ЧЕРНА ДУПКА
регион в пространството, получен в резултат на пълния гравитационен колапс на материята, в който гравитационното привличане е толкова силно, че нито материята, нито светлината, нито други носители на информация могат да го напуснат. Следователно вътрешността на черна дупка не е причинно свързана с останалата част от Вселената; Физическите процеси, протичащи вътре в черна дупка, не могат да повлияят на процесите извън нея. Черната дупка е заобиколена от повърхност със свойството на еднопосочна мембрана: материята и радиацията свободно падат през нея в черната дупка, но нищо не може да избяга оттам. Тази повърхност се нарича "хоризонт на събитията". Тъй като все още има само косвени указания за съществуването на черни дупки на разстояние от хиляди светлинни години от Земята, по-нататъшното ни изложение се основава главно на теоретични резултати. Черните дупки, предсказани от общата теория на относителността (теорията на гравитацията, предложена от Айнщайн през 1915 г.) и други, по-модерни теории за гравитацията, бяха математически обосновани от Р. Опенхаймер и Х. Снайдер през 1939 г. Но свойствата на пространството и времето в близост до тези обекти се оказа толкова необичайно, че астрономите и физиците не ги взеха на сериозно в продължение на 25 години. Астрономическите открития в средата на 60-те години на миналия век обаче извеждат черните дупки на повърхността като възможна физическа реалност. Тяхното откриване и изучаване може коренно да промени представите ни за пространството и времето.
Образуване на черни дупки.Докато в недрата на звездата протичат термоядрени реакции, те поддържат висока температура и налягане, предотвратявайки колапса на звездата под въздействието на собствената си гравитация. С течение на времето обаче ядреното гориво се изчерпва и звездата започва да се свива. Изчисленията показват, че ако масата на една звезда не надвишава три слънчеви маси, тогава тя ще спечели „битката с гравитацията“: нейният гравитационен колапс ще бъде спрян от натиска на „дегенерирала“ материя и звездата завинаги ще се превърне в бяло джудже или неутронна звезда. Но ако масата на звездата е повече от три слънчеви, тогава нищо не може да спре нейния катастрофален колапс и тя бързо ще отиде под хоризонта на събитията, превръщайки се в черна дупка.
Ако астрономът наблюдава звезда в момента на превръщането й в черна дупка, тогава той първо ще види как звездата се компресира все по-бързо и по-бързо, но когато повърхността й се приближи до гравитационния радиус, компресията ще започне да се забавя, докато спира напълно. В същото време светлината, идваща от звездата, ще отслабва и ще се зачервява, докато изгасне напълно. Това се случва, защото в борбата с гигантската сила на гравитацията светлината губи енергия и й отнема все повече време, за да достигне до наблюдателя. Когато повърхността на звездата достигне гравитационния радиус, светлината, която я напуска, ще отнеме безкрайно много време, за да достигне до наблюдателя (и фотоните ще загубят цялата си енергия). Следователно астрономът никога няма да чака този момент, още по-малко да види какво се случва със звездата под хоризонта на събитията. Но теоретично този процес може да бъде изследван. Изчисленията на идеализирания сферичен колапс показват, че за кратко време звездата колабира до точка, в която се постигат безкрайно високи стойности на плътност и гравитация. Такава точка се нарича "сингулярност". Освен това общият математически анализ показва, че ако е възникнал хоризонт на събитията, тогава дори несферичният колапс води до сингулярност. Всичко това обаче е вярно само ако общата теория на относителността се прилага до много малки пространствени мащаби, за които все още не сме сигурни. В микросвета действат квантови закони, но квантовата теория на гравитацията все още не е създадена. Ясно е, че квантовите ефекти не могат да спрат колапса на звезда в черна дупка, но биха могли да предотвратят появата на сингулярност. Съвременната теория за еволюцията на звездите и познанията ни за звездното население на Галактиката показват, че сред нейните 100 милиарда звезди трябва да има около 100 милиона черни дупки, образувани по време на колапса на най-масивните звезди. В допълнение, черни дупки с много големи маси могат да бъдат разположени в ядрата на големи галактики, включително нашата. Както вече беше отбелязано, в нашата ера само маса, която е повече от три пъти по-голяма от слънчевата маса, може да се превърне в черна дупка. Въпреки това, веднага след Големия взрив, от който ок. Преди 15 милиарда години започва разширяването на Вселената, могат да се раждат черни дупки с всякаква маса. Най-малките от тях, поради квантови ефекти, трябва да са се изпарили, губейки масата си под формата на радиация и потоци от частици. Но „първичните черни дупки“ с маса над 1015 g могат да оцелеят до днес. Всички изчисления на звездния колапс са направени при предположението за леко отклонение от сферичната симетрия и показват, че винаги се формира хоризонт на събитията. Въпреки това, при силно отклонение от сферичната симетрия, колапсът на звезда може да доведе до образуването на регион с безкрайно силна гравитация, но не заобиколен от хоризонт на събитията; нарича се "гола сингулярност". Това вече не е черна дупка в смисъла, който обсъдихме по-горе. Физическите закони в близост до гола сингулярност могат да приемат много неочаквана форма. В момента голата сингулярност се смята за малко вероятен обект, докато повечето астрофизици вярват в съществуването на черни дупки.
За сферична черна дупка с маса M, хоризонтът на събитията образува сфера с кръг на екватора 2p пъти по-голям от „гравитационния радиус“ на черната дупка RG = 2GM/c2, където c е скоростта на светлината, а G е гравитационната константа. Черна дупка с маса 3 слънчеви маси има гравитационен радиус 8,8 км. За външен наблюдател структурата на черна дупка изглежда изключително проста. По време на колапса на звезда в черна дупка за малка част от секундата (според часовника на отдалечен наблюдател), всички нейни външни характеристики, свързани с нехомогенността на оригиналната звезда, се излъчват под формата на гравитационни и електромагнитни вълни. Получената стационарна черна дупка „забравя“ цялата информация за оригиналната звезда, с изключение на три количества: обща маса, ъглов момент (свързан с въртенето) и електрически заряд. Чрез изучаване на черна дупка вече не е възможно да се знае дали първоначалната звезда се е състояла от материя или антиматерия, дали е имала формата на пура или палачинка и т.н. При реални астрофизични условия заредена черна дупка ще привлече частици с противоположен знак от междузвездната среда и нейният заряд бързо ще стане нула. Останалият неподвижен обект ще бъде или невъртяща се "черна дупка на Шварцшилд", която се характеризира само с маса, или въртяща се "черна дупка на Кер", която се характеризира с маса и ъглов момент. Уникалността на горните типове стационарни черни дупки е доказана в рамките на общата теория на относителността от В. Израел, Б. Картър, С. Хокинг и Д. Робинсън. Според общата теория на относителността пространството и времето са изкривени от гравитационното поле на масивни тела, като най-голямата кривина се наблюдава в близост до черните дупки. Когато физиците говорят за интервали от време и пространство, те имат предвид числа, отчетени от някакъв физически часовник или линийка. Например, ролята на часовник може да се играе от молекула с определена честота на вибрация, чийто брой между две събития може да се нарече „времеви интервал“. Забележително е, че гравитацията действа върху всички физически системи по един и същи начин: всички часовници показват, че времето се забавя, а всички линийки показват, че пространството се простира близо до черна дупка. Това означава, че черната дупка огъва геометрията на пространството и времето около себе си. Далеч от черната дупка тази кривина е малка, но близо до нея е толкова голяма, че светлинните лъчи могат да се движат около нея в кръг. Далеч от черна дупка, нейното гравитационно поле е точно описано от теорията на Нютон за тяло със същата маса, но близо до нея гравитацията става много по-силна, отколкото прогнозира теорията на Нютон. Всяко тяло, падащо в черна дупка, ще бъде разкъсано много преди да пресече хоризонта на събитията от мощни приливни гравитационни сили, произтичащи от разликите в гравитацията на различни разстояния от центъра. Черната дупка винаги е готова да абсорбира материя или радиация, като по този начин увеличава масата си. Взаимодействието му с външния свят се определя от прост принцип на Хокинг: площта на хоризонта на събитията на черна дупка никога не намалява, освен ако не се вземе предвид квантовото производство на частици. J. Bekenstein през 1973 г. предполага, че черните дупки се подчиняват на същите физически закони като физическите тела, които излъчват и абсорбират радиация (моделът на "абсолютно черно тяло"). Повлиян от тази идея, Хокинг показа през 1974 г., че черните дупки могат да излъчват материя и радиация, но това ще бъде забележимо само ако масата на самата черна дупка е относително малка. Такива черни дупки могат да се родят веднага след Големия взрив, с който започва разширяването на Вселената. Масите на тези първични черни дупки трябва да бъдат не повече от 1015 g (като малък астероид), а размерът им трябва да бъде 10-15 m (като протон или неутрон). Мощно гравитационно поле близо до черна дупка произвежда двойки частица-античастица; една от частиците на всяка двойка се абсорбира от дупката, а втората се излъчва навън. Черна дупка с маса 1015 g трябва да се държи като тяло с температура 1011 K. Идеята за "изпаряване" на черните дупки напълно противоречи на класическата концепция за тях като тела, които не са способни излъчване.
Свойства на черните дупки. Изчисленията в рамките на общата теория на относителността на Айнщайн само показват възможността за съществуването на черни дупки, но изобщо не доказват тяхното присъствие в реалния свят; откриването на истинска черна дупка би било важна стъпка в развитието на физиката. Намирането на изолирани черни дупки в космоса е безнадеждно трудно: няма да можем да забележим малък тъмен обект на фона на космическата чернота. Но има надежда да се открие черна дупка чрез взаимодействието й с околните астрономически тела, чрез характерното й влияние върху тях. Свръхмасивни черни дупки могат да бъдат намерени в центровете на галактиките, като непрекъснато поглъщат звездите там. Концентрирани около черната дупка, звездите трябва да образуват централни пикове на яркост в галактическите ядра; В момента тече активно издирването им. Друг метод за търсене е измерването на скоростта на звездите и газа около централен обект в галактиката. Ако разстоянието им от централния обект е известно, тогава може да се изчисли неговата маса и средна плътност. Ако тя значително надвишава плътността, възможна за звездни купове, тогава се смята, че това е черна дупка. Използвайки този метод, през 1996 г. Дж. Моран и колегите му установиха, че в центъра на галактиката NGC 4258 вероятно има черна дупка с маса 40 милиона слънчеви. Най-обещаващото е да се търси черна дупка в двойни системи, където тя, сдвоена с нормална звезда, може да обикаля около общ център на масата. Чрез периодичното доплерово изместване на линиите в спектъра на една звезда може да се разбере, че тя обикаля в тандем с определено тяло и дори да се оцени масата на последното. Ако тази маса надвишава 3 слънчеви маси, а излъчването на самото тяло не може да бъде засечено, тогава е много възможно това да е черна дупка. В компактна двойна система черната дупка може да улови газ от повърхността на нормална звезда. Движейки се в орбита около черната дупка, този газ образува диск и докато се върти спираловидно към черната дупка, той става много горещ и се превръща в източник на мощно рентгеново лъчение. Бързите колебания в това излъчване трябва да показват, че газът се движи бързо в орбита с малък радиус около малък, масивен обект. От 70-те години на миналия век са открити няколко източника на рентгенови лъчи в бинарни системи с ясни признаци на черни дупки. Най-обещаваща е рентгеновата двойна V 404 Cygni, масата на невидимия компонент на която се оценява на не по-малко от 6 слънчеви маси. Други забележителни кандидати за черни дупки са в рентгеновите двойни системи Cygnus X-1, LMCX-3, V 616 Monoceros, QZ Vulpeculae и рентгеновите нови Ophiuchus 1977, Mukha 1981 и Scorpius 1994. С изключение на LMCX-3, разположен в Големия магеланов облак, всички те се намират в нашата галактика на разстояние от около 8000 светлинни години. години от Земята.
Търсене на черни дупки.
Вижте също
КОСМОЛОГИЯ;
ГРАВИТАЦИЯ;
ГРАВИТАЦИОНЕН КОЛАПС;
ОТНОСИТЕЛНОСТ;
ИЗВЪН АТМОСФЕРНА АСТРОНОМИЯ.
ЛИТЕРАТУРА
Черепашчук А.М. Маси на черни дупки в двоични системи. Напредък във физическите науки, том 166, стр. 809, 1996 г. 2000 .
Енциклопедия на Collier. - Отворено общество:Синоними
Вижте какво е „ЧЕРНА ДУПКА“ в други речници: ЧЕРНА ДУПКА, локализирана област от космическото пространство, от която нито материята, нито радиацията могат да избягат, с други думи, първата космическа скорост надвишава скоростта на светлината. Границата на тази област се нарича хоризонт на събитията.... ...
Научно-технически енциклопедичен речник Космически обект, който възниква в резултат на компресията на тялото от гравитацията. сили до размери, по-малки от неговия гравитационен радиус rg=2g/c2 (където M е масата на тялото, G е гравитационната константа, c е числената стойност на скоростта на светлината). Предсказание за съществуването на... ...
Физическа енциклопедия Съществително име, брой синоними: 2 звезди (503) неизвестен (11) ASIS Речник на синонимите. В.Н. Тришин. 2013…
Речник на синонимите
Мистериозни и неуловими черни дупки. Законите на физиката потвърждават възможността за съществуването им във Вселената, но все още остават много въпроси. Многобройни наблюдения показват, че във Вселената съществуват дупки и има повече от един милион от тези обекти.
Какво представляват черните дупки?
В наши дни черната дупка е област от време и пространство, която има такава гравитация, че дори лъч светлина не може да избяга от нея.
Как се образуват черните дупки?
Има няколко теории за появата на черни дупки, които се делят на хипотетични и реалистични. Най-простата и най-разпространената реалистична е теорията за гравитационния колапс на големи звезди.
Когато достатъчно масивна звезда, преди „смъртта“, нараства по размер и става нестабилна, изразходвайки последното си гориво. В същото време масата на звездата остава непроменена, но нейният размер намалява, тъй като настъпва така нареченото уплътняване. С други думи, когато се уплътни, тежкото ядро "пада" в себе си. Успоредно с това уплътняването води до рязко повишаване на температурата вътре в звездата и външните слоеве на небесното тяло се разкъсват, от които се образуват нови звезди. В същото време в центъра на звездата ядрото попада в собствения си „център“. В резултат на действието на гравитационните сили центърът се срутва до точка - тоест гравитационните сили са толкова силни, че поглъщат уплътненото ядро. Така се ражда черна дупка, която започва да изкривява пространството и времето, така че дори светлината да не може да излезе от нея.
В центъра на всички галактики има свръхмасивна черна дупка. Според теорията на относителността на Айнщайн:
„Всяка маса изкривява пространството и времето.“
А сега си представете колко черна дупка изкривява времето и пространството, защото нейната маса е огромна и в същото време е събрана в ултрамалък обем. Тази способност причинява следната странност:
„Черните дупки имат способността практически да спират времето и да компресират пространството. Поради това изключително изкривяване, дупките стават невидими за нас.
