Черная дыра – самое загадочное и необычное явление Вселенной. В глубине ее пространства скрыто множество тайн, познать которые человечеству пока неподвластно.
- Что такое «черная дыра»?
- Почему «черная дыра» получила такое название?
- Какой конфигурацией обладает черная дыра?
- Какое структурное строение имеет черная дыра?
- Какие существуют разновидности черных дыр?
- Сколько существует черных дыр в Галактике?
- Какая самая крупная черная дыра?
- С какой целью изучаются черные дыры и какое количество их открыто?
- Что может произойти при попадании в черную дыру?
- Сталкиваются ли черные дыры между собой?
- Существует ли угроза уничтожения Вселенной при пробуждении черных дыр?
Физические свойства этих космических объектов считаются непостижимыми и странными. С научной точки зрения они всегда вызывали большой интерес у астрономов и физиков всего мира.
Благодаря новейшим технологиям, сегодня есть возможность не только в разработке самых разнообразных научных теорий с предположением устройства черной дыры, но также их успешного применения в практической деятельности.
Ученые-астрофизики смогли недавно получить первый снимок с изображением этого уникального пространственно-временного образования.
Что такое «черная дыра»?
Несмотря на столь таинственное название, черные дыры по характеристикам и структурному составу относятся к наиболее простым космическим объектам во Вселенной. Они обладают только двумя основополагающими параметрами – удельной массой и вращательной скоростью.
В астрофизической науке имеется гипотеза, что данное явление – это финишный процесс эволюционного преобразования звезды. На последней жизненной стадии небесного светила происходит взрыв, в результате чего в его центральной части появляется дыра черного цвета. Астрофизики назвали «горизонтом событий», полученное данным путем новое космическое образование.
Стоит знать, что у этого объекта не имеется физической оболочки. В качестве нее служит только часть пространства, расположенная на определенной дистанции от центральной зоны, в которой отсутствует воздействие гравитационных сил.
Когда какие-либо космические предметы или свет попадают на территорию горизонта событий, то они уже никогда не смогут выбраться из черной дыры, по причине влияния на них сильнейшего поля гравитации.
Почему «черная дыра» получила такое название?
Данное пространственно-временное явление называется именно так, потому что способно целиком вбирать в себя световые волны. Поэтому его невозможно рассмотреть на визуальном уровне.
Черную дыру можно увидеть только при одном условии, когда около горизонта событий располагается оболочка из специального вещества, к примеру, газового.
Этот объект еще можно отлично рассмотреть в процессе поглощения им материи и энергии, из находящейся поблизости звезды.
Других методов для обнаружения черной дыры не имеется, так как ее невозможно заметить с помощью каких-либо приборов.
Однако несмотря на способность полного поглощения черными дырами световой энергии, при этом никаким образом ее не отражая, ученые предполагают, что эти космические объекты все же обладают свойством излучения света.
В течение периода своего бытия они способны посылать в космическое пространство определенные частицы простейшего вида. При этом большую часть из них составляют фотонные электромагнитные волны.
Данное явление в физическом аспекте можно рассматривать в качестве поэтапного испарения. Однако его существование считается только теоретической неподтвержденной гипотезой, которая в научных кругах называется «излучением Хокинга».
Черные дыры можно заметить лишь при соприкосновении друг с другом, так как данный процесс сопровождается излучением видимых световых волн гравитации.
Формирование этих космических явлений в первую очередь зависит от их удельной массы. По этому признаку черные дыры подразделяются на несколько групп: массивные – их масса в миллионы раз больше солнечной системы и околосолнечные – с весом, незначительно превышающим массу Солнца.
Размеры пространства черной дыры прямо пропорциональны величине ее удельной массы. Чем выше показатель веса у этого объекта, тем больший параметр ширины горизонта событий.
На основании проведенных экспериментальных исследований астрофизики доказали теоретическую гипотезу, что черные дыры околосолнечной категории отличаются достаточно большим возрастом и предположительно образовались на этапах зарождения Вселенной.
Они, вероятнее всего, сформировались за счет процесса сжатия звезд с параметрами, большими чем размеры солнечной системы примерно в 50 раз. Как только этап уменьшения звезды завершался, происходил ее взрыв, образуя черную дыру в центральной зоне.
Черные дыры, относящиеся к массивной разновидности, как правило, получаются за счет огромных облаков с газовой средой. Они обладают массой вполне достаточной для формирования черных дыр гигантских размеров и большим весом, превышающим массу солнечной системы в миллионы раз.
Ключевым материалом образования данной черной дыры стало облако из газа, сжатое до минимальных размеров. Еще существует гипотеза с мнением, что это небесное явление в Млечном Пути сформировалось за счет взрыва звезды огромных размеров.
Черная дыра «Стрелец А» и Млечный путь постоянно притягивают из Космоса различные предметы или материи, при их прохождении через границы горизонта событий. За счет этого габариты черной дыры постепенно становятся больше.
Какой конфигурацией обладает черная дыра?
