Черные дыры, вероятно, самая большая загадка в известной Вселенной!
До сих пор мы знаем о них очень мало, потому что наши технологии еще не позволяют нам глубоко изучить их характеристики, главным образом потому, что все они очень далеко от нашей Солнечной системы.
Еще одна причина, по которой так трудно изучать черные дыры во вселенной, заключается в том, что они не излучают световые импульсы, как звезды, наоборот, их мощное гравитационное поле способно поглощать даже близкий свет, но это то, что мы объясним позже.
Однако с 1970 г. и благодаря теориям, предложенным Стивен Хокингс Что касается черных дыр, мы смогли узнать о них гораздо больше, включая наглядные данные об их форме, составе, процессе образования и даже их взаимосвязи в изменениях временной непрерывности.
Кометы могут быть не менее интересны, чем черные дыры! Не пропустите нашу полную статью о части кометы
Но что мы на самом деле знаем о черных дырах?
Если вы когда-нибудь видели фильм Кристофера Нолана: Межзвездный (2010) а вы остались вообще ничего не понимая, то это потому что вы еще недостаточно знаете о черные дыры.
Говорю вам, фильм основан на общей теории относительности Эйнштейна, которая утверждает, что наша Вселенная имеет не 3 измерения, а 4, причем время является четвертым измерением в плоскости реальности.
Поэтому правила универсальной механики влияют на время так же, как и на материю, в том числе и на свет.
Таким образом, время было бы не универсальной константой, а измерением, которое можно деформировать, растягивать или сжимать, как эластичную ленту, в соответствии с законами физики, как сила тяжести.
Хотите узнать больше о черных дырах в космосе?
Тогда не прекращайте читать эту статью до конца, потому что мы объясняем все, что вам нужно знать об этой интересной теме, чтобы в следующий раз, когда вы увидите «Интерстеллар», вы не почувствовали себя буквально потерянным в космосе.
Что такое черные дыры?
Черные дыры на самом деле не дыры, знаете ли вы это?
В самом деле, согласно теореме Хокинс и Эллис С 1970 года считается, что черные дыры имеют сфероидальную форму из-за притяжения их собственной массы к их центру из-за действия их собственной гравитации. То же самое, что происходит со звездами, но в масштабе в миллионы раз выше.
Черные дыры — это точка в пространстве, состоящая из скопления чрезвычайно плотной массы, которая генерирует настолько мощную гравитационную силу, что способна создать искривление непрерывности пространства-времени.
Гравитационное поле черных дыр настолько сильно, что ни одна частица материи не может избежать деформации, если она подойдет слишком близко. На самом деле притяжение настолько мощное, что оно способно поглощать фотонные частицы, образующие солнечные лучи.
Правильно, их называют черными дырами, потому что они способны буквально поглощать свет вокруг себя.
Насколько плотны черные дыры?
Физическая характеристика, которая дает сверхмассивные черные дыры их гравитационными и тепловыми свойствами, является чрезвычайная плотность материи, которую они содержат на относительно небольшой площади пространства.
Чтобы количество вещества, из которого состоит наша собственная звезда, стало черной дырой, оно должно было бы экстремально свернуться, сжав все свои частицы размером в 1.300 2 миллионов километров. на пространство не более XNUMX километров в диаметре.
Следовательно, Солнцу пришлось бы уменьшить свой размер почти в 900.000 XNUMX раз, но без потери вещества, из которого оно состоит.
Кривизна пространства-времени
Вы когда-нибудь задумывались, как черная дыра способна замедлять время?
Не забыли ли вы Гаргантюа en Межзвездный?
В фильме космический корабль Выносливость вынужден сделать остановку для сбора данных о перспективе жизни в Миллер планета, который по совпадению вращается очень близко к огромная черная дыра по имени Гаргантюа.
В связи с этим перед экипажем встает астрофизическая дилемма: из-за близости к Гаргантюа время на планете течет намного медленнее, чем на Земле, поэтому поисковая миссия, которая для них заняла бы пару часов, на Земле означала бы несколько часов. годы.
Но как это возможно?
Если это кажется вам странным понятием, то это потому, что мы привыкли рассматривать время как неизменную константу мироздания, в основном потому, что у нас нет никакого инструмента, способного деформировать его, как мы делаем это с другими планами реальности.
Однако общая теория относительности, предложенная Альбертом Эйнштейном в 1915 году, предполагает, что время — это измерение реальности, простирающееся на плоскости X и Y (измерения ширины и длины).
Следовательно, если тело с массой воздействует на план реальности, оно создаст переменную размерности Z (глубину), которая может деформировать первые два и, следовательно, может делать это и во времени.
Давайте посмотрим на это так:
Представьте, что вы расстелили кусок ткани, создав плоское пространство (размеры X и Y); и на ткань роняешь мячик. Действие веса мяча на ткань создаст вогнутую нижнюю сторону самолета.
Этот эффект известен в астрофизике как Кривизна пространства-времени.
