Черные дыры — самые страшные объекты во Вселенной. Черная дыра это что

Первобытные черные дыры — это вымышленные черные дыры, которые могли образоваться вскоре после Большого взрыва. Их масса может быть намного меньше массы их звезды. Стивен Хокинг подробно изучил эти черные дыры и обнаружил, что они весят всего 100 микрограммов.

Черные дыры для «чайников»: структура, виды, объяснение

Черные дыры поражают воображение многих, как ученых, так и тех, кто далек от мира науки. И не все понимают, что такое черные дыры.

В нашем телеграм-канале вы найдете много полезной и интересной информации для студентов.

Честно говоря, никто на Земле не знает на 100%, что это за объект. Черные дыры поглощают свет. Это означает, что недостаточно просто посмотреть на черную дыру. Другими словами, его невозможно наблюдать напрямую.

Существование этих загадочных областей пространства-времени было предсказано в контексте общей теории относительности и пока остается гипотезой, но почти все ученые согласны с тем, что черные дыры действительно существуют.

Черные дыры — это области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько сильно, что ни один объект, даже со скоростью света, не может их преодолеть.

Черные дыры чрезвычайно плотные. Например, черная дыра с массой Земли имеет радиус всего 9 мм. Хотите превратить Землю в черную дыру? Уменьшите его до размера шара диаметром 18 мм. Объект с такой плотностью начнет поглощать свет, попадающий на него.

Как можно «увидеть» черную дыру? Только косвенные указания. Например, если черная дыра является частью системы, в которой видны звезды, газ звезды притягивается гравитацией. Таким образом, нагретый газ становится мощным источником рентгеновского излучения, которое уже можно обнаружить.

На самом деле, вопрос о существовании черных дыр до сих пор остается открытым, так как нет никаких экспериментальных доказательств их существования.

Структура черной дыры

Чтобы лучше понять значение черных дыр, рассмотрим случай так называемой черной дыры Шварцшильда. Это упрощенная модель, сферически симметричная черная дыра, характеризующаяся только своей массой.

Такая черная дыра может быть создана воображаемой умирающей звездой, не имеющей заряда и магнитного поля. Кроме того, эта звезда не должна вращаться. Для наглядности на следующей диаграмме показана структура черной дыры.

Как вы видите, черная дыра окружена сферой фотонов, состоящей из лучей света, попавших в ловушку черной дыры и движущихся по неустойчивой круговой орбите вокруг нее. Внутри фотонной сферы находится горизонт событий. Горизонт событий — это точка невозврата из черной дыры.

Материя и информация, попавшие за горизонт событий, не могут снова выйти за пределы этой односторонней проницаемой поверхности.

Наконец, в центре черной дыры находится сингулярность — бесконечно сильно искривленная область пространства-времени. Все, что находится за горизонтом событий, поглощается сингулярностью, которая перестает существовать в том виде, в котором мы ее знаем.

Виды черных дыр во Вселенной

В современной астрофизике существует три типа черных дыр во Вселенной: звездные, сверхмассивные и остаточные.

Звездные черные дыры

Это черные дыры со звездной массой. Они возникают в результате жизни массивных звезд. Обратите внимание, что черные дыры могут образовываться только звездами, масса которых в 20-40 раз превышает массу Солнца.

Другим вариантом формирования звездных черных дыр является накопление газа.

Накопление — это попадание материи из окружающего пространства в космическое тело.

Газ «падает» в нейтронную звезду, пока не превысит максимальную массу нейтронной звезды. Затем нейтронная звезда коллапсирует в черную дыру малой массы.

Кстати, в настоящее время для всех читателей действует скидка 10% на все виды работ.

Сверхмассивные черные дыры

Считается, что такие черные дыры расположены в центре галактики. Их масса может достигать мощности между десятой и девятой солнечными массами. Эти выводы следуют из анализа движения звезд вблизи галактического центра.

Существует также предположение, что негабаритные черные дыры находятся в квазарах — наименее изученных и более удаленных космических объектах, которые можно наблюдать с Земли. Квазары — это галактические ядра с черной дырой в центре.