Ако черните дупки не се виждат, как да знаем, че съществуват?
Да, въпреки че черната дупка е невидима, тя трябва да бъде забележима поради материята, която попада в нея. Освен звездния газ, който се привлича от черна дупка, когато се приближи до хоризонта на събитията, температурата на газа започва да се повишава до свръхвисоки стойности, което води до сияние. Ето защо черните дупки светят. Благодарение на това, макар и слабо сияние, астрономите и астрофизиците обясняват присъствието в центъра на галактиката на обект с малък обем, но огромна маса. В момента, в резултат на наблюдения, са открити около 1000 обекта, които са подобни по поведение на черните дупки.
Черни дупки и галактики
Как черните дупки могат да влияят на галактиките? Този въпрос измъчва учени от цял свят. Съществува хипотеза, според която черните дупки, разположени в центъра на галактиката, влияят на нейната форма и еволюция. И че когато две галактики се сблъскат, черните дупки се сливат и по време на този процес се освобождава толкова огромно количество енергия и материя, че се образуват нови звезди.
Видове черни дупки
- Според съществуващата теория има три вида черни дупки: звездни, свръхмасивни и миниатюрни. И всеки от тях е оформен по специален начин.
- - Черни дупки от звездни маси, нарастват до огромни размери и се срутват.
- Свръхмасивни черни дупки, които могат да имат маса, еквивалентна на милиони слънца, вероятно съществуват в центровете на почти всички галактики, включително нашия Млечен път. Учените все още имат различни хипотези за образуването на свръхмасивни черни дупки. Засега се знае само едно - свръхмасивните черни дупки са страничен продукт от образуването на галактики. Свръхмасивни черни дупки – те се различават от обикновените по това, че имат много голям размер, но парадоксално ниска плътност. - - Все още никой не е успял да открие миниатюрна черна дупка, която би имала маса по-малка от Слънцето. Възможно е миниатюрни дупки да са се образували малко след "Големия взрив", който е точното начало на съществуването на нашата Вселена (преди около 13,7 милиарда години).
- - Съвсем наскоро беше въведено ново понятие като „бели черни дупки“. Това все още е хипотетична черна дупка, която е обратното на черна дупка. Стивън Хокинг активно изучава възможността за съществуването на бели дупки.
- - Квантовите черни дупки - засега съществуват само на теория. Квантовите черни дупки могат да се образуват, когато свръхмалки частици се сблъскат в резултат на ядрена реакция.
- - Първичните черни дупки също са теория. Те са се образували веднага след възникването им.
В момента има голям брой открити въпроси, на които бъдещите поколения тепърва ще отговарят. Например, могат ли наистина да съществуват така наречените „червееви дупки“, с помощта на които човек може да пътува през пространството и времето. Какво точно се случва вътре в черна дупка и на какви закони се подчиняват тези явления. А какво да кажем за изчезването на информация в черна дупка?
Черните дупки винаги са били едни от най-интересните обекти за наблюдение на учените. Като най-големите обекти, намиращи се във Вселената, те същевременно са недостъпни и напълно недостъпни за човечеството. Ще отнеме много време, преди да научим за процесите, които се случват близо до „точката, от която няма връщане“. Какво е черна дупка от научна гледна точка?
Нека поговорим за онези факти, които все пак станаха известни на изследователите в резултат на продължителна работа...
1. Черните дупки всъщност не са черни.
Тъй като черните дупки излъчват електромагнитни вълни, те може да не изглеждат черни, а напротив, доста многоцветни. И изглежда доста впечатляващо.
2. Черните дупки не засмукват материя.
Сред обикновените смъртни има стереотип, че черната дупка е огромна прахосмукачка, която дърпа околното пространство в себе си. Нека не бъдем манекени и да се опитаме да разберем какво всъщност е това.
Като цяло (без да навлизаме в сложността на квантовата физика и астрономическите изследвания) черната дупка може да си представим като космически обект със силно увеличено гравитационно поле. Например, ако на мястото на Слънцето имаше черна дупка със същия размер, тогава... нищо нямаше да се случи и нашата планета щеше да продължи да се върти в същата орбита. Черните дупки „поглъщат“ само части от звездна материя под формата на звезден вятър, който е присъщ на всяка звезда.
3. Черните дупки могат да раждат нови вселени
Разбира се, този факт звучи като излязъл от научната фантастика, още повече, че няма доказателства за съществуването на други вселени. Въпреки това учените изучават подобни теории доста внимателно.
С прости думи, ако дори една физическа константа в нашия свят се промени с малко, ние ще загубим възможността за съществуване. Сингулярността на черните дупки отменя обичайните закони на физиката и може (поне на теория) да създаде нова вселена, различна в някои отношения от нашата.
4. Черните дупки се изпаряват с времето
Както споменахме по-рано, черните дупки поглъщат звездния вятър. Освен това те бавно, но сигурно се изпаряват, т.е. предават масата си в околното пространство и след това изчезват напълно. Това явление е открито през 1974 г. и е наречено радиация на Хокинг в чест на Стивън Хокинг, който направи това откритие на света. 
5. Отговорът на въпроса „какво е черна дупка“ е предсказан от Карл Шварцшилд
Както знаете, авторът на теорията за относителността, свързана с е Алберт Айнщайн. Но ученият не обърна достатъчно внимание на изучаването на небесните тела, въпреки че неговата теория можеше и освен това предсказа съществуването на черни дупки. Така Карл Шварцшилд става първият учен, който използва общата теория на относителността, за да оправдае съществуването на „точка без връщане“. 
Интересен факт е, че това се случва през 1915 г., веднага след като Айнщайн публикува своята обща теория на относителността. Тогава възниква терминът „радиус на Шварцшилд“ - грубо казано, това е силата, с която трябва да се компресира обект, за да се превърне в черна дупка. Това обаче не е лесна задача. Нека да разберем защо.
Факт е, че на теория всяко тяло може да се превърне в черна дупка, но само ако бъде подложено на определена степен на компресия. Например един фъстъчен плод може да се превърне в черна дупка, ако има масата на планетата Земя...
Интересен факт: Черните дупки са единствените космически тела по рода си, които имат способността да привличат светлина чрез гравитацията.
6. Черните дупки огъват пространството около себе си
Нека си представим цялото пространство на Вселената под формата на винилова плоча. Ако поставите горещ предмет върху него, той ще промени формата си. Същото се случва и с черните дупки. Изключителната им маса привлича всичко, включително лъчи светлина, карайки пространството около тях да се огъва.
7. Черните дупки ограничават броя на звездите във Вселената
…В края на краищата, ако звездите светнат -
Това означава ли, че някой има нужда от това?
В.В. Маяковски
Обикновено напълно оформените звезди са облак от охладени газове. Излъчването от черните дупки предотвратява охлаждането на газовите облаци и следователно предотвратява образуването на звезди.
8. Черните дупки са най-напредналите енергийни системи
Черните дупки произвеждат повече енергия от Слънцето и другите звезди. Причината за това е материята около него. Когато материята преминава хоризонта на събитията с висока скорост, тя се нагрява в орбитата на черната дупка до изключително високи температури. Това явление се нарича излъчване на черно тяло.
Интересен факт: В процеса на ядрен синтез 0,7% от материята се превръща в енергия. В близост до черна дупка 10% от материята се превръща в енергия!
9. Какво се случва, ако попаднете в черна дупка?
Черните дупки „опъват“ телата до себе си. В резултат на този процес обектите започват да приличат на спагети (дори има специален термин - „спагетификация“ =).
Въпреки че този факт може да изглежда комичен, има обяснение за това. Това се дължи на физическия принцип на гравитацията. Да вземем за пример човешкото тяло. Докато сме на земята, краката ни са по-близо до центъра на Земята, отколкото главите ни, така че се привличат по-силно. На повърхността на черна дупка краката се изтеглят към центъра на черната дупка много по-бързо и следователно горната част на тялото просто не може да се справи с тях. Резултат: спагетизиране!
10. Теоретично всеки обект може да се превърне в черна дупка
И дори Слънцето. Единственото нещо, което пречи на слънцето да се превърне в напълно черно тяло, е силата на гравитацията. В центъра на черна дупка тя е многократно по-силна, отколкото в центъра на Слънцето. В този случай, ако нашата звезда бъде компресирана до четири километра в диаметър, тя може да се превърне в черна дупка (поради голямата си маса).
Но това е на теория. На практика е известно, че черните дупки се появяват само в резултат на колапса на свръхголеми звезди, които надвишават Слънцето по маса 25-30 пъти.
11. Черните дупки забавят времето близо до тях
Основната теза на този факт е, че с наближаването на хоризонта на събитията времето се забавя. Това явление може да бъде илюстрирано с помощта на „парадокса на близнаците“, който често се използва за обяснение на теорията на относителността.
Основната идея е, че единият от братята близнаци лети в космоса, а вторият остава на Земята. Връщайки се у дома, близнакът открива, че брат му е остарял повече от него, тъй като когато се движи със скорост, близка до скоростта на светлината, времето започва да тече по-бавно. 
Онзи ден Стивън Хокинг разбуни научната общност, като заяви, че черни дупки не съществуват. Или по-скоро те изобщо не са това, което се смяташе досега.
Според изследователя (което е описано в работата „Запазване на информацията и прогнози за времето за черни дупки“), това, което наричаме черни дупки, може да съществува без така наречения „хоризонт на събитията“, отвъд който нищо не може да избяга. Хокинг вярва, че черните дупки задържат светлина и информация само за известно време и след това „изплюват“ обратно в космоса, макар и в доста изкривена форма.
Докато научната общност усвоява новата теория, ние решихме да напомним на нашия читател какво се е считало досега за „факти за черните дупки“. И така, досега се смяташе, че:
Черните дупки получават името си, защото засмукват светлина, която докосва нейните граници и не я отразяват.
Образувана, когато достатъчно компресирана маса материя деформира пространството и времето, черната дупка има определена повърхност, наречена „хоризонт на събитията“, маркирайки точката, от която няма връщане.
