Что находится в центре черной дыры: Черная дыра в центре нашей Галактики

Монстр в центре галактики. Ученые впервые показали фото черной дыры на Млечном Пути

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, EHT collaboration

Подпись к фото,

Фотография Стрельца A*, сделанная учеными

Ученые обнародовали первое фото гигантской (по-научному – сверхмассивной) черной дыры, притаившейся в самом центре Млечного Пути – нашей галактики.

Масса этого космического объекта под названием Стрелец A* (именно так, со звездочкой) в 4 млн (!) раз превышает массу нашего Солнца.

На снимке видна центральная темная область (центральная депрессия яркости), где и обитает эта черная дыра. Она окружена кольцом яркого света, который излучает перегретый газ, ускоряющийся под воздействием неимоверных гравитационных сил.

Чтобы понять масштабы, это кольцо по размерам сопоставимо с орбитой Меркурия, вращающегося вокруг Солнца – около 60 млн км в поперечнике.

К счастью для землян монстр находится весьма далеко от нас, за 26 тыс. световых лет, так что опасности быть затянутыми в эту дыру нет.

  • “Абсолютный монстр”: ученым впервые удалось сфотографировать горизонт событий черной дыры
  • Ученые получили самые детальные изображения галактик. По ним можно наблюдать за деятельностью черных дыр
  • “Звездный монстр”: ученые обнаружили огромную черную дыру, которая не должна существовать

В 2019 году астрономам уже удалось сделать портрет другой сверхмассивной черной дыры – Мессье 87, или просто М 87, которая в тысячу раз превышает массу Стрельца и в 6,5 млрд раз – массу нашего Солнца, однако и находится она дальше, уже в другой галактике.

“Новая фотография – особенная, потому что это “наша” сверхмассивная черная дыра, – гордо заявляет один из учредителей проекта EHT, профессор астрофизики Хейно Фальке. – Эта дыра живет, так сказать, на нашем заднем дворе, и если вы хотите понять, как вообще живут и работают черные дыры, именно она сможет вам об этом рассказать, потому что мы видим ее во всех подробностях”.

“Бублик на поверхности Луны”

Сама по себе фотография черной дыры – это уже огромное технологическое достижение. Несмотря на свои колоссальные размеры, Стрелец A* выглядит в небе крошечной точкой, и чтобы детально рассмотреть ее, требуется невероятная степень разрешения.

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Для этого в EHT воспользовались технологией под названием радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (VLBI).

По сути эта технология позволяет использовать сеть разнесенных на большое расстояние радиоантенн, которые вместе образуют радиотелескоп размером со всю нашу планету.

Таким образом угол наблюдаемого космического пространства может быть урезан до микроарксекунд – тысячных долей угловой секунды. Такая узкая направленность настолько повышает остроту зрения, что если бы это был человек, он смог бы рассмотреть бублик на поверхности Луны.

Но даже при такой дальнозоркости, чтобы создать картинку черной дыры из нескольких петабайт (один петабайт равен миллиону гигабайт) собранных данных, понадобились сложные алгоритмы и бесконечные часы компьютерных вычислений.

Собственно говоря, поскольку черная дыра искривляет свет, увидеть можно только ее тень, однако яркость материи, окружающей эту тень и выплескивающейся наружу в кольцо, именуемое аккреционным диском, выдает местоположение самого черного монстра.

А в чем, собственно, новость?

Если сравнить снимки Стрельца и М87, на первый взгляд может показаться, что особой разницы между ними нет, но на самом деле это не так.

Наблюдение за обеими черными дырами велось в одно и то же время – в начале 2017 года, однако по сравнению со Стрельцом более массивная M87 выглядела почти статичной.

А вот структура кольца раскаленного газа вокруг Стрельца менялась в тысячу раз быстрее.

Это особенно заметно проявилось в созданных астрофизиками компьютерных моделях, позволяющих вам оказаться как бы в центре нашей галактики и своими глазами (правда, способными видеть в радиодиапазонах) наблюдать за этой черной дырой.

Эти быстрые изменения вокруг Стрельца A* как раз и стали причиной того, что над созданием образа этой черной дыры астрофизики трудились намного дольше, чем в случае с M87, ведь обработка данных потребовала куда больше усилий.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Инфракрасный телескоп Джеймс Уэбб внимательнее присмотрится к окружению черного монстра

Ученые давно уже подозревали, что сверхмассивные черные дыры предпочитают жить в центре галактик, ведь именно там возникают гравитационные силы, разгоняющие звезды до скорости в 24 тыс. км/c (наше Солнце, для сравнения, “ползет” по галактике со скоростью всего 230 км/с).

Однако награждая в 2020 году астрофизиков Райнхарда Генцеля и Андреу Гез за работу по изучению Стрельца A*, Нобелевский комитет сознательно избегал словосочетания “черная дыра” и упоминал лишь “сверхмассивный компактный объект” на случай, если для этого экзотического феномена найдется какое-то другое объяснение. Однако сегодня все сомнения окончательно отпали.

Уже в августе этого года новый телескоп Джеймс Уэбб (JWST), самый крупный космический телескоп с самым большим зеркалом, обратит свой взор на Стрельца A*.

Правда, у этой орбитальной инфракрасной обсерватории стоимостью 10 млрд долларов не хватит разрешения на то, чтобы напрямую заснять черную дыру и ее аккреционный диск, зато благодаря своим сверхчувствительным инструментам она поможет астрономам детально изучить поведение и свойства сотен звезд вокруг черной дыры.

Ученые даже надеются найти черные дыры размером с обычные звезды и сгустки невидимой, или черной материи в этом регионе Млечного Пути.

Фото черной дыры в центре Млечного Пути: почему это важно

16 мая, 14:15

Мнение

12 мая 2022 года была официально подтверждена ранее высказанная теория о строении спиральной галактики Млечный Путь. Именно в этот день состоялась конференция ученых проекта Event Horizon Telescope (EHT), на которой были обнародованы изображения сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, которая находится в самом центре нашей галактики.

История черных дыр

Еще в 1915 году из предложенной Альбертом Эйнштейном “Общей теории относительности” были выведены уравнения Эйнштейна — Гильберта, описывающие гравитационные поля. В том же году одно из точных решений этих уравнений было получено Карлом Шварцшильдом. Из него следовало, что в космическом пространстве должны существовать такие области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе кванты самого света). Тогда подобные астрофизические объекты называли “сколлапсировавшие звезды” или “застывшие звезды”.  Но в 1967 году американский физик-теоретик Джон Арчибальд Уиллер в своей лекции “Наша Вселенная: известное и неизвестное” популяризировал название “черная дыра” применительно к таким областям. Кто именно придумал это емкое и будоражащее воображение определение, доподлинно неизвестно, но с этого времени черные дыры заняли мысли многих.

Читайте также

Получены первые снимки тени сверхмассивной черной дыры в центре Галактики

Эти области огромного гравитационного притяжения долгое время существовали исключительно как теоретические объекты, открытые лишь благодаря вычислениям и следованию общей теории относительности. Потрогать черную дыру или даже увидеть ее нет никакой возможности — кванты света не покидают черной дыры, а значит, для наблюдателя сам объект остается невидимым. Ее существование подтверждается только тем, как такие объекты воздействуют на звезды, которые находятся поблизости.

Телескоп горизонта событий

Если саму черную дыру увидеть нельзя, то есть все-таки возможность увидеть светящийся газ вокруг нее: свечение вращающегося по орбите и постепенно падающего в дыру вещества — аккреционного диска. Для этого был создан проект Event Horizon Telescope (“Телескоп горизонта событий”), который представляет собой целую сеть из восьми радиотелескопов-интерферометров, объединяющих данные нескольких станций интерферометрии с очень длинной базовой линией (VLBI) по всей Земле. То есть раскиданные по разным точкам нашей планеты телескопы работают как единый гигантский виртуальный радиотелескоп с диаметром антенны, близким к диаметру Земли.

Что такое интерферометрия?