Квазары очень яркие и маленькие, их можно наблюдать на расстоянии до 10 миллиардов световых лет. Квазары излучают экстремальную энергию во всех областях электромагнитного спектра, особенно в инфракрасной области.

Первичные или реликтовые черные дыры

Маленькие черные дыры образовались в начале существования Вселенной. Скопления материи, возникшие из-за неоднородностей Большого взрыва, смогли сжаться в черные дыры, в то время как остальная материя расширялась.

Черные дыры не обязательно очень большие и тяжелые. Ученые предполагают, что некоторые крупные черные дыры гораздо меньше, чем размер протона.

Другие статьи помогут вам узнать, как работают ядерные реакторы. Кроме того, если вам нужна помощь в проведении исследования, обратитесь в студенческую службу №1.

— Возникновение черных дыр в высокоэнергетических ядерных реакциях. Такие реакции используются для изучения частиц в ускорителе Адлона.

Смерть от черной дыры

Считается, что черные дыры образуются при гибели массивной звезды. После исчерпания ядерного топлива звезды ее ядро коллапсирует в плотное состояние материи, которое в 100 раз плотнее атомного ядра. Она настолько плотная, что протоны, нейтроны и электроны уже не являются отдельными частицами. Поскольку черные дыры темные, их обнаруживают, когда они… На орбите … Вокруг обычной звезды. Их свойства позволяют астрономам сделать вывод о свойствах их компаньонов — черных дыр.

Первыми идентифицированными черными дырами были.Сигнус Х-1 — самый яркий источник рентгеновского излучения в созвездии Сигнус. С тех пор было обнаружено около 50 черных дыр в системах, где обычные звезды вращаются вокруг черных дыр. Это самые близкие примеры из примерно 10 миллионов, разбросанных вокруг нашей галактики.

Черные дыры — это гробницы материи. Даже свет не может укрыться от них. Судьба тех, кто падает в черные дыры, — это спагетти. Это популяризировал Стивен Хокинг в своей книге «Короткие истории». По спагетти, гравитация черной дыры плавит вас, расплавляя ваши кости, мышцы, сухожилия и даже молекулы. Как и поэт, Данте в «Божественной комедии» описал слова над вратами Ада: «Все, кто входит сюда, теряют надежду».

Голодный зверь в каждой галактике

Наблюдения космического телескопа «Хаббл» за последние 30 лет показывают, что все галактикиимеют черную дыру в центре..

Природа знает, как создавать черные дыры с впечатляющим диапазоном сгустков — от мертвых звезд с сгустками во много раз больше Солнца до монстров в миллиарды раз больше. Это как разница между яблоком и великой пирамидой Гизы.

Только в прошлом году астрономы опубликовали первые изображения черной дыры и ее горизонта событий — чудовища массой 7 миллиардов солнечных масс в центре эллиптической галактики M87.

Черная дыра в галактике M87

Она более чем в 1000 раз больше черной дыры в нашей галактике, первооткрыватель которой в этом году был удостоен Нобелевской премии. Эти черные дыры в основном темные, но когда гравитация притягивает близлежащие звезды и газ, они взрываются, вызывая интенсивную активность и высвобождая большое количество радиации.

Гигантские черные дыры опасны по двум причинам:.

Если вы подойдете слишком близко, их огромная сила тяжести поглотит вас.

Если они находятся в активной фазе квазара, вы будете поражены лучистой энергией.

Насколько ярки квазары? Представьте, что вы парите над большим городом, таким как Лос-Анджелес, ночью. Около 100 миллионов огней автомобилей, домов и улиц соответствуют звездам в галактике. В этой аналогии активная черная дыра похожа на источник света диаметром в один дюйм в центре Лос-Анджелеса, освещающий город в сотни и тысячи раз. Квазары — самые яркие объекты во Вселенной.

Странные сверхмассивные черные дыры

Самые …… Самая большая черная дыра из когда-либо обнаруженных … Она весит в 40 миллиардов раз больше Солнца и в 20 раз больше нашей галактики. Внешние планеты нашей Солнечной системы обращаются по орбите раз в 250 лет, но этот гораздо более крупный объект обращается по орбите раз в три месяца. Его внешний обод движется со скоростью, равной половине скорости света.

