Одними из самых загадочных и удивительных объектов во Вселенной являются именно чёрные дыры. Их достаточно тяжело находить и изучать, ведь в видимом спектре они почти невидимы. Но откуда мы тогда знаем так много о них и, в конце концов, как учёные их находят?
Чёрные дыры
Такое понятие как чёрная дыра было предсказано общей теорией относительности Альберта Эйнштейна. Согласно этой теории гравитация это искривление пространства-времени. И если мы допустим существование объекта чрезвычайно высокой плотности, то тогда сила тяготения этого объекта будет такой сильной, что свернёт вокруг себя пространство-время. Да так что все прямые линии в этой искривленной геометрии превратятся в замкнутые кольца. Тогда даже свет не сможет вырваться из этого места. Этот объект и называется чёрной дырой.
Рождение такого объекта происходит очень эффектно. Чёрные дыры звёздных масс образуются когда звезда, с массой 10 раз больше Солнца, в конце своей жизни гравитационно коллапсирует, то есть сжимается и сжимается до невероятно больших значений плотности.
При этом во Вселенной существуют и другие виды чёрных дыр, такие как сверхмассивные чёрные дыры. Они образуют ядра большинства галактик. Даже в центре нашей галактики тоже есть такая чёрная дыра. Теоретики также предполагают, что существуют квантовые и даже первичные чёрные дыры, но пока это только гипотетическое предположение.
Методы нахождения чёрных дыр
Пока теоретики предполагают существование других видов чёрных дыр, астрономы практически находят эти невидимые монстры. Хотя, как оказалось, эти объекты очень яркие. Давайте рассмотрим сверхмассивную чёрную дыру, находящуюся в центре нашей галактики. Масса таких чёрных дыр достигает от миллионов до десятков миллиардов масс Солнца.
Вокруг таких монстров вращаются большие и густые облака материи, которую чёрная дыра поглощает. Потоки этой материи, оборачиваясь очень быстро, при этом сталкиваются друг с другом у горизонта событий чёрной дыры, таким образом из-за трения сильно разогреваются. Эта невероятно горячая материя очень светится в рентгеновском и других диапазонах, что делает её очень даже видимой в этом диапазоне. Астрономам остается отыскать такой объект.
Но чёрные дыры звёздных масс не являются такими массивными, чтобы собрать такое большое количество материи вокруг себя, чтобы, разогревшись трением, материя смогла засветить так, чтобы мы её могли увидеть. Поэтому нашли другой способ нахождения чёрных дыр звёздных масс. Так как многие звёзды живут в парах, то есть имеют свою звезду компаньона или даже несколько. Со временем одна из них может превратиться в чёрную дыру, но при этом она продолжит вращаться вместе со своими соседями. Астрономам остается найти звезды, которые вращаются странно, как будто у них было ещё что-то невидимое.
Следует упомянуть, что существуют очень малые и не очень яркие объекты с большой массой, такие как например нейтронные звезды. Тогда астрономы рассчитывают массу этого невидимого объекта. Если масса больше массы трёх Солнц, то этот объект может быть чёрной дырой, ведь для нейтронной звезды эта масса слишком велика.
Ещё одним наиболее современным методом нахождения чёрных дыр это обнаружение гравитационных волн. Гравитационные волны это возмущение пространства-времени, движущееся со скоростью света. Эти колебания гравитационного поля очень малы, но зафиксировать их можно. Астрономы могут зафиксировать такую волну от различных космических событий, таких как столкновение чёрных дыр или нейтронных звёзд.
Посредством этого метода были зафиксированы уже десятки столкновений чёрных дыр и нейтронных звёзд во многих галактиках, находящихся на сотне миллионов километров от нас.
Автор: Алексей Нимчук.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.