Черная дыра. Мы знаем, что они живут где-то далеко во Вселенной. Мы настолько привыкли к этому термину, что практически не задумываемся над тем, что он значит. Многое из того, что мы обычно думаем об этих объектах, является ошибкой. Черные дыры на самом деле совсем не черные. И это вовсе не дыры и не космические пылесосы, как их часто изображают в кино и на телевидении. Более точный термин для их описания – гравитационные зомби. Это мертвые звезды. Которые питаются всем, что слишком близко подошло к их границам.
Черные дыры далеки, загадочны и причудливы. И поэтому мы может приписать им самые страшные и чудовищные свойства. Просто для того, чтобы нагнать еще побольше тайны. И забыть, как на самом деле работает их физика. Итак, в целях повышения общей эрудиции, приведем в этой статье несколько интересных фактов о черных дырах.
Как образуются черные дыры во Вселенной?
Черные дыры возникают тогда, когда какая-нибудь массивная звезда подвергается сильному взрыву в конце своей жизни. Ее верхние слои улетают в космос. А огромное количество оставшейся плазмы сжимается под действием собственной гравитации в небольшой объект. Гравитационное поле этого объекта настолько чудовищно сильное, что ничто, даже свет не может покинуть его. Нейтронные звезды рождаются в результате аналогичного процесса. Но поскольку они происходят от более легких звезд, их массы недостаточно для удержания света.
Как можно обнаружить черные дыры?
Как только новая черная дыра появляется на свет, она начинает активно поглощать материю вокруг себя. При этом возникает мощный поток излучения. Откуда он возникает, спросите вы? Ведь ничто не может покинуть черную дыру? Дело в том, что приливные силы, возникающие при ускорении падающего в черную дыру вещества, вызывают его нагревание до огромных температур. И оно начинает в буквальном слове светиться в рентгеновском диапазоне радиоволн. При этом образуется так называемый аккреционный диск. Его можно обнаружить с помощью радионаблюдений.
Еще один способ обнаружить черную дыру – это найти ее гравитационное влияние. Например мы знаем, что наша галактика Млечный Путь имеет сверхмассивную черную дыру в своем центре. Как мы это обнаружили? Астрономы видят звезды, кружащие вокруг нее по неправильным орбитам. И они делают это намного быстрее, чем должны. Это позволяет вычислить размер какого-то массивного объекта, вокруг которого происходит вся эта суета. Единственным разумным объяснением этого факта является действие приливной силы невидимой черной дыры. Потому что мы не знаем другого физического явления, способного сделать что-то подобное.
Вращаются ли черные дыры?
Да. И они не только вращаются. Но, вероятно, являются самыми быстрыми объектами во Вселенной, которые умеют это делать. Это свойство обусловлено сохранением момента импульса. Почему? Потому что звезды, из которых рождаются черные дыры, вращаются. И вся энергия, генерируемая их вращением, достается гораздо более компактному объекту. Поскольку энергия вращения никуда не делась, черная дыра вынуждена вращаться гораздо быстрее. Поскольку имеет гораздо меньшие размеры. Кроме того, столкновения и гравитационные взаимодействия с другими объектами могут еще больше ускорить это вращение. Теоретически его скорость может достигать скорости света.
Не верите? Чудовище, которое живет в самом сердце галактики NGC 1365, имеет диаметр около 44 миллионов километров. И совершает полный оборот вокруг своей оси менее чем за десять минут. А это означает, что вращается этот объект со скоростью, составляющей 84% скорости света. Другая черная дыра, известная как 4U 1630-47, вращается со скоростью 90% скорости света. Подобные скорости вращения создают много очень интересных и энергичных явлений вокруг этих объектов. В том числе массивные магнитные бури и мощные искажения времени и пространства.
Что находится внутри черной дыры?
Поскольку мы не можем заглянуть внутрь черных дыр по определению, мы точно не знаем, что скрывается под их горизонтами событий. Мы можем только строить предположения. Но исходя из нашего понимания основ физики, эта среда должна быть хаотичной и энергичной. Забудьте о путешествии во времени или в другие вселенные с помощью черных дыр. Скорее всего внутри подобного объекта вас убьет чудовищная радиация. А через несколько мгновений вы разделитесь на те самые атомы, из которых состоите.
В то же самое время внешним наблюдателям будет казаться, что вы медленно падаете к горизонту событий. Но никогда для них его не достигнете. Потому что в системе отсчета наблюдателей ваше время остановится. Такие вот гравитационные эффекты предсказываются теориями Эйнштейна. Момент пересечения Вами горизонта событий по Вашим внутренним часам совпадет со смертью Вселенной. Поэтому падать в нее не страшно. Все равно все уже умрут.
А могут ли черные дыры умереть?
Согласно существующим теориям, да. Различные квантовые нестабильности вокруг горизонтов событий заставляют их медленно испаряться. Этот процесс может продолжаться триллионы лет. Черные дыры, по всей видимости – самые долгоживущие объекты Вселенной. И могут стать идеальным убежищем для любых продвинутых инопланетных видов при тепловой смерти космоса. Но в конечном итоге они тоже смертны. Как и все остальное в этом мире…