Черные дыры. Загадка Вселенной

bl_hole (1)Писатели-фантасты на протяжении многих лет пытались заглянуть за край неизведанного. Создавались и машины времени, и целые транспортные сети, соединяющие звездные системы. Однако куда более необычно видеть дискуссии на эту тему в солидных научных изданиях. К сожалению, идея путешествий во времени через черную дыру не реализуема. Но – гипотетически – мы, пройдя сквозь черную дыру, имеем шанс обнаружить другую вселенную. Этот путь — мост Эйнштейна-Розена, более известный, как кротовая нора. Впрочем, сам Эйнштейн не верил, что такой феномен может возникнуть естественным образом в природе.

Теории и закономерности черных дыр

Астрофизики уверяют, что в центральной части скопления галактик в нашей Вселенной — словно сердце гигантского организма — притаилась огромная черная дыра. Есть черная дыра и в центре нашей галактики. А вот механизм зарождения этих атлантов пока ученым не ясен. Есть теория черных дыр, согласно которой  их зародыши  могли возникнуть в первые секунды после появления Вселенной. Правда, речь идет о дырах с малой массой. И предполагают, соответственно, что эти неоднородности пространства могли стать центрами дальнейшего формирования галактик.

Другая теория черных дыр говорит о том, что они – результат случайных колебаний плотности газа. Эта теория объединяла принцип формирования звезд и черных дыр.

Черную дыру от остального пространства отделяет «горизонт событий» — некая поверхность, на которой вторая космическая скорость и скорость света становятся равны. Для справки: вторую космическую скорость зовут скоростью убегания. Это та скорость, которая способна преодолеть рубеж притяжения, и позволить гипотетическому объекту улететь в пространство.

Ученые отследили интересную закономерность. Чем крупнее черная дыра и больше сама галактика, в которой эта дыра расположилась, тем реже там зарождаются новые звезды. Создается впечатление, что черные дыры препятствуют росту галактик, в некотором смысле придавая им форму. А вот почему масса галактики и масса черной дыры оказываются соизмеримы? Еще одна загадка черной дыры. Ученые пока не знают, как объяснить эту связь.

Вообще, чтобы понять, что такое эта загадочная черная дыра и как она образуется, требуется неплохая фантазия.  После того, как погибнет в результате взрыва массивная звезда, образуется сверхновая. Дальнейшая ее судьба зависит от ее массы. Чаще всего они становятся белыми карликами, окруженными оболочкой газа.

А вот изначально массивных «счастливчиков» ждет иная судьба. Они продолжают сжиматься, пока гравитация не сойдет с ума. Звезда буквально перестает существовать, впрочем, сохраняя при этом массу и силу тяжести. Теперь это еще одна черная дыра, главная особенность которой известна как сингулярность.

Загадка черной дыры в том, что в ее центре теряют смысл фундаментальные законы физики, и даже пространственно-временные зависимости перестают работать. Здесь, по теории Эйнштейна, находится своеобразная точка невозврата. Любой объект, путешествующий в пространстве и сглупивший настолько, чтобы приблизиться к черной дыре, будет пойман в капкан ее гравитационного поля. Это может оказаться звезда, планета, даже свет. Теоретически существует вероятность избежать ловушки черной дыры, если удастся организовать на объект более сильное воздействие. Разумеется, если притягиваемое тело достигло горизонта событий – пиши «пропало». Чтобы покинуть его, нужно развить скорость, превышающую скорость света.

Досадно, что внутрь черной дыры заглянуть тем более нереально. Астрофизики убеждены, что даже маленькая черная дыра растерзает человека до того, как он пересечет горизонт событий. Суть этого будет в том, что сила притяжения будет действовать на тело неравномерно. Это как если лететь в дыру ногами вперед, то сила притяжения, воздействующая на ступни, многократно превысит ту, что притягивает голову.

Долгое время черные дыры полагали математической шуткой, которая не имела ничего общего с реальностью. В черные дыры попросту долгое время не верили. Даже Альберт Эйнштейн, хотя он же и вывел их существование из своей теории относительности. Первую предполагаемую черную дыру засекли в созвездии Лебедя лишь в 1971. Сейчас признаки существования черных дыр вычислены, однако ученые еще не могут ответить на все вопросы. Сегодня черные дыры — настоящая загадка Вселенной, вызов всему человечеству, а, может, и не только нашей планеты.

Лилипут и гигант

bl_hole (2)Самую меленькую черную дыру открыли в 2008 году. Она была обнаружена в созвездии Жертвенника, всего-то на расстоянии десяти тысяч световых лет от Земли. Всеми своими 24 километрами, при массе в 3,8 раза больше нашего Солнца, она образует двойную звездную систему на пару со звездой ХТЕ J1650—500. В целом, теоретические выкладки привели к выводу, что минимальная масса черных дыр должна колебаться в пределах 1,7—2,7 от массы Солнца.

А вот самый большой представитель черных дыр поселился в созвездии Персея, на расстоянии свыше 220 миллионов световых лет от Земли.

Парадокс времени

Черные дыры настолько плотные области пространства, что даже свет не может вырваться из ловушки их гравитационного притяжения. Обыватели полагают, что все черные дыры – одинаковы. Однако не так давно астрономы выяснили, что это не совсем так. Теперь теоретики выделяют вращающиеся черные дыры, дыры с электрическим зарядом и смешанный тип, объединяющий черты первых двух.

Вращающаяся черная дыра предположительно возникает после слияния двух обычных. Подобные поглотители отличаются куда более высокими расходами энергии, а заряженная черная дыра этого типа действует как ускоритель частиц. Из известных вращающихся черных дыр можно вспомнить GRS 1915+105, которая выполняет 950 оборотов в секунду и находится от нас на расстоянии примерно около 35 тысяч световых лет.

Согласно теории относительности Эйнштейна, гравитация оказывает влияние на время. Замедление времени будет прямо пропорционально зависеть от массы космического объекта. Утверждают, что гравитация черной дыры практически останавливает время – настолько она велика. Если бросить в черную дыру часы и предположить, что они там уцелеют, то по мере приближения к горизонту событий, их ход замедлится, а затем прибор полностью станет. Самое интересное, что с «точки зрения» часов, все будет идти как обычно – вот оно, знаменитое искажение времени черной дыры.

Существует распространенный миф, будто черная дыра, оправдывая свое название, поглощает всю материю, которая ее окружает. Однако ученые говорят, что это не совсем так. Только материя, находящаяся на определенном расстоянии, вызовет аппетит черной дыры, в остальном она будет действовать, как массивная звезда.

Зато поглощенная материя внутри загадочной черной дыры спрессуется и сожмется настолько – даже между отдельными элементами атомов – что в пространство, благодаря линиям магнитного поля, вырвутся субатомные частицы. Эти частицы довольно эффективно производят энергию. Этот путь преобразование массы в энергию примерно в пятьдесят раз более продуктивен, чем ядерный синтез.

Некоторые ученые-астрофизики надеются, что решенная загадка черных дыр поможет разгадать тайну создания новых элементов – дробят же они пойманную материю на субатомные частицы. А ведь именно из этих частиц образуются звезды, а позднее формируются более тяжелые элементы, в том числе железо и углерод. Эта пара необходима в образовании твердых планет и, собственно, жизни. Эти элементы есть во всем, так же как и в человеке.

Конечно, в ближайшее время нам с вами вряд ли грозит узнать, «что там – за горизонтом». Какие еще загадки и сюрпризы нам готовит Вселенная? Но почему бы нет? Вряд ли кто-то в шестнадцатом веке мог вообразить сегодняшние компьютеры, самолеты, ракеты! Кто знает, где, а главное, когда нам повезет?..

Метки:

Поделись статьей с друзьями!