Чёрные дыры — наверное, самый притягивающий предмет в нашей Вселенной. Притягивают они как кучу вещества, так и огромное количество внимания со стороны учёных и обывателей. И постоянно появляются вопросы, связанный с этими объектами. Итак, кратко разберём, что же за звери эти черные дыры.
1. Чёрная дыра — вовсе не дыра, а как раз наоборот. Если обыкновенная дырка подразумевает отсутствие материи, то в этих самых чёрных материи куча — это самые плотные объекты Вселенной.
2. Чёрные дыры никуда ничего не засасывают. И если бы у нас была возможность облететь хотя бы одну из них, мы не увидели бы никакого рукава воронки или подобия шланга от пылесоса. Чёрные дыры просто притягивают к себе объекты. Объекты эти под действием чудовищной гравитации разрушаются и перестают существовать.
3. Сила притяжения на поверхности чёрной дыры настолько высока, что вторая космическая скорость для неё превышает скорость света. Поэтому мы и не можем эти дыры явно увидеть: если бы они могли испускать или отражать свет, ему бы просто не хватило своей скорости, чтобы покинуть поверхность чёрной дыры. (Отсюда и название: «чёрная дыра»)
Вторая космическая скорость — скорость, которой должен обладать некоторый объект, чтобы покинуть навсегда небесное тело. Рассчитывается для поверхности тела и полностью зависит от его массы и радиуса. Выглядит это так: v₂ = √(2GM/R), где G — гравитационная постоянная (6,67×10⁻¹¹ м³/кг×с²), M — масса тела, R — его же радиус.
Свет, проходящий вблизи черной дыры, отклоняется от своего прямолинейного движения. И чем ближе к поверхности он проходит, тем сильнее отклонение. Именно это показано в популярных компьютерных симуляциях: мы видим обращенную к нам часть аккреционного диска, а ореол вокруг дыры образуется изогнутыми лучами света, испущенными другой частью диска, которая закрыта от прямого наблюдения чёрной дырой.
4. Чёрные дыры не притягивают безостановочно всё и вся. Как известно из первого закона Ньютона, сила притяжения прямо пропорциональна массам тел, но обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами этих масс. И какой бы массивной чёрная дыра не была, сила притяжения по мере удаления от неё ослабевает и в конечном счёте становится исчезающе мала на фоне гравитации более близких объектов, будь то планеты или звёзды. Поэтому чёрная дыра в центре галактики никогда не пожрёт все звёзды, точно так же, как наше массивное Солнце не собирается пожирать планеты, притягивая их. И, кстати, даже если бы Солнце превратилось в чёрную дыру, оно бы не поглотило планеты, так как масса его осталась бы прежней и центр масс находился бы всё там же, где и сейчас.
5. Не всякая звезда во Вселенной становится чёрной дырой. Звезда должна быть изначально довольно массивной, чтобы по окончании жизненного цикла под действием собственной гравитации сжаться в такой плотный объект как чёрная дыра. Масса должна быть равна как минимум трём солнечным. Так что, от Солнца нам ждать сюрприза в виде коллапса в чёрную дыру не придётся.
6. Микроскопических чёрных дыр вы не найдёте. Размер чёрной дыры зависит от её массы и не превышает так называемый гравитационный радиус, или радиус Шварцшильда. Его можно определить, зная, что свет не покидает чёрную дыру, то есть, вторая космическая скорость на поверхности не меньше скорости света. Если скорость света принять за вторую космическую и подставить в вышеуказанную формулу, можно вывести значение радиуса: R = 2GM/c². Или, подставив известные значения констант: R = 1,48×10⁻¹⁷ ⋅ M. Подставив солнечную массу, мы найдём гравитационный радиус нашего светила — 2,95 км. А так как звезда должна быть в три раза массивнее Солнца для коллапса в чёрную дыру, то мы получим для такой звезды радиус 8,85 км. Не очень-то и микроскопично.
Что интересно, если посчитать гравитационные радиусы для различных тел, можно обнаружить, что чем больше чёрная дыра, тем менее плотное в ней вещество. Например, для Земли радиус Шварцшильда равен всего 8,9 мм, а для Солнца как говорилось выше, — 2,95 км. При таких размерах плотность Солнца будет меньше земной в сто миллиардов раз!
И в заключении оставлю здесь вот такую вот мысль без комментариев: если производить расчёты с известной на данный момент массой наблюдаемой вселенной, мы получим радиус Шварцшильда, сопоставимый с радиусом самой же наблюдаемой вселенной...
Если статья понравилась, ставьте лайк! И подписывайтесь на канал, чтобы чаще видеть астрономию в ленте!