Этот метод использует интерференцию, то есть разделение пучка электромагнитного излучения или радиоволн на два или большее количество когерентных пучков. Каждый из них проходит свой путь до решетки радиотелескопа, после чего создается единая интерференционная картина наблюдения. Этот метод позволяет вместо одного гигантского телескопа построить несколько меньшего размера, разместить их на расстоянии друг от друга и получить телескоп с большим угловым разрешением

Телескоп фиксирует фронт одной электромагнитной волны от источника в разные временные промежутки. Затем благодаря специальным атомным часам данные синхронизируются. Это позволяет увеличить угловое разрешение телескопов до нескольких десятков угловых микросекунд при наблюдении за одним объектом с разных точек Земли.

В астрономии при измерении плоских углов в градусных мерах используется такая единица, как угловая секунда. Она примерно соответствует углу, под которым виден футбольный мяч с расстояния около 45 км. В случае телескопа EHT мы имеем дело со стотысячными долями угловой секунды. Для наблюдения с Земли черная дыра на расстоянии тысяч световых лет имеет примерно такой же угловой размер, как и апельсин на расстоянии от Земли до Луны. Поэтому для его наблюдения и требуется такая система из нескольких интерферометров.

Читайте также

В древней галактике обнаружили несколько “зародышей” сверхмассивной черной дыры

Минус этой системы в том, что синхронизированные данные наблюдений, полученные со всех телескопов, требуется сводить вместе при помощи долгих и очень ресурсоемких компьютерных вычислений. То есть наблюдения длятся днями, а затем месяцами, а то и годами обрабатываются полученные данные.

От Мессье 87 до Стрельца А*

Первое изображение тени черной дыры было опубликовано 10 апреля 2019 года. “Моделью” стала сверхмассивная черная дыра из Мессье 87 — сверхгигантской эллиптической галактики, крупнейшей в созвездии Девы. Несмотря на большую удаленность — 53,5 млн световых лет от Земли, — Мессье 87 очень удобна для наблюдения. Это один из самых массивных объектов, известных науке, — масса этой сверхмассивной черной дыры составляет примерно 3,5 млрд масс Солнца. К настоящему времени известны лишь две сверхмассивные черные дыры с большим размером.

Полученная учеными картинка воображение не поражает — оранжевый бублик, словно снятый на некачественную камеру телефона. Однако стоит понимать, что вот этот самый “бублик” — это диск из светящегося газа, вращающийся вокруг черной дыры со скоростью около 1 000 км/с и достигающий в размерах половины светового года (к примеру, космические аппараты “Вояджер”, летящие от Земли уже несколько десятков лет, пролетели меньше тысячной доли этого расстояния). Масса газа, падающего в черную дыру, достигает примерно одной массы Солнца каждые десять лет.

Возможность увидеть это при помощи гигантского виртуального интерферометра стала одним из наиболее интересных достижений в астрофизике в течение последних десятилетий. Естественно, что сразу после первого опыта ученые решили сосредоточиться на наиболее важной для Земли черной дыре, которая находится в центре нашей галактики Млечный Путь.

Астрофизики довольно давно высказывают предположение, что в центре спиральных галактик, к которым относится и Млечный Путь, должно находиться сверхмассивное небесное тело, которое служит центром масс и вокруг которого вращается галактика. Еще в прошлом веке говорилось, что таким телом может быть сверхмассивная черная дыра — именно такой вывод подсказывали уравнения Эйнштейна. Но предполагать недостаточно, необходимо было доказать это.

Черная дыра в центре нашей галактики гораздо меньше в размерах, чем в Мессье 87: она легче в тысячу раз — составляет примерно 4 млн масс Солнца. Но и расстояние до нее гораздо ближе — 27 тыс. световых лет. По заверениям астрономов, наблюдать ее гораздо сложнее, так как на пути до нее много мешающих объектов. Тем не менее 12 мая этого года было обнародовано ее изображение, подтвердившее теоретические изыскания.

Читайте также

Скованные одной цепью: что будет с МКС, если Россия уйдет

Надо сказать, что уже в 2002 году международная исследовательская группа Института Макса Планка во главе с Райнером Шёделем сообщила о наблюдениях движения звезды S2 вокруг объекта Стрелец A*. Они доказывали, что Стрелец A* — объект огромной массы, непосредственно влияющий на звезды в центре Млечного Пути, что соответствует представлениям о черных дырах. В 2008 году эти наблюдения были уточнены, дана вычисленная масса Стрельца А*. К предположению, что это черная дыра, независимо пришла и другая группа исследователей из обсерватории Кека под руководством Андреа Гез. Там подтвердили вычисления коллег. В 2020 году Андреа Гез и Райнхард Генцель получили по “четвертинке” Нобелевской премии “за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики”.

