Черные дыры: типы, как выглядят, из чего состоят, как возникают

Что происходит на горизонте?


Так называемый эффект «спагетти»

Когда вы пересекаете горизонт, вокруг вас ничего особенного не происходит. Все из-за принципа эквивалентности Эйнштейна, из которого следует, что нельзя найти разницу между ускорением в плоском пространстве и гравитационным полем, создающим кривизну пространства. Тем не менее наблюдатель вдали от черной дыры, который наблюдает за тем, как кто-то другой падает в нее, заметит, что человек будет двигаться все медленнее и медленнее, подходя к горизонту. Будто бы время вблизи горизонта событий движется медленнее, чем вдали от горизонта. Однако пройдет некоторое время, и падающий в дыру наблюдатель пересечет горизонт событий и окажется внутри радиуса Шварцшильда.

То, что вы испытываете на горизонте, зависит от приливных сил гравитационного поля. Приливные силы на горизонте обратно пропорциональны квадрату массы черной дыры. Это означает, что чем больше и массивнее черная дыра, тем меньше силы. И если только черная дыра будет достаточно массивна, вы сможете преодолеть горизонт еще до того, как заметите, что что-то происходит. Эффект этих приливных сил растянет вас: технический термин, который для этого используют физики, называется «спагеттификация».

В первые дни общей теории относительности считалось, что на горизонте существует сингулярность, но это оказалось не так.

[править] Примечания

  1. про бериллий и углерод для любителей подробностей.
  2. Правда, теория струн уже давно является главным кандидатом на неё.
  3. В реальности — ценот, карстовый провал: обрушение крыши промытой водой в растворимом грунте (обычно известняке) пещеры, просто на этот раз под водой.
  Чёрные дыры — продукт матана в физике
Науки  Высшая математика • Евгеника • Матан • Российская • Сопромат • Философия (Детерминизм)
Достижения  TeX • Атомная бомба • Биореактор • Большой адронный коллайдер • ГМО • Двести двадцать • Корчеватель • Кубик Рубика • Нанотехнологии • Палата мер и весов • Резонатор Гельмгольца • Роботы • Термоядерный синтез • Чернобыль • Экзоскелет • Фукусима
Теории и открытия  Геометрия Лобачевского • Звездчатый многоугольник • Квантовая механика • Когнитивная психология • Популяционная теория Мальтуса • Радиация • Тёмная энергия • Теория большого взрыва (сериал) • Теория относительности • Теория разбитых окон • Теория струн • Четвёртое измерение • Чёрная дыра • Эволюция • Элементарные частицы • Энтропия
Мемы  • xkcd • Бритва Оккама • Деление на ноль () • Дигидрогена монооксид • Задача Льва Толстого • Задача Эйнштейна • Закон Мерфи • Закон Парето • Квадратно-гнездовой способ мышления • Квадратура круга • Коробочка фотонов • Кот Шрёдингера • Матановая капча • Критерий Поппера • Метод научного тыка • Пик нефти • Поймать льва в пустыне • Простые числа • Рекурсия • Сферический конь в вакууме • Теорема Абеля — Галуа • Теорема Ферма • Число Грэма • Число Эрдёша
Люди и организации  Организации (ИТМО • МФТИ • НМУ) • Байрон • Белоненко • Березовский • Вассерман • Вербицкий • да Винчи • Декарт • Докинз • Инженер • Кэрролл • Лаборатория • Лейбниц • Луговский (цитатник) • Паскаль • Перельманы (Григорий • Яков) • Переслегин • Пятисемиты • Саган • Тейлор • Тесла • Технофашисты • Фейнман • Хайям • Хокинг • Эшер
Паранаука  Science freaks/Научное фричество • Scorcher.ru • Артефакт • Великая тайна воды • Вечный двигатель • Гомеопатия • ГСМ • Информационное поле Вселенной • Квадратно-гнездовой способ мышления • Научный креационизм (аргументы) • НЛП • Принцип Арнольда • Соционика • Телегония • Торсионные поля • ХУЯС • Электронный голосовой феномен
Фрики и шарлатаны  Sherak • Британские учёные • Бронников • Гаряев • Жданов • Катющик • Лотов • Лысенко • Малахов • Мулдашев • Мухин • Никонов • Олег Т. • Петрик • Протопопов • РАЕН • Скляров • Стерлигов • Фоменко • Чащихин • Чернобров • Чудинов • Чурляев • Чуров
Срачи  Бесполезная наука • Взлетит или не взлетит? • Дети индиго • Луносрач • Наука vs религия • Пирамидосрач • Плутоносрач • Физики vs лирики • Шмель летать не должен
Чёрная дыра — одна из тайн мироздания.
Планеты  Арракис ✶ Венера ✶ Земля (Google Earth) ✶ Марс ✶ Мир-Кольцо ✶ Нибиру ✶ Пандора ✶ Плутон (Юггот) ✶ Плюк ✶ Саракш ✶ Солярис ✶ Шелезяка
Луна  Лунный заговор ✶ Лунный язык ✶ Участок на Луне ✶ Фаза Луны
Тайны мироздания  Большой взрыв ✶ Варп ✶ Звёзды ✶ Спайс ✶ Тёмная энергия ✶ Челябинский метеорит ✶ Чёрная дыра
Космоперсоны  Алиса Селезнёва ✶ Гагарин ✶ Мэттью Тейлор ✶ Незнайка ✶ Сферический конь ✶ Тали ✶ Циолковский ✶ Черновецкий
Внеземные цивилизации  Вселенные люди (Аштар Шеран ✶ Птааг) ✶ Инопланетяне ✶ Ктулху ✶ Кыштымский карлик ✶ Люди в чёрном ✶ НЛО ✶ Рептилоиды/Ящерики ✶ Трансформеры ✶ Хищники ✶ Чужие
Битва за космос  AYBABTU ✶ ✶ Война миров ✶ Галактика (Голактеко опасносте ✶ Жестокая Голактика) ✶ Зона 51 ✶ Космическая гонка ✶ Космическая опера (Песни Гипериона)
Сериалы  Battlestar Galactica ✶ Exo-Squad ✶ Firefly ✶ Lexx ✶ Macross ✶ Star Trek ✶ Star Wars ✶ StarGate ✶ Вавилон-5 ✶ Гандам ✶ Гуррен-Лаганн ✶ Доктор Кто ✶ Футурама
Игры  Elite ✶ EVE Online ✶ Homeworld ✶ Kerbal Space Program ✶ Mass Effect ✶ Master of Orion ✶ No Man’s Sky ✶ Space Station 13 ✶ Spore ✶ Star Control ✶ StarCraft ✶ VGA Planets ✶ Warhammer 40000 ✶ X-COM ✶ Космические рейнджеры

[править] Чёрные дыры в литературе и прочих креативах

Табельная ЧД протоссов. ЧСХ, падающая в дыру материя почему-то не замирает на радиусе Шварцшильда, а проваливается дальше в сингулярность

Служат постоянным пугалом, а также очень удобны в качестве не очень четко описанного, но зато заведомо существующего Страшного Объекта. Например, см. у Ларри Нивена рассказ «Дырявый», «Гиперион» и «Эндимион» Симмонса.

Множество фантастических кулстори о мужественных космолётчиках, бороздящих окрестности ЧД. Также сабжи применялись некоторыми авторами для телепортации. При этом, очевидно, попутаны понятия чёрной дыры и червоточины, с помощью последних теоретически можно путешествовать. Теория путешествий через червоточины вперемешку с инопланетным пиздецом подробно и весьма винрарно описаны в книгах Р. Аллена «Кольцо Харона» и «Разбитая Сфера».

Генераторы ЧД как корабельное оружие встречаются во многих игрушках и фантастических произведениях. Но это всё атмта. Во-первых, ЧД нестабильны и неуправляемы, что делает их для космических баталий (с расстояниями далеко не в два-три километра) хуже говна. Во-вторых, для создания солидной ЧД необходимы очень и очень большие энергии, потому что её радиус пропорционален массе в отношении «1 см : одна земная масса». В-третьих, эту энергию можно куда эффективнее использовать в разрушительных целях, в тех же самых лазерах или электромагнитном разгоне ракет.

И ещё примеры для тех, кому интересно:   

Что такое черная дыра?

Ввиду отсутствия убедительных доказательств Вселенную заочно считают замкнутой термодинамической системой. Это значит, что она имела свое начало и когда-нибудь достигнет конца; а еще, что все в ней работает по определенным законам. Мы можем их не знать или не понимать, но от этого они не перестают существовать. Но кто пишет эти законы? Гравитация. Именно она вместе с тремя другими фундаментальными взаимодействиями заправляет балом во Вселенной. Но описать ее точную природу на данный момент не может ни одна теория (кто бы там что ни говорил). ОТО связывает ее с искривлением пространства-времени, Стандартная модель пытается объяснить ее принцип действия через гипотетические частицы гравитоны. Кто в итоге окажется прав, неизвестно.

Черная дыра

Но как это все связано с черными дырами? Напрямую, ведь даже они появляются с ее помощью. Знаете ли вы, как умирают сверхмассивные звезды? В отличие от Вселенной, они на 100% являются ЗТС, поэтому рано или поздно у них заканчивается топливо, а так как система замкнутая и брать его больше неоткуда, они умирают. Из-за отсутствия топлива прекращается давление на собственную силу тяжести, поэтому гравитация может взять верх.

Ядро звезды начинает сжиматься, и в этот момент у нее остается два пути. Если масса звезды не достигнет предела Оппенгеймера-Волкова (примерно от 2,01 до 2,16 масс Солнца), то произойдет большой БУМ, и она вспыхнет как сверхновая. Если масса перешагнет за этот предел, звезда превратится в очень маленький, очень плотный и тяжелый шар. Но на этом сжатие не закончится, и она продолжит коллапсировать дальше. И сейчас у нее уже не будет выбора, потому что теперь гравитация будет настолько сильна, что уже ни одна сила во Вселенной не сможет ей помешать.

Черная дыра

Но сколько будет происходит этот коллапс? Не могут же масса и плотность увеличиваться до бесконечности, или могут? Они будут делать это до тех пор, пока действительно не достигнут бесконечно больших значений. При этом сама бывшая звезда сожмется до безразмерной точки, название которой вам наверняка знакомо – . А теперь мы можем смело поставить здесь знак равно и дописать «черная дыра». Да, все именно так. То, что вы привыкли считать черной дырой – большое темное всепожирающее пятно – на самом деле ею не является, это всего лишь ее тень. Именно поэтому можно с полной уверенностью заявить, что черных дыр никто никогда не видел и вряд ли увидит. То самое изображение должно было просто доказать их существование, и со своей задачей оно справилось.

Если это смогло хоть немного вас удивить, то дальше будет еще интереснее.

Как учёные узнают о чёрных дырах

Чёрная дыра не излучает и не отражает свет подобно большинству других объектов во Вселенной. Но ученые могут фиксировать, как сильная гравитация влияет на звёзды и газ вокруг чёрной дыры. По поведению объектов, рядом с которыми есть чёрная дыра, собственно можно доказать её наличие.

Ещё много интересного в наших соцсетях

  1. Звёзды вращаются вокруг центра гравитации. Если в этом месте ничего нет, значит есть вероятность, что это чёрная дыра.
  2. Из окружающего пространства чёрная дыра постоянно притягивает материю. Космическая пыль, газ, вещество ближайших звезд — всё это падает на неё по спирали, образуя аккреционный диск. Испытывая ускорение, частицы порождают излучение в характерном спектре. В области, откуда это излучение пришло, наверняка есть чёрная дыра.

Модель пространства вокруг чёрной дыры

Черные дыры не засасывают все вокруг

Раз уж у нас сегодня день разоблачения мифов о черных дырах, то вот вам еще: они не обязательно должны засасывать и расщеплять материю вокруг себя.

Черные дыры


Если вдруг вы станете вращаться вокруг черной дыры, то не спешите паниковать. Вас не обязательно должно засосать внутрь и разорвать на мельчайшие частицы. Центробежная сила постарается не дать вам закончить свое существование так жестоко, если вы, конечно, не будете ей мешать. Скорее всего, вы начнете тормозить, пытаясь выбраться, и вот это станет вашей фатальной ошибкой.

Тогда вы точно «провалитесь внутрь», и там с вами начнет происходить такое, что вы не сможете представить это даже в самых смелых фантазиях. Сначала ваша скорость начнет резко увеличиваться и будет делать это до тех пор, пока не достигнет около световой, ведь ОТО говорит, что быстрее двигаться уже нельзя.

Но почему нельзя? Потому что скорость света задает некий предел того, как быстро может происходить переход от причины к следствию. Представьте, что вы ждете поезд на станции. Вы не можете ехать на нем прямо сейчас, потому что он прибудет к вам только через несколько минут.

Черные дыры

Здесь все то же самое. Свет – это поезд, он везет информацию из квантового мира в два других. Пока она не «доедет», вы ничего не сможете с ней сделать. Потому что нельзя менять события до того, как они произойдут.

Но не зря именно в черной дыре возникают самые большие противоречия ОТО. Потому местная гравитация плевала на все ваши земные теории. Черная дыра вполне способна разогнать вас до скорости света, отодвигая ОТО куда-то на второй план.

Согласно Эйнштейну, после пересечения горизонта событий уже ничто не может вернуться назад, даже свет, так как для этого придется двигаться быстрее скорости света. Но вы же помните, что гравитация уже подвинула его теорию, поэтому вполне возможно, что, если вы можете достигнуть скорости света внутри черной дыры, то можете и преодолеть.

Противоречия касаются не только ОТО, но и квантовой теории, так как достижение скорости света нарушает передачу информации на квантовом уровне. Поэтому они обе вполне хорошо себя чувствуют в своих мирах, пока не сходятся в черной дыре, где гравитация смеется над ними обеими.

Черные дыры в космосе

Особенности черной дыры

Черная дыра выглядит очень необычно, лишь отдаленно напоминая некую планету, имеющую странные изогнутые кольца. Однако без аккреционного диска, вращающегося вокруг нее, мы бы ее даже не увидели. Давайте посмотрим какие у нее есть внешние особенности.

Аккрецонный диск

Кольцевая структура аккреционного диска, состоит из вещества, падающего на черную дыру, оно разогрето и поэтому светится.

Фотонное кольцо

Фотонное кольцо (или орбита фотона) — это свет, который несколько раз сгибался вокруг черной дыры, прежде чем ускользнуть. Он имеет много слоев, которые становятся все тусклее и тусклее, это происходит потому, что с каждым новым витком свету сложнее вырваться за пределы этого монстра.

Эффект Доплера


На приведенном выше изображении левая сторона аккреционного диска выглядит ярче, чем правая из-за Эффекта Доплера, который обусловлен огромной орбитальной скоростью.

Гравитационное линзирование

Мы видим изогнутый аккреционный диск (сверху и снизу), потому что гравитация отклоняет направление света.

Ученые что, не знали, существуют ли черные дыры на самом деле?

Image caption Астрономы давно подозревали, что в центре галактики М87 находится супермассивная черная дыра, однако черное пятно в центре этого снимка — не сам коллапсар, а массивное скопление быстро движущихся звезд

Строго говоря, да, не знали — точнее, не были уверены. И уж точно ни одной не видели — до сегодняшнего дня. Существовали лишь убедительные косвенные доказательства.

На бытовом уровне это можно сравнить с громом и молнией. Мы знаем, что разряд молнии порождает мощную ударную волну, которую мы воспринимаем как гром, и одно без другого существовать не может.

Однако молния может быть скрыта за толстым слоем облаков или высотными зданиями, и тогда мы слышим только удар грома, а самой молнии не видим — но можем с уверенностью предположить, что она была. Хотя и не можем полностью исключить другие объяснения.

Примерно так же и с черными дырами. Их существование было предсказано более общими научными теориями (впервые — еще в конце XVIII века) и с тех пор многократно подтверждено расчетами. Но «вещественных доказательств» у ученых не было — а теперь есть.

Кстати, ровно по такому же принципу физики десятилетиями прицельно искали предсказанные ранее гравитационные волны и бозон Хиггса. И в итоге — после десятилетий поисков — нашли и то и другое.

