Всем добрый день. Сегодня расскажу вам о черных дырах, и заострю внимание на черной дыре, которая находится в центре нашей галактики.
Для начала я введу единицы измерения, которые используются при описании таких объектов, как черные дыры
1 парсек– равен 3.3 световым годам
1 световой год – 63 241 астрономических единиц (а.е)
1 астрономическая единица– равна расстоянию от земли до Солнца (~ 149 млн км).
В чем же заключается цель моей работы?
Я расскажу вам о природе черных дыр. Но сразу надо уточнить, что эти объекты очень слабо изучены, и я не могу ручаться за достоверность той информации, которой я говорю. В любом случае все статьи и данные взяты из открытых источников.
Поставленные мной задачи:
Рассказать о природе черных дыр
Описать процесс появления черных дыр
Рассказать, что ПРЕДПОЛОЖИТЕЛЬНО произойдет с человеком при попадании в горизонт событий черной дыры
Рассказать о черной дыре в центре нашей галактики
Рассказать о вещах, которые происходят в зоне рядом с черной дырой в центре галактики.
Что такое черная дыра?
Черная дыра - объект, находящийся в открытом космосе, по сути своей не исследованный, с огромной массой, и силой притяжения.
Первое предположение о существовании черных дыр было выдвинуто Альбертом Эйнштейном. Такой вывод он получил из решения уравнений. основными уравнениями общей теории относительности
Ранее подобные астрофизические объекты называли «сколлапсировавшие звёзды» или «коллапсары» а также «застывшие звёзды»
Гравитацио́нный колла́пс — катастрофически быстрое сжатие массивных тел под действием гравитационных сил. Гравитационным коллапсом может заканчиваться эволюция звёзд с массой свыше трёх солнечных масс.
В настоящее время ученые рассматривают несколько размеров черных дыр:
Два гипотетических:
Планковская черная дыра:
Черная дыра массой 10−5 г и размером 10−35 м
Электронная черная дыра:
Черная дыра массой и размером с электрон
И три реальных.
Звездной массы:
Образуются как конечный этап жизни звезды, масса от 1 до 9 солнечных
Средней массы:
Массой от 10 до 90 солнечных. Механизмы формирования чёрных дыр средней массы неизвестны
Сверхмассивные:
Черная с массой 105—1011 солнечных
Предположительно сверхмассивные черные дыры образуются от чисто гипотетических звезд. Эти звезды называются Квазизвёзды.
Квазизвезда — гипотетический тип чрезвычайно массивных звезд, которые могли существовать на очень раннем этапе развития Вселенной. В отличие от современных звёзд, которые светятся за счёт термоядерного в их ядрах, квазизвёзды получают энергию от излучения, генерируемого материей, попадающей в чёрную дыру.
Предполагается, что максимальная продолжительность жизни квазизвезды составит около 7 млн. лет, после чего черная дыра в ядре вырастет до 1 000—10 000 солнечных масс. Эти черные дыры средней массы были предложены как источник сверхмассивных черных дыр современной эпохи. По расчётам, квазизвезды имеют температуру поверхности несколько меньшую, чем солнечная. В диаметре их размер примерно десять миллиардов километров (66,85 а.е)
Так же различают несколько видов черных дыр, я смог описать простым языком только две
Вращающаяся черная дыра — черная дыра, которая обладает моментом импульса. Момент импульса - количество вращательного движения
Экстремальная черная дыра - Иными словами, это чёрная дыра заданной массы с наибольшей допустимой скоростью вращения, при большей скорости горизонт событий исчезает.
На протяжении длительного периода времени астрономы и физики изучали особенности черных дыр. Благодаря исследованиям в научном мире, ученые пришли к выводу, что объекты, которые пересекли невидимую границу, уже не смогут покинуть его. При этом неважны размеры объекта или особенности тела. Такую границу принято называть горизонтом событий черной дыры
Но что же такое горизонт событий?
Горизонт событий - воображаемая граница в пространстве и времени, разделяющая события изменяющиеся с бесконечности, и неизменяющиеся.
Что будет если попасть в горизонт событий лично?
Для наблюдателя тело, попавшее в горизонт событий никогда не пересечет его.
Что произойдет с телом, попавшим в горизонт событий?
описывается два варианта развития событий.
Сразу стоит условиться, что черная дыра, это по сути своей парадокс во вселенной. Здесь не действуют законы физикиВариант первый.
С точки зрения наблюдателя, вас будут медленно убивать растяжение пространства, остановка времени и жар излучения Хокинга.(Излучение Хоккинга- процесс излучения черной дырой разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов). В итоге вы превратитесь в пепел.