Часовниците работят по-бавно близо до морското равнище, отколкото на космическата станция, и дори по-бавно близо до черни дупки. Има нещо общо с гравитацията.
Най-близката черна дупка е на около 1600 светлинни години
Нашата галактика е осеяна с черни дупки, но най-близката, която теоретично може да унищожи нашата скромна планета, се намира далеч отвъд нашата слънчева система.
Огромна черна дупка се намира в центъра на галактиката Млечен път
Намира се на разстояние 30 хиляди светлинни години от Земята, а размерите му са повече от 30 милиона пъти по-големи от нашето Слънце.
Черните дупки в крайна сметка се изпаряват
Смята се, че нищо не може да избяга от черна дупка. Единственото изключение от това правило е радиацията. Според някои учени, тъй като черните дупки излъчват радиация, те губят маса. В резултат на този процес черната дупка може да изчезне напълно.
Черните дупки имат форма не като фуния, а като сфера.
В повечето учебници ще видите черни дупки, които приличат на фунии. Това е така, защото те са илюстрирани от гледна точка на гравитационен кладенец. В действителност те приличат повече на сфера.
Всичко се изкривява близо до черна дупка.
Черните дупки имат способността да изкривяват пространството и тъй като се въртят, изкривяването се увеличава, докато се въртят.
Черната дупка може да убива по ужасяващи начини
Въпреки че изглежда очевидно, че черната дупка е несъвместима с живота, повечето хора смятат, че просто ще бъдат смачкани там. Не е задължително. Най-вероятно ще бъдете разтегнати до смърт, защото частта от тялото ви, която първа е достигнала „хоризонта на събитията“, ще бъде под много по-голямо влияние на гравитацията.
Черните дупки не винаги са черни
Въпреки че са известни с това, че са черни, както казахме по-рано, те всъщност излъчват електромагнитни вълни.
Черните дупки могат не само да унищожават
Разбира се, в повечето случаи това е вярно. Съществуват обаче множество теории, проучвания и предположения, че черните дупки наистина могат да бъдат адаптирани за генериране на енергия и за космически пътувания.
Откриването на черните дупки не принадлежи на Алберт Айнщайн
Алберт Айнщайн възроди теорията за черните дупки едва през 1916 г. Много преди това, през 1783 г., учен на име Джон Мичъл е първият, който развива тази теория. Това се случи, след като той се чудеше дали гравитацията може да стане толкова силна, че дори леките частици да не могат да избягат от нея.
Черните дупки бръмчат
Въпреки че вакуумът на космоса всъщност не предава звукови вълни, ако слушате със специални инструменти, можете да чуете звуците на атмосферни смущения. Когато черна дупка привлече нещо, нейният хоризонт на събитията ускорява частиците до скоростта на светлината и те произвеждат бръмчене.
Черните дупки могат да генерират елементи, необходими за живота
Изследователите смятат, че черните дупки създават елементи, докато се разпадат на субатомни частици. Тези частици са способни да създават елементи, по-тежки от хелия, като желязо и въглерод, както и много други, необходими за образуването на живот.
Черните дупки не само "поглъщат", но и "изплюват"
Черните дупки са известни с това, че изсмукват всичко, което се доближи до техния хоризонт на събитията. След като нещо падне в черна дупка, то се компресира с такава огромна сила, че отделните компоненти се компресират и в крайна сметка се разпадат на субатомни частици. Някои учени теоретизират, че тази материя след това се изхвърля от това, което се нарича "бяла дупка".
Всяка материя може да се превърне в черна дупка
От техническа гледна точка не само звездите могат да станат черни дупки. Ако ключовете за колата ви се свият до безкрайно малка точка, като същевременно запазят масата си, плътността им ще достигне астрономически нива и гравитацията им ще се увеличи невероятно.
Законите на физиката се разпадат в центъра на черна дупка
Според теориите материята в черна дупка се компресира до безкрайна плътност и пространството и времето престават да съществуват. Когато това се случи, законите на физиката вече не са приложими, просто защото човешкият ум не е в състояние да си представи обект с нулев обем и безкрайна плътност.
Черните дупки определят броя на звездите
Според някои учени броят на звездите във Вселената е ограничен от броя на черните дупки. Това е свързано с начина, по който те влияят на газовите облаци и образуването на елементи в части от Вселената, където се раждат нови звезди.
От всички известни на човечеството обекти, които се намират в космоса, черните дупки създават най-зловещото и неразбираемо впечатление. Това чувство обхваща почти всеки човек, когато се споменава за черни дупки, въпреки факта, че човечеството знае за тях повече от век и половина. Първите знания за тези явления са получени много преди публикациите на Айнщайн за теорията на относителността. Но реално потвърждение за съществуването на тези обекти беше получено не толкова отдавна.
