Авторы: ,

Рубрика: Физика

Опубликовано в Молодой учёный №2 (136) январь 2017 г.

Дата публикации: 17.01.2017

Статья просмотрена: 279 раз

Библиографическое описание:

Долбин А. А., Тарасова А. А. Черные дыры // Молодой ученый. — 2017. — №2. — С. 16-18. — URL https://moluch.ru/archive/136/38043/ (дата обращения: 23.05.2018).



В данной статье рассматривается существование Черных дыр во вселенной. Рассказывается о их особенностях и размерах, и как они могут повлиять на нашу жизнь.

Ключевые слова: вселенная, черные дыры, время, космос, наука

Мы знаем, что современная гуманитарная мысль обращает внимание на устройство вселенной. Эта проблем была в центре интересах философии еще в древности, к примеру, мир как единство рассматривал натур философ античности Фалес Милетский. Также в классической философии Платон рассматривал мир, как стоящий в центре мира окруженный девятью сферами. Изучая все это, мы решили углубиться в мир космоса и затронуть тему о таких объектах, как Черные дыры.

Черные дыры, несомненно, самые странные и загадочные объекты в космосе. Их причудливые свойства могут бросить вызов законам физики Вселенной и даже природе существующей действительности. Чтобы понять, что же такое черные дыры, мы должны научиться думать «вне коробки» и применить немного фантазии. Черные дыры образуются из ядер супер массивных звёзд, которые можно охарактеризовать как область пространства, где огромная масса сосредоточенна в пустоте, и ничего, даже свет не может там избежать гравитационного притяжения. Это та область, где вторая космическая скорость превышает скорость света. И чем более массивный объект движения, тем быстрее он должен двигаться для того чтобы избавиться от силы своей тяжести. Это известно как вторая космическая скорость.

Знаете ли вы самую большую черную дыру во всей Вселенной? Самой большой черной дырой во Вселенной является черная дыра, расположенная в центре галактики NGG 1277 в созвездии Персея, находящаяся на расстоянии 228 миллионов св. лет от Земли.

Черные дыры настолько массивны, что их вторая космическая скорость быстрее, чем скорость света. Поскольку ничего не может двигаться быстрее, чем свет, то ничего и не может избежать гравитация черной дыры. Теория относительности Эйнштейна стала ключом к пониманию черных дыр. Она утверждает, что гравитация влияет на время. Чем более массивный объект в космосе, тем больше он замедляет время. Гравитация же черной дыры настолько огромна, что она практически останавливает ход времени. Если снаружи черной дыры наблюдать, как падает космический корабль, то можно увидеть, что он все больше и больше замедляется и, в конце концов, исчезает. Распространенный миф о черных дырах говорит, о том, что они всасывают всю материю вокруг себя. Но, это не так. Они будут всасывать материю, которая находится на определенном расстоянии, а в остальном они действуют не иначе, чем массивные звезды. Если, например, наше Солнце станет черной дырой, планеты будут и дальше вращаться по своей орбите, как они это и сегодня.

Теория относительности Эйнштейна описывает гравитацию как искривление пространства-времени. Чем массивнее объект, тем больше это искажение будет. Черные дыры настолько огромны, что они искажают пространство времени, и оно отодвигается в глубокую и бездонную пустоту, от которой ничто не может укрыться.

Черные дыры, на самом деле формируется из сверхмассивных звезд, масса которых, по крайней мере, в десять раз больше, чем наше Солнце. Когда горят звезды, в процессе синтеза выделяется сплав водорода. Данная ядерная реакция производит давление, которое позволяет выталкивать из центра водоворота звезды. И противодействует силе тяжести, которая тянет ее обратно внутрь. Эти две силы идеально сбалансированы. Что позволяет звезде не разрушиться. Когда она исчерпывает свой запас водородного топлива, баланс нарушается.

