Может ли черная дыра взорваться?

Большинство людей воображают, что черные дыры ничего не делают, только сидят и пожирают блуждающие куски газа или пыли.

Но могут ли черные дыры иметь более интересную "личную" жизнь? Могли ли они, например, взорваться? Если взрыв - это внезапное кратковременное высвобождение огромного количества энергии, то однозначно да. И самое приятное то, что они могут взрываться несколькими интересными способами, взорвав себя или окружающую среду.

Излучение Хокинга

Один из способов которым черные дыры могут взрываться - излучение Хокинга. Процесс, стоящий за этим, связан с тем фактом, что черные дыры не совсем черные, что было обнаружено знаменитым астрофизиком Стивеном Хокингом в 1976 году. Хокинг обнаружил, что согласно квантовой механике дыра медленно высвобождет свою энергию в бесконечность, испуская низкоэнергетическое излучение.

Пока черная дыра не всасывает новый материал, она будет медленно терять массу, испуская излучение Хокинга. Однако излучение Хокинга испускается очень медленно. Обычная черная дыра с массой в несколько раз превышающей массу Солнца, излучает примерно один фотон света каждый год. При такой скорости типичной черной дыре потребуется 10^100 лет, чтобы полностью испариться.

Но Хокинг понял, что меньшие черные дыры испаряются гораздо быстрее. По мере того, как черная дыра становится все меньше и меньше, она излучает все больше и больше излучения. В последние мгновения своей жизни черная дыра испускает так много радиации и так быстро, что действует как бомба, выпуская поток высокоэнергетического излучения и частиц.

Если маленькие черные дыры (размером с Землю) образовались в очень ранней Вселенной, им потребовалось бы несколько миллиардов лет, чтобы испариться, а это означает, что эти "первичные" черные дыры, если они существуют, взрывались бы по всей Вселенной прямо сейчас.

На сегодняшний день астрономы не нашли никаких доказательств взрыва первичных черных дыр, но это пока.

Сверхизлучение

Черные дыры могут взрываться и другим способом, благодаря вращению.

Вращающиеся черные дыры, также названные черными дырами Керра в честь новозеландского математика Роя Керра, который первым выяснил, как они работают, создают эргосферу вокруг своих горизонтов событий.

Эргосфера - это вытянутая область пространства, где ничто не может оставаться неподвижным.

Стоит только материи попасть в эргосферу, она начинает вращаться вокруг черной дыры.

Вращающееся пространство-время вокруг черной дыры также может притягивать фотоны. Если фотонов достаточно, они могут отражаться друг от друга или от любых блуждающих частиц. Иногда отскок заставляет фотоны покидать эргосферу. Но в других случаях отскок заставляет фотоны падать глубже к черной дыре, где они получают энергию. Затем они могут снова разлететься на более высокую орбиту, а затем снова упасть.

С каждым повторением процесса и каждым путешествием вокруг черной дыры фотон получает энергию. Этот процесс называется "сверхизлучением". Если фотон, наконец, вырвется на свободу, он будет обладать огромным количеством энергии. А если в процессе участвует достаточное количество фотонов, все они могут взорваться одновременно с невероятной энергией, превратившись в так называемую "бомбу для черных дыр".

Хотя сама черная дыра не взрывается, этот эффект сверхизлучения еще раз показывает, насколько сильно черные дыры могут влиять на свое окружение.

Диски и джеты

Но наиболее распространенный способ, которым черные дыры вызывают взрыв, заключается не в их собственном самоуничтожении, а в чистой силе их чудовищной гравитации.

Когда звезда подлетает достаточно близко в сверхмассивной черной дыре, ее разрывает в клочья из-за приливных сил и этот процесс разрыва высвобождает взрывной выброс энергии. Астрономы на Земле могут наблюдать это высвобождение энергии как короткую, но интенсивную вспышку рентгеновского и гамма-излучения.

Помимо разрушения звезд, эти гигантские черные дыры часто собирают рои материи, которые постоянно кружатся вокруг них в виде гигантских аккреционных дисков. Аккреционные диски достигают температуры в квадриллионы градусов, что делает их самыми яркими объектами во Вселенной. Один светящийся диск может затмить одновременно более миллиона галактик.

На пике своей мощности диски создают электрические и магнитные поля, направляющие часть материала диска вокруг черных дыр и наружу в виде длинных тонких струй - джетов, простирающихся на десятки тысяч световых лет.

Хотя эти струи технически не считаются взрывами, они все же довольно интенсивны.

Было интересно? Ставь лайк и подписывайся! Если есть что сказать, комментарии внизу.