Как и все черные дыры, большая скрыта от глазот горизонта событий.. Их центры имеют ту особенность, что являются точками в пространстве, плотность которых бесконечна. Внутренность черной дыры невозможно понять, потому что она нарушает законы физики. Время останавливается на горизонте событий, а гравитация бесконечна в своей уникальности.

Хорошая новость о массивных черных дырах заключается в том, что вы можете оказаться в ловушке внутри такой дыры и выжить. Их гравитация сильнее, но их прочность на разрыв слабее, чем у маленьких черных дыр, и они не убьют вас. Плохая новость заключается в том, что горизонт событий отмечает край бездны. Ничто не может скрыться за горизонтом событий, поэтому вы не можете сбежать и рассказать о своем путешествии.

По словам Стивена Хокинга, черные дыры медленно испаряются. В далеком будущем Вселенной, спустя долгое время после того, как все звезды умрут, а галактики исчезнут из поля зрения ускоряющегося космического расширения, черные дыры станут последними уцелевшими объектами.

Самым крупным черным дырам потребуется невообразимое количество лет, чтобы испариться. Оценки составляют 10 в сотой степени, или тогда 10 в сотой степени ноль. Самые страшные объекты во Вселенной почти вечны.

Как можно «увидеть» черную дыру? Только косвенные указания. Например, если черная дыра является частью системы, в которой видны звезды, газ звезды притягивается гравитацией. Таким образом, нагретый газ становится мощным источником рентгеновского излучения, которое уже можно обнаружить.

Черные дыры: откуда они взялись и почему ученые так ими интересуются

Во Вселенной существуют триллионы различных объектов, большинство из которых еще не до конца изучены современной наукой. Одним из самых странных явлений во Вселенной является черная дыра — объект, существование которого писатели-фантасты даже не могли себе представить. ‘Hi-Tech подробно рассказывает о том, как были открыты черные дыры и сможет ли человечество использовать их в будущем’.

Читайте «Хайтек» в

Что такое черная дыра

Черная дыра в классическом понимании — это область пространства-времени, где гравитация настолько сильна, что объекты, движущиеся со скоростью света, не могут покинуть ее. Это даже не квант света как таковой.

Граница черной дыры называется горизонтом событий, а ее размер — гравитационным радиусом. Черные дыры притягивают материю, которая образует вокруг них диск расширения. Это массивная структура вокруг быстро вращающейся черной дыры. Благодаря свечению материи во время вращения ученые смогли обнаружить присутствие черной дыры. В ходе этого процесса лишь небольшая часть этой материи попадает в черную дыру — остальное отправляется обратно в космос в виде плазменных струй или струй, орбиты которых совпадают с линиями магнитного поля. Некоторые черные дыры движутся со скоростью 99% от скорости света.

В астрофизике в настоящее время существует четыре основных сценария образования черных дыр.

-Гравитационный коллапс очень большой звезды. Согласно этой гипотезе, в конце своей жизни, исчерпав все термоядерные реакции, практически любая звезда с солнечной массой больше 3 может быть превращена в этот тип сверхплотной материи — нейтронную звезду. Это необходимо для такой искаженной части Вселенной. По сути, это звезда, которая разрушается под действием собственной гравитации, увлекая за собой пространственно-временной континуум. Гравитационное поле этого объекта становится настолько сильным, что даже свет не может его покинуть. Именно поэтому эту область называют черной дырой.

-Коллапс галактического центра или области галактического газа. На самом деле, процесс образования черной дыры в этом случае очень похож на первый процесс, за исключением того, что часть галактики разрушается под собственным весом вместо одной звезды. Эта гипотеза основана на наблюдении ученых, что почти все галактики имеют в своем центре черную дыру. Это не согласуется с гипотезой о том, что черные дыры возникают в результате коллапса звезд.

