Астрономический сленг: чёрные дыры

Чёрная дыра
На этом изображении чёрная дыра MAXI J1820 + 070 поглощает материал соседней звезды и формирует аккреционный диск. Авторы и права: Aurore Simonnet / NASA’s Goddard Space Flight Center.

В этой серии статей мы исследуем странный и удивительный мир астрономического жаргона! Вы никогда не перестанете изучать сегодняшнюю тему: чёрные дыры!

Ах, чёрные дыры. В основном это самые худшие объекты во Вселенной. Никто их не любит. Никто не хочет быть ими. Никто даже не хочет приближаться к ним. Если бы не чёрные дыры, космос был бы намного ярче.

Немецкий физик Карл Шварцшильд совершенно случайно обнаружил чёрные дыры в 1916 году. Он нашёл решение общей теории относительности Эйнштейна, применимое к общему случаю одиночного сферически-симметричного объекта. В этой математике было заложено особое свойство: если объект сжать ниже определённого порога, он будет продолжать сжиматься до бесконечно крошечной точки.

Физики долго спорили, реальны ли чёрные дыры, но спустя сто лет мы точно знаем, что они существуют. Мы видим рентгеновские лучи, исходящие из двойных систем, где виден только один объект из пары. Другой – чёрная дыра, и рентгеновские лучи вызваны нагревом материи при падении внутрь. Мы видим звёзды в центре галактики, вращающиеся вокруг массивного невидимого объекта… чёрной дыры. Мы видим гравитационные волны, возникающие при столкновении чёрных дыр. И у нас даже есть изображение… тени, отбрасываемой чёрной дырой, окружённой газовым кольцом, полученное Телескопом горизонта событий (EHT).

Фото чёрной дыры
Первые прямые визуальные доказательства существования сверхмассивной чёрной дыры в центре эллиптической галактики Мессье 87 и её тени. Граница чёрной дыры – горизонт событий – примерно в 2,5 раза меньше, чем тень, которую она отбрасывает. Авторы и права: EHT Collaboration.

“Поверхность” чёрной дыры на самом деле не поверхность. Это называется горизонтом событий, и на самом деле это просто математическая граница. Если вы пересечёте горизонт событий, вам нужно будет двигаться быстрее скорости света, чтобы вернуться назад. А поскольку это запрещено, чёрные дыры остаются чёрными. Всё, что входит, никогда не выходит наружу.

Астрономы определили два основных типа чёрных дыр: звёздной массы и сверхмассивные. Ещё есть чёрные дыры средней массы. Звёздный вид встречается гораздо чаще. В Млечном Пути их, вероятно, несколько миллионов, и каждая из них весит всего несколько масс Солнца. Сверхмассивные, однако, действительно гигантские, причём самые большие из них достигают сотен миллиардов солнечных масс. Они встречаются гораздо реже и, как правило, располагаются в центрах галактик.

Чёрные дыры образуются в результате гибели массивных звёзд. Когда у гигантских звёзд заканчивается топливо, их ядра разрушаются. Поскольку никакой другой силы, способной противостоять этому коллапсу, нет, ядра сжимаются, сжимаются и сжимаются, пока не превратятся в чёрную дыру.

Радиус Шварцшильда
Радиус Шварцшильда. Авторы и права: Tetra Quark / Wikimedia Commons, CC BY-SA.

В общем, я бы не рекомендовал вам пытаться посетить чёрную дыру. Если вы пересечёте горизонт событий, вы не только никогда не вернётесь назад, но и обязательно встретите свой конец. В центре каждой чёрной дыры находится сингулярность, точка бесконечной плотности. Когда вы входите в чёрную дыру, у вас есть конечное количество времени, прежде чем вы достигнете этой сингулярности… и полного забвения.

Оставьте комментарий