Но вы летите, не испытывая при этом ни малейшей тряски, не говоря уже о растяжении пространства, замедлении времени или жаре излучения. Все потому, что вы находитесь в состоянии свободного падения и поэтому не чувствуете своего веса. Внутри достаточно крупной черной дыры вы даже сможете вполне нормально прожить остаток жизни, пока не умрете в гравитационной сингулярности (точка в которой не действуют законы физики.). Проще говоря, вас засосет в черную дыру, без последствий для здоровья.
Но почему для наблюдателя вы умрете сразу, но вы продолжите путешествие по черной дыре?
Дело в том, что, в соответствии с законами квантовой физики, с точки зрения наблюдателя вы не можете пересечь горизонт событий и должны остаться с внешней стороны черной дыры, поскольку информация никогда не теряется безвозвратно. Каждый условный бит информации, отвечающий за ваше существование, обязан оставаться на внешней поверхности горизонта событий - иначе с точки зрения наблюдателя, будут нарушены законы физики С другой стороны, законы физики также требуют, чтобы вы пролетели сквозь горизонт событий живыми и невредимыми, не повстречав на своем пути ни горячих частиц, ни каких-либо иных необычных явлений. В противном случае будет нарушена общая теория относительности.
Еще один интересный вопрос: Как появляются черные дыры?
Есть несколько теорий, но я расскажу про наиболее вероятный по мнению ученых.
Массивная звезда, израсходовавшая все топливо, взрывается, выделяя огромное количество энергии. В этот момент она схопывается, искривляя под своей массой пространство и время вокруг себя. Гравитационное поле становится настолько сильным, что даже свет больше не может из него вырваться. В результате в том месте, где находилась звезда, образуется черная дыра.
Теперь перейдем к определенному объекту в нашей галактике- черная дыра Стрелец А
История открытия
14 февраля 1973 года ученым Робертом Хэнбери Брауном был открыт некий объект в центре млечного пути. Этот объект был назван Стрелец А. В 2002 году в результате наблюдения за звездой S2, которая вращалась вокруг объекта Стрелец А, было выяснено что Стрелец А- сверхмассивная черная дыра в центре галактике, массой 2.6 млн солнечных, и эта масса заключена в объеме семнадцати световых часов (120 а.е). Последующие наблюдения показали другие значения: Масса 3.7 млн солнечных, а диаметр 45 а.е.
История наблюдения за объектом
Долгое время центр нашей Галактики, приблизительное положение которого (созвездие Стрельца) было известно по оптическим наблюдениям, не был ассоциирован ни с каким компактным астрономическим объектом. В 1937 году построен первый радиотелескоп с параболическим зеркалом. Радиотелескоп располагался в заднем дворе дома родителей Гроута, имел параболическую форму и диаметр антенны около 9 метров. С помощью инструмента Гроут построил карту неба в радиодиапазоне, на которой отчётливо видны центральные области Млечного Пути и яркие радиоисточники Лебедь A (Cyg A) и Кассиопея A (Cas A).
Вплоть до конца 1960-х годов не существовало эффективных инструментов для изучения центральных областей Галактики, поскольку плотные облака космической пыли, закрывающие от наблюдателя галактическое ядро, полностью поглощают идущее из ядра видимое излучение и значительно осложняют работу в радиодиапазоне. Ситуация изменилась с развитием инфракрасной астрономии, ведь для инфракрасного излучения эта пыль почти прозрачна. В 1966 году Е. Беклин сканировал район Sgr A в диапазоне 2,0—2,4 мкм и впервые обнаружил источник, по положению и размерам соответствовавший радиоисточнику Стрелец-А.
Дальнейшее развитие разрешающей способностей телескопов, повлекло новые открытия о объекте Стрелец А. В 1975 году Е. Беклин и Г. Нойгебауэр составили инфракрасную карту центра галактики для длин волн 2,2 и 10 мкм. С появлением инфракрасных детекторов высокого разрешения стало возможным наблюдать в центральных областях Галактики отдельные звёзды. Природа найденных звезд долгое время обсуждалась. Один из них (IRS 7) идентифицирован как молодая звезда-сверхгигант, несколько других — как молодые гиганты. IRS 16 оказался очень плотным ( 10 млн солнечных масс на пк³) скоплением звёзд-гигантов и карликов.
Так же в этой области присутствуют другие источники сигнала.
Стрелец A Bocтoк
Предположительно остаток сверхновой звезды, взорвавшейся 35000-100000 лет назад. В ширину объект простирается на 25 световых лет, что крайне необычно для объектов подобного типа. Ho такой размер намекает на то, что ему понадобилось бы в 50-100 раз больше энергии, чем для стандартного случая. Поэтому взорвавшаяся звезда должна была сжаться, потому что подошла к центральной черной дыре.
Интересна природа того места, где находится Стрелец А
Галактический центр
Галактический центр область в центре галактики , в 1000 парсек диаметром. Свойства этой части галактики отличается от свойств остальных частей галактики. В этой части галактики происходит звездообразование. Эта область галактики находится на расстоянии 8.5 килопарсек от земли.