Почему “четвертинка”? Дело в том, что в 2020 году Нобелевскую премию по физике разделили на части и вторую половину отдали Роджеру Пенроузу — британскому астрофизику, “за открытие того, что образование черных дыр с необходимостью следует из общей теории относительности”.

И вот спустя два года команда ученых проекта Event Horizon Telescope смогла получить изображение этой самой сверхмассивной черной дыры, доказавшее правильность теоретических вычислений и расчетов.

Отмечу, что опасаться жителям Земли этой черной дыры не стоит. Она слишком далеко, и даже то, что она находится в центре нашей галактики, никак не влияет на жизнь землян. Тем не менее, думаю, стоит порадоваться за ученых, совместная многолетняя работа которых позволила человечеству приоткрыть еще одну завесу тайн мироздания, лучше понять окружающую нас вселенную и вновь подтвердить, что Альберт Эйнштейн был прав. 

Мнение редакции может не совпадать с мнением автора. Цитирование разрешено со ссылкой на tass. ru

Что происходит в центре черной дыры?

Художественная иллюстрация черной дыры. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Пол М. Саттер – астрофизик по телефону SUNY Стоуни Брук и Флэтрон Институт, ведущий Спросите космического корабля и Космическое радио и автора Как умирать. в космосе . Саттер написал эту статью в журнале Expert Voices: Op-Ed & Insights на Space.com.

Сингулярность в центре черной дыры — это крайняя ничейная территория: место, где материя сжата до бесконечно крошечной точки, и все представления о времени и пространстве полностью разрушены. И его на самом деле не существует. Что-то должно заменить сингулярность, но мы точно не знаем, что.

Давайте рассмотрим некоторые возможности.

Связанные: Черные дыры Вселенной (изображения)

Планковские звезды

Возможно, глубоко внутри черной дыры материя не сжимается в бесконечно маленькую точку. Вместо этого может существовать наименьшая возможная конфигурация материи, наименьший возможный карман объема.

Это называется Планковская звезда , и это теоретическая возможность, предусмотренная петлевой квантовой гравитацией, которая сама по себе является весьма гипотетическим предложением о создании квантовой версии гравитации. В мире петлевой квантовой гравитации пространство и время квантованы — вселенная вокруг нас состоит из крошечных дискретных кусочков, но в таком невероятно маленьком масштабе, что наши движения кажутся плавными и непрерывными.

Теоретическая компактность пространства-времени дает два преимущества. Во-первых, он доводит мечту о квантовой механике до ее окончательного завершения, естественным образом объясняя гравитацию. Во-вторых, это делает невозможным формирование сингулярностей внутри черных дыр.

Когда материя сжимается под огромным гравитационным весом коллапсирующей звезды, она встречает сопротивление. Дискретность пространства-времени не позволяет материи достигать чего-либо меньшего, чем длина Планка (около 1,68 на 10^-35 метров). Весь материал, когда-либо попадавший в черную дыру, сжимается в шар ненамного больше этого. Совершенно микроскопический, но определенно не бесконечно крошечный.

Это сопротивление продолжающемуся сжатию в конечном итоге вынуждает материал не разрушаться (т. е. взрываться), делая черные дыры лишь временными объектами. Но из-за экстремальных эффектов замедления времени вокруг черных дыр, с нашей точки зрения, во внешней вселенной требуются миллиарды, даже триллионы лет, прежде чем они взорвутся. Итак, у нас все готово.

Связанный: Что такое гравитация?

Gravastars

Еще одна попытка уничтожить сингулярность — та, которая не опирается на непроверенные теории квантовой гравитации — известна как гравастар. Это настолько теоретическое понятие, что моя программа проверки орфографии даже не распознала это слово.

Разница между черной дырой и гравастаром в том, что вместо сингулярности гравастар заполнен темной энергией . Темная энергия — это вещество, которое пронизывает пространство-время, заставляя его расширяться наружу. Это звучит как научная фантастика, но это реальность: темная энергия в настоящее время действует в большом космосе, заставляя всю нашу вселенную расширяться с ускорением.