Каждая черная дыра, которая существует в космическом пространстве, может осуществлять вращение вокруг своей оси. При этом от скоростного режима во многом зависит форма и внешний вид данных объектов.
Если черная дыра вращается медленно, то она будет иметь сферическую конфигурацию. Если она вращается с максимально высокой скоростью, то в этом случае происходит сплющивание ее полюса и она приобретает овальную форму. Сегодня не существует технологий для возможности выяснения точной конфигурации этих космических объектов.
Астрофизики во всем мире предпринимают множество попыток с целью выявления, что располагается внутри пространства черных дыр. Но это выяснить до нынешнего времени не удалось никому.
Досконально известно, что в центральной части черной дыры не способны действовать законы физики. Также доказан факт наличия кривизны космического пространства, стремящегося к бесконечности.
В настоящее время наиболее аргументированной является гипотеза о расположении в середине черной дыры сингулярности.
Какое структурное строение имеет черная дыра?
Горизонт событий представляет собой специальную границу, при переходе которой любой предмет будет находиться в поле гравитации.
Сингулярность – это специальное внутреннее наполнение черной дыры. Ученые до сих пор так и не смогли определить, из чего она состоит. Единственное, что удалось выяснить – это наличие внутри нее искажения пространства и времени, а также отсутствие действия физических законов.
При вращении черной дыры, в зоне возле горизонта событий формируется эргосфера. Имеющиеся внутри космические объекты осуществляют движение в аналогичном направлении с ней.
В этом случае наблюдается незначительная сила притяжения. Но она является недостаточной для возможности затягивания данных материй в область сингулярности. По этой причине окружающие предметы беспрепятственно покидают пространство эргосферы.
Чем выше показатель веса черной дыры, тем ниже значение ее плотности. Данный фактор объясняется тем, что с повышением веса этого объекта соответственно увеличивается объем его пространства.
Какие существуют разновидности черных дыр?
В ходе исследования Космоса астронавтам удалось выявить несколько видов черных дыр. Каждый из них обладает своими характерными особенностями и свойствами.
Черные дыры звездных масс
Такая разновидность черных дыр формируется за счет выгорания топливной энергии в звездах. В случае прекращения внутри этих небесных светил термоядерных процессов, происходит их остывание и сжатие за счет мощной гравитации.
Когда на каком-либо этапе этот процесс приостанавливается, черные дыры преобразуются в нейтронные звезды. При беспрерывных таких действиях, звезды посредством гравитационных сил преобразуются в черные дыры.
Сверхмассивные черные дыры
Эти черные дыры отличаются огромной массой и масштабными размерами. Причем их параметры раньше предполагались в значительно меньших величинах.
К примеру, согласно первой версии, масса черной дыры М87, находящейся в центральной галактической части, составляла 3 млрд. масс солнечной системы. Однако при более подробном изучении, обнаружилось, что данный показатель намного больше.
Для возможности вращения звездных светил на просторах Космоса, черная дыра обязана иметь удельную массу 6,5 млрд. масс солнечной системы.
Ученым удалось выяснить, что черные дыры огромных размеров в основном размещаются в центральной зоне Галактики и служат в качестве ее ядра.
Первичные черные дыры
Наличие данных космических объектов в пространстве Вселенной на сегодня является недоказанным фактом. Имеется версия, что такие разновидности черных дыр сформировались на этапе зарождения Галактики в сверхплотных материях полей гравитации, при их сильной вибрации и за счет нарушения однородности.
Если предположить о реальном существовании первичных черных дыр, то они скорее всего имеют незначительный вес, показатель которого меньше массы Солнца.
Квантовые черные дыры
Данные космические объекты могли сформироваться только за счет ядерных реакций, сопровождающихся выделением огромного объема энергии, примерно более 10^26 эВ. Но на сегодняшний день человечество еще не смогло преодолеть такой показатель. По этой причине квантовые черные дыры существуют только в теоретической версии ученых.
Имеется гипотеза, что данные явления могут образоваться при столкновении протонных элементов, в результате чего произойдет выделение большого количества энергии и образуется максимон, состоящий из частиц простейшего вида.
Когда в ходе этого процесса будет наблюдаться высокий уровень выделения pEe, за счет него и сформируется объект под названием «черная дыра» с показателем радиуса приблизительно равным 10^-35 м и весом – 10^-5 г. Максимон относится к категории элементарных частиц с самой максимальной массой.
Сколько существует черных дыр в Галактике?
Процесс по обнаружению черных дыр является очень сложным. Он подразумевает продолжительное наблюдение за Галактикой и Космосом с целью сбора, как можно большей информации и данных.
Кроме того, значительное количество черных дыр остается необнаруженным до момента начала поглощения ими вещества, расположенного в окружающем пространстве.
На участке Млечного Пути удалось зафиксировать присутствие около 10 данных объектов. За ними постоянно осуществляется наблюдение. Но на просторах этого галактического пространства может находиться огромное число черных дыр совершенно разных размеров – от мелких до сверхкрупных.
Внутри Млечного Пути располагается приблизительно 400 миллионов звезд, имеющих большую массу для возможности преобразования в черные дыры.
