Ați văzut vreodată o podea aspirată? Dacă da, ați observat cum aspiratorul aspiră praful și alte resturi mici, cum ar fi bucăți de hârtie? Bineînțeles că au făcut-o. Găurile negre fac aproximativ același lucru ca un aspirator, dar în loc de praf, ele preferă să atragă obiecte mai mari: stele și planete. Cu toate acestea, nici ei nu disprețuiesc praful cosmic.

Cum apar găurile negre?

Pentru a înțelege de unde provin găurile negre, ar fi bine să știm ce este presiunea ușoară. Se pare că lumina, căzând pe obiecte, apasă asupra lor. De exemplu, dacă aprindem un bec într-o cameră întunecată, atunci o forță suplimentară de presiune ușoară va începe să acționeze asupra tuturor obiectelor iluminate. Această forţă este foarte mică şi Viata de zi cu zi noi, desigur, nu o vom putea simți niciodată. Motivul este că becul este o sursă de lumină foarte slabă. (În condiții de laborator, presiunea luminoasă a unui bec poate fi încă măsurată; pentru prima dată, fizicianul rus P. N. Lebedev a reușit să facă acest lucru) Cu stele, situația este diferită. În timp ce steaua este tânără și strălucește puternic, trei forțe luptă în interiorul ei. Pe de o parte, forța gravitației, care tinde să comprime steaua într-un punct, trage straturile exterioare spre interior, spre miez. Pe de altă parte, există forța presiunii ușoare și forța de presiune a gazului fierbinte, având tendința de a umfla steaua. Lumina născută în miezul unei stele este atât de intensă încât împinge straturile exterioare ale stelei și echilibrează forța gravitației trăgându-le spre centru. Pe măsură ce o stea îmbătrânește, miezul ei produce din ce în ce mai puțină lumină. Acest lucru se întâmplă pentru că în timpul vieții unei stele, întreaga cantitate de hidrogen a acesteia se arde, am scris deja despre asta. Dacă o stea este foarte mare, de 20 de ori mai grea decât Soarele, atunci învelișurile sale exterioare sunt foarte mari în masă. Prin urmare, într-o stea grea, straturile exterioare încep să se apropie din ce în ce mai mult de miez, întreaga stea începe să se micșoreze. În același timp, forța gravitațională de pe suprafața stelei care se contractă crește. Cu cât steaua se contractă mai mult, cu atât mai mult începe să atragă materia din jurul ei. În cele din urmă, atracția stelei devine atât de monstruos de puternică încât nici măcar lumina pe care o emite nu poate scăpa din ea. În acest moment, steaua devine o gaură neagră. Nu mai emite nimic, ci doar absoarbe tot ce este în apropiere, inclusiv lumina. Nici o rază de lumină nu vine din ea, așa că nimeni nu o poate vedea și, prin urmare, se numește gaură neagră: totul este atras acolo, dar nu se întoarce niciodată.

Cu ce ​​seamănă gaură neagră?

Dacă tu și cu mine am fi aproape de o gaură neagră, am vedea un disc luminos destul de mare care se învârte în jurul unei mici regiuni a spațiului complet negru. Această regiune neagră este gaura neagră. Și discul luminos din jurul lui este materie care cade în gaura neagră. Un astfel de disc se numește disc de acumulare. Atracția unei găuri negre este foarte puternică, așa că materia absorbită se mișcă cu o accelerație foarte mare și, din această cauză, ea însăși începe să radieze. Studiind lumina care emană de pe un astfel de disc, astronomii pot afla multe despre gaura neagră în sine. Un alt semn indirect al existenței unei găuri negre este mișcarea neobișnuită a stelelor în jurul unei anumite regiuni a spațiului. Tracțiunea găurii face ca stelele din apropiere să se miște pe orbite eliptice. Astfel de mișcări ale stelelor sunt înregistrate și de astronomi.
Acum, atenția oamenilor de știință este concentrată asupra găurii negre situate în centrul galaxiei noastre. Cert este că un nor de hidrogen se apropie de gaura neagră, cu o masă de aproximativ 3 ori mai mare decât cea a Pământului. Acest nor a început deja să-și schimbe forma din cauza gravitației găurii negre, în următorii ani se va întinde și mai mult și va fi tras în gaura neagră.

Nu vom putea niciodată să vedem procesele care au loc în interiorul unei găuri negre, așa că rămâne să ne mulțumim cu observațiile discului din jurul găurii negre. Dar aici așteptăm o mulțime de lucruri interesante. Poate cel mai interesant fenomen este formarea de jeturi ultrarapide de materie care emană din centrul acestui disc. Mecanismul acestui fenomen rămâne de elucidat și, foarte posibil, unul dintre voi va crea teoria formării unor astfel de jeturi. Între timp, putem înregistra doar blițuri cu raze X care însoțesc astfel de „împușcări”.

Acest videoclip arată cum o gaură neagră captează treptat materialul unei stele din apropiere. În acest caz, în jurul găurii negre se formează un disc de acreție și o parte din materia sa este aruncată în spațiu cu viteze extraordinare. Aceasta generează un numar mare de Raze X captate de un satelit care se deplasează în jurul Pământului.

Cum este aranjată o gaură neagră?

O gaură neagră poate fi împărțită în trei părți principale. Partea exterioară, fiind în care încă poți evita căderea într-o gaură neagră dacă te miști cu viteză foarte mare. Mai adânc decât partea exterioară este orizontul evenimentelor - aceasta este o graniță imaginară, după care corpul își pierde orice speranță de a se întoarce din gaura neagră. Totul dincolo de orizontul evenimentelor nu poate fi văzut din exterior, deoarece din cauza gravitației puternice, nici măcar lumina care se mișcă din interior nu va putea zbura dincolo de acesta. Se crede că chiar în centrul unei găuri negre există o singularitate - o regiune a spațiului cu un volum mic, în care este concentrată o masă uriașă - inima unei găuri negre.

Poți zbura într-o gaură neagră?

La o distanță mare, atracția unei găuri negre este exact aceeași cu atracția celei mai obișnuite stele cu aceeași masă cu masa găurii negre. Pe măsură ce te apropii de orizontul evenimentului, atracția va crește din ce în ce mai mult. Prin urmare, este posibil să zbori până la o gaură neagră, dar este mai bine să stai departe de ea, astfel încât să te poți întoarce înapoi. Astronomii au trebuit să urmărească cum o gaură neagră a absorbit o stea din apropiere. Puteti vedea cum a aratat in acest videoclip:

Se va transforma Soarele nostru într-o gaură neagră?

Nu, nu se va întoarce. Masa Soarelui este prea mică pentru asta. Calculele arată că, pentru a deveni o gaură neagră, o stea trebuie să fie de cel puțin 4 ori mai masivă decât Soarele. În schimb, Soarele se va transforma într-o gigantă roșie și se va umfla până la aproximativ dimensiunea orbitei Pământului, apoi se va îndepărta de învelișul exterior și va deveni o pitică albă. Cu siguranță vom spune despre evoluția Soarelui.