Когда материя падает на гравазвезду, она не может фактически проникнуть за горизонт событий (из-за всей этой темной энергии внутри) и поэтому просто болтается на поверхности. Но за пределами этой поверхности гравазвезды выглядят и ведут себя как обычные черные дыры. (Горизонт событий черной дыры — это ее точка невозврата — граница, за которую ничто, даже свет, не может выйти.)

Однако недавние наблюдения слияния черных дыр с помощью детекторов гравитационных волн потенциально исключили существование гравазвезд, поскольку слияние гравазвезд будет давать другой сигнал, чем слияние черных дыр, и такие устройства, как LIGO ( Лазерный интерферометр Гравитационно-волновая обсерватория ) и Дева получает все больше и больше примеров с каждым днем. Хотя гравазвезды не совсем бесполезны в нашей вселенной, они определенно находятся на тонком льду.

Вселенная: от Большого взрыва до сегодняшнего дня за 10 простых шагов

Истории по теме:

Давайте проверим

Планковские звезды и гравазвезды могут иметь удивительные имена, но реальность их существования вызывает сомнения. Так что, возможно, есть более приземленное объяснение сингулярностей, основанное на более подробном и реалистичном взгляде на черные дыры в нашей вселенной .

Идея единой точки бесконечной плотности исходит из нашей концепции стационарных, невращающихся, незаряженных, довольно скучных черных дыр. Настоящие черные дыры имеют гораздо более интересные характеры, особенно когда они вращаются.

Вращение вращающейся черной дыры растягивает сингулярность в кольцо. И согласно математике общей теории относительности Эйнштейна (это единственная математика, которая у нас есть), как только вы проходите через кольцевую сингулярность, вы входите в червоточину и выскакиваете через белую дыру (полярная противоположность черная дыра, куда ничто не может проникнуть, а материя устремляется наружу со скоростью света) в совершенно новый и захватывающий участок Вселенной.

Одна проблема: внутренности вращающихся черных дыр катастрофически нестабильны. И это согласно той же самой математике, которая приводит к предсказанию путешествия в новую вселенную.

Проблема с вращающимися черными дырами в том, что они вращаются. Сингулярность, вытянутая в кольцо, вращается с такой фантастической скоростью, что обладает невероятной центробежной силой. А в ОТО достаточно сильные центробежные силы действуют как антигравитация: толкают, а не тянут.

Это создает границу внутри черной дыры, называемую внутренним горизонтом. За пределами этой области излучение падает внутрь к сингулярности, вызванное сильным гравитационным притяжением. Но излучение выталкивается антигравитацией вблизи кольцевой сингулярности, а точка поворота — внутренний горизонт. Если бы вы столкнулись с внутренним горизонтом, вы бы столкнулись со стеной бесконечно энергичного излучения — вся прошлая история Вселенной, выброшенная вам в лицо менее чем за мгновение ока.

Формирование внутреннего горизонта сеет семена разрушения черной дыры. Но вращающиеся черные дыры определенно существуют в нашей Вселенной, так что это говорит нам о том, что наша математика неверна и происходит что-то странное.

Что на самом деле происходит внутри черной дыры? Мы не знаем, и самое страшное в том, что мы можем никогда не узнать.

Дополнительные ресурсы

Вы можете узнать больше о черных дырах на этой странице объяснения НАСА (откроется в новой вкладке). В этом материале BBC Earth также содержится хорошая базовая информация о черных дырах, а также описывается, что произойдет с вами, если вы попадете в одного из этих пожирающих свет монстров. А в Стэнфордской энциклопедии философии есть хороший подробный анализ черных дыр и сингулярностей.

