Совет 1: Что такое черная дыра

С тех пор как понятие "черная дыра" вошло в употребление, а интерес к этому явлению активно поддерживают кинематографисты, создавая все новые фильмы о тайнах космоса, эта загадка Вселенной никого не оставляет равнодушным. Так что это такое - черная дыра?

Теории существования черных дыр



Черная дыра является особенной областью в пространстве. Это некое скопление черной материи, способное втягивать в себя и поглощать другие объекты космоса. Явление черных дыр до сих пор не изучено. Все имеющиеся данные - всего лишь теории и предположения ученых астрономов.
Название "черная дыра" ввел в употребление ученый ДЖ.А. Уилер в 1968 году в Принстонском университете.


Существует теория, что черные дыры в космосе являются звездами, но необычными, наподобие нейтронных. Черная дыра - это звезда-невидимка, потому что имеет очень большую плотность свечения и не посылает в космос абсолютно никакого излучения. Поэтому она невидима ни в инфракрасных, ни в рентгеновских, ни в радиолучах.

Эту ситуацию объяснил французский астроном П. Лаплас еще за 150 лет до открытия черных дыр в космосе. Согласно его доводам, если звезда имеет плотность, равную плотности Земли, и диаметр, превышающий диаметр Солнца в 250 раз, то она не дает лучам света распространяться по Вселенной в силу своего тяготения, поэтому и остается невидимой. Таким образом предполагается, что черные дыры являются самыми мощными излучающими объектами во Вселенной, но при этом они не имеют твердой поверхности.

Свойства черных дыр



Все предполагаемые свойства черных дыр основаны на теории относительности, выведенной в 20 веке А.Эйнштейном. Любой традиционный подход к изучению этого явления не дает никакого убедительного объяснения явлению черных дыр.

Главное свойство черной дыры - способность искривлять время и пространство. Любой движущийся объект, попавший в ее гравитационное поле, неизбежно будет втянут внутрь, т.к. при этом вокруг объекта возникает плотный гравитационный вихрь, некая воронка. При этом трансформируется и понятие времени. Ученые расчетным путем все же склоняются к выводу, что черные дыры - это не небесные тела в общепринятом понимании. Это действительно некие дыры, червоточины во времени и пространстве, способные изменять и уплотнять его.
Черная дыра - замкнутая область пространства, в которую сжато вещество и откуда ничто не может выйти, даже свет.


Согласно расчетам астрономов, при том мощном гравитационном поле, которое существует внутри черных дыр, ни один объект не сможет остаться невредимым. Его мгновенно разорвет на миллиарды кусочков еще до того, как он попадет внутрь. Однако при этом не исключается возможность обмена частицами и информацией с их помощью. А если черная дыра имеет массу, как минимум в миллиард раз превышающую массу Солнца (сверхмассивная), то теоретически возможно и передвижение объектов сквозь нее без опасности быть разорванными гравитацией.

Конечно, это только теории, ведь исследования ученых еще слишком далеки от понимания того, какие процессы и возможности скрывают черные дыры. Вполне возможно, в будущем нечто подобное может осуществиться.

Совет 2: Как выглядит черная дыра

Теоретическая возможность существования черных дыр следовала еще из решения уравнений Эйнштейна, их существование было подтверждено с дальнейшим развитием науки. Однако споры о внешнем облике этих объектов продолжались до недавнего времени.
Инструкция
1
Черные дыры изображали огромными черными пузырями с завихрениями или в виде огромных воронок, иллюстрируя их способность поглощать материю, искажать световые лучи. Однако подобное представление об их внешнем виде далеко от действительности. Их видимые границы (горизонты событий) выглядят иначе.
2
Астроном Айман Б. Камруддин из Калифорнийского университета на очередном слете астрономического сообщества Америки представил изображение черной дыры. Черная дыра моделировалась на компьютере, основываясь на информации, полученной от сверхмощных радиотелескопов. Коллеги Камруддина, которые работают с ним над программой «Телескоп горизонта событий», уверены - черные дыры похожи на полумесяцы, а не на правильные сферы. Ведь так и выглядит дыра Стрелец А., расположенная в сердцевине галактики Млечный Путь, которой принадлежит и наша система.
3
Стрелец А. выглядит как полумесяц, поскольку вокруг нее обращается газовый диск по форме напоминающей пончик, его края втягиваются внутрь. Черная дыра является темным пятном в центре «пончика».
4
В сердцевинах большинства галактик располагаются сверхмассивные черные дыры, это давно доказано. Масса этих гигантских объектов в миллионы раз больше массы обычных дыр, возникающих в тот момент, когда коллапсируют звезды. Подобные огромные черные дыры поглощают небесные тела, газ и иногда даже звезды, выбрасывая значительную часть поглощенной материи в виде так называемых джетов. Джетами называют пучки сильно разогретой плазмы, движущиеся со скоростью близкой к скорости света. Существование джетов уже продолжительное время не вызывает сомнений, но их связь с гигантскими черными дырами установлена лишь недавно командой астрофизиков, которых возглавляет Шепард Делеман, во время изучения ядра галактики М87.

Совет 3: Как астрономы вычислили массу черной дыры

Черные дыры являются одними из самых загадочных объектов во вселенной. Теоретическая возможность их существования вытекала еще из некоторых уравнений Альберта Эйнштейна, но споры о реальности этого феномена велись долгие годы. Тем не менее, в итоге черные дыры были не только обнаружены, но и «взвешены».



Черной дырой называют область в пространстве-времени с очень большой гравитацией, ее не могут покинуть даже фотоны света. Так как данная область ничего не выпускает наружу, ее нельзя увидеть, о существовании черной дыры можно судить только по вносимым ею возмущениям в окружающее пространство. Проходя мимо какой-нибудь звезды, черная дыра в буквальном смысле разрывает ее на части. Именно наблюдение подобных явлений и позволяет ученым определить местоположение черной дыры.

При разрыве звезды черной дырой остатки звездного вещества разгоняются до больших скоростей, что приводит к появлению различных изучений, в том числе и регистрируемых радиотелескопами. Ученым удалось проанализировать излучение от вспышки звезды Swift J1644+57, зафиксированной в марте 2011 года. Это была самая мощная из регистрировавшихся вспышек подобного рода. Первоначальной причиной ее появления посчитали вспышку сверхновой звезды, но вскоре от этого предположения отказались. Взрывы сверхновых затухают через несколько дней, тогда как в данном случае излучение продолжалось несколько месяцев. Его источником оказалось разогретое до высоких температур вещество звезды, поглощаемой черной дырой.

Было установлено, что излучение изменяется с частотой 200 секунд, это объяснили вращением втягиваемого звездного вещества вокруг черной дыры. Основываясь на характеристиках излучения, исследователи смогли вычислить примерную массу черной дыры – от 450 тысяч до 5 миллионов масс Солнца. Такие показатели вполне соответствуют сверхмассивным черным дырам, которые присутствуют в центре большинства галактик. Рассчитать массу более точно пока невозможно, так как ученым приходится основываться на косвенных показателях.

Это не первая черная дыра, массу которой удалось вычислить. Так, в июле 2012 года исследователи смогли рассчитать массу черной дыры HLX-1, она оказалась в районе от 9 до 90 тысяч солнечных масс.

Стоит отметить, что всплеск излучения, образующийся при разрушении звезды черной дырой, имеет колоссальную мощность и может быть очень опасен. Например, интенсивность рентгеновского излучения от материи, засасываемой черной дырой HLX-1, превышает интенсивность солнечной радиации в 260 миллионов раз. Если Земля попадет в центральный луч такого излучения, жизнь на нашей планете полностью прекратится.


Совет 4: Что такое большой взрыв

Сериал с аналогичным названием смотрят миллионы телезрителей по всему миру, однако о том, что же это, в сущности, такое – Большой взрыв, мало кто размышляет, ведь далеко не всем близка физика и астрономия. Между тем, это главная космологическая теория, объясняющая происхождение Вселенной.



Теория Большого взрыва – звучит одновременно и романтично, и пугающе, и тривиально, и научно. Что же такое этот самый Большой взрыв? Как он произошел и как повлиял на появление и становление Вселенной, и чем, в конце концов, заслужил такую популярность?

Герой Джареда Лето, Немо, в фильме «Господин Никто» размышляет на эту тему: «Что было до Большого взрыва? Дело в том, что не было никакого «до». До Большого взрыва время не существовало. Рождение времени – результат расширения Вселенной». Человеческому уму довольно трудно представить себе, что время могло не существовать, что могло не существовать вообще ничего, и постоянно в голове вертится вопрос: «Хотя бы пустота была?». Но дело в том, что по теории Большого взрыва не было даже пустоты.

До Большого взрыва Вселенная находилась в так называемом сингулярном состоянии, то есть имела бесконечную плотность и температуру. Около 13,7 миллиардов лет назад произошел тот самый взрыв, после которого Вселенная начала расширяться с невероятной скоростью. Настолько быстро, что из чистой энергии начали зарождаться первые субатомные частицы, которые через много тысяч лет превратились в первые атомы – мельчайшие составные частицы материи.

Основные постулаты теории Большого взрыва сформулировал бельгиец Жорж Леметр. Как ни странно, Леметр был одновременно и ученым, и священником. В основу теории Большого взрыва легла теория относительности, которая позволила представить развитие Вселенной с самого первого момента времени, однако предположить, как именно развивалась Вселенная на начальных этапах, все-таки пока не удается.

Согласно теории, Вселенная и сейчас продолжает постоянно расширяться с огромной скоростью, но в один момент расширится настолько, что превратится в огромную черную дыру, и тогда Вселенная снова вернется к сингулярному состоянию.

С помощью теории Большого взрыва ученые выявили удивительный парадокс – Вселенную принято считать бесконечной, и, тем не менее, она конечна. С другой стороны, учеными уже было доказано, что любая бесконечность все равно конечна. А значит, рано или поздно Вселенная вновь исчезнет. Впрочем, это произойдет лишь в том случае, если средняя плотность вещества Вселенной превышает критическую, рассчитанную в теории. Только вот рассчитать саму среднюю плотность рассчитать невозможно.

Был ли Большой взрыв на самом деле? Если был, как именно он произошел, и как развивалась наша Вселенная? Ждет ли ее конец, или она будет существовать вечно? И действительно ли Вселенная бесконечна? Теория дает вопросов куда больше, чем ответов, тем не менее, на ней во многом базируется современная наука. Впрочем, нет в мире ничего более абстрактного, чем точные науки, которые и позволяют человеку развиваться и познавать мир вокруг него.


Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500