняет ученый.

Хокинг рассказывает, что у черной дыры есть граница, которая носит название горизонт событий. Здесь гравитация достаточно сильна, чтобы затянуть свет обратно и помешать ему вырваться. 

«Поскольку ничто не в состоянии двигаться быстрее света, все остальное также будет затянуто внутрь. Падение за горизонт событий можно сравнить со спуском на каноэ по Ниагарскому водопаду, – делится своими соображениями ученый.

– Если вы находитесь выше по течению, то можете выбраться, если будете двигаться достаточно быстро, но, как только вы пересекаете границу, пути назад нет. Чем ближе вы к водопаду, тем больше усиливается течение. Это означает, что оно тянет нос каноэ сильнее, чем корму.

Есть риск, что каноэ просто разорвет».

С черными дырами, утверждает Хокинг, происходит то же самое. Если вы падаете в черную дыру ногами вперед, гравитация будет сильнее тянуть вас за ноги, поскольку они находятся ближе к дыре.

В результате вы будете растягиваться в длину и сжиматься в ширину. Если масса черной дыры всего в несколько раз превышает массу Солнца, вас разорвет задолго до того, как вы достигнете горизонта событий.

«Но если вы будете падать в большую черную дыру, масса которой в миллионы раз превышает массу Солнца, вы достигнете горизонта событий без особых затруднений.

Так что, если вы решите посмотреть, как черная дыра выглядит изнутри, сначала убедитесь, что она достаточно велика.

В центре нашей галактики, Млечного Пути, как раз есть подходящая – ее масса превышает массу Солнца в четыре миллиона раз», – заключает Хокинг.

Полную версию выступления Стивена Хокинга читайте на сайте ВВС

Источник: https://nv.ua/recommends/chto-proishodit-vnutri-chernoj-dyry-94033.html

Ссылка на основную публикацию