Сёння астранамічная навука дасягнула небывалых поспехаў, але чалавецтву яшчэ далёка да вырашэння ўсіх загадак, што тоіць у сабе Сусвет. Сярод разнастайных касмічных аб'ектаў, якія бударажаць лепшыя розумы планеты, сустракаюцца і ўяўныя фантастычнымі, існуючымі за гранню звыклай фізікі. Як нейкія гравітацыйныя анамаліі, усярэдзіне якіх перакрыўляюцца прастору і час. Больш падрабязна пра тое, што ўяўляе сабой чорная дзірка і чаму яна так завецца, - у матэрыяле 24СМИ.
Чаму дзірка «чорная»?
8 дзіўных фактаў пра жывёл, у якія верылі людзі раней
Пад чорнай дзіркай у сучаснай навуцы разумеюць касмічны аб'ект, які валодае такой велізарнай масай, што пачынае засмоктваць ў сябе навакольнае матэрыю, уключаючы часціцы, якія рухаюцца з хуткасцю святла. То бок, сам святло не ў сілах пераадолець такое магутнае гравітацыйнае прыцягненне.
Адсюль і назва, замацаваўся ў навуковых колах. Дзірка - гэта месца, дзе назаўжды знікае трапіла туды прадмет. А колер кажа: названая так вобласць не выпускае ніякае выпраменьванне. Таму «чорная дзірка», па сутнасці, сінонім «нябачнасці», так як чалавечы вока не здолее разглядзець цёмная пляма на фоне змроку касмічнай прасторы.
Разгляданыя анамаліі маюць мяжы, перасякаючы якія любы аб'ект ужо не здольны пачаць рух назад, а асуджаны стаць часткай сверхмассивного касмічнага цела. Гэтая вобласць вакол чорнай дзіркі атрымала назву «гарызонт падзеяў».
адкрыццё
Якія адлюстроўваюць сутнасць з'явы тэрмінам навука стала карыстацца ў другой палове XX стагоддзя. Аднак аб чорных дзюрах даведаліся задоўга да гэтага. Яшчэ ў XVIII стагоддзі святар і прыродазнавец Джон Мичелл ўпершыню агучыў гіпотэзу аб існаванні зорак, якія валодаюць гравітацыйным полем такой сілы, што нават хуткасці святла будзе недастаткова, каб пакінуць яго межы.
У прапрацоўку тэорыі ў далейшым ўнеслі неацэнны ўклад шматлікія фізікі і матэматыкі, уключаючы Альберта Эйнштэйна. Аднак каб чорныя дзіркі сталі навуковым фактам, іх патрабавалася знайсці. Паўстала пытанне аб тым, як выявіць паглынальныя любое выпраменьванне аб'екты, якія нельга ўбачыць з дапамогай тэлескопа.
У гэтай сітуацыі навукоўцам дапамог вопыт, атрыманы ў ходзе работы над выяўленнем іншых неизлучающих аб'ектаў, такіх як цёмныя пылавыя імглістасці. Яны, падобна чорным плямам, становяцца бачнымі на фоне святлівых аб'ектаў, напрыклад, зорак і газавых туманнасцяў.
Гэты метад быў ужыты і для пошуку чорных дзюр па часціцам матэрыі, якія вылучаюць вялікая колькасць энергіі пры перасячэнні гарызонту падзей. Гэта значыць працэс заключаецца ў назіранні рухаюцца вакол вобласці з выключнай гравітацыйнай сілай часціц у момант паглынання матэрыі. Таму чорная дзірка выглядае як пляма з яркім дыскам вакол.
Існаванне гравітацыйных анамалій захоўвала статус тэарэтычнай мадэлі да 2015 года, калі здагадкі былі падмацаваныя новымі дадзенымі, у тым ліку і фота чорнай дзіркі, зробленым у 2019-м. На здымку зафіксавана цень аб'екта. Апошняе заахвоціла сусветную навуковую грамадскасць аб'явіць аб пачатку новага этапу ў вывучэнні космасу.
Як утвараюцца чорныя дзіркі
Шмат пытанняў спараджае механізм адукацыі чорных дзюр. Астрафізікі вылучылі чатыры версіі, якія тлумачаць з'яўленне ў космасе грозных «пажыральнікаў светаў».
У паглынальную святло вобласць здольна ператварыцца любая зорка, якая валодае дастатковай масай. Калі ў ёй перастаюць адбывацца тэрмаядзерныя рэакцыі, то яна «патухае», утвараючы пры гэтым новы тып касмічнага аб'екта:
- нейтронных зорак з неверагоднай шчыльнасцю рэчывы, якая мае масу, параўнальную з сонечнай, пры вельмі сціплых памерах (дыяметр не перавышае 20-30 км);
- сьвяціў на рэштках цеплавой энергіі і паступова астывае белы карлік (калі уласнай масы зоркі недастаткова для ператварэння ў нейтронную);
- калі зорка хоць бы ў 3 разы перавышае масай Сонца, то яна ўшчыльняецца настолькі, што ператвараецца ў чорную дзірку.
Калі першы сцэнар заснаваны на гравітацыйным калапсе зоркі, то другі - апісвае аналагічны працэс, толькі які адбываецца з больш масіўным аб'ектам, напрыклад, з часткай галактыкі. Як і зорка, апошняя памяншаецца ў памерах пад дзеяннем уласнай прыцягнення і канцэнтруе ўсю масу рэчывы ў невялікім аб'ёме. Сёння навукоўцам вядома аб наяўнасці чорных дзюр у цэнтрах мноства галактык па ўсёй Сусвету.
Па трэцім сцэнары сверхмассивным астрафізічнай целаў адводзіцца месца на першых старонках гісторыі Сусвету, калі тая толькі пачала пашырацца. Вялікі выбух сфармаваў ўмовы, у якіх стала магчымым ўзнікненне участкаў з падвышанай шчыльнасцю - першасных чорных дзюр. А далей пашырэнне Сусвету «Раскіданае» іх па касмічнай прасторы.
Апошняя версія заснавана на тым, што чорная дзірка утвараецца ў выніку ядзерных рэакцый высокіх энергій, якія магчыма прайграць ў лабараторных умовах. Цікавы факт: адронны коллайдер, дзе і запускаюцца падобныя працэсы, выклікалі трывогу ў многіх, паколькі лічылася, што такія даследаванні прывядуць да адукацыі чорнай дзіркі прама на нашай планеце.
Тэарэтычна чорныя дзіркі, якія ўтварыліся з аб'ектаў рознай масы, могуць моцна адрознівацца адзін ад аднаго па памеры. Напрыклад, якія з'явіліся адразу пасля Вялікага выбуху здадуцца малюсенькімі на фоне гігантаў, якія важаць больш Сонца ў мільярды разоў. Таму навукоўцы падзялілі гэтыя займальныя аб'екты на класы: чорныя дзіркі зорнай масы, сверхмассивные і квантавыя.
У чорную дзірку зорнай масы трансфармавацца можа зорка, якая распачала астываць і сціскацца пад дзеяннем уласнай гравітацыі. Аднак усё залежыць ад масы і іншых параметраў, здольных выклікаць прыпынак сціску на пэўнай стадыі, і тады вынікам стане толькі звышшчыльная нейтронная зорка. Напрыклад, для таго, каб Сонца стала чорнай дзіркай, яму патрабуецца «набраць вагу», паколькі яго масы не хопіць для гравітацыйнага калапсу. На думку навукоўцаў, лёс нашага свяціла - ператварэнне ў белага карліка.
Ядра шэрагу галактык ўтрымліваюць сверхмассивные чорныя дзіркі, названыя так, паколькі іх памер немагчыма параўнаць з чым-небудзь знаёмым чалавецтву. Нават Сонца занадта мала, каб хаця б прыблізна апісаць гэтых гігантаў. Такая чорная дзірка - і ў цэнтры Млечнага Шляху.
Як ужо згадвалася, класіфікацыя прадугледжвае і наяўнасць квантавых чорных дзюр, якія маюць мікраскапічныя памеры і могуць нібыта быць спараджэннем ядзерных рэакцый, прайграваных пры належнай тэхнічнай аснашчанасці ў лабараторных умовах.
Але пакуль квантавыя дзіркі ўяўляюць сабой толькі тэарэтычна змадэляваны аб'ект, які, магчыма, знойдуць у будучыні.
Акрамя памераў, навукоўцы займаюцца даследаваннем і іншых асаблівасцяў чорных дзюр, напрыклад, такіх як зліццё. У тэорыі сутыкнення падобных касмічных утварэнняў адзін з адным магчымыя. І калі здараюцца, то прыводзяць да паступовага взаимопоглощению і адукацыі яшчэ большага ўчастка з анамальнымі характарыстыкамі.
Што здарыцца, калі патрапіць унутр чорнай дзіркі
Сярод бударажыць уяўленне задач, якія тычацца будовы чорных дзюр, найбольш цікавы пытанне аб тым, што здарыцца, калі чалавек патрапіць у гэтую экстрэмальную зону. І што там ўбачыць. Праверыць на практыцы гэта немагчыма, таму застаецца здавольвацца толькі гіпатэтычнымі сцэнарамі.Чорная дзірка - гэта вобласць, дзе перастаюць працаваць звыклыя законы фізікі, а сама рэальнасць расколваецца на дзве. Унутры чорнай дзіркі прастору і час пачынаюць перакрыўляцца да поўнага знікнення гэтых катэгорый. Таму тут з'яўляецца шэраг парадоксаў, якія выходзяць за рамкі разумення.
Зыходзячы з паданняў фізікаў, касманаўт, які наблізіцца да гарызонту падзей, адначасова загіне і пройдзе скрозь яго. Што далей - прадставіць цяжка. Тэарэтычна, калі патрапіць у чорную дзірку, будзе магчыма ўбачыць будучыню, бо там прастора і час мяняюцца месцамі.
Сустракаюцца здагадкі, што там апынецца партал, перанослы аб'ект на іншы канец Сусвету. Месца, дзе адмяняюцца зямныя правілы функцыянавання фізічных аб'ектаў, называюць сінгулярнасць. З ёй у выніку зліваецца ўсё, што трапляе ў дзірку, набываючы невядомыя навуцы формы існавання.
Планеты каля чорных дзюр
Сёння за чорнымі дзюрамі часта замацоўваюцца звання накшталт «самага страшнага аб'екта ў Сусвеце». Ўзнікаюць падобныя тытулы не на пустым месцы, калі ўлічваць наступнае: навукоўцы схіляюцца да таго, што на планетах, якія размяшчаюцца паблізу «разбуральнікаў светаў», нельга выявіць жыццё. Апошняе звязана з тым, што нават самая маленькая з сверхмассивных «пожирательниц матэрыі» спараджае прыліўныя сілы, якія пагражаюць цэласнасці усякага нябеснага цела, якое набліжалася да далягляду падзей.
На зараджэнне і развіццё жыцця на планеце напрамую ўплывае статычнасць цэнтра сістэмы, вакол якога тая звяртаецца. А пры з'яўленні побач з планетай чорнай дзіркі пачнецца паглынанне навакольнага матэрыі, якое вылучае такая колькасць энергіі, што знішчыць любыя біялагічныя формы. Такія ўмовы занадта экстрэмальных для эвалюцыі жывой матэрыі.
квазары
У пачатку другой паловы XX стагоддзя навукоўцы загаварылі пра існаванне квазараў. Па сутнасці, гэта актыўныя ядра маладых галактык, у якіх размешчаны чорныя дзіркі. Пры вялікім выдаленні такія аб'екты характарызуюцца наймагутным выпраменьваннем.
Гэта тлумачыцца тым, што ў роднай для квазара галактыцы прысутнічае настолькі уражлівых памераў чорная дзірка, што паглынанне ёй рэчывы стварае аккреционный дыск, які магчыма разглядзець на неверагодным адлегласці.
Сёння па квазараў вызначаюць месцазнаходжанне сверхмассивных чорных дзюр. Характэрна, што памерамі гэтыя займальныя аб'екты не перавышаюць Сонечную сістэму.
Стывен Хокінга пра з'яву
Знакаміты навуковец Стывен Хокінга таксама выказваўся пра будынак чорных дзюр. Па здагадках славутага фізіка, скрозь гэтыя аб'екты пралягае шлях у альтэрнатыўную Сусвет. Таму іх не варта баяцца, бо дзюры не знішчаюць пралітую на матэрыю, а толькі пераносяць у паралельнае касмічную прастору.Хокінга абапіраўся на тое, што інфармацыю нельга знішчаць, інакш у такім разе не існавала б такога паняцця, як «мінулае». Гэта значыць з чорнай дзіркі ёсць выйсце, праўда, вярнуцца ў зыходную кропку нельга, бо якое патрапіла за гарызонт падзей ужо не зможа яго пераадолець.
Бліжэйшыя да Зямлі
З часоў абгрунтавання існавання якія разглядаюцца ў гэтым артыкуле аб'ектаў навукоўцы хацелі знайсці тыя, што бліжэй за іншыя да Зямлі. І у 2019 годзе спробы маюць поспех. Астраномы абвясцілі аб адкрыцці чорнай дзіркі ў сузор'і Возніка, што прытулілася каля чырвонага гіганта і якая сілкуецца матэрыяй гэтую буйную зоркі. А пазней далажылі аб тым, што знойдзеная аналагічная, якая знаходзіцца яшчэ бліжэй да нашай планеты, у сузор'і Аднарога.
Аднарог, як назвалі аб'ект, не толькі бліжэйшы (размешчаны на выдаленні ў 1500 светлавых гадоў), але і самы маленькі з вядомых навуцы. А вось самая вялікая чорная дзірка з выяўленых навукоўцамі знойдзена ў галактычнай навале Abell 85 і называецца Holm 15A. Гэтая знаходка ў 10 тыс. Разоў пераўзыходзіць па масе нападніка, «Заселенай» ў цэнтры нашай галактыкі, - Стралец А *.
Гарвардскі астрафізікі ўжо вядуць пошукі дзіркі ўнутры Сонечнай сістэмы. Навукоўцы мяркуюць, што існаванне падобнага аб'екта побач з Зямлёй дапушчальна і яго магчыма будзе выявіць па светлавога дыску, з'яўляецца ў выніку паглынання матэрыі.
Чорныя і белыя
Не менш праблемным аб'ектам для вывучэння застаюцца пакуль не выяўленыя белыя дзіркі, згаданыя яшчэ Эйнштэйнам. Тэарэтычна, лічаць навукоўцы, абавязаны існаваць «чорныя дзіркі наадварот».
Гэта значыць сутнасць белых дзюр заключаецца ў наступным: апошнія не паглынаюць, а выкідваюць матэрыю вонкі. Іншымі словамі, гэта чорная дзірка, разгорнутая назад у часе. Паколькі ў фізічных формулах кірунак часу не гуляе ніякай ролі, то існаванне белых дзюр не ўяўляецца немагчымым. Аднак сёння гэта толькі не пацверджаная на практыцы мадэль.