Массивные звезды погибают и в результате взрыва, образуются сверхновая звезда. Что происходит после этого, зависит от ее массы. Большинство из них остаются позади ядра, именуемого Белым Карликом. Оно обычно окружено постоянно расширяющейся оболочкой газа. В некоторых, редких случаях масса звезды настолько велика, что гравитация черной дыры будет тянуть ее тело очень сильно, после чего она может стать крошечной, компактным объектом, известным как нейтронная звезда. Но в очень редких случаях, существует так много массы в звезде, что гравитация буквально сходит с ума. Ничто во Вселенной не может остановить распад. Звезда коллапсирует в самой себе и останавливается только тогда, когда занимает определенную точку в пространстве. Она в буквальном смысле перестает существовать. Однако при этом, оставляя за собой массу и силу тяжести. Теперь это еще одна черная дыра, один из самых необычных объектов в космосе.

Когда супер массивная звезда коллапсирует в черную дыру, она не становиться настолько маленькой, чтобы больше не иметь никакого физического размера. Это ее плотная, уменьшенная модель, но при этом содержащая то же количество массы, что и исходная звезда. Главная особенность черной дыры — это то, что известно как сингулярность, и она определяет ее центр. Область, где фундаментальные законы физики и самой ткани пространства прекращают свое существование. Сингулярность — это в невидимый барьер, называемый горизонтом событий. Он знаменует собой появление внешней границы черной дыры, проявляющимся экстремальным гравитационным притяжением. Это точка, откуда нет возврата. Все, что пересекает горизонт событий, даже свет, обречен.

В ходе исследования черных дыр мы поняли, что не все чёрные дыры одинаковы. Мы обычно думаем, что всё чёрные дыры по сути одно и то же. Однако астрономы недавно выяснили, что их можно разделить на несколько разновидностей.

Есть вращающиеся чёрные дыры, черные дыры с электрическим зарядом и чёрные дыры, включающие черты первых двух. Обычные чёрные дыры возникают путём поглощения материи, а вращающаяся чёрная дыра образуется путём слияния двух таких дыр.

Эти чёрные дыры расходуют намного больше энергии из-за возросшего возмущения пространства. Заряженная вращающаяся чёрная дыра действует как ускоритель частиц.

Чёрная дыра, названная GRS 1915+105, находится на расстоянии около 35 тысяч световых лет от Земли. Она крутится со скоростью 950 оборотов в секунду.

Так же мы вычитали, что они достаточно шумные. Всё, что окружает чёрную дыру, затягивается в эту бездну и одновременно с этим ускоряется. Горизонт событий (граница области пространства-времени, начиная с которой информация не может достичь наблюдателя из-за конечности скорости света) разгоняет частицы почти до скорости света.

Во время пересечения материей центра горизонта событий возникает булькающий звук. Этот звук является преобразованием энергии движения в звуковые волны.

В 2003-м году астрономы с помощью космической рентгеновской обсерватории Чандра зафиксировали звуковые волны, исходящие от сверхмассивной чёрной дыры, находящейся на расстоянии 250 миллионов световых лет.

Еще один интересный факт, о котором мы узнали, что они замедляют время. Свет огибает горизонт событий, но, в конечном счете, он захватывается в небытие, когда проникает внутрь.

Можно описать то, что произойдёт с часами, если они попадут внутрь чёрной дыры и уцелеют там. По мере приближения к горизонту событий, они будут замедляться и в конце концов полностью остановятся.

Эта заморозка времени происходит вследствие гравитационного замедления времени, которое объясняется теорией относительности Эйнштейна. Сила притяжения в чёрной дыре настолько велика, что она может замедлять время. С точки зрения часов, всё идёт нормально. Часы пропадут из поля зрения, в то время как свет от них будет ещё растягиваться. Свет будет становиться всё более красным, длина волны будет увеличиваться и в итоге он выйдет за пределы видимого спектра.

Еще мы поняли, что мы состоим из одного и того же материала. Некоторые исследователи полагают, что чёрные дыры помогут нам при создании новых элементов, потому что они разбивают материю на субатомные частицы.

Эти частицы участвуют в образовании звёзд, что в свою очередь ведёт к созданию элементов тяжелее гелия, таких как железо и углерод, необходимых для образования твёрдых планет и жизни. Эти элементы входят в состав всего, что имеет массу, а значит и нас с вами.

Еще один интересный факт о котором мы узнали, что физик-теоретик Стивен Хокинг рассказал на публичной лекции в Стокгольме о разработанной им теории возврата информации из черной дыры. Об этом сообщает The Guardian.

По словам Хокинга, утверждение, будто такая информация исчезает навсегда, неверно. Ученый считает, что она либо запечатлевается на границе черной дыры в виде своеобразной «голограммы», либо попадает в альтернативную вселенную.

Хокинг уточнил, что дыра должна вращаться и быть больших размеров, чтобы потенциально сообщаться с другой вселенной. Он предупредил, что попасть обратно в нашу вселенную тем же путем информация уже не может.

«Если у вас возникает ощущение, будто вы попали в черную дыру, не сдавайтесь. Из нее есть выход», — пошутил он.

Черной дырой в астрофизике принято называть область в пространстве-времени, гравитационное поле которой настолько велико, что его не могут покинуть даже кванты света, движущиеся на предельной скорости. В январе 2014 года Стивен Хокинг выложил на arXiv.org препринт своей статьи, в которой написал, что черных дыр в классическом понимании этого слова не существует.

Еще на днях мы узнали, что оказывается существуют, черные и белые дыры. Ученые говорят о том, что, кроме черных, есть и белые дыры. Они постоянно выбрасывают материю и энергию. И хотя белых дыр никто не видел, то, что они существуют, доказано математически. Астрофизики из Калифорнийского университета недавно вычислили их, решая с помощью суперкомпьютера уравнения теории относительности Эйнштейна». Белых дыр столько же, сколько черных, — убежден американский космолог Блэйк Темпл. — Это космические вулканы, которые выбрасывают поглощенную черными дырами материю, порождая новые вселенные». При этом в точке разрыва между двумя вселенными может существовать своего рода туннель: черная дыра со стороны нашей вселенной и белая со стороны другой. Астрофизики полагают, что вся материя, которая исчезает в черной дыре, в неизмененном виде выталкивается наружу белой. Но происходит это не в последовательности «поглотил — выбросил». Согласно теории относительности, время может течь вспять. «Поэтому, — утверждает профессор Игорь Новиков, член-корреспондент Российской академии наук, — поглощенное выталкивается белой дырой еще до момента поглощения».

Существование черных дыр, предсказанных в их современном понимании общей теорией относительности, с большой долей вероятности уже подтверждено наблюдениями. Если эта вероятность превратится в полную уверенность, то роль черных дыр как источников активности ядер галактик и квазаров позволит считать их важнейшим элементом мироздания.

Литература:

  1. Фалес Милетский, Пути к истине [Электронный ресурс] URL: http://istina.rin.ru/cgi-bin/print.pl?sait=3&id=1575
  2. Космология Платона [Электронный ресурс] URL: http://eurasialand.ru/txt/kanke/14.htm
  3. Теория относительности Эйнштейна [Электронный ресурс] URL: http://elementy.ru/trefil/43/Teoriya_otnositelnosti
  4. Черные дыры во Вселенной [Электронный ресурс] URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/8028/
  5. Исследование Черных дыр, значимость их во вселенной [Электронный ресурс] URL: http://www.kosmos19.narod.ru/blackhole.html
Основные термины (генерируются автоматически): черной дыры, Черные дыры, чёрные дыры, черных дыр, черные дыры, гравитация черной дыры, чёрной дыры, белые дыры, черная дыра, особенность черной дыры, границы черной дыры, черную дыру, границе черной дыры, относительности Эйнштейна, чёрные дыры одинаковы, Обычные чёрные дыры, Теория относительности Эйнштейна, черной дырой, сверхмассивной чёрной дыры, космическая скорость.


Ключевые слова

наука, время, Вселенная, черные дыры, космос

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос