Услышав слова «черная дыра», вы можете подумать о вращающемся вихре, всасывающем все в свою пасть, как ваш дядя на свадебном фуршете. Вы можете представить себе звезду, которую притягивает к себе, как кусок спагетти, хлопая вокруг пустоты, пока она не исчезнет из своего существования. На самом деле все не так просто и вкусно. Вот наш букварь.
Что такое черная дыра?
Черные дыры веками сбивали с толку физиков, но простое описание - это область в пространстве-времени с такой сильной гравитацией, что даже свет не может избежать ее притяжения.
Первое, что нужно понять о черных дырах, - это то, что это не пустое пространство, а материя, сжатая в очень маленькую область. Черная дыра может иметь массу 20 звезд, например, но размером только с центр Лондона. Эта плотность совершает странные вещи с законами времени и пространства, одним из которых является появление теоретического барьера, называемого горизонтом событий.
ЧИТАЙТЕ СЛЕДУЮЩИЙ: прорыв в черной дыре обнаружил качающиеся струи, обнаруженные суперкомпьютерами
См. Соответствующую статью «Прорыв в черной дыре»: суперкомпьютеры обнаружили колеблющиеся струи. Самая старая сверхмассивная черная дыра из когда-либо обнаруженных обнаружена в 13,7 миллиарда световых лет
В общей теории относительности Альберта Эйнштейна горизонт событий - это точка невозврата. По мере того, как объект приближается к горизонту событий, все больше и больше путей, пройденных его частицами, изгибаются к черной дыре. Как только горизонт событий нарушен, деформация пространства-времени становится настолько большой, что частицы не могут двигаться наружу.
Это точка, в которой дыра становится черной, когда свет не может ускользнуть из-за того, что его тянет вперед, вперед, к гравитационной сингулярности; точка, где пространство-время стало настолько искаженным, что его кривизна бесконечна. Здесь все законы физики в нашем понимании выброшены из окна. На самом деле никто не знает, что происходит в сингулярности.
Насколько велики черные дыры?
Есть четыре класса черных дыр, хотя два из них являются гипотетическими. В верхней части спектра находятся сверхмассивные черные дыры, которые, как считается, находятся в центре большинства галактик. Солнце в нашем Млечном Пути, известное как Стрелец A *, имеет массу 4 миллиона солнц с горизонтом событий, который простирается на 44 миллиона километров.
В нижней части спектра находится черная микродыра, которая может быть размером с один атом, хотя нам еще предстоит измерить ее размер. Между этими двумя находятся гипотетические черные дыры промежуточной массы и звездные черные дыры, созданные в результате коллапса звезд, масса которых примерно в три или более раз превышает массу нашего Солнца.
(Художники впечатление от звездной черной дырыЛебедь X-1. Кредит:NASA / CXC / M.Weiss)
Другой интересной возможной категорией является изначальная черная дыра, впервые предложенная Стивеном Хокингом в 1971 году. Эти гипотетические черные дыры могли образоваться во время рождения Вселенной, до появления звезд, и могут содержать важные объяснения существования темной материи. .
ЧИТАЙТЕ СЛЕДУЮЩИЙ: Самая подробная симуляция нашей Вселенной, когда-либо созданная, охватывает ошеломляющий миллиард световых лет.
Попытки найти их пока не увенчались успехом, хотя это могло измениться благодаря партнерству Лиго-Дева и его обнаружению гравитационных волн. Возможность обнаружить рябь в ткани пространства-времени может проложить путь для дальнейших исследований, оглядываясь назад на слияния черных дыр, которые предшествовали звездам.
Что было бы со мной, если бы я упал в черную дыру?
Если вам не повезло, и вы оказались втянутыми в черную дыру (мои соболезнования), с вами произойдут некоторые странные вещи, а некоторые, даже более странные, произойдут с кем-то, кто наблюдает за вами с безопасного расстояния.
Что происходит, когда объект выходит за горизонт событий, понять нелегко, и это потому, что именно в этот момент две разные модели физики - квантовая механика и общая теория относительности - противоречат друг другу.
Есть отличное описание этого квадрама, которое называется информационным парадоксом черной дыры. Аманда Гефтер дляBBC . Суть в следующем: для кого-то, кто наблюдает за тем, как вы нарушаете горизонт событий, вы были бы медленно уничтожены искажением пространства, замедлением времени и жарой радиации Хокингса - кое-что, что также, кстати, в конечном итоге рассеивает черная дыра.
Так ты мертв? Не совсем. Согласно общей теории относительности, вы фактически пройдете через горизонт событий, не замечая эффектов гравитации, потому что вы окажетесь в свободном падении (что Эйнштейн назвал своим самая счастливая мысль ), падая к сингулярности.
Но как можно путешествовать по космосу и в то же время сгореть дотла? Это затруднение возникает из-за того, что квантовая физика утверждает, что информация не может быть потеряна, и поэтому ваше тело должно оставаться за пределами горизонта. Однако, если вы не пересечете горизонт событий, вы нарушите законы общей теории относительности. Ученые предложили ряд решений, позволяющих примирить эти противоречивые законы природы, но парадокс - это постоянный вопросительный знак в самом сердце физики.
Когда дело доходит до черных дыр, то не только свет не может убежать, но и мозги поколений мыслителей.
как определить неисправность видеокарты
Ведущее изображение: Wikimedia Commons
