Природа черных дыр – предмет вековых научных исследований и дискуссий, которые до сих пор так и не разрешены. Да и доказательства самого существования этих жутких обитателей космоса были получены совсем недавно. Гравитация черной дыры настолько высока, что в нее падает все, даже свет. Но как, если у фотона нет массы?
Гравитационный колодец
Частицы без массы, и фотон тут будет первым, всегда движутся со скоростью света. При этом они могут изменить свой импульс, энергию и направление движения. По закону Ньютона гравитация – это сила притяжения, но она действует только в отношении массы. Нет у какого-то объекта массы, значит, и гравитации нет. Как же тогда в черную дыру, притягивающую своей сверхгравитацией любое вещество, попадает свет?
С точки зрения ньютоновской физики, черная дыра вовсе не притягивает свет, ибо это невозможно в данной теории. Эту ситуацию принято рассматривать через Общую теорию относительности Эйнштейна, согласно которой материя искривляет пространство-время, а черная дыра искривляет его до бесконечности, образуя некий гравитационный колодец без дна.
В этой картине, где любой объект, имеющий массу, изменяет геометрию самого пространства-времени при росте его массы без увеличения его размеров. Гравитационная воронка, будучи эластичной, начнет углубляться. И происходить это будет до тех пор, пока ее верхние края не сомкнуться над отяжелевшим телом. Этот объект перестанет существовать в пространстве для стороннего наблюдателя.
Космический объект, который накопил за свою жизнь достаточно плотности и массы, захлопывает вокруг себя пространственно-временную ловушку, теряя видимость и связь с остальной Вселенной. Именно так и появляется черная дыра.
Поглощение и излучение
Частицы же движутся себе в пространстве, как двигались всегда, имея траекторию полета. Фотон, к примеру, падая в эту гравитационную воронку, будет лететь по прямой, как и летел. Только для наблюдателя со стороны он просто исчезнет, будто упав в некое подобие пропасти.
Черная дыра так искривляет пространство-время, что для того чтобы выбраться из нее, фотоны должны увеличить скорость своего движения, а значит, превысить скорость света и изменить траекторию движения. Ни то, ни другое просто невозможно.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
Невозможность покинуть черную дыру означает, что фотон не будет отражаться от любого предмета внутри нее, делая этот объект невидимым для стороннего наблюдателя. Вот почему черная дыра способна только поглощать излучение.
Только Стивен Хокинг выдвинул теорию о том, что черные дыры все же излучают, но это излучение иной природы, и его процесс весьма длительный. Почему и как черная дыра постепенно испускает частицы, сама при этом испаряясь, неизвестно.
Массовый фотон
У горизонта событий черной дыры идущее навстречу ей излучение постепенно уменьшает свою частоту, а длина его волны увеличивается, так что световой поток переходит в инфракрасное излучение из видимой части спектра. Это заканчивается тем, что фотон полностью теряет свою энергию.
В этом смысле черная дыра работает, как линза, искривляя световой поток. Так что «выходящие» из черной дыры фотоны, это уже не те, что в нее влетели. В теории, однако, есть и фотон, имеющий массу. Но это чисто гипотетическая частица, существование которой еще не доказали.
Считается, что по своему размеру, он меньше обычного безмассового фотона. Астрофизик Дмитрий Будкер подсчитал, что масса такого фотона будет предельна и ограничится максимумом в 10 в минус 18 степени электронвольт. В этом случае взаимодействие с гравитацией черных дыр будет происходить именно так, как завещал Ньютон.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также: