Многие люди думают, что чёрные дыры – это большущие чёрные шары с гигантской гравитацией.
Но на самом деле чёрные дыры скрывают столько загадок, сколько и представить себе трудно. Знали ли вы, что по одной теории чёрные дыры – это порталы между вселенными, по другим – космические «чистильщики», а по третьим – станции по производству материи и энергии, без которых мы бы не узнали современной вселенной, предлагаю погрузиться в мир теорий и гипотез.
Гава 1. Рождение чёрных дыр.
Сразу сделаю оговорку о том, что чёрные дыры на столько мало изучены, что из множества теорий мы можем не найти ни одной правильной, но с той же вероятностью все эти теории правильны.
На счёт её рождения есть множество теорий, рассмотрим лишь несколько основных.
1. Сильно сжатая звезда. По этой теории чёрная дыра – это звезда( в 3 раза массивнее нашего солнца после взрыва сверхновой(до взрыва в 25 раз массивнее солнца )) и диаметром минимум 1,5 млн км, которая не сумела справиться со своей же гравитацией, она продолжает сжиматься, пока не достигнет точки максимального сжатия – чёрной дыры. После сжатия диаметр дыры не будет превышать десятков километров. Стоит также заметить, что после того, как звезда сколлапсировала (сжалась) её гравитация на довольно больших расстояниях осталась неизменной, допустим, если вы делали круги вокруг звезды, которая сжалась, то образовавшаяся на её месте чёрная дыра не притянет вас моментально к себе, вы останетесь там же, где и были, но гравитация вблизи сильно бы выросла ввиду , искривления пространства-времени из – за сил гравитации, и подлететь к ней на близкое расстояние не получилось бы.
2. Коллапс(сжатие) центральной части галактики. В этой теории говорится, что сжиматься могут не только звёзды, но и газовые облака.
3. Первичные чёрные дыры. Эта теория предполагает то, что первые чёрные дыры образовались прямо во время Большого взрыва.
Нужно сказать, что Первичные чёрные дыры – это гипотетические объекты, которые ищут до сих пор.
Для того, чтобы звезда стала чёрной дырой, необходимо, чтобы она сжалась до радиуса Шварцшильда. Например, если бы солнце сжалось до такого радиуса, в диаметре оно достигало примерно 3 км, а для звезд массой 25 солнечных этот показатель равен около 75 км.
В общем о рождении дыр нельзя сказать, что они образовались со сто процентной так или так, потому что мы не можем наблюдать на прямик их рождения, а из – за сингулярности(про неё поговорим позже) все математические расчёты теряют смысл, мы не можем увидеть их даже через самые мощные телескопы.
Глава 2. Почему они невидимы?
- Почему мы их не видим? – наверняка спросили вы, сейчас и поговорим об этом.
Представите, если бы звезда с той же плотностью, что и Земля в 250 раз превосходила диаметр солнца, в следствии притяжения светила, лучи, испускаемые им не смогли бы покинуть его поверхность, следовательно и сама звезда стала бы невидимой. Подобным образом рассуждал знаменитый французский астроном и математик Пьер – Симон де Лаплас.
Что то подобное и представляют собой чёрные дыры.
Это космическое тело с почти бесконечной(сингулярной) плотностью, его гравитация не позволяет лучам покидать его поверхность, как уже было упомянуто.
Но ведь у нас есть фотография чёрной дыры из галактики М87(фото выше) возразите вы.
Но это не фотография самой дыры, это фото раскалённого до невероятной температуры газа( чёрная дыра разгоняет газ вокруг себя до очень большой скорости, разогревая его до миллионов градусов – этот газ называется аккреционным диском).
В привычном нам понимании сделать фотографию чёрной дыры невозможно, потому что мы не способны разглядеть «ничего» (имеется ввиду то, что мы не видим её очертаний).
Правильней будет сказать, что чёрное пятно, которое мы видим посередине не чёрная дыра, а тень от чёрной дыры.
глава 3. А как же эта тень выросла?