Image caption До сегодняшнего дня все изображения черных дыр — как эта картинка — были лишь рисунками художников

«Значимость нашего открытия состоит в том, что оно превратило математический концепт горизонта событий, который обычно представляет собой написанные на доске формулы, в реальный объект — во что-то, что можно проверить, измерить и наблюдать», — заявил один из руководителей проекта Лучано Реццола.

Как мы узнали о существовании этих космических монстров?

Уже обнаружено около тысячи объектов, которые причисляются к черным дырам. Всего же предполагается существование десятков миллионов таких объектов. Опишем коротко, как человечество пришло к таким открытиям.

Ранние гипотезы

Гипотеза о существовании такого массивного объекта была впервые предложена в 1783 году английским геологом Джоном Митчеллом в письме Генри Кавендишу из Британского королевского общества. В то время теория гравитации Ньютона и идея второй космической скорости были хорошо известны. По оценкам Митчелла, тело с радиусом в 500 раз больше солнечного и с такой же плотностью будет иметь на своей поверхности вторую космическую скорость, равную скорости света, и поэтому будет невидимым.

В 1796 году французский математик Пьер-Симон Лаплас предложил ту же идею в первом и втором изданиях своей книги «Exposition du système du monde». Однако она не привлекла большого внимания в 19 веке и исчезла из последующих изданий его книги, так как в то время свет считался безмассовой волной, не подверженной влиянию гравитации.

Общая теория относительности

В 1939 году Роберт Оппенгеймер и Хартланд Снайдер предсказали, что массивные звезды могут подвергнуться резкому гравитационному коллапсу. Однако черные дыры (как гипотетические объекты) не были предметом большого интереса до конца 1960-х годов. Интерес к ним ожил в 1967 году с открытием пульсаров.

Открытие Лебедя X-1 (Cygnus X-1)

Астрономы из Военно-морской исследовательской лаборатории США обнаружили Лебедь Х-1 в 1964 году. Он был дополнительно исследован в 1970-х годах, когда был запущен рентгеновский спутник Ухуру (Uhuru). Когда за объектом начали наблюдать, обнаружилось, что его не было видно ни на одной плоскости электромагнитного спектра, кроме рентгеновских лучей. Более того, рентгеновские лучи мерцали по интенсивности каждую миллисекунду. Затем астрономы переключились на его ближайшего соседа — звезду HDE 226868, у которого была замечена орбита, указывающая на то, что он является частью двойной системы. Однако странность заключалась в том, что ни одна звезда-компаньон не находилась в непосредственной близости от HDE 226868. Чтобы HDE оставался на своей орбите, его спутнику требовалась масса, превышающая таковую у типичного белого карлика или нейтронной звезды. Более того, это странное мерцание могло возникнуть только из-за небольшого объекта, который мог претерпевать такие быстрые изменения. Озадаченные, ученые смотрели на свои предыдущие наблюдения и теории, чтобы попытаться определить, что это за объект, но были шокированы, когда нашли свое решение в теории, которую многие считали просто математической фантазией.

Лебедь X-1 расположен на расстоянии 6 070 световых лет от нас, имеет диаметр всего около 32-64 км, массу около 14,8 солнечных и скорость вращения 800 оборотов в секунду. Все эти данные соответствуют тому, какой должна быть черная дыра, если бы она находилась в непосредственной близости от HDE 226868. Эти два объекта расположены на расстоянии 0,2 а. е. друг от друга, что позволяет Лебедю откачивать материал из своего спутника, придавая ему форму яйца. Было замечено, что материал входит в Лебедя, но в конечном итоге он значительно смещается и «уходит» в сингулярности.

Сингулярность — это точка за горизонтом событий, где, согласно общей теории относительности, пространство-время имеет бесконечную кривизну. В этой области пространство и время перестают существовать в том виде, как мы их знаем, а потому к ней не применимы действующие законы физики. Пространство за горизонтом событий особенно в том смысле, что сингулярность является буквально единственным возможным будущим, поэтому все частицы должны двигаться к нему.

Обнаружение


Отличить черную дыру от другого объекта можно по соотношению размера к массе, для этого нужно сравнить ее физический радиус с гравитационным радиусом. Массу и расположение черных дыр рассчитывают используя данные о перемещении звезд.

Какая самая большая черная дыра?