  • Ровелли, К. и Видотто, Ф., 2014. «Планковские звезды», Международный журнал современной физики D, Vol. 23, № 12. https://doi.org/10.1142/S0218271814420267
  • Сакаи, Н. и др., 2014. «Тени Gravastar», Physical Review D, Vol. 90. https://journals.aps.org/prd/abstract/10. 1103/PhysRevD.90.104013
  • Тейлор Э. и Уилер Дж. «Исследование черных дыр: введение в общую теорию относительности». Эддисон Уэсли Лонгман, 2000 г. https://www.amazon.com/Exploring-Black-Holes-Introduction-Relativity/dp/020138423X (открывается в новой вкладке)

Примечание редактора: Впервые эта история была опубликована 27 октября 2020 года. Она была обновлена ​​и переиздана 8 февраля 2022 года. Что на самом деле происходит в центре черной дыры? askaspaceman.com (открывается в новой вкладке) . Спасибо Энди П., Бриттани, Джеффу Дж., Роберту С., Владимиру Б., Джеку С., @Grobillard и Джеймсу Л. за вопросы, которые привели к написанию этой статьи! Задайте свой вопрос в Твиттере, используя хэштег #AskASpaceman или подписавшись на Пола

@PaulMattSutter (открывается в новой вкладке) и facebook.com/PaulMattSutter (открывается в новой вкладке) .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Пол М. Саттер — астрофизик из SUNY Stony Brook и Института Флэтайрон в Нью-Йорке. Пол получил докторскую степень по физике в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн в 2011 году и провел три года в Парижском институте астрофизики, после чего получил стажировку в Триесте, Италия. регионов Вселенной до самых ранних моментов Большого Взрыва до охоты за первыми звездами. В качестве «звездного агента» Пол уже несколько лет страстно вовлекает общественность в популяризацию науки. Он ведущий популярной программы «Спроси космонавта!» подкаста, автор книг «Твое место во Вселенной» и «Как умереть в космосе», часто появляется на телевидении, в том числе на канале «Погода», где он является официальным специалистом по космосу.

черная дыра | Определение, формирование, типы, изображения и факты

черная дыра в M87

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:
Рейнхард Гензель Кип Торн Андреа Гез Стивен Хокинг Субрахманьян Чандрасекар
Похожие темы:
аккреционный диск горизонт событий мини черная дыра Диаграмма Пенроуза Черная дыра Керра

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Что такое черная дыра?

Черная дыра — это космическое тело с чрезвычайно сильной гравитацией, из которого не может вырваться даже свет.

Черные дыры обычно нельзя наблюдать напрямую, но их можно «наблюдать» по влиянию их огромных гравитационных полей на близлежащее вещество.

Какова структура черной дыры?

Сингулярность представляет собой центр черной дыры, скрытый «поверхностью» объекта, горизонтом событий. Внутри горизонта событий скорость убегания превышает скорость света, так что даже лучи света не могут выйти в космос.

Как образуется черная дыра?

Черная дыра может образоваться в результате гибели массивной звезды. В конце жизни массивной звезды ядро ​​становится нестабильным и разрушается само по себе, а внешние слои звезды сдуваются. Сокрушительный вес составляющего вещества, падающего со всех сторон, сжимает умирающую звезду до точки нулевого объема и бесконечной плотности, называемой сингулярностью.

Какие есть примеры черных дыр?

Один из примеров черной дыры можно найти в Лебеде X-1, двойной рентгеновской системе, состоящей из голубого сверхгиганта и невидимого компаньона, масса которого в 14,8 раза больше массы Солнца.

Другим примером является Стрелец А*, сверхмассивная черная дыра, существующая в центре Галактики Млечный Путь.

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

черная дыра , космическое тело с чрезвычайно сильной гравитацией, из которого ничего, даже свет, не может вырваться. Черная дыра может образоваться в результате гибели массивной звезды. Когда такая звезда исчерпает внутреннее термоядерное топливо в своем ядре в конце своей жизни, ядро ​​становится нестабильным и гравитационно коллапсирует внутрь себя, а внешние слои звезды сдуваются. Сокрушительный вес составляющего вещества, падающего со всех сторон, сжимает умирающую звезду до точки нулевого объема и бесконечной плотности, называемой сингулярностью.

