На этой иллюстрации изображена сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики. Синим цветом обозначен свет, излучаемый материалом, находящимся около чёрной дыры. Структура, окружающая чёрную дыру, состоящая из газа и пыли, называется тор и обозначена серым цветом. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech.
Чёрные дыры – космические объекты, обладающие настолько мощным гравитационным притяжением, что ничто, даже тела движущиеся со скоростью света не могут преодолеть его. Половина Нобелевской премии по физике 2020 года была присуждена Роджеру Пенроузу за его математическую работу, показывающую, что чёрные дыры являются неизбежным следствием теории гравитации Эйнштейна. Андреа Гез и Рейнхард Гензель разделили вторую половину за открытие сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей галактики.
Чёрные дыры пугают по трём причинам. Если вы упадёте в чёрную дыру, оставшуюся после смерти звезды, вас разорвёт на куски. Кроме того, у массивных чёрных дыр, находящихся в центре большинства галактик ненасытный аппетит. И последнее, чёрные дыры нарушают законы физики.
“Я изучаю чёрные дыры более 30 лет. В частности, я сосредоточился на сверхмассивных чёрных дырах, которые скрываются в центре большинства галактик”, – сказал Крис Импи, профессор астрономии в университете Аризоны.
Большую часть времени они неактивны, но когда они просыпаются и начинают поглощать звёзды и газ, область, близкая к чёрной дыре (аккреционный диск), начинает сиять так, что своим светом может затмить всю галактику. Галактики, в которых находятся активные чёрные дыры, называются квазарами. Несмотря на всё, что мы узнали о чёрных дырах за последние несколько десятилетий, нам ещё предстоит разгадать множество загадок.
Смерть от чёрной дыры
Считается, что чёрные дыры образуются в результате смерти массивной звезды. После того, как ядерное топливо звезды исчерпано, её ядро схлопывается, формируя объект с колоссальной плотностью – в сто раз большей, чем плотность атомного ядра. Этот объект настолько плотный, что протоны, нейтроны и электроны больше не являются дискретными частицами.
Поскольку чёрные дыры невидимы, они обнаруживаются только благодаря звёздам, вращающимся вокруг них. Наблюдения за такими звёздами позволяют астрономам делать выводы о свойствах её тёмного компаньона, чёрной дыры.
На этом изображении чёрная дыра MAXI J1820 + 070 поглощает материал соседней звезды и формирует аккреционный диск. Авторы и права: Aurore Simonnet / NASA’s Goddard Space Flight Center.
Первой подтверждённой чёрной дырой стал Cygnus X-1, самый яркий источник рентгеновского излучения в созвездии Лебедя. С тех пор было обнаружено около 50 систем, в которых обычная звезда вращается вокруг чёрной дыры. Это ближайшие примеры из примерно 10 миллионов, которые, как ожидается, разбросаны по всему Млечному Пути.
Чёрные дыры – это могилы материи; ничто не может вырваться из их гравитационных объятий. Судьба того, кто попадёт в чёрную дыру, будет очень болезненной. “Спагеттификация” – это идея, которую популяризировал Стивен Хокинг в своей книге “Краткая история времени”. При спагеттификации мощная гравитация чёрной дыры разорвёт вас, растянув ваши кости, мышцы, сухожилия и даже молекулы.
Голодный монстр в каждой галактике
Наблюдения, проводимые с помощью космического телескопа “Хаббл” за последние 30 лет показали, что в центрах большинства галактик находятся чёрные дыры. Большие галактики обладают большими чёрными дырами.
Вселенная умеет создавать чёрные дыры самых разнообразных масс: от объектов, в несколько раз превышающих массу Солнца, до монстров, в десятки миллиардов раз массивнее нашей звезды. Это похоже на разницу между яблоком и Великой пирамидой в Гизе.
Буквально в прошлом году астрономы опубликовали первое в истории изображение чёрной дыры и её горизонта событий, зверя с массой около семи миллиардов солнечных масс, которая находится в центре эллиптической галактики M87.
C помощью сети радиотелекопов EHT, учёным удалось сфотографировать чёрную дыру в галактике M87. Авторы и права: NASA / EHT Collaboration.
Сверхмассивная чёрная дыра в галактике M87 более чем в тысячу раз массивнее чёрной дыры в нашей галактике, первооткрыватели которой получили в этом году Нобелевскую премию. Такие чёрные дыры большую часть своей жизни тёмные, но когда их гравитация притягивает близлежащие звёзды и газ, они вспыхивают, вызывая интенсивную активность и выбрасывая огромное количество излучения. Массивные чёрные дыры опасны по двум причинам. Если вы подойдёте слишком близко, огромная гравитация поглотит вас. А если чёрная дыра находятся в активной фазе квазара, вы будете поражены излучением высокой энергии.
Насколько ярок квазар? Представьте, что вы парите над большим городом, например, над Лос-Анджелесом ночью. Примерно 100 миллионов огней от автомобилей, домов и улиц города соответствуют звёздам в галактике. По этой аналогии чёрная дыра в активном состоянии подобна источнику света диаметром 1 дюйм в центре Лос-Анджелеса, который ярче всего города в сотни или тысячи раз. Квазары – самые яркие объекты во Вселенной.
Странные сверхмассивные чёрные дыры
Самая большая чёрная дыра, обнаруженная до сих пор, весит в 40 миллиардов раз больше Солнца, или в 20 раз больше всей Солнечной системы. В то время как внешние планеты нашей Солнечной системы завершают свою орбиту за 250 лет, этот гораздо более массивный объект совершает один оборот всего за три месяца. Его внешний край движется со скоростью вдвое меньшей скорости света. Как и все чёрные дыры, сверхмассивные чёрные дыры скрыты от наших глаз горизонтом событий. В их центрах находится сингулярность, точка в пространстве, где плотность бесконечна. Мы не можем понять внутреннюю часть чёрной дыры, потому что там нарушаются законы физики. Время замирает на горизонте событий, а в сингулярности гравитация становится бесконечной.
Мощная гравитация чёрной дыры изменяет траекторию по которой движется свет в разных частях аккреционного диска. Авторы и права: NASA’s Goddard Space Flight Center / Jeremy Schnittman.
Хорошая новость о массивных чёрных дырах заключается в том, что вы можете выжить, попав в одну из них. Хотя их гравитация сильнее, сила растяжения слабее, чем у маленькой чёрной дыры, и она не убьёт вас. Плохая новость в том, что горизонт событий отмечает край пропасти. Ничто не может вырваться назад, поэтому вы не сможете убежать или рассказать кому-либо о своих ощущениях.
По словам Стивена Хокинга, чёрные дыры медленно испаряются. В далёком будущем, спустя много времени после того, как все звёзды погибнут и галактики исчезнут из нашего поля зрения в результате космического расширения, чёрные дыры будут последними выжившими объектами.
Самым массивным чёрным дырам потребуется невообразимое количество лет, чтобы испариться, по оценкам, 10 в сотой степени или 10 со 100 нулями. Самые страшные объекты во Вселенной почти вечны.
Источник: universetoday.ru