Разбира се, черните дупки с право са известни със своите странни физически характеристики, които пораждат още повече мистерии във Вселената. Те лесно предизвикват всички космически закони на физиката и космическата механика. За да разберем всички подробности и принципи на съществуването на такова явление като космическа дупка, трябва да се запознаем със съвременните постижения на астрономията и да използваме въображението си, освен това ще трябва да излезем от стандартните концепции. За по-лесно разбиране и запознаване с космическите дупки, сайтът на портала е подготвил много интересна информация относно тези явления във Вселената.
Характеристики на черни дупки от сайта на портала
На първо място, трябва да се отбележи, че черните дупки не се появяват от нищото, те се образуват от звезди, които са с гигантски размери и маса. Освен това, най-голямата характеристика и уникалност на всяка черна дупка е, че те имат много силно гравитационно привличане. Силата на привличане на обекти към черна дупка надвишава втората скорост на бягство. Такива гравитационни индикатори показват, че дори светлинните лъчи не могат да избягат от полето на действие на черна дупка, тъй като имат много по-ниска скорост.
Особеността на привличането е, че привлича всички обекти, които са в непосредствена близост. Колкото по-голям е обектът, който преминава в близост до черната дупка, толкова повече влияние и привличане ще получи. Съответно можем да заключим, че колкото по-голям е обектът, толкова по-силно се привлича от черната дупка и за да избегне подобно влияние, космическото тяло трябва да има много високи скорости на движение.
Също така е безопасно да се отбележи, че в цялата Вселена няма тяло, което да избегне привличането на черна дупка, ако се окаже в непосредствена близост, тъй като дори най-бързият светлинен поток не може да избегне това влияние. Теорията на относителността, разработена от Айнщайн, е отлична за разбиране на характеристиките на черните дупки. Според тази теория гравитацията може да повлияе на времето и да изкриви пространството. Той също така гласи, че колкото по-голям е обектът, разположен в космоса, толкова повече той забавя времето. В близост до самата черна дупка времето сякаш спира напълно. Ако космически кораб влезе в полето на действие на космическа дупка, човек ще наблюдава как той ще се забави, докато се приближава, и в крайна сметка ще изчезне напълно.
Не трябва да се страхувате твърде много от явления като черни дупки и да вярвате на цялата ненаучна информация, която може да съществува в момента. На първо място, трябва да разсеем най-разпространения мит, че черните дупки могат да засмукват цялата материя и обекти около тях и докато го правят, те стават все по-големи и поглъщат все повече и повече. Нищо от това не е напълно вярно. Да, наистина те могат да поглъщат космически тела и материя, но само тези, които са на определено разстояние от самата дупка. Освен с мощната си гравитация, те не се различават много от обикновените звезди с гигантска маса. Дори когато нашето Слънце се превърне в черна дупка, то ще може да засмуква само обекти, разположени на малко разстояние, а всички планети ще останат да се въртят по обичайните си орбити.
Обръщайки се към теорията на относителността, можем да заключим, че всички обекти със силна гравитация могат да повлияят на кривината на времето и пространството. Освен това, колкото по-голяма е телесната маса, толкова по-силно ще бъде изкривяването. И така, съвсем наскоро учените успяха да видят това на практика, когато можеха да съзерцават други обекти, които би трябвало да са недостъпни за очите ни поради огромни космически тела като галактики или черни дупки. Всичко това е възможно поради факта, че светлинните лъчи, преминаващи наблизо от черна дупка или друго тяло, са много силно огънати под въздействието на тяхната гравитация. Този тип изкривяване позволява на учените да погледнат много по-навътре в космоса. Но при такива изследвания е много трудно да се определи истинското местоположение на изследваното тяло.
Черните дупки не се появяват от нищото; те се образуват от експлозията на свръхмасивни звезди. Освен това, за да се образува черна дупка, масата на избухналата звезда трябва да е поне десет пъти по-голяма от масата на Слънцето. Всяка звезда съществува благодарение на термоядрени реакции, протичащи вътре в звездата. В този случай по време на процеса на синтез се отделя водородна сплав, но тя не може да напусне зоната на влияние на звездата, тъй като нейната гравитация привлича водорода обратно. Целият този процес позволява на звездите да съществуват. Синтезът на водород и звездната гравитация са доста добре работещи механизми, но нарушаването на този баланс може да доведе до експлозия на звезда. В повечето случаи се дължи на изчерпването на ядреното гориво.
В зависимост от масата на звездата са възможни няколко сценария за тяхното развитие след експлозията. Така масивните звезди образуват полето на експлозия на свръхнова и повечето от тях остават зад ядрото на предишната звезда; астронавтите наричат такива обекти Бели джуджета. В повечето случаи около тези тела се образува газов облак, който се задържа от гравитацията на джуджето. Възможен е и друг път за развитие на свръхмасивни звезди, при който получената черна дупка много силно ще привлече цялото вещество на звездата към своя център, което ще доведе до нейното силно компресиране.
Такива компресирани тела се наричат неутронни звезди. В най-редките случаи след експлозия на звезда е възможно образуването на черна дупка в приетото ни разбиране за това явление. Но за да се създаде дупка, масата на звездата трябва да е просто гигантска. В този случай, когато балансът на ядрените реакции е нарушен, гравитацията на звездата просто полудява. В същото време тя започва активно да се срутва, след което става само точка в пространството. С други думи, можем да кажем, че звездата като физически обект престава да съществува. Въпреки факта, че изчезва, зад него се образува черна дупка със същата гравитация и маса.
