Цікаві факти про чорні діри в космосі

Чорні діри в космосі — цікаві факти

Напевно, немає ніякого іншого об’єкта в космосі, який би привертав до себе стільки уваги й хвилював так уяву людини, як чорні діри. І це не дивно. Навіть назва даного космічного об’єкта вже починає малювати дивні картини чогось незвичайного. А коли людина довідається про те, що все, що попадає в район притягання чорної діри, або по-науковому в зону дії гравітаційного поля, зникають безвісти, то вона і сама поповнює ряди тих, хто цікавиться цією проблемою. Чорні діри в космосі — цікаві факти.

Галактика

Історія

А з того, що професор Кембриджського університету, астроном Д.Мічел, висунув гіпотезу про можливість існування в космосі тіл з величезною силою гравітації. Настільки, що навіть промінь світла не зможе звільнитися від такого притягання. Зробивши розрахунки й допустивши стискання Сонця до 6 км у діаметрі, він обґрунтував свою теорію. Це й було народженням нового космічного терміна – чорна діра. До аналогічних висновків прийшов учений із Франції П’єр-Симон Лаплас, але пізніше — в 1796 році. Назва не зовсім відбиває суть даного явища, адже повна відсутність світла – темрява, а не чорний колір.

Безумовно, гіпотеза не залишила байдужими вчених, і проблемою цих таємничих об’єктів всесвіту у свій час займалися видатні діячі науки. Серед них був творець теорії відносності Альберт Ейнштейн, який писав про них саме в контексті своїх відкриттів. До речі, сам він не вірив в існування цих космічних об’єктів. За іронією долі, в 1939 році Роберт Оппенгеймер, американський фізик і один з «батьків» творців ядерної зброї, довів існування чорних дір. І зробив це за допомогою теорії відносності Ейнштейна! В 1967 зусиллями астрофізика зі США Джона Уіллера чорні діри як фізичне явище були визнані вченим співтовариством. Саме він і ввів термін «чорна діра». Поки що все це були лише теоретичні дослідження, гіпотези, припущення, здогади, підкріплені лише математичними підрахунками. Справжній науці й усім любителям пізнання зоряного неба цього було мало. Потрібні були конкретні астрономічні спостереження, що підтверджують дану гіпотезу.

Зірки

Підтвердження існування

Практика – критерій істини. Існування чорних потрібно було підтвердити практично. Голландський астроном-дослідник Маартен-Шмідт в 1963 році побачив у свій телескоп дуже яскраві космічні об’єкти. Настільки яскраві, що їх світіння значне перевершувало світіння зірок, що знаходяться на значно більш близькій відстані.

Це навело його на думку, про те, що дане явище могло бути викликане тільки однієї причиною. А саме, поглинанням тілом великої маси навколишніх матеріальних об’єктів, притягнутих силою гравітації, дане явище називається акреція. Незвичайно яскраві об’єкти отримали назву квазар. Виходить, у центрі квазарів є чорна діра! Поглинаючи матерію квазарів, вона надавала їй таку швидкість, що частки випромінювали світло в навколишній простір. Цю світлу сферу навколо чорної діри називають акреційним диском. Він і дає можливість виявити чорну діру. Але тільки тоді, коли вона поглинає газопилову хмару або зірку. В інший час вона непомітна, інші методи дослідження (крім візуального спостереження) не дозволяють виявити її присутність.

Уперше чорні діри побачили в телескоп в 1971 році. Ця дата і є часом справжнього відкриття чорної діри.

Фотографія
Реальна фотографія

Виникнення, існування й зникнення

Виникнення

Існують різні версії пояснююче походження цих незвичайних об’єктів всесвіту. Але однозначної відповіді немає. Всесвіт повний таємниць, причому часом парадоксальних і не пояснених з погляду сучасної науки. Проте, існують наступні гіпотези виникнення чорних дір:

  • гравітаційний колапс масивної зірки в остаточному періоді її існування;
  • колапс центру галактики;
  • теорія Великого вибуху як першопричини виникнення чорних дір;
  • формування квантових чорних дір.

Зупинимося більш докладно на першому випадку, як найбільш реалістичному. Запас палива будь-якої зірки має обмежену природою межу. Не є винятком і наше Сонце. І як тільки цей запас починає закінчуватися, зірка «гасне». Час існування зірки обчислюється мільярдами років, рано або пізно зірка «згасає» перетворюючись при цьому, у залежності від розміру, у білого карлика, нейтронну зірку або чорну діру. Чорною дірою стають найбільші, масивні зірки, що мають гігантські розміри. Зірка масою, яка дорівнює приблизно масі десятьох наших Сонць, цілком може стати чорною дірою після закінчення свого життєвого циклу.

Але все це пояснює лише виникнення малих і середніх чорних дір. Звідки ж беруться гігантські чорні діри? Пояснення можна знайти в другій і третій гіпотезі.

Відверто кажучи, процес появи чорних дір до кінця ще не вивчений. До того ж він дуже складний і може тривати мільярди років. Є можливість наблизитися до істини, вивчаючи фізику проміжних чорних дір. Це ті самі зірки, що перебувають у процесі згасання.

Існування

У галактиці Чумацького шляху сотні мільйонів чорних дір. Стільки ж у галактиці Андромеда. А до неї – 2,5 мільйони світлових років. У нашій галактиці знаходиться неймовірно масивна чорна діра, навколо якої обертаються всі зірки Чумацького шляху. Сила гравітації чорної діри така, що притягає й не випускає навіть промінь світла. Але помітити саму величезну «красуню» у телескоп досить складно. Вона сама світло не випромінює. Можливість побачити чорну діру з’являється тільки в момент поглинання іншої зірки за характерним в цьому випадку випромінюванням.

Чорні діри мають настільки сильні гравітаційні поля, що здатні спотворювати простір і навіть час! Матеріальний об’єкт буде розірваний на атоми, опинившись усередині чорної діри. Під час проходження горизонту подій речовина розганяється до швидкості світла. Припустимо, що космічний корабель наблизився до чорної діри. Включивши двигун, він намагається опиратися силі її гравітації. Доля корабля буде незавидною. Чим сильніше він буде намагатися звільнитися, тем швидше впаде в неї. Поясненням цьому парадоксальному явищу буде вихрове гравітаційне поле.

Велика чорна діра перебуває в центрі галактики NGC 1277, на відстані в 228 мільйонів світлових років від Землі. Нещодавно виявлені ще більші діри в галактиках: NGC 3842 – сузір’я Лева, відстань – 320 мільйонів світлових років; NGC 4849 – скупчення Грудки, відстань – 335 мільйонів світлових років. Обидві громадини мають масу рівну 10 мільярдам сонячних мас! Апетит цих гігантів такий, що вони легко можуть проковтнути нашу сонячну систему.

Інша крайність – найменша, карликова чорна діра. Вона у три рази масивніша від нашого Сонця. І це мінімум маси для виникнення чорної діри.

Мають чорні діри й ще одну властивість – здатність поглинати своїх подруг – інші чорні діри! У деяких подвійних зоряних системах одна із зірок — чорна діра.

Зникнення

Відкриття, зроблене англійським ученим Стівеном Хокінгом свідчить, що із часом, коли поглинати не буде чого, чорна діра почне випаровувати накопичену речовина аж до повного свого зникнення.