Скажите, на ваш взгляд есть ли во Вселенной что-нибудь более странное, чем черные дыры?
На мой взгляд нет. Эти причудливые гравитационные чудовища не только искажают пространство и время. Одна лишь простая мысль о них также растягивает и искажает людское воображение. Наряду со «стандартными», но от того не менее ошеломляющими качествами, о которых вы, возможно, знали, – это огромная масса и размеры, черные дыры обладают еще рядом более диковинных свойств, которые менее известны рядовым любителям астрономии.
Мы рассмотрели некоторые из наиболее поразительных особенностей и теоретических возможностей, касающихся этих космических странностей.
У черных дыр могут быть волосы
Постарайтесь сильно не возмущаться, сейчас все объясню. В 60х годах 20 века ученые предположили, что черные дыры «не имеют волос». Имелось ввиду, что каждый конкретный космический объект можно отличить от своих собратьев по его спину, угловому моменту и массе. Любая другая информация о черной дыре считается «волосами», и, как полагали ученые, исчезает она за недоступным и непроницаемым горизонтом событий. В 2016 году физик Стивен Хокинг предположил, что черные дыры на самом деле имеют роскошную прядь волос, сделанную из призрачных частиц с нулевой энергией, и что эта агломерация содержит информацию о материале, который потребила черная дыра.
Но в 2019 году теория была успешно опровергнута. Черные дыры все таки "лысые", а их передача информации больше похожа на передачу звука колоколом. Расстраиваться не стоит, ведь "лысые" черные дыры уникальны по-своему. Это говорит о том, что все они - однородные сингулярности.
Черные дыры производят фонтаны
В теории, да и в целом, предполагается, что ничто не сможет избежать мощной гравитационной хватки черной дыры. Но это относится только к тому объекту, материалу, который подошел очень близко к краю отверстия. Фактически, многие черные дыры окружены потоками газа и пыли, которые вращаются вокруг дыры, как вода, стекающая в сливное отверстие. Трение в этом материале генерирует тепло, которое создает в газе и пыли структуры, похожие на шторм. Недавние наблюдения также показали, что это движение создает изогнутые кольца, окружающие внутренние столбы материи, которые стреляют прям «в воздух». Данный эффект сильно напоминает фонтан.
Черные дыры могут испаряться
Любимая квантовая механика предоставляет частицам еще один способ покинуть черную дыру. Согласно теории, пары субатомных частиц постоянно мигают, появляются и исчезают вокруг горизонта событий черной дыры. Время от времени, положение или, если быть точнее, конфигурация, выровнена так, чтобы один из «партнеров» упал в черную дыру. После этого «партнер» упавшей частицы уносится с чрезвычайно высокой скоростью, отнимая у черной дыры крошечный бит энергии. Да, сейчас мы с вами говорили про Излучение Хокинга. Поскольку энергия равна массе, этот процесс фактически может вызвать сжатие черной дыры, и в конечном итоге, ее испарение. Только времени на это необходимо очень и очень много.
Черные дыры могут быть окружены стеной огня
Возвращаясь к Излучению Хокинга, стоит поговорить и о некоторых ее проблемах. Дело в том, что оно дает физикам такие головоломки, на которые возможно ответить пока не решение, а только теорией. Дело в том, что субатомные частицы, производимые этим излучением, запутываются. Это означает, что то, что происходит с одним, немедленно ощущается другим.
Одна из проблем с Излучением Хокинга состоит в том, что оно вызывает у физиков только недоумение. Субатомные частицы, производимые этим излучением, запутываются, а это означает, что то, что происходит с одним, немедленно ощущается другим. Итак, что чувствует «партнер», который не упал в черную дыру, когда его «партнер» оказывается раздавленным в бесконечно плотную точку? Who knows?. Одна из теорий утверждает, что черная дыра разрывает запутывание частиц, и в результате, согласно законам квантовой механики, будет образовываться безумное количество энергии. Это, в свою очередь, будет означать, что все черные дыры окружены бурлящими стенами огня. Теория все же подвергается сомнениям, так как некоторые ученые не спешат делать окончательные выводы касательного того, что при падении электрона в черную дыру он сразу же сгорает. Так что предстоит еще много работы.
Черная дыра может зашифровывать информацию
Трудно себе такое представить, правда? Суть данного парадокса в том, что если черные дыры подчиняются термодинамическому описанию, то по факту информацию оттуда получить нельзя, и все, что попадает в черную дыру – пропадает навсегда. Но это явление совсем не стыкуется с общими принципами квантовой механики. Все эта история называется информационным парадоксом черной дыры. До сих пор ученые данную проблему решить не смогли. Недавние исследования показывают, что информация, которая зашифрована внутри черной дыры, может быть передана исходящим частицами – «партнерам» в Излучении Хокинга. Но пока четкого и окончательного ответа на этот парадокс не найдено, к сожалению.
Черные дыры могут быть темной материей
После Большого взрыва во Вселенной должно было образоваться невероятное количество крошечных черных дыр. Поскольку эти объекты могут быть достаточно массивными, да еще и не излучающими свет, некоторые физики предположили, что эти первичные черные дыры могут объяснить темную материю, тот загадочный материал, из которого в большинстве своем Вселенная и состоит. Но эта идея все же спорная, если учитывать данные ЛАЗЕРНОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ ГРАВИТАЦИОННО-ВОЛНОВОЙ ОБСЕРВАТОРИИ (LIGO) исключили Вселенную, заполненную множеством таких черных дыр. Возможно, черные дыры среднего размера все еще могут там скрываться, но наблюдения показывают, что если они и есть, то будут составлять лишь от 1 до 10 % темной материи.
Материя может отправиться в будущее в черной дыре
Переходим к любимому пункту любого, кто любит мечтать, фантастику и Интерстеллар в частности.
Черные дыры сталкиваются с проблемой бесконечности – масса черной дыры сдавливается до бесконечно плотной точки бесконечно малого размера. Физически в этом нет никакого смысла, поэтому исследователи искали альтернативные варианты понимания черной дыры. Одно из таких предположений известно как квантовая петлевая гравитация. Это предполагает, что ткань пространства-времени очень сильно искривлена вблизи центра черной дыры. Это приведет к тому, что часть дыры расширится в будущее, а это означает, что втягиваемая в нее материя будет путешествовать по времени вперед. Но, конечно же, пока эта идея остается лишь теорией.
Ученые могли обнаружить черные дыры из другой вселенной
Есть еще одна интересная «мысль». Она предполагает, что наша Вселенная не первая, и что до нашей также существовали Вселенные и содержать черные дыры. Физик-математик Роджер Пенроуз утверждал, что космическое фоновое излучение – энергетический реликт Большого взрыва – содержит отпечатки черных дыр прошлого. Другие же ученые утверждали, что данные Пенроуза – случайный шум, но все же не исключают такую возможность.
Вот такие интересные теории, которые заставляют пошевелить мозгами, а также пробудить воображение. В конце концов, никто не запрещает нам мечтать.