Просто о сложном: черная дыра

Часто можно услышать о том, что ученые где-то там открыли очередную черную дыру или даже получили подтверждение их слияния.

Однако, как показывает статистика, мало кто знает, что же такое черная дыра на самом деле. Мы попробуем вам объяснить это непростое явление максимально доступно (ну прям очень, очень просто).

Пустота?

Черная дыра — не пустое место и не «воронка» в пространстве. Это область, где сконцентрировано огромное количество материи, которая оказалась замкнутой в крайне малом пространстве.

Как такое возможно? Представьте себе звезду, которая в 10 раз больше Солнца. Представили? А теперь попробуйте ее мысленно сжать таким образом, чтобы она уместилась, допустим, в Москве.

Для этого потребуется невероятное давление, а значит гравитационное поле возрастет до такой силы, что даже свет не будет способен покинуть пределы влияния объекта.

Терминология

Термин «черная дыра» был введен в 1967 Джоном Уилером. Хотя, архивы дают понять, что астрономы уже несколько веков описывали загадочные объекты в космосе, которые поражают плотностью и массивностью. Кстати, их существование предсказал Альберт Эйнштейн в Общей Теории Относительности (ОТО).

Согласно ОТО, когда умирает массивная звезда, то остается небольшое плотное ядро. Если звезда будет минимум втрое больше Солнца, то после ее гибели мы, скорее всего, получим черную дыру.

Важно понимать, что наблюдать черную дыру в телескоп невозможно, но зато можно просчитать ее местоположение и с высокой точностью определить размер. Это становится возможным за счет влияния, которое черные дыры оказывают на объекты и материю вокруг себя.

Например, если черная дыра промчится через облако газа и пыли, то ученые смогут наблюдать, как материя будет втягиваться и разгоняться — рождение аккреционного диска.

Нечто подобное можно наблюдать и в том случае, когда черная дыра проходит рядом со звездой (это иногда разрывает звезду). В тот момент, когда черная дыр начинает «всасывать» в себя вещество, то оно начинает разгоняться и нагреваться до критических температур. В этот момент в пространство испускается поток рентгеновских лучей, которые астрономы фиксируют на Земле.

Смерть звезды — рождение черной дыры?

Черные дыры чаще всего формируются после взрыва сверхновых, а меньшие по размеру светила с недостаточной массой превращаются в нейтронные звезды. Если масса звезды втрое больше Солнечной, то такой объект становится кандидатом на роль черной дыры после своей смерти.

Когда погибает массивная звезда, то происходят невероятные процессы, но мы попытаемся их описать просто: когда звезда разрушается и начинает сжиматься, то ее поверхность постепенно приближается к воображаемой границе (горизонт событий). Если бы вы могли в этот момент находиться на поверхности звезды, то время для вас начинало бы замедляться относительно стороннего наблюдателя.

Когда поверхность звезды достигнет горизонта событий, то время остановится полностью, а звезда утратит способность к дальнейшему разрушению. В итоге черная дыра является бесконечно разрушаемым объектом для которого времени не существует. Да, друзья, черные дыры находятся за гранью нашего привычного понимания мироустройства.

Рождение более крупных черных дыр

В 2004 году астрофизики NASA заметили источник коротких вспышек гамма-излучения. Направив в точку телескопы «Чандра» и «Хаббл», ученые установили, что источником послужило столкновение черной дыры с нейтронной звездой. Что было в итоге? Родилась новая черная дыра, но более крупная.

Размеры черных дыр

Есть черные дыры, которые являются остатками массивных звезд. Они, как правило, в 10-24 раз массивнее Солнца. Влияние этих объектов на окружающее пространство ученые наблюдают регулярно.

Однако, есть изолированные черные дыры. Это, пожалуй, самое неприятное в данном явлении. Все дело в том, что вокруг них нет ни газа, ни пыли, ни звезд. Следовательно, обнаружить их очень трудно, или же невозможно в принципе. Компьютерное моделирование показывает, что этих миниатюрных объектов только в Млечном Пути может быть несколько триллионов! Да, они намного меньше классических (если так можно сказать) черных дыр, так как им нечем «питаться», чтобы расти, но процессы, протекающие в их недрах, аналогичны тем, что происходят у их более крупных «коллег».

Конечно, мы не можем обойти стороной сверхмассивные черные дыры, которые в миллион или даже в миллиард раз массивней Солнца! Такие монстры обитают в центре практически каждой галактики (даже в нашей) и постоянно «пожирают» все, что к ним приближается. Такое изобилие материи и позволило за миллионы лет набрать огромнейшую массу.

Читайте также: Астрономы наблюдали за «гиперпитанием» черной дыры, разорвавшей звезду.