Găurile negre sunt singurele corpuri cosmice capabile să atragă lumina prin gravitație. Ele sunt, de asemenea, cele mai mari obiecte din univers. Este puțin probabil să știm ce se întâmplă în apropierea orizontului lor de evenimente (cunoscut sub numele de „punctul fără întoarcere”) în curând. Acestea sunt cele mai multe locuri misterioase a lumii noastre, despre care, în ciuda deceniilor de cercetări, se cunosc foarte puține lucruri până acum. Acest articol conține 10 fapte care pot fi numite cele mai interesante.

Găurile negre nu absorb materie.

Mulți oameni cred că o gaură neagră este un fel de „aspirator cosmic” care atrage spațiul înconjurător. De fapt, găurile negre sunt obiecte cosmice obișnuite care au un câmp gravitațional excepțional de puternic.

Dacă în locul Soarelui ar apărea o gaură neagră de aceeași dimensiune, Pământul nu ar fi tras înăuntru, s-ar roti pe aceeași orbită ca și astăzi. Stelele situate în apropierea găurilor negre își pierd o parte din masă sub formă de vânt stelar (acest lucru se întâmplă în timpul existenței oricărei stele), iar găurile negre absorb doar această materie.

Existența găurilor negre a fost prezisă de Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild a fost primul care a aplicat teoria generală a relativității a lui Einstein pentru a justifica existența unui „punct fără întoarcere”. Einstein însuși nu s-a gândit la găurile negre, deși teoria sa face posibilă prezicerea existenței lor.

Schwarzschild și-a făcut sugestia în 1915, imediat după ce Einstein și-a publicat teoria generală a relativității. Atunci a apărut termenul „raza Schwarzschild”, o valoare care vă spune cât de mult trebuie să comprimați un obiect pentru a-l transforma într-o gaură neagră.

Teoretic, orice poate deveni o gaură neagră, dacă este suficientă compresie. Cu cât obiectul este mai dens, cu atât câmpul gravitațional pe care îl creează este mai puternic. De exemplu, Pământul ar deveni o gaură neagră dacă un obiect de dimensiunea unei arahide ar avea masa sa.

Găurile negre pot genera noi universuri

Ideea că găurile negre pot genera noi universuri pare absurdă (mai ales că încă nu suntem siguri de existența altor universuri). Cu toate acestea, astfel de teorii sunt dezvoltate în mod activ de oamenii de știință.

O versiune foarte simplificată a uneia dintre aceste teorii este următoarea. Lumea noastră are condiții excepțional de favorabile pentru apariția vieții în ea. Dacă vreuna dintre constantele fizice s-ar schimba chiar și ușor, nu am fi în această lume. Singularitatea găurilor negre depășește legile obișnuite ale fizicii și poate (conform macar, în teorie) pentru a da naștere unui nou univers care va fi diferit de al nostru.

Găurile negre te pot transforma pe tine (și orice) în spaghete

Găurile negre întind obiectele care sunt aproape de ele. Aceste articole încep să semene cu spaghetele (există chiar și termen special- „spaghetificare”).

Acest lucru se datorează modului în care funcționează gravitația. În acest moment, picioarele tale sunt mai aproape de centrul Pământului decât capul tău, așa că sunt trase mai puternic. La suprafața unei găuri negre, diferența de gravitație începe să lucreze împotriva ta. Picioarele sunt atrase de centrul găurii negre din ce în ce mai repede, astfel încât jumătatea superioară a trunchiului nu poate ține pasul cu ele. Rezultat: spaghetificare!

Găurile negre se evaporă în timp

Găurile negre nu numai că absorb vântul stelar, ci și se evaporă. Acest fenomen a fost descoperit în 1974 și a fost numit radiație Hawking (după Stephen Hawking, care a făcut descoperirea).

În timp, gaura neagră poate să-și dea toată masa în spațiul înconjurător împreună cu această radiație și să dispară.

Găurile negre încetinesc timpul în jurul lor

Pe măsură ce te apropii de orizontul evenimentului, timpul încetinește. Pentru a înțelege de ce se întâmplă acest lucru, trebuie să apelăm la „paradoxul gemenului”, un experiment de gândire adesea folosit pentru a ilustra elementele fundamentale ale teorie generală relativitatea lui Einstein.

Unul dintre frații gemeni rămâne pe Pământ, iar al doilea zboară către călătorie în spațiu deplasându-se cu viteza luminii. Revenind pe Pământ, geamănul constată că fratele său a îmbătrânit mai mult decât el, pentru că atunci când se deplasează cu o viteză apropiată de viteza luminii, timpul trece mai încet.

Pe măsură ce vă apropiați de orizontul de evenimente al unei găuri negre, vă veți mișca cu așa ceva viteza mare acel timp va încetini pentru tine.

Găurile negre sunt cele mai avansate centrale electrice

Găurile negre generează energie mai bine decât Soarele și alte stele. Acest lucru se datorează faptului care se învârte în jurul lor. Depășind orizontul evenimentelor cu mare viteză, materia de pe orbita unei găuri negre este încălzită la temperaturi extrem de ridicate. Aceasta se numește radiație de corp negru.

Pentru comparație, în timpul fuziunii nucleare, 0,7% din materie este transformată în energie. Lângă o gaură neagră, 10% din materie devine energie!

Găurile negre deformează spațiul din jurul lor

Spațiul poate fi gândit ca o bandă de cauciuc întinsă cu linii desenate pe ea. Dacă puneți un obiect pe farfurie, acesta își va schimba forma. Găurile negre funcționează în același mod. Masa lor extremă atrage totul spre sine, inclusiv lumina (ale cărei raze, continuând analogia, ar putea fi numite linii pe o placă).

Găurile negre limitează numărul de stele din univers

Stelele apar din norii de gaz. Pentru ca formarea stelelor să înceapă, norul trebuie să se răcească.

Radiațiile provenite de la corpurile negre împiedică răcirea norilor de gaz și previne formarea stelelor.

Teoretic, orice obiect poate deveni o gaură neagră.

Singura diferență dintre Soarele nostru și o gaură neagră este puterea gravitației. Este mult mai puternică în centrul unei găuri negre decât în ​​centrul unei stele. Dacă Soarele nostru ar fi comprimat la aproximativ cinci kilometri în diametru, ar putea fi o gaură neagră.

Teoretic, orice poate deveni o gaură neagră. În practică, știm că găurile negre apar doar ca urmare a prăbușirii stele imense, depășind masa Soarelui de 20-30 de ori.

Universul nemărginit este plin de secrete, ghicitori și paradoxuri. În ciuda faptului că știința modernă a făcut un salt uriaș înainte în explorarea spațiului, multe din această lume vastă rămân de neînțeles pentru viziunea umană asupra lumii. Știm multe despre stele, nebuloase, clustere și planete. Cu toate acestea, în vastitatea Universului există astfel de obiecte, a căror existență o putem doar ghici. De exemplu, știm foarte puține despre găurile negre. Informațiile de bază și cunoștințele despre natura găurilor negre se bazează pe presupuneri și presupuneri. Astrofizicienii și oamenii de știință atomici se luptă cu această problemă de mai bine de o duzină de ani. Ce este o gaură neagră în spațiu? Care este natura unor astfel de obiecte?

Vorbind despre găurile negre în termeni simpli

Pentru a vă imagina cum arată o gaură neagră, este suficient să vedeți coada unui tren care părăsește tunelul. Semnalizatoarele luminoase de pe ultimul vagon, pe măsură ce trenul se adâncește în tunel, vor scădea în dimensiune până când vor dispărea complet din vedere. Cu alte cuvinte, acestea sunt obiecte în care, din cauza atracției monstruoase, chiar și lumina dispare. Particulele elementare, electronii, protonii și fotonii nu sunt capabili să depășească bariera invizibilă, ele cad în abisul negru al inexistenței, de aceea o astfel de gaură în spațiu este numită neagră. Nu există nici cel mai mic punct luminos în interiorul ei, întuneric solid și infinit. Ce se află de cealaltă parte a unei găuri negre este necunoscut.

Acest aspirator spațial are o forță de atracție colosală și este capabil să absoarbă o întreagă galaxie cu toate clusterele și superclusterele de stele, cu nebuloase și materie întunecată. Cum este posibil acest lucru? Rămâne doar de ghicit. Legile fizicii cunoscute de noi în acest caz se sparg la cusături și nu oferă o explicație pentru procesele în desfășurare. Esența paradoxului constă în faptul că într-o anumită secțiune a Universului, interacțiunea gravitațională a corpurilor este determinată de masa lor. Procesul de absorbție de către un obiect al altuia nu este afectat de compoziția lor calitativă și cantitativă. Particulele, care au atins o cantitate critică într-o anumită zonă, intră într-un alt nivel de interacțiune, unde forțele gravitaționale devin forțe de atracție. Corpul, obiectul, substanța sau materia aflate sub influența gravitației începe să se micșoreze, atingând o densitate colosală.

Aproximativ astfel de procese au loc în timpul formării unei stele neutronice, unde materia stelară este comprimată în volum sub influența gravitației interne. Electronii liberi se combină cu protonii pentru a forma particule neutre din punct de vedere electric numite neutroni. Densitatea acestei substanțe este enormă. O particulă de materie de mărimea unei bucăți de zahăr rafinat are o greutate de miliarde de tone. Aici ar fi potrivit să ne amintim teoria generală a relativității, unde spațiul și timpul sunt mărimi continue. Prin urmare, procesul de compresie nu poate fi oprit la jumătate și, prin urmare, nu are limită.

Potențial, o gaură neagră arată ca o gaură în care poate exista o tranziție de la o parte a spațiului la alta. În același timp, proprietățile spațiului și ale timpului însuși se schimbă, răsucindu-se într-o pâlnie spațiu-timp. Ajungând la fundul acestei pâlnii, orice materie se descompune în cuante. Ce este de cealaltă parte a găurii negre, această gaură uriașă? Poate că există un alt spațiu în care funcționează alte legi și timpul curge în direcția opusă.

În contextul teoriei relativității, teoria unei găuri negre este următoarea. Punctul din spațiu, unde forțele gravitaționale au comprimat orice materie la dimensiuni microscopice, are o forță de atracție colosală, a cărei mărime crește la infinit. Apare o încrețitură de timp, iar spațiul este curbat, închizându-se într-un singur punct. Obiectele înghițite de gaura neagră nu pot rezista singure forței de retragere a acestui monstruos aspirator. Chiar și viteza luminii deținută de cuante nu permite particulelor elementare să depășească forța de atracție. Orice corp care ajunge într-un astfel de punct încetează să mai fie un obiect material, fuzionand cu bula spațiu-timp.

Găuri negre din punct de vedere al științei

Dacă vă întrebați, cum se formează găurile negre? Nu va exista un singur răspuns. Există o mulțime de paradoxuri și contradicții în Univers care nu pot fi explicate din punct de vedere al științei. Teoria relativității a lui Einstein permite doar o explicație teoretică a naturii unor astfel de obiecte, dar mecanica cuantică și fizica tac în acest caz.

Încercând să explice procesele în desfășurare prin legile fizicii, imaginea va arăta astfel. Un obiect format ca urmare a compresiei gravitaționale colosale a unui corp cosmic masiv sau supramasiv. Acest proces este nume stiintific— colapsul gravitațional. Termenul „gaură neagră” a apărut pentru prima dată în comunitatea științifică în 1968, când astronomul și fizicianul american John Wheeler a încercat să explice starea colapsului stelar. Potrivit teoriei sale, în locul unei stele masive care a suferit un colaps gravitațional, apare un decalaj spațial și temporal, în care acționează o compresie din ce în ce mai mare. Tot ceea ce a constat steaua merge în sine.

O astfel de explicație ne permite să concluzionam că natura găurilor negre nu are nicio legătură cu procesele care au loc în Univers. Tot ceea ce se întâmplă în interiorul acestui obiect nu afectează în niciun fel spațiul înconjurător cu un „DAR”. Forța gravitațională a unei găuri negre este atât de puternică încât îndoaie spațiul, determinând rotirea galaxiilor în jurul găurilor negre. În consecință, motivul pentru care galaxiile iau forma de spirale devine clar. Nu se știe cât va dura până când imensa galaxie Calea Lactee va dispărea în abisul unei găuri negre supermasive. Un fapt curios este că găurile negre pot apărea în orice punct din spațiul cosmic, unde sunt create pentru asta. conditii ideale. O astfel de zbârcire de timp și spațiu nivelează vitezele uriașe cu care stelele se rotesc și se mișcă în spațiul galaxiei. Timpul într-o gaură neagră curge într-o altă dimensiune. În această regiune, nicio lege a gravitației nu poate fi interpretată din punct de vedere al fizicii. Această stare se numește o singularitate a găurii negre.

Găurile negre nu prezintă semne externe de identificare, existența lor putând fi judecată după comportamentul altor obiecte spațiale care sunt afectate de câmpurile gravitaționale. Întreaga imagine a luptei pentru viață și moarte are loc la granița unei găuri negre, care este acoperită de o membrană. Această suprafață imaginară a pâlniei se numește „orizontul evenimentelor”. Tot ceea ce vedem până la această limită este tangibil și material.

Scenarii pentru formarea găurilor negre

Dezvoltând teoria lui John Wheeler, putem concluziona că misterul găurilor negre nu este în procesul de formare. Formarea unei găuri negre are loc ca urmare a prăbușirii unei stele neutronice. În plus, masa unui astfel de obiect ar trebui să depășească masa Soarelui de trei sau mai multe ori. Steaua cu neutroni se micșorează până când propria sa lumină nu mai poate scăpa din strânsoarea gravitației. Există o limită a dimensiunii la care o stea se poate micșora pentru a da naștere unei găuri negre. Această rază se numește rază gravitațională. Stelele masive aflate în stadiul final al dezvoltării lor ar trebui să aibă o rază gravitațională de câțiva kilometri.

Astăzi, oamenii de știință au obținut dovezi circumstanțiale pentru prezența găurilor negre într-o duzină de stele binare cu raze X. O stea cu raze X, un pulsar sau un burster nu are o suprafață solidă. În plus, masa lor este mai mare decât masa a trei Sori. Starea actuală a spațiului cosmic din constelația Cygnus, steaua cu raze X Cygnus X-1, face posibilă urmărirea formării acestor obiecte curioase.

Pe baza cercetărilor și a presupunerilor teoretice, există patru scenarii pentru formarea stelelor negre în știință astăzi:

• colapsul gravitațional al unei stele masive în stadiul final al evoluției sale;
• colapsul regiunii centrale a galaxiei;
• formarea găurilor negre în timpul Big Bang-ului;
• formarea găurilor negre cuantice.

Primul scenariu este cel mai realist, dar numărul de stele negre cu care suntem familiarizați astăzi depășește numărul de stele neutronice cunoscute. Iar vârsta Universului nu este atât de mare încât un astfel de număr de stele masive ar putea trece prin întregul proces de evoluție.

Al doilea scenariu are dreptul la viață și există un prim exemplu- o gaură neagră supermasivă Săgetător A*, adăpostită în centrul galaxiei noastre. Masa acestui obiect este de 3,7 mase solare. Mecanismul acestui scenariu este similar cu cel al colapsului gravitațional, singura diferență fiind că nu steaua este supusă prăbușirii, ci gazul interstelar. Sub influența forțelor gravitaționale, gazul este comprimat la o masă și densitate critice. Într-un moment critic, materia se descompune în cuante, formând o gaură neagră. Cu toate acestea, această teorie este îndoielnică, deoarece astronomii de la Universitatea Columbia au identificat recent sateliți ai găurii negre Sagetator A*. S-au dovedit a fi o mulțime de mici găuri negre, care probabil s-au format într-un mod diferit.

Al treilea scenariu este mai teoretic și este legat de existența teoriei Big Bang. La momentul formării Universului, o parte din materie și câmpurile gravitaționale au fluctuat. Cu alte cuvinte, procesele au luat o cale diferită, fără legătură cu procesele cunoscute ale mecanicii cuantice și fizicii nucleare.

Ultimul scenariu este axat pe fizică explozie nucleara. În aglomerări de materie, în procesul reacțiilor nucleare, sub influența forțelor gravitaționale, are loc o explozie, în locul căreia se formează o gaură neagră. Materia explodează spre interior, absorbind toate particulele.

Existența și evoluția găurilor negre

Având o idee aproximativă despre natura unor astfel de obiecte spațiale ciudate, altceva este interesant. Care sunt adevăratele dimensiuni ale găurilor negre, cât de repede cresc ele? Dimensiunile găurilor negre sunt determinate de raza lor gravitațională. Pentru găurile negre, raza găurii negre este determinată de masa sa și se numește raza Schwarzschild. De exemplu, dacă un obiect are o masă egală cu masa planetei noastre, atunci raza Schwarzschild în acest caz este de 9 mm. Lumina noastră principală are o rază de 3 km. Densitate medie o gaură neagră formată în locul unei stele cu o masă de 10⁸ mase solare va fi apropiată de densitatea apei. Raza unei astfel de formațiuni va fi de 300 de milioane de kilometri.

Este probabil ca astfel de găuri negre uriașe să fie situate în centrul galaxiilor. Până în prezent, sunt cunoscute 50 de galaxii, în centrul cărora se află puțuri uriașe de timp și spațiu. Masa acestor giganți este de miliarde din masa Soarelui. Ne putem imagina doar ce forță de atracție colosală și monstruoasă are o astfel de gaură.

În ceea ce privește găurile mici, acestea sunt mini-obiecte, a căror rază atinge valori neglijabile, doar 10¯¹² cm.Masa unei astfel de firimituri este de 10¹⁴g. Astfel de formațiuni au apărut în timpul Big Bang-ului, dar în timp au crescut în dimensiuni și astăzi se etalează în spațiul cosmic ca niște monștri. Condițiile în care a avut loc formarea micilor găuri negre, oamenii de știință încearcă astăzi să le recreeze în condiții terestre. În aceste scopuri, se efectuează experimente în colisionare de electroni, prin care particule elementare accelerează la viteza luminii. Primele experimente au făcut posibilă obținerea plasmei cuarci-gluoni în condiții de laborator - materie care a existat în zorii formării Universului. Astfel de experimente ne permit să sperăm că o gaură neagră pe Pământ este o chestiune de timp. Un alt lucru este dacă o astfel de realizare a științei umane se va transforma într-o catastrofă pentru noi și pentru planeta noastră. Prin crearea artificială a unei găuri negre, putem deschide cutia Pandorei.

Observațiile recente ale altor galaxii au permis oamenilor de știință să descopere găuri negre ale căror dimensiuni depășesc toate așteptările și presupunerile imaginabile. Evoluția care are loc cu astfel de obiecte face posibil să înțelegem mai bine de ce crește masa găurilor negre, care este limita sa reală. Oamenii de știință au ajuns la concluzia că toate găurile negre cunoscute au crescut la dimensiunea lor reală în 13-14 miliarde de ani. Diferența de dimensiune se datorează densității spațiului înconjurător. Dacă o gaură neagră are suficientă hrană la îndemâna forțelor gravitaționale, ea crește treptat, atingând o masă de sute și mii de mase solare. De aici și dimensiunea gigantică a unor astfel de obiecte situate în centrul galaxiilor. Un grup masiv de stele, mase uriașe de gaz interstelar sunt hrană abundentă pentru creștere. Când galaxiile se îmbină, găurile negre se pot îmbina, formând un nou obiect supermasiv.

Judecând după analiza proceselor evolutive, se obișnuiește să se distingă două clase de găuri negre:

• obiecte cu o masă de 10 ori mai mare decât masa solară;
• obiecte masive, a căror masă este de sute de mii, miliarde de mase solare.

Există găuri negre cu o masă intermediară medie egală cu 100-10 mii de mase solare, dar natura lor este încă necunoscută. Există aproximativ un astfel de obiect pe galaxie. Studiul stelelor cu raze X a făcut posibilă găsirea a două găuri negre medii la o distanță de 12 milioane de ani lumină în galaxia M82. Masa unui obiect variază în intervalul 200-800 de mase solare. Un alt obiect este mult mai mare și are o masă de 10-40 mii de mase solare. Soarta unor astfel de obiecte este interesantă. Sunt situate în apropierea clusterelor de stele, fiind atrase treptat de o gaură neagră supermasivă situată în partea centrală a galaxiei.

Planeta noastră și găurile negre

În ciuda căutării de indicii despre natura găurilor negre, lumea științifică este preocupată de locul și rolul unei găuri negre în soarta galaxiei Calea Lactee și, în special, în soarta planetei Pământ. Pliul de timp și spațiu care există în centrul Căii Lactee cuprinde treptat toate obiectele existente în jur. Milioane de stele și trilioane de tone de gaz interstelar au fost deja absorbite în gaura neagră. În timp, tura va ajunge la brațele lui Cygnus și Săgetător, în care se află sistemul solar, după ce a parcurs o distanță de 27 de mii de ani lumină.

Cealaltă gaură neagră supermasivă cea mai apropiată se află în partea centrală a galaxiei Andromeda. Aceasta este la aproximativ 2,5 milioane de ani lumină de noi. Probabil, înainte de momentul în care obiectul nostru Săgetător A * își absoarbe propria galaxie, ar trebui să ne așteptăm la o fuziune a două galaxii învecinate. În consecință, va avea loc o fuziune a două găuri negre supermasive într-una singură, teribilă și monstruoasă ca dimensiune.

O problemă complet diferită sunt micile găuri negre. Pentru a absorbi planeta Pământ, este suficientă o gaură neagră cu o rază de câțiva centimetri. Problema este că, prin natură, o gaură neagră este un obiect complet fără chip. Nicio radiație sau radiație nu provine din pântecele ei, așa că este destul de greu să observi un obiect atât de misterios. Doar de la o distanță apropiată se poate detecta curbura luminii de fundal, ceea ce indică faptul că există o gaură în spațiu în această regiune a Universului.

Până în prezent, oamenii de știință au stabilit că cea mai apropiată gaură neagră de Pământ este V616 Monocerotis. Monstrul este situat la 3000 de ani lumină de sistemul nostru. În ceea ce privește dimensiunea, aceasta este o formațiune mare, masa sa este de 9-13 mase solare. Un alt obiect din apropiere care amenință lumea noastră este gaura neagră Gygnus X-1. Cu acest monstru suntem despărțiți de o distanță de 6000 de ani lumină. Găurile negre dezvăluite în cartierul nostru fac parte dintr-un sistem binar, adică. există în imediata apropiere a unei stele care hrănește un obiect nesățios.

Concluzie

Existența în spațiu a unor obiecte atât de misterioase și misterioase precum găurile negre, desigur, ne face să fim în garda noastră. Totuși, tot ce se întâmplă cu găurile negre se întâmplă destul de rar, având în vedere vârsta universului și distanțe uriașe. Timp de 4,5 miliarde de ani, sistemul solar este în repaus, existând conform legilor cunoscute nouă. În acest timp, nimic de acest fel, nicio distorsiune a spațiului, nicio pliu de timp aproape sistem solar nu a aparut. Probabil că nu există condiții potrivite pentru asta. Acea parte a Căii Lactee, în care se află sistemul stelar al Soarelui, este o secțiune calmă și stabilă a spațiului.

Oamenii de știință admit ideea că apariția găurilor negre nu este întâmplătoare. Astfel de obiecte joacă rolul de ordonanți în Univers, distrugând excesul de corpuri cosmice. În ceea ce privește soarta monștrilor înșiși, evoluția lor nu a fost încă studiată pe deplin. Există o versiune conform căreia găurile negre nu sunt eterne și, la un anumit stadiu, pot înceta să mai existe. Nu mai este un secret pentru nimeni că astfel de obiecte sunt cele mai puternice surse de energie. Ce fel de energie este și cum este măsurată este o altă chestiune.

Prin eforturile lui Stephen Hawking, științei a fost prezentată cu teoria conform căreia o gaură neagră încă radiază energie, pierzându-și masa. În ipotezele sale, omul de știință a fost ghidat de teoria relativității, în care toate procesele sunt interconectate între ele. Nimic nu dispare fără să apară altundeva. Orice materie poate fi transformată într-o altă substanță, în timp ce un tip de energie merge la un alt nivel energetic. Acesta poate fi cazul găurilor negre, care sunt un portal de tranziție de la o stare la alta.

Dacă aveți întrebări - lăsați-le în comentariile de sub articol. Noi sau vizitatorii noștri vom fi bucuroși să le răspundem.

Gândirea științifică construiește uneori obiecte cu proprietăți atât de paradoxale încât chiar și cei mai pricepuți oameni de știință refuză la început să le recunoască. Cel mai bun exempluîn istoria fizicii moderne - o lipsă de interes pe termen lung pentru găurile negre, stări extreme ale câmpului gravitațional, prezis acum aproape 90 de ani. Multă vreme au fost considerate o abstractizare pur teoretică și abia în anii 1960 și 70 au crezut în realitatea lor. Cu toate acestea, ecuația de bază a teoriei găurilor negre a fost derivată acum peste două sute de ani.

Perspectiva lui John Michell

Numele lui John Michell, fizician, astronom și geolog, profesor la Universitatea din Cambridge și pastor al Bisericii Angliei, s-a pierdut complet nemeritat printre vedetele științei engleze în secolul al XVIII-lea. Michell a pus bazele seismologiei, știința cutremurelor, a efectuat un studiu excelent al magnetismului și cu mult înainte ca Coulomb să inventeze balanța de torsiune pe care a folosit-o pentru măsurători gravimetrice. În 1783, a încercat să combine cele două mari creații ale lui Newton, mecanica și optica. Newton a considerat lumina ca fiind un flux de particule minuscule. Michell a sugerat că corpusculii de lumină, ca și materia obișnuită, respectă legile mecanicii. Consecința acestei ipoteze s-a dovedit a fi foarte nebanală - corpurile cerești se pot transforma în capcane pentru lumină.

Cum a gândit Michell? O ghiulă trasă de pe suprafața planetei își va depăși complet gravitația numai dacă viteza sa inițială depășește valoarea numită acum a doua. viteza spatialași viteza de scăpare. Dacă gravitația planetei este atât de puternică încât viteza de evacuare depășește viteza luminii, corpusculii de lumină trageți la zenit nu pot scăpa la infinit. Același lucru se va întâmpla cu lumina reflectată. Prin urmare, pentru un observator foarte îndepărtat, planeta va fi invizibilă. Michell a calculat valoarea critică a razei unei astfel de planete, Rcr, în funcție de masa sa, M, redusă la masa Soarelui nostru, Ms: Rcr = 3 km x M/Ms.

John Michell a crezut în formulele sale și a presupus că adâncurile spațiului ascund multe stele care nu pot fi văzute de pe Pământ cu niciun telescop. Mai târziu, marele matematician, astronom și fizician francez Pierre Simon Laplace a ajuns la aceeași concluzie și a inclus-o atât în ​​prima ediție (1796), cât și în cea de-a doua (1799) a Expoziției sale despre sistemul lumii. Dar a treia ediție a fost publicată în 1808, când majoritatea fizicienilor considerau deja că lumina sunt vibrații ale eterului. Existența stelelor „invizibile” a contrazis teoria ondulatorie a luminii, iar Laplace a considerat că este mai bine să nu le menționeze pur și simplu. În vremurile ulterioare, această idee a fost considerată o curiozitate, demnă de expunere doar în lucrări de istoria fizicii.

Modelul Schwarzschild

În noiembrie 1915, Albert Einstein a publicat o teorie a gravitației, pe care a numit-o teoria generală a relativității (GR). Această lucrare a găsit imediat un cititor apreciativ în persoana colegului său de la Academia de Științe din Berlin, Karl Schwarzschild. Schwarzschild a fost primul din lume care a aplicat relativitatea generală pentru a rezolva o problemă astrofizică specifică, pentru a calcula metrica spațiu-timp în exteriorul și în interiorul unui corp sferic nerotitor (pentru concretitate, îl vom numi o stea).

Din calculele lui Schwarzschild rezultă că gravitația unei stele nu distorsionează foarte mult structura newtoniană a spațiului și timpului doar dacă raza ei este mult. mai mult decat atat chiar amploarea pe care a calculat-o John Michell! Acest parametru a fost numit mai întâi raza Schwarzschild, iar acum se numește raza gravitațională. Conform relativității generale, gravitația nu afectează viteza luminii, ci reduce frecvența vibrațiilor luminii în aceeași proporție în care încetinește timpul. Dacă raza unei stele este de 4 ori mai mare decât raza gravitațională, atunci curgerea timpului pe suprafața ei încetinește cu 15%, iar spațiul capătă o curbură vizibilă. Cu un exces dublu, se îndoaie mai mult, iar timpul își încetinește alergarea cu 41%. Când se atinge raza gravitațională, timpul de pe suprafața stelei se oprește complet (toate frecvențele sunt puse la zero, radiația este înghețată, iar steaua se stinge), dar curbura spațiului acolo este încă finită. Departe de soare, geometria rămâne încă euclidiană, iar timpul nu își schimbă viteza.

În ciuda faptului că valorile razei gravitaționale pentru Michell și Schwarzschild sunt aceleași, modelele în sine nu au nimic în comun. Pentru Michell, spațiul și timpul nu se schimbă, dar lumina încetinește. O stea ale cărei dimensiuni sunt mai mici decât raza gravitațională continuă să strălucească, dar este vizibilă doar pentru un observator nu prea îndepărtat. Pentru Schwarzschild, viteza luminii este absolută, dar structura spațiului și timpului depinde de gravitație. O stea care a căzut sub raza gravitațională dispare pentru orice observator, indiferent unde se află (mai precis, poate fi detectată prin efecte gravitaționale, dar în niciun caz prin radiație).

De la neîncredere la afirmare

Schwarzschild și contemporanii săi credeau că astfel de obiecte cosmice ciudate nu există în natură. Einstein însuși nu numai că a aderat la acest punct de vedere, dar a crezut în mod eronat că a reușit să-și fundamenteze opinia matematic.

În anii 1930, un tânăr astrofizician indian, Chandrasekhar, a demonstrat că o stea care și-a consumat combustibilul nuclear își pierde coaja și se transformă într-o pitică albă care se răcește lent numai dacă masa sa este mai mică de 1,4 mase solare. Curând, americanul Fritz Zwicky a ghicit că în exploziile supernove apar corpuri extrem de dense de neutroni; Mai târziu, Lev Landau a ajuns la aceeași concluzie. După lucrările lui Chandrasekhar, era evident că numai stelele cu o masă mai mare de 1,4 mase solare puteau suferi o astfel de evoluție. Prin urmare, a apărut o întrebare firească - există o limită superioară de masă pentru supernove pe care stelele cu neutroni o lasă în urmă?

La sfârșitul anilor 1930, viitorul părinte al bombei atomice americane, Robert Oppenheimer, a stabilit că o astfel de limită există într-adevăr și nu depășește câteva mase solare. Atunci nu a fost posibil să se facă o evaluare mai precisă; acum se știe că masele stelelor neutronice trebuie să fie în intervalul 1,5-3 M s . Dar chiar și din calculele aproximative ale lui Oppenheimer și ale studentului său absolvent George Volkov, a rezultat că cei mai masivi descendenți ai supernovelor nu devin stele neutronice, ci intră într-o altă stare. În 1939, Oppenheimer și Hartland Snyder au demonstrat într-un model idealizat că o stea masivă care se prăbușește se contractă cu raza gravitațională. Din formulele lor, de fapt, rezultă că vedeta nu se oprește aici, dar coautorii s-au abținut de la o concluzie atât de radicală.

Răspunsul final a fost găsit în a doua jumătate a secolului al XX-lea prin eforturile unei galaxii de fizicieni teoreticieni străluciți, inclusiv sovietici. S-a dovedit că un astfel de colaps mereu comprimă steaua „până la capăt”, distrugându-i complet substanța. Ca urmare, apare o singularitate, un „superconcentrat” al câmpului gravitațional, închis într-un volum infinit de mic. Pentru o gaură fixă, acesta este un punct, pentru o gaură rotativă, este un inel. Curbura spațiu-timpului și, în consecință, forța gravitațională din apropierea singularității tind spre infinit. La sfârșitul anului 1967, fizicianul american John Archibald Wheeler a fost primul care a numit un astfel de colaps stelar final o gaură neagră. Termen nou iubit de fizicieni și încântat de jurnaliștii care l-au răspândit în întreaga lume (deși francezilor nu le-a plăcut la început, pentru că expresia trou noir sugera asocieri dubioase).

Acolo, dincolo de orizont

O gaură neagră nu este nici materie, nici radiație. Cu o oarecare figurativitate, putem spune că acesta este un câmp gravitațional auto-susținut, concentrat într-o regiune foarte curbă a spațiu-timpului. Limita sa exterioară este definită de o suprafață închisă, orizontul evenimentelor. Dacă steaua nu s-a rotit înainte de prăbușire, această suprafață se dovedește a fi o sferă regulată, a cărei rază coincide cu raza Schwarzschild.

Sensul fizic al orizontului este foarte clar. Un semnal luminos trimis din vecinătatea sa exterioară poate parcurge o distanță infinită. Dar semnalele trimise din regiunea interioară nu numai că nu vor traversa orizontul, dar vor „cădea” inevitabil în singularitate. Orizontul este granița spațială dintre evenimentele care pot deveni cunoscute astronomilor terestre (și oricăror alții) și evenimente despre care informațiile despre care nu vor apărea sub nicio circumstanță.

Așa cum ar trebui să fie „după Schwarzschild”, departe de orizont, atracția unei găuri este invers proporțională cu pătratul distanței, prin urmare, pentru un observator îndepărtat, se manifestă ca un corp greu obișnuit. Pe lângă masă, gaura moștenește momentul de inerție al stelei prăbușite și sarcina sa electrică. Și toate celelalte caracteristici ale stelei predecesoare (structură, compoziție, tip spectral etc.) trec în uitare.

Să trimitem o sondă în gaură cu un post de radio care trimite un semnal o dată pe secundă în funcție de timpul de bord. Pentru un observator îndepărtat, pe măsură ce sonda se apropie de orizont, intervalele de timp dintre semnale vor crește - în principiu, la infinit. De îndată ce nava traversează orizontul invizibil, va fi complet tăcută pentru lumea „de peste gaură”. Cu toate acestea, această dispariție nu va rămâne fără urmă, deoarece sonda va oferi găurii masa, sarcina și cuplul.

radiația găurii negre

Toate modelele anterioare au fost construite exclusiv pe baza relativității generale. Cu toate acestea, lumea noastră este guvernată de legile mecanicii cuantice, care nu ignoră găurile negre. Aceste legi nu ne permit să considerăm singularitatea centrală ca un punct matematic. În context cuantic, diametrul său este dat de lungimea Planck-Wheeler, aproximativ egală cu 10 -33 de centimetri. În această regiune, spațiul obișnuit încetează să mai existe. Este în general acceptat că centrul găurii este umplut cu diferite structuri topologice care apar și mor în conformitate cu legile probabilistice cuantice. Proprietățile unui astfel de cvasi-spațiu, pe care Wheeler l-a numit spumă cuantică, sunt încă puțin înțelese.

Prezența unei singularități cuantice este direct legată de soarta corpurilor materiale care cad adânc într-o gaură neagră. Când se apropie de centrul găurii, orice obiect realizat din materiale cunoscute în prezent va fi zdrobit și sfâșiat de forțele mareelor. Cu toate acestea, chiar dacă viitorii ingineri și tehnologi creează un fel de aliaje super-puternice și compozite cu proprietăți nemaiauzite acum, toate sunt sortite oricum să dispară: la urma urmei, nu există nici timp obișnuit, nici spațiu obișnuit în zona de singularitate.

Acum să ne uităm la orizontul găurii printr-o lentilă mecanică cuantică. Spațiul gol - vidul fizic - nu este de fapt gol. Datorită fluctuațiilor cuantice ale diferitelor câmpuri în vid, multe particule virtuale se nasc și mor continuu. Deoarece gravitația în apropierea orizontului este foarte puternică, fluctuațiile sale creează explozii gravitaționale extrem de puternice. Atunci când sunt accelerate în astfel de câmpuri, „virtualele” nou-născute dobândesc energie suplimentară și uneori devin particule normale cu viață lungă.

Particulele virtuale se nasc întotdeauna în perechi care se mișcă în direcții opuse (acest lucru este cerut de legea conservării impulsului). Dacă o fluctuație gravitațională extrage o pereche de particule din vid, se poate întâmpla ca una dintre ele să se materializeze în afara orizontului, iar a doua (antiparticula primei) în interior. Particula „internă” va cădea în gaură, dar particula „externă” poate scăpa în condiții favorabile. Ca urmare, gaura se transformă într-o sursă de radiații și, prin urmare, pierde energie și, în consecință, masă. Prin urmare, găurile negre sunt fundamental instabile.

Acest fenomen se numește efectul Hawking, după remarcabilul fizician teoretician englez care l-a descoperit la mijlocul anilor 1970. Stephen Hawking, în special, a dovedit că orizontul unei găuri negre radiază fotoni exact în același mod ca absolut corp negru, încălzit la o temperatură T = 0,5 x 10 -7 x M s /M. Rezultă că, pe măsură ce gaura devine mai subțire, temperatura acesteia crește, iar „evaporarea”, desigur, crește. Acest proces este extrem de lent, iar durata de viață a unei găuri de masă M este de aproximativ 10 65 x (M/M s) 3 ani. Când dimensiunea sa devine egală cu lungimea lui Planck-Wheeler, gaura își pierde stabilitatea și explodează, eliberând aceeași energie ca și explozia simultană a unui milion de zece megatone. bombe cu hidrogen. În mod curios, masa găurii în momentul dispariției este încă destul de mare, 22 de micrograme. Potrivit unor modele, gaura nu dispare fără urmă, ci lasă în urmă o relicvă stabilă de aceeași masă, așa-numitul maximon.

Maximon s-a născut acum 40 de ani - ca termen și ca idee fizică. În 1965, academicianul M. A. Markov a sugerat că există o limită superioară a masei particulelor elementare. El a sugerat ca această valoare limită să fie considerată dimensiunea masei, care poate fi combinată din trei constante fizice fundamentale - constanta Planck h, viteza luminii C și constanta gravitațională G (pentru iubitorii de detalii: pentru a face acest lucru, aveți nevoie de pentru a înmulți h și C, împărțiți rezultatul la G și extrageți rădăcina pătrată). Acestea sunt aceleași 22 de micrograme care sunt menționate în articol, această valoare se numește masa Planck. Din aceleași constante se poate construi o valoare cu dimensiunea lungimii (va ieși lungimea Planck-Wheeler, 10 -33 cm) și cu dimensiunea timpului (10 -43 sec).
Markov a mers mai departe în raționamentul său. Conform ipotezei sale, evaporarea unei găuri negre duce la formarea unui „reziduu uscat” - un maximon. Markov a numit astfel de structuri găuri negre elementare. În ce măsură această teorie corespunde realității este încă o întrebare deschisă. În orice caz, analogii maximonilor Markov au fost reînviați în unele modele de găuri negre bazate pe teoria superstringurilor.

Adâncimile spațiului

Găurile negre nu sunt interzise de legile fizicii, dar există ele în natură? Dovezi absolut stricte ale prezenței în spațiu a cel puțin unui astfel de obiect nu au fost încă găsite. Cu toate acestea, este foarte probabil ca în unele sisteme binare sursele de raze X să fie găuri negre de origine stelară. Această radiație ar trebui să apară ca rezultat al aspirației atmosferei unei stele obișnuite de către câmpul gravitațional al unei găuri învecinate. Gazul în timpul mișcării sale către orizontul evenimentelor este puternic încălzit și emite cuante de raze X. Cel puțin două duzini de surse de raze X sunt acum considerate candidați potriviți pentru rolul găurilor negre. Mai mult, statisticile stelare sugerează că există aproximativ zece milioane de găuri de origine stelară numai în Galaxia noastră.

Găurile negre se pot forma și în procesul de condensare gravitațională a materiei din nucleele galactice. Așa apar găuri gigantice cu o masă de milioane și miliarde de mase solare, care, după toate probabilitățile, se găsesc în multe galaxii. Se pare că în centrul Căii Lactee, acoperit cu nori de praf, există o gaură cu o masă de 3-4 milioane de mase solare.

Stephen Hawking a ajuns la concluzia că găurile negre de masă arbitrară s-ar putea naște imediat după Big Bang, care a dat naștere Universului nostru. Găurile primare care cântăresc până la un miliard de tone s-au evaporat deja, dar cele mai grele se pot ascunde în continuare în adâncurile spațiului și, în timp util, pot crea artificii cosmice sub forma unor fulgere puternice de radiații gamma. Cu toate acestea, astfel de explozii nu au fost observate până acum.

fabrică de găuri negre

Este posibil să se accelereze particulele din accelerator la o energie atât de mare încât ciocnirea lor să dea naștere unei găuri negre? La prima vedere, această idee este pur și simplu nebună - explozia găurii va distruge toată viața de pe Pământ. În plus, este imposibil din punct de vedere tehnic. Dacă masa minimă a unei găuri este într-adevăr de 22 de micrograme, atunci în unități de energie este de 10 28 electron volți. Acest prag este cu 15 ordine de mărime mai mare decât capacitatea celui mai puternic accelerator din lume, Large Hadron Collider (LHC), care va fi lansat la CERN în 2007.

Cu toate acestea, este posibil ca estimarea standard a masei minime a unei găuri să fie semnificativ supraestimată. În orice caz, așa spun fizicienii care dezvoltă teoria superstringurilor, care include și teoria cuantica gravitația (deși departe de a fi completă). Conform acestei teorii, spațiul are nu mai puțin de trei dimensiuni, dar cel puțin nouă. Nu observăm dimensiuni suplimentare, deoarece sunt buclete la o scară atât de mică încât instrumentele noastre nu le percep. Cu toate acestea, gravitația este omniprezentă, pătrunde în dimensiuni ascunse. În trei dimensiuni, forța gravitației este invers proporțională cu pătratul distanței, iar în nouă dimensiuni este a opta putere. Prin urmare, într-o lume multidimensională, intensitatea câmpului gravitațional crește mult mai repede odată cu scăderea distanței decât într-una tridimensională. În acest caz, lungimea Planck crește de multe ori, iar masa minimă a găurii scade brusc.

Teoria corzilor prezice că o gaură neagră cu o masă de numai 10 -20 g poate fi născută în spațiul nou-dimensional.Masa relativistă calculată a protonilor accelerați în superacceleratorul zern este aproximativ aceeași. Conform celui mai optimist scenariu, el va putea produce câte o gaură în fiecare secundă, care va trăi aproximativ 10 -26 de secunde. În procesul de evaporare a acestuia se vor naște tot felul de particule elementare, care vor fi ușor de înregistrat. Dispariția găurii va duce la eliberarea de energie, care nu este suficientă nici măcar pentru a încălzi un microgram de apă pe miime de grad. Prin urmare, există speranță că LHC se va transforma într-o fabrică de găuri negre inofensive. Dacă aceste modele sunt corecte, atunci detectoarele de raze cosmice orbitale de nouă generație vor putea, de asemenea, să detecteze astfel de găuri.

Toate cele de mai sus se aplică găurilor negre staționare. Între timp, există găuri rotative care au o mulțime de proprietăți interesante. rezultate analiza teoretică radiația găurii negre a dus și la o regândire serioasă a conceptului de entropie, care merită și o discuție separată. Mai multe despre asta în numărul următor.

O gaură neagră apare ca urmare a prăbușirii unei stele supermasive, în miezul căreia „combustibilul” pentru reacție nucleară. Pe măsură ce miezul se contractă, temperatura miezului crește, iar fotonii cu o energie mai mare de 511 keV, ciocnând, formează perechi electron-pozitron, ceea ce duce la o scădere catastrofală a presiunii și la prăbușirea în continuare a stelei sub influența sa. propria gravitație.

Astrofizicianul Ethan Siegel a publicat articolul „The Largest Black Hole in the Known Universe” în care a colectat informații despre masa găurilor negre din diferite galaxii. Mă întreb: unde este cel mai masiv dintre ei?

Deoarece cele mai dense grupuri de stele se află în centrul galaxiilor, acum aproape fiecare galaxie are o gaură neagră masivă în centru, formată după fuziunea multor altele. De exemplu, în centrul Căii Lactee există o gaură neagră cu o masă de aproximativ 0,1% din galaxia noastră, adică de 4 milioane de ori masa Soarelui.

Este foarte ușor să determinați prezența unei găuri negre studiind traiectoria mișcării stelelor, care sunt afectate de gravitația unui corp invizibil.

Dar Calea Lactee este o galaxie relativ mică, care nu poate avea cea mai mare gaură neagră. De exemplu, nu departe de noi în clusterul Fecioarei se află galaxia gigantică Messier 87 - este de aproximativ 200 de ori mai mare decât a noastră.

Deci, un flux de materie de aproximativ 5000 de ani lumină iese din centrul acestei galaxii (în imagine). Este o anomalie nebună, scrie Ethan Siegel, dar arată foarte frumos.

Oamenii de știință cred că singura explicație pentru o astfel de „erupție” din centrul galaxiei poate fi o gaură neagră. Calculul arată că masa acestei găuri negre este de aproximativ 1500 de ori mai mare decât masa unei găuri negre din Calea Lactee, adică aproximativ 6,6 miliarde de mase solare.

Dar unde este cea mai mare gaură neagră din univers? Dacă pornim de la calculul că în centrul aproape a fiecărei galaxii există un astfel de obiect cu o masă de 0,1% din masa galaxiei, atunci trebuie să găsim cea mai masivă galaxie. Oamenii de știință pot răspunde și la această întrebare.

Cea mai masivă galaxie cunoscută de noi este IC 1101 din centrul clusterului Abell 2029, care este de 20 de ori mai departe de Calea Lactee decât clusterul Fecioarei.

În IC 1101, distanța de la centru până la cea mai îndepărtată margine este de aproximativ 2 milioane de ani lumină. Dimensiunea sa este de două ori mai mare decât distanța de la Calea Lactee până la cea mai apropiată galaxie a noastră, Andromeda. Masa este aproape egală cu masa întregului grup de Fecioare!

Dacă există o gaură neagră în centrul IC 1101 (și ar trebui să existe), atunci ar putea fi cea mai masivă din Universul cunoscut.

Ethan Siegel spune că ar putea greși. Motivul este în galaxia unică NGC 1277. Nu este prea galaxie mare ceva mai mic decât al nostru. Dar analiza rotației sale a arătat un rezultat incredibil: gaura neagră din centru are 17 miliarde de mase solare, iar aceasta reprezintă deja 17% din masa totală a galaxiei. Acesta este un record pentru raportul dintre masa unei găuri negre și masa unei galaxii.

Există un alt candidat pentru cea mai mare gaură neagră din universul cunoscut. Este prezentat în fotografia următoare.

Obiectul ciudat OJ 287 se numește blazar. Blazarii sunt o clasă specială de obiecte extragalactice, un fel de quasari. Se disting prin radiații foarte puternice, care în OJ 287 se modifică cu un ciclu de 11-12 ani (cu un vârf dublu).

Potrivit astrofizicienilor, OJ 287 include o gaură neagră centrală supermasivă care orbitează o altă gaură neagră mai mică. Cu 18 miliarde de mase solare, gaura neagră centrală este cea mai mare cunoscută până în prezent.

Această pereche de găuri negre va fi unul dintre cele mai bune experimente pentru a testa teoria generală a relativității, și anume deformarea spațiului-timp, descrisă în relativitatea generală.

Datorită efectelor relativiste, periheliul găurii negre, adică punctul cel mai apropiat al orbitei de gaura neagră centrală, trebuie să se miște cu 39° pe rotație! Prin comparație, periheliul lui Mercur s-a deplasat cu doar 43 de secunde de arc pe secol.