Черные дыры - это таинственные аномалии в космосе, природу которых мы только начинаем понимать. Их трудно обнаружить и еще труднее исследовать.
Само пространство вокруг этих очаровательных объектов меняется до неузнаваемости, и физические законы, к которым мы привыкли, там неприменимы. Изучая черные дыры, мы узнаем больше о более глубоком смысле нашей вселенной.
Однако в то же время это также представляет определенную угрозу.
Насколько же опасны черные дыры?
Само собой разумеется, что обнаружить небесный объект, поглощающий весь падающий на него свет, - задача, мягко говоря, непростая.
Вот почему сегодня не так много подтвержденных кандидатов в черные дыры. Тем не менее, математическое моделирование показывает, что их число в нашей галактике может достигать 100 миллионов.
Это может показаться невероятно большим числом, но поскольку в Млечном Пути насчитывается от 200 до 400 миллиардов звезд, это заставляет нас понять, что на всех этих просторах черные дыры - это объекты, с которыми не так часто сталкиваешься.
Звезда, прародительница черной дыры, должна иметь массу не менее 18-20 солнечных масс. Только это обеспечит достаточно мощную сверхновую, чтобы сжать раскаленное ядро звезды до исключительно плотного скопления материала.
После того, как это произойдет, ничто не сможет противостоять силе тяжести объекта и вырваться за пределы обычной сферы, заданной так называемым радиусом Шварцшильда.
То, что раньше было звездой, превращается в причудливый объект с внутренним составом. Это не поддавалось бы описанию физическими законами, с которыми мы знакомы.
Объект, называемый A0620-00, или V616, является одной из самых близких к нашей Земле черных дыр, о которых мы знаем.
Он находится на расстоянии 3300 световых лет от нашей планеты и является частью двойной звезды в созвездии Единорога. Другой объект системы - оранжевый карлик с массой, вдвое меньшей массы Солнца.
Каждые 7,75 часа он совершает полный оборот вокруг невидимого объекта неизвестной природы. Оценки показывают, что масса этого невидимого объекта примерно в 6,6 раза больше массы Солнца. По общему признанию, это слишком много для нейтронной звезды. Это наводит на мысль, что причудливый невидимый объект, скорее всего, является черной дырой.
В окрестностях V616 есть по меньшей мере несколько десятков звезд, некоторые из которых почти наверняка имеют свои собственные планетные системы.
Весьма вероятно, что в будущем одна из этих звезд окажется в опасной близости от черной дыры и в результате будет поглощена безумной гравитацией объекта.
Процесс взаимодействия черной дыры с другими объектами во многом зависит от соотношения их масс. Чем меньше расстояние между ними, тем массивнее черная дыра, тем сильнее влияние его приливных сил на его спутника.
Звезда может быть деформирована ими и растянута по направлению к общему центру масс системы.
Они также могут образовывать каналы, которые будут переносить звездную материю ближе к черной дыре, образуя ее аккреционный диск. Если приливные силы окажутся достаточно сильными, они вполне могут уничтожить засасываемый объект и превратить его в огненное кольцо.
Предполагается, что вокруг черной дыры могут вращаться планеты – точно так же, как если бы это была обычная звезда.
В отличие от широко распространенного мнения, черные дыры на самом деле не способны всасывать все окружающие их объекты без разбора.
С точки зрения гравитации, в астрономических терминах они ведут себя точно так же, как любая другая звезда с такой же массой. Вот почему, как бы невероятно это ни казалось, у черной дыры вполне может быть стабильная планетная система.
Существует несколько способов их формирования.
Во-первых, новые небесные объекты могут возникать в туманности из газа и пыли, образовавшейся после взрыва сверхновой. Под влиянием гравитации сначала образуются сгустки материала, которые сталкиваются друг с другом и притягивают космическую пыль. В результате они превращаются в планеты и спутники, а также в большое количество мелких небесных объектов, таких как астероиды и кометы. Излучение аккреционного диска черной дыры может быть достаточно мощным, чтобы согреть их и даже растопить лед на их поверхности.
Гипотетически подобная планетная система могла бы быть достаточно благоприятной для возникновения и – если повезет – развития жизни.
Во-вторых, когда черная дыра захватывает и разрушает другую планетную систему, некоторые из его объектов могут занять стабильные орбитальные позиции вокруг своего нового хозяина. Конечно, такая перестройка привела бы к кардинальным изменениям на поверхностях небесных объектов. Таким образом, ледяной гигант может превратиться в планету-океан, а газовый гигант может потерять почти весь свой водород и превратиться в хтоническую планету.
В-третьих, космические странники, такие как планеты-изгои или межзвездные астероиды, также могут быть пойманы в ловушку гравитацией массивного объекта.
Несмотря на то, что подобные системы еще не были обнаружены на практике, нет никаких оснований предполагать, что они не существуют.
С другой стороны, если планета находится слишком близко к центру системы, а черная дыра достаточно массивна, в игру вступают другие факторы.
Раскаленный поток материала, образующий аккреционный диск, лишит небесный объект атмосферы, а его трение замедлит его и притянет еще ближе к черной дыре.
В конце концов чрезвычайно мощные приливные силы разорвут планету на мелкие кусочки.
Обломки будут втянуты в аккреционный диск и постепенно расплавятся в окружающем горячем газе.
В конце концов они неизбежно будут поглощены черной дырой и, по сути, станут ее частью.
Утверждается, что во Вселенной можно обнаружить 3 основных типа черных дыр, которые отличаются в первую очередь своей массой.
Первый тип можно найти в центре большинства спиральных галактик.
Это гигантские черные дыры с массами, достигающими нескольких миллиардов солнечных масс. Плотность вещества в центральной части галактики, как правило, чрезвычайно высока, что является причиной того, что там возникает большое количество крупных и ярких звезд, довольно плотно упакованных.
Поскольку они быстро сгорают, они превращаются в черные дыры, которые, в свою очередь, быстро растут и часто сливаются друг с другом.
В результате рождаются сверхмассивные объекты, которые окружены гигантскими аккреционными дисками из раскаленного материала.
Они освещают пространство так ярко, что их видно с расстояния в миллиарды световых лет – даже если их галактика совершенно не наблюдаема для нас.
Эти объекты известны как квазары.
Второй тип гораздо более распространен, но в то же время черные дыры, подобные этим, не так легко обнаружить.
Их массы близки к массам звезд и они формируются из больших звезд в конце жизненного цикла последних. Поглощая другие небесные тела и межзвездный газ, эти объекты постепенно увеличиваются в размерах и в конечном итоге превращаются в черные дыры средней массы.
Они также могут сливаться вместе, что порождает гравитационные волны, которые искажают пространство на много световых лет вокруг.
Третий тип - это гипотетические первичные черные дыры.
Их существование было выведено из современной теории происхождения и эволюции Вселенной.
Колебания материи, заполнявшей пространство на ранних стадиях его эволюции. Возможно, это было благоприятно для возникновения черных дыр бесконечно малого размера.
Следует отметить, что, согласно оценкам, чем меньше объект такого типа, тем быстрее он испаряется, и в конце своего жизненного цикла он превращается в чрезвычайно мощный электромагнитный импульс.
Моделирование показывает, что первичные черные дыры с массами около 10^12 кг должны вспыхнуть примерно в это время, но на сегодняшний день такого события еще не зарегистрировано.
Согласно определенной гипотезе, микроскопическая черная дыра может образоваться при столкновении элементарных частиц сверхвысоких энергий.
Эта разновидность называется квантовыми черными дырами.
Тем не менее, условия, необходимые для того, чтобы такое событие произошло, невозможно воспроизвести в лабораторных условиях, а предполагаемая продолжительность жизни этих гипотетических объектов настолько мала, что ее вряд ли можно измерить с помощью современных новейших и самых передовых методов.
Вот почему квантовые черные дыры до сих пор официально существуют только в теории.
Конечно, обнаружить такие темные и компактные объекты крайне сложно.
У некоторых из них случайно есть звездный компаньон чья аномальная траектория движения дает контрольные подсказки о том, что в непосредственной близости находится невидимая вещь.
Другим популярным методом обнаружения является наблюдение за аккреционными дисками.
Спектры этих объектов имеют некоторые типичные особенности, позволяющие отличить их от других источников света в космосе.
Иногда нам посчастливится получить снимок диска с черным пятном на нем, что свидетельствует о том, что структура наблюдаемого объекта довольно необычна.
Черная дыра также может быть обнаружена благодаря эффекту гравитационного микролинзирования. Это включает в себя обнаружение массивного невидимого объекта, когда он проходит между Землей и удаленной звездой.
Это особым образом изменяет спектр звезды.
Но, по общему признанию, для успеха этого метода требуется ряд редких факторов. Вряд ли можно сомневаться в том, что пространство заполнено огромным количеством темных и трудноразличимых объектов.
Среди них могут быть блуждающие черные дыры. Эти таинственные объекты, блуждающие в межзвездном пространстве и поглощающие каждый луч света, с которым они сталкиваются, вероятно, никогда не раскроют нам свои секреты...
Материал заимствован с канала: https://www.youtube.com/channel/UChfeK9NHpgHrO-4384Q9NjQ
