Черные дыры-это единственные объекты во Вселенной, которые могут ловить свет исключительно гравитационной силой. Ученые полагают, что они образуются, когда тело массивной звезды сжимается внутри себя, становясь настолько плотным, что оно деформирует ткань пространства и времени.
И любая материя, пересекающая их горизонты событий, также известная как точка невозврата, беспомощно вращается по спирали навстречу неизвестной судьбе. Несмотря на десятилетия исследований, эти чудовищные космологические явления остаются окутанными тайной.
Они все еще сводят с ума ученых, которые их изучают. Вот 10 причин, почему:
Черные дыры не сосут.
Некоторые думают, что черные дыры подобны космическим вакуум, которые засасывают пространство вокруг них, когда, на самом деле, черные дыры похожи на любой другой объект в космосе, хотя и с очень сильным гравитационным полем.
Если бы вы заменили Солнце черной дырой равной массы, Земля не была бы втянута-она продолжала бы вращаться вокруг черной дыры, как она вращается вокруг Солнца, Сегодня.
Черные дыры выглядят так, как будто они всасывают материю со всех сторон, но это распространенное заблуждение. Звезды-компаньоны сбрасывают часть своей массы в виде звездного ветра, и материал в этом ветре затем попадает в объятия своего голодного соседа, черной дыры.
Эйнштейн не открывал черных дыр.
Эйнштейн не обнаружил существования черных дыр – хотя его теория относительности предсказывает их образование. Вместо этого Карл Шварцшильд был первым, кто использовал революционные уравнения Эйнштейна и показал, что черные дыры действительно могут образовываться.
Он сделал это в тот же год, когда Эйнштейн опубликовал свою Общую теорию относительности в 1915 году. Из работы Шварцшильда возник термин, названный радиусом Шварцшильда, измерение того, насколько маленьким вы должны были бы сжать любой объект, чтобы создать черную дыру.
Задолго до этого британский ученый-Эрудит Джон Мичелл предсказал существование "темных звезд", настолько массивных или настолько сжатых, что они могут обладать гравитационным притяжением настолько сильным, что даже свет не может вырваться; черные дыры не получили своего универсального названия до 1967 года.
Черные дыры спагеттифицируют вас и все остальное.
Черные дыры обладают этой невероятной способностью буквально растягивать вас в длинную, похожую на спагетти нить. Соответственно, это явление называется "спагеттификация".
То, как это работает, связано с тем, как гравитация ведет себя на расстоянии. Прямо сейчас ваши ноги находятся ближе к центру Земли и поэтому притягиваются сильнее, чем ваша голова. При экстремальной гравитации, скажем, вблизи черной дыры, эта разница в Притяжении фактически начнет работать против вас.
Когда ваши ноги начинают растягиваться под действием силы тяжести, они будут все больше притягиваться по мере приближения к центру черной дыры. Чем ближе они подбираются, тем быстрее движутся. Но верхняя половина вашего тела находится дальше и поэтому не движется к центру так быстро. Результат: спагетти!
Черные дыры могут порождать новые вселенные.
Может показаться безумием, что черные дыры могут порождать новые вселенные – особенно потому, что мы не уверены в существовании других вселенных, – но теория, лежащая в основе этого, сегодня является активной областью исследований.
Очень упрощенная версия того, как это работает, заключается в том, что наша Вселенная сегодня, когда вы смотрите на числа, имеет некоторые чрезвычайно удобные условия, которые собрались вместе, чтобы создать жизнь. Если бы вы изменили эти условия даже на ничтожную сумму, то нас бы здесь не было.
Сингулярность в центре черных дыр нарушает наши стандартные законы физики и теоретически может изменить эти условия и породить новую, слегка измененную вселенную.
Черные дыры буквально вытягивают пространство вокруг себя.
Изобразите пространство в виде растянутого резинового листа с пересекающимися линиями сетки. Когда вы помещаете объект на лист, он немного тонет.
Чем более массивный предмет вы кладете на простыню, тем глубже он погружается. Этот эффект погружения искажает линии сетки, поэтому они больше не прямые, а изогнутые.
Чем глубже вы делаете колодец в пространстве, тем больше пространство искажается и изгибается. А самые глубокие колодцы сделаны черными дырами. Черные дыры создают такой глубокий колодец в космосе, что ни у кого не хватает энергии, чтобы выбраться обратно, даже у света.
Черные дыры-это главные энергетические фабрики.
Черные дыры могут генерировать энергию более эффективно, чем наше Солнце.
Этот способ работы имеет отношение к диску из материала, который вращается вокруг черной дыры. Материал, который находится ближе всего к краю горизонта событий на внутреннем краю диска, будет вращаться гораздо быстрее, чем материал на самом внешнем краю диска. Это происходит потому, что гравитационное притяжение сильнее вблизи горизонта событий.
Поскольку материал вращается по орбите и движется так быстро, он нагревается до миллиардов градусов по Фаренгейту, что позволяет преобразовать массу из материала в энергию в форме, называемой излучением черного тела.
Для сравнения, ядерный синтез преобразует около 0,7 процента массы в энергию. Условие вокруг черной дыры преобразует 10 процентов массы в энергию. Это большая разница!
Ученые даже предположили, что этот вид энергии может быть использован для питания черных дыр звездолетов будущего.
В центре нашей галактики находится сверхмассивная черная дыра.
Ученые полагают, что в центре почти каждой галактики, включая нашу собственную, существует сверхмассивная черная дыра. Эти черные дыры фактически закрепляют галактики, удерживая их вместе в пространстве.
Черная дыра в центре Млечного Пути, Стрелец А, более чем в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца. Хотя черная дыра, которая находится почти в 30 000 световых лет от нас, в настоящее время находится в довольно спящем состоянии, ученые полагают, что 2 миллиона лет назад она взорвалась в результате взрыва, который, возможно, даже был виден с Земли.
Черные дыры замедляют время.
Чтобы понять почему, вспомните двойной эксперимент, который часто используется для объяснения того, как время и пространство работают вместе в общей теории относительности Эйнштейна:
Один близнец остается на Земле, в то время как другой со скоростью света удаляется в космос, разворачивается и возвращается домой. Близнец, который путешествовал через пространство, значительно моложе, потому что чем быстрее вы двигаетесь, тем медленнее проходит для вас время.
Когда вы достигнете горизонта событий, вы будете двигаться с такой высокой скоростью из-за сильной гравитационной силы от черной дыры, что время замедлится.
Черные дыры испаряются с течением времени.
Это удивительное открытие было впервые предсказано Стивеном Хокингом в 1974 году. Это явление называется излучением Хокинга, по имени известного физика.
Излучение Хокинга рассеивает массу черной дыры в пространстве и во времени, и фактически будет делать это до тех пор, пока ничего не останется, по существу убивая черную дыру . Вот почему излучение Хокинга также известно как испарение черной дыры.
Теоретически все, что угодно, может стать черной дырой.
Единственное различие между черной дырой и нашим Солнцем заключается в том, что центр черной дыры сделан из чрезвычайно плотного материала, который дает черной дыре сильное гравитационное поле. Именно это гравитационное поле может поглотить все, включая свет, поэтому мы не можем видеть черные дыры.
Теоретически вы можете превратить что угодно в черную дыру.
Например, если бы Вы уменьшили наше Солнце до размера всего 6 миль (6 км) в поперечнике, то вы бы сжали всю массу в нашем Солнце до невероятно маленького пространства, сделав его чрезвычайно плотным и также создав черную дыру. Вы можете применить ту же теорию к Земле или к своему собственному телу.
Но на самом деле мы знаем только один способ, который может создать черную дыру: гравитационный коллапс чрезвычайно массивной звезды, которая в 20-30 раз массивнее нашего Солнца.