В 2005 году астронавты открыли неоднородное тело, медленно передвигающееся вокруг центральной части Галактики. Данные, которые были получены в результате таких исследований, указывают на присутствие в этой зоне Млечного Пути не менее 20 000 черных дыр.
Недавно учеными из Японии был обнаружен странный космический объект, находящийся около черной дыры «Стрелец А», с удельным весом 100 000 масс Солнца и размером диаметра 0,3 периода светового года. Данное небесное тело также может оказаться черной дырой.
Какая самая крупная черная дыра?
Данное небесное тело находится от Солнца на расстоянии 12 млрд. световых лет. Его масса равна 40 млрд. масс Солнца, а показатель диаметра составляет около 0,025 световых лет. Возраст этой черной дыры – около 12 млрд. лет, что означает ее образование через 1,5 млрд. лет после формирования Галактики.
Подробно изучив этот объект, ученые сделали вывод, что его потенциального ресурса вполне достаточно до полного исчезновения эпохи черных дыр. Кроме того, он может стать последним таким явлением в космическом пространстве.
В данном случае предполагается один из этапов развития Галактики, при котором может произойти сценарий погашения почти всех светил Вселенной и преобразования многих из них в черные дыры.
С какой целью изучаются черные дыры и какое количество их открыто?
Астрономы во всем мире занимаются исследованием черных дыр с целью определения множества важных характеристик Вселенной. Такие небесные тела часто служат в роли ядер галактик. Кроме того, с помощью этих объектов происходит их вращение.
При столкновении черных дыр друг с другом формируются определенные гравитационные волновые излучения.
Большой интерес для ученых также представляет внутренне пространство этих объектов, поскольку они полностью не подчиняются общепринятым физическим законам. Исследование черных дыр помогает определить принципиальные особенности устройства космического пространства.
В настоящее время ученым удалось обнаружить и подробно изучить до 20 небесных объектов с аналогичными свойствами.
Однако полученных данных не совсем достаточно для предоставления в качестве доказательных аргументов, чтобы причислить их к категории черных дыр.
Что может произойти при попадании в черную дыру?
Когда человек предположительно окажется внутри черной дыры, он, как и любые объекты, попадет под воздействие мощного гравитационного поля.
В таком пространстве предметы начинают сплющиваться и растягиваться до тех пор, пока не произойдет их разделение на атомы и слитие с сингулярностью.
Во многих фантастических книгах и фильмах черные дыры используются в качестве специальных временных порталов. Но в реальности посредством них невозможно попасть в другое измерение или пространственную зону.
Сталкиваются ли черные дыры между собой?
Если две звезды, находящиеся на незначительной дистанции друг от друга, преобразуются в черные дыры, то в этом случае они реально могут столкнуться при сближении.
Это явление также может происходить за счет слияния галактик. В ходе такого процесса обе черные дыры, состоящие из большого количества звезд, имеют высокую вероятность близкого нахождения между собой и последующего столкновения.
Однако данный фактор наблюдается не так часто – приблизительно один раз в два миллиарда лет.
При столкновении черных дыр происходит постепенный этап их слияния, продолжающийся на протяжении примерно двадцатилетнего срока, в течение которого черные дыры превращаются в одно целое. Внутри них также происходит смешивание и сингулярности.
В принципе, посредством столкновения этих небесных тел в космосе, формируется одна черная дыра огромных габаритов.
Существует ли угроза уничтожения Вселенной при пробуждении черных дыр?
Основная особенность черных дыр – отсутствие каких-либо проявлений. Общеизвестно, что такие объекты можно заметить лишь по признакам поглощения ими космических веществ, которые при исчезновении в их недрах начинают излучать мощные световые волны. За счет данного света и удается обнаружить черные дыры на этапе поглощения ими различных небесных материй.
«Спящие» черные дыры выявляются лишь посредством нахождения около них звезд-компаньонов. Этот классический способ по обнаружению таких невидимых объектов используется ни один десяток лет.
Совсем недавно астрономы с помощью космического телескопа Gaia возле солнечной системы заметили две черные дыры. Одна из них находилась на расстоянии от Солнца в 3800 световых лет, а другая – в 1560 световых лет.
Телескоп сумел зафиксировать их определенное покачивание, которое происходило за счет расположенных рядом незаметных черных дыр.
Обе обнаруженные черные дыры довольно крупные, приблизительно в 10 раз больше солнечной системы. Они очень близко находятся около Земли. Это жутко огромные космические объекты. Многие задаются вопросом – представляют ли они опасность для Вселенной?
Эксперты отвечают утвердительно на данный вопрос. Основная характерная особенность черной дыры – это способность засасывания внутрь себя всех предметов, которые не могут противостоять ее гравитационным силам притяжения. Любые материи, попадающие в черную дыру, исчезают в ее пространстве навсегда.
Таким образом, можно сделать вывод, что черные дыры, конечно же, являются опасными для Вселенной, причем независимо от своего размера – гигантского или небольшого.