Узнайте подробности о черной дыре

Просмотреть все видео к этой статье

Подробная информация о структуре черной дыры рассчитана на основе общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Сингулярность представляет собой центр черной дыры и скрыта «поверхностью» объекта, горизонтом событий. Внутри горизонта событий скорость убегания (то есть скорость, необходимая для выхода вещества из гравитационного поля космического объекта) превышает скорость света, так что даже лучи света не могут выйти в космос. Радиус горизонта событий называется радиусом Шварцшильда в честь немецкого астронома Карла Шварцшильда, который в 1916 предсказал существование коллапсирующих звездных тел, не излучающих никакого излучения. Размер радиуса Шварцшильда пропорционален массе коллапсирующей звезды. Для черной дыры с массой в 10 раз большей, чем у Солнца, радиус будет равен 30 км (18,6 мили).

Викторина “Британника”

Все в космосе за 25 минут

Вы когда-нибудь хотели увидеть все в космосе всего за 25 минут? Теперь вы можете с этой викториной, которая пронесет вас от планет до черных дыр и искусственных спутников. Если вы можете закончить его менее чем за 15 минут, вы мастер вселенной!

Только самые массивные звезды, имеющие массу более трех солнечных, в конце своей жизни становятся черными дырами. Звезды с меньшим количеством массы эволюционируют в менее сжатые тела, либо белые карлики, либо нейтронные звезды.

Черные дыры обычно невозможно наблюдать напрямую из-за их небольшого размера и того факта, что они не излучают свет. Однако их можно «наблюдать» по влиянию их огромных гравитационных полей на близлежащую материю. Например, если черная дыра является членом двойной звездной системы, вещество, втекающее в нее от ее компаньона, сильно нагревается, а затем сильно излучает рентгеновские лучи, прежде чем войти в горизонт событий черной дыры и исчезнуть навсегда. Одна из составляющих звезд двойной рентгеновской системы Лебедь X-1 — черная дыра. Обнаружен в 1971 в созвездии Лебедя, эта двойная система состоит из голубого сверхгиганта и невидимого компаньона, масса которого в 14,8 раза больше массы Солнца, которые обращаются друг вокруг друга за период в 5,6 дня.

Некоторые черные дыры, по-видимому, имеют незвездное происхождение. Различные астрономы предполагают, что большие объемы межзвездного газа собираются и коллапсируют в сверхмассивные черные дыры в центрах квазаров и галактик. По оценкам, масса газа, быстро падающая в черную дыру, выделяет более чем в 100 раз больше энергии, чем такое же количество массы высвобождается в результате ядерного синтеза. Соответственно, коллапс межзвездного газа в миллионы или миллиарды солнечных масс под действием силы гравитации в большую черную дыру объясняет огромный выход энергии квазарами и некоторыми галактическими системами.

Одна такая сверхмассивная черная дыра, Стрелец A*, существует в центре Галактики Млечный Путь. Наблюдения за звездами, вращающимися вокруг Стрельца А*, демонстрируют наличие черной дыры с массой, эквивалентной более чем 4 000 000 Солнц. (За эти наблюдения американский астроном Андреа Гез и немецкий астроном Рейнхард Гензель были удостоены Нобелевской премии по физике 2020 года.) Сверхмассивные черные дыры были обнаружены и в других галактиках. В 2017 году телескоп Event Horizon получил изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87. Эта черная дыра имеет массу, равную шести с половиной миллиардам Солнц, но имеет диаметр всего 38 миллиардов километров (24 миллиарда миль). Это была первая черная дыра, полученная напрямую. О существовании еще более крупных черных дыр, каждая с массой, равной 10 миллиардам Солнц, можно судить по энергетическому воздействию на газ, вращающийся с чрезвычайно высокой скоростью вокруг центра NGC 3842 и NGC 4889., галактики вблизи Млечного Пути.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подписаться сейчас

Британский астрофизик Стивен Хокинг предположил существование другого вида незвездных черных дыр. Согласно теории Хокинга, многочисленные крошечные первичные черные дыры, возможно, с массой, равной массе астероида или меньшей, могли быть созданы во время Большого взрыва, состояния чрезвычайно высоких температур и плотности, в котором Вселенная возникла 13,8 миллиарда лет назад. назад. Эти так называемые мини-черные дыры, как и более массивные, со временем теряют массу из-за излучения Хокинга и исчезают. Если некоторые теории Вселенной, требующие дополнительных измерений, верны, Большой адронный коллайдер может создать значительное количество мини-черных дыр.

Оставить комментарий