Това е колапсът на звездите, който води до факта, че те напълно изчезват и на тяхно място се образува черна дупка със същите физически свойства като изчезналата звезда. Единствената разлика е по-голямата степен на компресия на дупката от обема на звездата. Най-важната характеристика на всички черни дупки е тяхната сингулярност, която определя техния център. Тази област противоречи на всички закони на физиката, материята и пространството, които престават да съществуват. За да разберем концепцията за сингулярност, можем да кажем, че това е бариера, която се нарича хоризонт на космически събития. Това е и външната граница на черната дупка. Сингулярността може да се нарече точка без връщане, тъй като именно там започва да действа гигантската гравитационна сила на дупката. Дори светлината, която пресича тази бариера, не е в състояние да избяга.
Хоризонтът на събитията има толкова привлекателен ефект, че привлича всички тела със скоростта на светлината; когато се приближите до самата черна дупка, индикаторите за скорост се увеличават още повече. Ето защо всички обекти, които попадат в зоната на действие на тази сила, са обречени да бъдат засмукани в дупката. Трябва да се отбележи, че такива сили са способни да модифицират тяло, уловено от действието на такова привличане, след което се разтягат в тънка струна и след това напълно престават да съществуват в космоса.
Разстоянието между хоризонта на събитията и сингулярността може да варира; пространството се нарича радиус на Шварцшилд. Ето защо колкото по-голям е размерът на черната дупка, толкова по-голям ще бъде обхватът на действие. Например, можем да кажем, че черна дупка, която е толкова масивна, колкото нашето Слънце, би имала радиус на Шварцшилд от три километра. Съответно големите черни дупки имат по-голям обхват.
Намирането на черни дупки е доста труден процес, тъй като светлината не може да избяга от тях. Следователно търсенето и дефинирането се основават само на косвени доказателства за тяхното съществуване. Най-простият метод, който учените използват, за да ги намерят, е да ги търсят чрез намиране на места в тъмното пространство, ако имат голяма маса. В повечето случаи астрономите успяват да намерят черни дупки в двойни звездни системи или в центровете на галактиките.
Повечето астрономи са склонни да вярват, че в центъра на нашата галактика има и супермощна черна дупка. Това твърдение повдига въпроса дали тази дупка ще може да погълне всичко в нашата галактика? В действителност това е невъзможно, тъй като самата дупка има същата маса като звездите, защото е създадена от звездата. Освен това всички изчисления на учените не предсказват никакви глобални събития, свързани с този обект. Нещо повече, още милиарди години космическите тела на нашата галактика тихо ще се въртят около тази черна дупка без никакви промени. Доказателства за съществуването на дупка в центъра на Млечния път могат да бъдат получени от рентгенови вълни, записани от учените. И повечето астрономи са склонни да вярват, че черните дупки активно ги излъчват в огромни количества.
Доста често в нашата галактика има звездни системи, състоящи се от две звезди и често една от тях може да се превърне в черна дупка. В тази версия черната дупка поглъща всички тела по пътя си, докато материята започва да се върти около нея, поради което се образува така нареченият ускорителен диск. Особеност е, че увеличава скоростта на въртене и се приближава до центъра. Материята, която попада в средата на черната дупка, излъчва рентгенови лъчи и самата материя се унищожава.
Двойните звездни системи са първите кандидати за статут на черна дупка. В такива системи е най-лесно да се намери черна дупка, поради обема на видимата звезда е възможно да се изчислят показателите на нейния невидим брат. В момента първият кандидат за статут на черна дупка може да бъде звезда от съзвездието Лебед, която активно излъчва рентгенови лъчи.
В заключение от всичко казано по-горе за черните дупки, можем да кажем, че те не са толкова опасни явления, разбира се, в случай на непосредствена близост те са най-мощните обекти в космоса поради силата на гравитацията. Следователно можем да кажем, че те не се различават особено от другите тела; тяхната основна характеристика е силното гравитационно поле.
Бяха предложени огромен брой теории относно предназначението на черните дупки, някои от които бяха дори абсурдни. Така според един от тях учените смятат, че черните дупки могат да раждат нови галактики. Тази теория се основава на факта, че нашият свят е доста благоприятно място за възникване на живот, но ако един от факторите се промени, животът би бил невъзможен. Поради това сингулярността и особеностите на промените във физическите свойства на черните дупки могат да доведат до възникването на напълно нова Вселена, която ще бъде значително различна от нашата. Но това е само теория и то доста слаба поради факта, че няма доказателства за подобен ефект на черните дупки.
Що се отнася до черните дупки, те не само могат да абсорбират материя, но и да се изпаряват. Подобен феномен беше доказан преди няколко десетилетия. Това изпарение може да накара черната дупка да загуби цялата си маса и след това да изчезне напълно.
Всичко това е най-малката част от информацията за черните дупки, която можете да намерите на уебсайта на портала. Разполагаме и с огромно количество интересна информация за други космически явления.