пять фактов о черных дырах

19.07.2023
323

10 апреля 2019 года астрофизики объявили о том, что они получили первое в истории изображение тени черной дыры, которая находится в центре галактики М 87 в созвездии Девы. На обычного человека картина производит сильное впечатление. Но астрофизики вряд ли были удивлены, потому что эти данные полностью соответствовали их представлениям о том, как она должна выглядеть. Подтвердилось, что черная дыра — это черная дыра, то есть темный гравитирующий объект.

Что такое черная дыра?

Если вы попробуете создать нейтронную звезду массой, которая в 10 раз больше массы Солнца, то увидите, что даже силы ядра не могут ее удержать в стабильном состоянии. Она продолжит сокращаться и в итоге станет тем, что мы называем черной дырой. 

Черная дыра — это нечто, что коллапсировало настолько, что даже свет не смог из нее выйти. Она отделила себя от всей остальной Вселенной, оставив после себя так называемый гравитационный след в пространстве, которое осталось вне ее. По сути это нечто вроде темного участка Вселенной, который может всосать вещи в себя, но ничто не может из него выйти. И в последние 40 лет стало известно, что эти объекты на самом деле существуют. 

Обнаружение черных дыр 

Черные дыры сложно обнаружить, но многие из них были косвенно отслежены. Первые были найдены при наблюдениях за объектами в системах с двойными звездами, где был маленький объект, вращающийся вокруг обычной звезды, и сила его притяжения перетягивала материю с поверхности этой звезды. Несмотря на то что черная дыра сама по себе невидима, материя, которая ею притягивается и закручивается, подобно воронке, стремясь в черную дыру, становится очень горячей и испускает сильное излучение. 

«Так что астрономы отследили объекты, которые испускали сильное излучение, в системах с маленьким объектом, вращающимся вокруг обычной звезды, и сделали вывод о том, что такой объект может быть черной дырой. Газы, втягивающиеся в нее, испускали спорадическое излучение, часто не только видимый свет, но также рентгеновское излучение и гамма-лучи. Таким образом мы находим черную дыру», — говорит профессор Кембриджского университета, космолог Мартин Рис. 

Черная дыра как последняя стадия эволюции массивной звезды

В ходе своей эволюции звезды массой меньше десяти масс Солнца превращаются в белых карликов. С массивными звездами все совсем по-другому: в них проходит полный цикл термоядерного синтеза, вплоть до железа. Если говорить очень упрощенно, на последних стадиях жизни таких больших звезд образуется «луковичная структура». В разных слоях происходят разные термоядерные реакции, в которых при движении к центру формируются все более тяжелые элементы. 

У особо массивных звезд могут образоваться маленькие сверхплотные ядра с невероятно высокой плотностью и сверхвысоким давлением. Так получается нейтронная звезда массой порядка одной-двух масс Солнца при размере 10–20 километров в диаметре. Идем дальше: если ядро такой нейтронной звезды звезды превышает по массе Солнце в 2 раза и более, образуется черная дыра. Однако стоит отметить, что эта теория о происхождении черных дыр не единственная. 

Изображение черной дыры?

В центре практически каждой галактики есть черная дыра, масса которой прямо пропорциональна массе галактики. Сверхмассивная черная дыра в M 87 очень активная и чрезвычайно крупная: ее масса равна примерно 6 миллиардам солнечных масс, что составляет 0,2–0,3% от массы всей галактики. В апреле 2019 года астрофизики получили изображение из центра галактики М 87 в созвездии Девы, но не самой черной дыры, а ее тени. 

Получить даже такое изображение чрезвычайно сложно. Дело в том, что до скопления Virgo и галактики М 87 примерно 16–17 мегапарсек, или порядка 50 миллионов световых лет. Чтобы получить изображение тени черной дыры с такого расстояния, нужно очень хорошее пространственное разрешение телескопов. Земные наблюдения даже в очень хорошем астроклимате очень ограничены. Один телескоп ограничен пространственным разрешением доли угловой секунды.

Чтобы увидеть тень черной дыры в галактике М 87, пришлось достигнуть пространственного разрешения 10-5 угловой секунды. С таким разрешением могут наблюдать только интерферометры — система из нескольких телескопов, разнесенных на достаточное расстояние между собой.

Что будет с человеком в черной дыре?

Очевидно, в черную дыру никто из людей (еще) не попадал. Но на основании известных астрофизикам физических свойств черных дыр можно сделать предположение. 

«На судьбу объекта, попавшего в черную дыру, влияет много факторов. В случае человека это, например, ориентация его падения (совпадает ли направление “ноги ― голова” с направлением на центр), масса черной дыры, ориентация вращения черной дыры относительно направления падения. Однако главное, чего стоит бояться, — приливных сил, то есть высоких градиентов (перепадов) сил гравитации. Чем больше черная дыра, тем меньше приливные силы действуют на любой объект на границе черной дыры, то есть на горизонте событий», — говорит доктор физико-математических наук, астрофизик Александр Шацкий.

Приливные силы чаще всего являются векторными, то есть действуют в одном направлении. Если человек летит к центру черной дыры ногами вперед, то его будет растягивать, ноги будут постепенно отрываться от головы приливными силами: они находятся ближе к центру и притягиваются к нему сильнее, чем голова.

ИСТОЧНИК: Постнаука https://postnauka.ru/lists/157300

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *