Предположение о существовании чёрных дыр первым сделал Альберт Эйнштейн. Он представил пространство и время в виде ткани. Планеты и звёзды давят на эту ткань, образуя углубления. В минуту озарения он понял, что гравитация — это не сила, а искривление этой ткани. Углубления притягивают к себе объекты. Когда эта ткань растягивается до предела, в пространстве появляется дыра. Дыра, в которой могут исчезать объекты.
Чёрная дыра — это область космоса, гравитационное притяжение которой настолько велико, что даже свет не может покинуть её пределы. В буквальном смысле пространство и время обрушиваются в бездну. Само пространство падает в чёрную дыру подобно водопаду, только в роли воды здесь выступает пространство. Представьте себе человека на байдарке, который пытается подняться вверх по течению реки, но течение оказывается слишком сильным для него. Таким же образом чёрная дыра затягивает в себя пространство. Роль быстрого течения здесь выполняет гравитация. В определённый момент объект, попавший в чёрную дыру, достигает горизонта событий — точки, из которой нет возврата.
Чёрные дыры возникают из огромных звёзд, известных как красные гиганты. Они в разы тяжелее нашего Солнца, но полностью выгорают всего за небольшой отрезок их жизни. Гравитационная сила такой звезды заставляет температуру подниматься выше миллиарда градусов. Гелий и углерод переплавляются в более тяжёлые элементы, а затем звезда сжимается и взрывается под тяжестью своей огромной гравитации, распространяя вокруг себя ударную волну.
Происходит взрыв со вспышкой сверхновой звезды. На её месте остаётся плотное ядро из субатомных частиц — нейтронная звезда либо чёрная дыра, диаметром всего несколько километров. Но его плотность настолько огромна, что чайная ложка, сделанная из такого материала, будет весить около миллиарда тонн. Гравитационное притяжение вырастет до таких пределов, что уже ничто не сможет вырваться оттуда.
Масса чёрной дыры в миллионы раз превышает массу Земли, и сама чёрная дыра настолько плотная, что в буквальном смысле выходит за пределы известной Вселенной. Эта масса порождает складку в пространстве, которая закручивается и принимает форму дыры.
Первое в истории реальное изображение черной дыры было получено в апреле 2019 года. Данное изображение — результат почти двух лет обработки данных, полученных радиотелескопами с разных точек нашей планеты. Чёрная дыра находится в далекой галактике Messier 87 (M87) на расстоянии почти 50 миллионов световых лет. Её масса превышает массу Солнца в 6,5 миллиардов раз.
Из множества миллиардов галактик, составляющих наблюдаемую Вселенную, более миллиона уже были проанализированы. В центрах многих крупных галактик присутствуют чёрные дыры. Как так вышло? Чтобы понять это, нужно вернуться к самому началу — к Большому взрыву. Материя и энергия вырываются наружу и Вселенная начинает расширяться. Именно Большой взрыв даёт нам все компоненты для рождения: водород, гелий и другие элементы.
В течение десятков миллионов лет облака водорода сливались, становясь всё плотнее. Некоторые становятся такими горячими, что воспламеняются. Рождаются первые звёзды — гиганты, размером в сотни раз превышающие наше Солнце. Они быстро выгорают и взрываются, образуя вспышку сверхновой. Более крупные галактики поглощают более малые галактики, и если одна галактика съедает другую, в центре которой была чёрная дыра, значит она съедает и эту чёрную дыру. Она перемещается в центр новой галактики, делая её больше.
Когда материя попадает в чёрную дыру, она начинает вращаться по спирали. Это похоже на воду, входящую в водосток. Скорость, которую может достигать материя во время вращения вокруг чёрной дыры, приближается к скорости света. Чем ближе к чёрной дыре, тем выше скорость.
Стивен Хокинг установил, что чёрные дыры выделяют тепло, источником которого являются положительно заряженные частицы. Этот процесс получил название излучение Хокинга.
В 1964 году канадские учёные обнаружили космический объект, который излучает мощные рентгеновские волны. Этот объект, получивший название Лебедь X-1, стал первым кандидатом в чёрные дыры. Лебедь X-1 был предметом пари между Стивеном Хокингом и его коллегой-физиком Кипом Торном. Хокинг ставил на то, что Лебедь X-1 не является чёрной дырой. Он признал поражение в 1990 году, когда данные наблюдений показали, что масса Лебедя X-1 уменьшилась до 5 масс Солнца, но его гравитационное притяжение остаётся огромным.
Лебедь X-1 в представлении художника
В математическом смысле всё что угодно может стать чёрной дырой, но при условии, что есть возможность сжать объект до достаточно малых размеров, при этом сохранив его массу. Всё во Вселенной имеет так называемый гравитационный радиус или радиус Шварцшильда. Это радиус сферы, до которого нужно сжать объект, сконцентрировав всю его массу в столь малом объёме, что его плотность станет настолько большой, а его гравитационное поле станет так велико, что даже свет не сможет избежать притяжения этого объекта. Размер чёрной дыры, а точнее — радиус сферы Шварцшильда пропорционален массе звезды. А поскольку астрофизика никаких ограничений на размер звезды не накладывает, то и чёрная дыра может быть сколь угодно велика.
В последнее время авторов этого блога всё чаще спрашивают про Пхукет, Таиланд. Вопросы типа: Что…
Наиболее опытные физики, психологи и ученые XIX века углублялись в тайны сверхъестественных явлений. Некоторые были…
В средние века египетских мумий назначали для лечения множества заболеваний. Увлечение Европы Египтом – в…
В то время как некоторые люди отправляются в отпуск, чтобы немного отдохнуть и расслабиться, другие…
Чеснок - это острый растительный продукт из семейства луковых, известный во всем мире благодаря своим…
На протяжении веков история человечества была написана множеством ярких и важных событий, и многие из…