Теперь, по законам физики, чем тяжелее объект, помещенный на плоскость, тем сильнее выражено его воздействие на нее и, следовательно, тем глубже будет кривизна.
Именно это и происходит с черные дыры и искривленное время.
При сжатии до предела черные дыры становятся невероятно плотными объектами и, следовательно, тяжелыми, так что их воздействие на плоскости X и Y действительно экстремально.
Кривизна, вызванная черными дырами, настолько сильна, что не позволяет материи, которая входит в нее, выйти наружу, что вызывает пространственно-временную сингулярность, известную нам как Горизонт событий.
Искривление, создаваемое черными дырами, настолько «глубоко», а их гравитационное притяжение настолько сильно, что они всасывают в себя все, что приближается к ним, следовательно, находясь в искривляющемся вихре пространства, создаваемом Гаргантюа, планета мельник он испытал искривление своего временного континуума, замедлив его из-за того, что ему пришлось войти в Горизонт событий Гаргантюа.
На самом деле точная цифра такова, что каждый час, проведенный в мельник Это было эквивалентно 7 земным годам.
Любопытно, что волны высотой 1 км, покрывающие всю поверхность Миллер, Их также можно было бы объяснить эффектом гравитационной силы, оказываемой черной дырой на планету.
Как образуются черные дыры?
Можно сказать, что черные дыры — это остатки, оставленные звездами после их смерти.
Еще пару десятилетий назад считалось, что черные дыры образовались на ранних стадиях развития Вселенной и что это явление не могло повториться.
Тем не менее, исследование История времени: от Большого взрыва до черных дыр. созданный совместно Хокингсом, Оппенгеймером и Роджером Пенроузом, показал, что черные дыры создаются в процессе, называемом гравитационный коллапс.
Чтобы понять гравитационный коллапс, который уступает место образованию черных дыр, мы должны вернуться немного назад, к процессу гибели звезд.
когда до одного Желтая звезда (как и наше солнце) истощает свои запасы водорода, оно начинает сжигать частицы гелия на своей поверхности, в гораздо более интенсивном процессе ядерного синтеза. По мере продолжения этого процесса звезда, приближающаяся к своему последнему этапу жизни, может увеличиваться в размерах до 300 раз и менять свой цвет, становясь Красная гигантская звезда.
Поглотив все топливо на своей поверхности, процессы ядерного синтеза остановятся, и без какого-либо процесса противодействия силе собственной гравитации все его частицы начнут притягиваться к собственному ядру, еще раз уменьшая его размеры и создавая то, что мы знаем как Белая карликовая звездамертвая звезда
Однако большое количество массы звезды может довести этот процесс до крайности, сжав Белый карлик сверх его собственных пределов и создав тело с еще более концентрированной массой в невероятно маленьком пространстве.
Это все равно, что пытаться согнуть наше солнце настолько, чтобы поместить его в багажник вашего автомобиля.
Этот последний шаг делает результирующее гравитационное поле настолько мощным, что оно начинает поглощать собственный свет, который в конечном итоге превратить звезду в черную дыру.
типы черных дыр
другой типы черных дыр и они классифицируются в соответствии с их размером и количеством содержащейся в них массы.
огромная черная дыра
Сверхмассивные черные дыры, возможно, самые большие и мощные. Они могут содержать массу в несколько миллионов раз больше массы нашего Солнца в пространстве всего в 2 или 3 раза больше, что также делает их очень мощными.
Обычно сверхмассивные черные дыры доминируют в центрах многих крупных галактик, особенно эллиптических галактик. Наглядный пример можно найти дома, так как Млечный Путь вращается вокруг Стрелец А, действительно огромная сверхмассивная черная дыра размером около 120 астрономических единиц.
Черные дыры промежуточной массы
Они следующие на шкале в соответствии с их массой. Они менее плотные, чем сверхмассивные черные дыры, но все равно впечатляют.
Черные дыры с эквивалентной массой от 100 до 1.000.000 XNUMX XNUMX солнечных масс подпадают под эту классификацию.
черные дыры звездной массы
Они довольно распространены, и с планеты Земля нам удалось наблюдать несколько черных дыр, подпадающих под эту классификацию.
Черные дыры звездной массы содержат от 30 до 70 солнечных масс внутри себя. Они образуются в результате гравитационного коллапса массивных звезд, известного в астрофизике как Сверхновые.
микро черные дыры
Микрочерные дыры являются категорией этой классификации, однако они остаются гипотезой.
В соответствии с теория Хокинса Что касается черных дыр, эти микрочерные дыры будут содержать удивительное количество материи в очень маленьком пространстве, поэтому материя внутри них может регулироваться правилами квантовой физики.
Одной из задач большого адронного коллайдера в ЦЕРН является создание элементов для формирования искусственной микрочерной дыры, где можно было бы проверить несколько теорий квантовой физики или, в конце концов, выделить частицу из темная материя.