Так как чёрная дыра не может быть больше звезды из которой она образовалась, возникает парадоксальный вопрос, как этот не особо больших размеров тело, в диаметре достигающий в лучшем случае сотню километров после взрыва сверхновой, через большой промежуток времени может достигать несколько миллионов или миллиардов масс солнца, а в диаметре достигать миллиарды километров, как, например одна из самых больших черных дыр TON 618, на фоне которой солнце обычная пылинка. Её диаметр составляет около 2600 а. е. (астрономических единиц, 1 а. е. равна около 150 млн км), а масса составляет около 66 млрд масс солнца.
На этот счёт есть основная теория – пожирание звёзд и планет, а также каннибализм или правильней - слияние.
Чёрные дыры поглощают звёзды вместе с их энергией, тем самым понемногу увеличивая свои размеры.
Но всё-таки слияние чёрных дыр гораздо интереснее, чем пожирание звёзд.
Черные дыры, которые находятся в центре многих галактик, сливаются при их соударении, правда это пожирание одной черной дыры другой может занимать очень долгое время, они всё это время могут кружиться в «танце», научным языком – вокруг центра масс.
Они образуют бинарную, то есть двойную систему, начальное расстояние между ними может достигать световые года. Но из-за их гравитационного взаимодействия, они сближаются, пока их горизонты событий (простым языком горизонт событий – это невидимая граница вокруг чёрной дыры, которую можно назвать точкой невозврата), не соприкоснуться, слившись.
Так по одной из гипотез чёрные дыры увеличиваются в размере и массе.
Замечу, что когда чёрные дыры слились, их масса не равна сумме двух первоначальных масс, а немного меньше, ввиду того, что часть массы превратилась в энергию(E = mc^2).
Но со временем чёрная дыра уменьшает темпы своего роста из-за того, что её аккреционный диск разгоняет материю, двигающуюся к ней самой.
Если чёрные дыры могут расти до таких масштабов, что же скрывается внутри них, возможно – разгадка природы пространства-времени.
глава 4. Белая дыра и червоточина.
Не опровергнуто то, что чёрная дыра и вправду может быть проходом на другой край вселенной или вообще проходом в другую вселенную.
По одной теории у чёрной дыры есть полная противоположность, называется этот гипотетический объект Белой дырой, которая ничего не притягивает, а наоборот – отталкивает, ни одной Белой дыры не было найдено, возможно они где – то всё – таки есть, или уже испарились, или их не было никогда, последние два варианта мы не способны проверить, по крайней мере на сегодняшний день.
Интерес к белым дырам возник в 1960 – тых годах, тогда из ОТО (общая теория относительности) математически было выяснено, что они возможны но были бы крайне нестабильны и почти моментально большинство из них просто сколлапсировало. Что может и быть ответом, почему мы не можем их обнаружить.
Возможно черная дыра выполняет роль «входа», потому что всё затягивает в себя, а белая дыра – «выхода», потому что всё отталкивает, объединяет их такая же гипотетическая червоточина (более известная, как – кротовая нора), для стабильного существования червоточины необходимо экзотическое вещество с отрицательной плотность, которое ещё не обнаружено. Червоточина противоречит второму началу термодинамики, именно поэтому учёные подчёркивают, что для её существования необходимо такое вещество с отрицательной плотностью.
Но это перемещение было бы не таким, каким представляют его себе многие фантасты. Если даже вы подлетите на критическое расстояние к чёрной дыре, тот вас просто растянет. Это называют спагеттификацией. Из‑за разницы в гравитационном притяжении между головой и ногами тело растянется в нить ещё до пересечения горизонта событий. После этого чёрная дыра разорвёт его на элементарные частицы, она(спаггетификация) происходит и до критического подлёта, но не в таких масштабах.
Некоторые из этих частиц попадут в чёрную дыру, и возможно выйдут из белой дыры в другом месте, правда этого математика не может обещать, так что порталом это назвать сложно, ведь вас, как таковых вообще не останется, потому что все ваши атомы потеряют информацию о вас, они выйдут из белой дыры, не как цельное тело, а как поток частиц.
Замечу, что мы абсолютно ничего не можем сказать, что происходит в центре чёрной дыры(иногда называют точкой сингулярности, где температуру и плотность практически невозможно описать физически и математически), потому что там перестают привычные нам законы физики.
Всё, что было описано выше – гипотезы и теории, которые на практике доказать почти невозможно.