Черная дыра в галактике Андромеды (M81)

M87*

Релятивистская струя, выходящая из ядра галактики M87 (составное изображение наблюдений телескопа «Хаббл») Изображение М87 с использованием 1,3 мм радиоволн (первое изображение черной дыры)

Вращающийся диск с ионизированным газом окружает черную дыру и приблизительно перпендикулярен релятивистской струе, испускаемой М87*. Диск вращается со скоростью примерно до 1000 км/с и имеет максимальный диаметр 0,12 парсек (25 000 а.е.). Для сравнения, в среднем Плутон находится в 39 астрономических единицах (0,00019 парсек) от Солнца. M87* — это первая и пока единственная черная дыра, изображение которой мы смогли получить, оно было опубликовано 10 апреля 2019 года.

В квазарах

[править] Как оно образуется

В природе

При издыхании массивной (более 2,5 солнечных масс) звезды, когда иссякает энергия термоядерного синтеза, а масса остаётся, звезда превращается в такую чёрную дыру. Считается, что Солнце не осилит — масса маловата. Гравитационное сжатие звезды уравновешивается газовым давлением, а также давлением света, излучаемого ее внутренними слоями. После прекращения горения водорода ядро звезды остывает, и это внутреннее давление пропадает, что приводит к сжатию ядра гравитационными силами и, следовательно, новому разогреву; это позволяет включить реакции трансмутации гелия в бериллий, бериллия в углерод и так далее до железа. После прекращения энергетически выгодных реакций ядро звезды вновь остывает и, теряя устойчивость, коллапсирует под давлением внешних и внутренних слоёв газа.

Если масса ядра звезды меньше 1,4 масс Солнца, то звезда переходит в состояние, в первом приближении похожее на металлическое, а давление вышележащих слоёв уравновешивается давлением вырожденного электронного газа — звезда становится белым карликом; внешние же слои газа рассеиваются. Ежели масса ядра звезды больше предела Чандрасекара, то электронный газ физически становится неспособным удержать звезду от сжатия, и она коллапсирует до другой точки равновесия, превращаясь в нейтронную звезду, фактически представляющую собой одно сплошное гигантское «жидкое» атомное ядро, которое в поперечнике размером с Тулу, а весит как полтора Солнца. Но перед этим как ебанёт! Вообще, в подобных условиях образуются много разных штук, вроде пульсаров и сверхновых, но они не разрекламированы быдлокультурой и не столь эпичны, поэтому и говорить о них здесь не будем.

Есть мнение, что в центрах многих (или даже всех — ну, по крайней мере, спиральных) галактик есть сверхмассивные черные дыры с массами от сотен тысяч до миллиардов солнечных. И в нашей тоже. Так что всякое может произойти! Не веришь, битард? Допустим, к нам приближается M31. А ещё M87 может плюнуть в нас релятивистской струёй. Ну и не стоит забывать, что за галактический год (200—250 млн земных лет) Солнце может повстречать очень много представителей сабжа, и не только их.

В лаборатории

Альтернативный способ получения чёрной дыры — накачать заметную, хотя и вполне разумного размера энергию, но зато в крайне малый объем, например, при столкновении атомных частиц. Специально для экспериментальной проверки подобной методики был построен и сейчас вовсю доставляет столкновениями этих самых частиц Большой Адронный Коллайдер. 95% ужасов, накручиваемых хомячками вокруг БАК, также растут из идеи «вот создадут на нём дыру — И ВСЕМ ПИЗДЕЦ!!!11». Что, естественно, хуита. Во-первых, чёрная дыра размером с атом водорода (а это очень и очень дохуя массы — 2.16·10−15кг) будет поглощать эту вашу Землю астрономическое количество времени. Во-вторых, планктону невдомёк, что атмосфера планеты регулярно обстреливается космическими лучами с энергиями куда более охуительными, чем может выдать этот ваш Кол-Ай-Дыр — и ничего, все живы-здоровы. Ну а в-третьих, маленькие чёрные дыры довольно быстро выкипают — теряют массу из-за излучения Хокинга. Причём, некоторые ученые считают, что вообще все элементарные частицы — и так миниатюрные черные дыры. Эксперимент на коллайдыре должен это доказать или опровергнуть.

Чисто теоретически, ещё присутствуют такие понятия, как «белая дыра» и «серая дыра». Есть теория, что всё вещество, попадающее в черную дыру в нашей вселенной, вываливается пачками в другую (например, параллельную) или опять в нашу, и тот объект, который всё это там вываливает — и является белой дырой (собсно, название «чёрная дыра» дано сабжу потому, что по теории даже свет не может оттуда выбраться, и его не видно, а «белой дырой» может называться объект, в который вообще попасть нихуя не может — а только вываливается). Эдакий пищеварительный тракт, всё как у людей, те же рот и жопа. Однако у нас во Вселенной белых дыр ещё видеть не видывали, но это может быть из-за всего что угодно. Возможно, потому, что белые дыры нарушают принцип причинности. Или потому, что строение нашей вселенной позволяет только проёбывать все в черную дыру и ничего не высерать из белой. Или, к примеру, потому, что Большой взрыв — как раз и есть та дыра, из которой и получилась наша Вселенная. Серая же дыра — это фактически нейтронная звезда, которая вот-вот собирается поделить себя на ноль, поэтому и наблюдается астрономами как сабж, хотя таковым де-факто и не является.

Бинарные чёрные дыры

В 2015 году астрономы с помощью лазерного интерферометра гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) обнаружили гравитационные волны от слияния звездных черных дыр.

«У нас есть еще одно подтверждение существования черных дыр звездной массы, которые больше, чем 20 солнечных масс — это объекты, о существовании которых мы не знали до того, как LIGO обнаружило их», — сказал Дэвид Шумейкер, представитель LIGO Scientific Collaboration (LSC). Наблюдения ЛИГО также дают представление о том, в каком направлении вращается черная дыра. Поскольку две черные дыры вращаются по спирали вокруг друг друга, они могут вращаться в одном и том же направлении или в противоположном направлении.

Существует две теории о том, как формируются бинарные черные дыры: 

  1. Первая предполагает, что две черные дыры в двоичной форме возникли примерно в одно и то же время, из двух звезд, которые родились вместе и умерли (взорвались) примерно в одно и то же время. Звезды-компаньоны имели бы такую же ориентацию спина, как и друг у друга, поэтому две черные дыры, также будут иметь такую же ориентацию.
  2. Согласно второй модели, черные дыры в звездном скоплении опускаются к центру скопления и образуют пару. Эти компаньоны будут иметь случайные спиновые ориентации по сравнению друг с другом. Наблюдения ЛИГО за черными дырами-компаньонами с различной ориентацией спинов дают более веские доказательства этой теории образования.

«Мы начинаем собирать реальную статистику по бинарным системам черных дыр», — сказал ученый LIGO Кейта Кавабе из Caltech, который базируется в обсерватории LIGO Hanford. «Это интересно, потому что некоторые модели бинарного образования черных дыр несколько предпочтительнее других даже сейчас, и в будущем мы можем еще больше сузить этот вопрос.»

Как образуются чёрные дыры

Такие большие объекты, как звёзды, обладают большой гравитацией. Вся материя звезды всегда притягивается к центру, но термоядерные реакции не позволяют ей схлопнуться. То есть с одной стороны работает притяжение, а с другой давление, которое удерживает форму звезды.

Самой популярной считается теория, что чёрная дыра — это конечная стадия жизни звезды с очень большой массой, превышающей как минимум массу 20 Солнц. Когда внутри такой звезды прекращаются термоядерные реакции (заканчивается топливо), то под действием своей огромной гравитации она ускоренно сжимается в нейтронную звезду. В зависимости от своей начальной массы, она может остаться сверхплотной нейтронной звездой либо продолжить сжиматься с такой силой, что даже свет не сможет покинуть её пределы — это и будет чёрная дыра.

Рекомендуем: Что такое магнитная буря

Существует и другой сценарий, когда все те же процессы происходят с межзвёздным газом, находящимся на стадии превращения в галактику или какое-то скопление. Если внутреннее давление не может компенсировать гравитацию, то вся материя начинает сжиматься, что приводит к образованию чёрной дыры.

Что такое радиус Шварцшильда и как он связан с чёрными дырами?

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.


С этим читают