-появление черной дыры во время первого расширения Вселенной, так называемой первобытной черной дыры. Согласно этой гипотезе, сразу после Большого взрыва давление и температура во Вселенной были очень высокими. В этих условиях простые колебания плотности материи, такие как начало расширения Вселенной, были достаточно значительными, чтобы создать области гравитации. В то же время большинство регионов с высокой плотностью отделены друг от друга из-за расширения Вселенной. Космологи также предположили, что крупные черные дыры с массами от 10 14 до 1023 кг могут быть темной материей. Это самые тяжелые частицы темной материи.

— Возникновение черных дыр в высокоэнергетических ядерных реакциях. Такие реакции используются для изучения частиц в ускорителе Адлона.

Кроме того, ученые часто называют черными дырами объекты, которые не полностью соответствуют их точному определению, а лишь приближаются к их свойствам. В эту категорию также входят звезды, которые разрушаются на последних стадиях распада.

С 1970-х годов астрофизики считают белые дыры полной противоположностью черных дыр. Черные дыры не могут позволить материи или энергии войти в них, а только выбросить их. Математические расчеты показывают, что белые дыры испускают большое количество энергии и материи, но до сегодняшнего дня ученым не удавалось найти доказательства существования этих космических объектов. Существует множество теорий о происхождении белых дыр, начиная с того, что белая дыра — это Большой взрыв, и заканчивая появлением этого объекта в результате смерти черной дыры. Компания Hitech подробно рассказала об этом типе космических объектов здесь.

Открытие черных дыр

Идея о массивном объекте, гравитационное притяжение которого настолько велико, что скорость, необходимая для его преодоления, превышает скорость света (и поэтому он не может существовать в пространстве естественным образом), была впервые придумана британским ученым Джоном Митчеллом в 1784 году.

В письме в Королевское общество он заявил, что во Вселенной может существовать множество таких незаметных объектов, радиус которых равен 500 солнечным лучам, но плотность Солнца не позволяет свету уходить из-за гравитации.

Однако эта гипотеза была вскоре забыта, так как скорость света не является фундаментальной в классической физике. Только в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн использовал развитие электродинамики Лоренца в специальной теории относительности (СТО), скорость света стала казаться пределом, которого могут достичь физические тела. Это радикально изменило значение черных дыр в теоретической физике.

Следующий крупный вклад в их изучение внес индийский нобелевский лауреат Чандрасекхар из Субрамании, написавший фундаментальную монографию на эту тему под названием «Математическая теория черных дыр». Он изучает структуру массивных звезд и их возможное превращение в нейтронные звезды или черные дыры. Он также первым разработал теорию «нежесткости». Стационарная черная дыра не имеет никаких внешних свойств, кроме массы, импульса и удельных нагрузок (особенно в различных материальных полях).

Действительно, существование черной дыры было доказано только в 2015 году, а первые снимки ее тени были сделаны в апреле 2019 года. Это открытие признано многими научными экспертами самым важным научным открытием последнего десятилетия.

Существует несколько типов черных дыр.

• Черная звезда звездной массы. Такие объекты, согласно общепринятым гипотезам, возникают в результате коллапса звезды. Минимальная масса тела, которая должна создать такой объект, составляет около трех солнечных.
• Черная звезда средней массы. Промежуточный этап черной дыры, которая увеличилась за счет поглощения в себя газовых скоплений либо соседней звезды в системах парных звезд.
• Сверхмассивные черные дыры. Объекты с массой с 10 5 –10 11 масс Солнца с достаточно невысокой плотностью и слабыми приливными силами. Именно такая черная дыра находится в центре Млечного пути.
• Ультрамассивные черные дыры. Достаточно редкое явление во Вселенной. Например, в центре галактики Holm 15A, самой яркой в скоплении галактик Абель, ученые недавно обнаружили ультрамассивную черную дыру с массой в 40 млрд солнечных. Пока это самый тяжелый объект во Вселенной, известный ученым. Обнаружить объект исследователям удалось в ходе наблюдений за движением звезд в этой галактике. Его масса вдвое больше, чем у предыдущих рекордсменов. Кроме того, он в 10 000 раз массивнее, чем черная дыра Стрелец А* в центре Млечного пути.