Физика черных дыр

Черные дыры – самые загадочные объекты во Вселенной. Их невозможно увидеть напрямую, но они оставляют след в окружающем пространстве и притягивают материю с невероятной силой. Какова физика черных дыр, почему они изменяют течение времени и даже ставят под сомнение наше понимание реальности.

Термином называют область пространства, в которой гравитация настолько сильна, что ничто, даже свет, не может выбраться наружу. Ее граница называется горизонтом событий. Попав внутрь, невозможно вернуться обратно. Все пути ведут лишь в одну точку – сингулярность, где обычные законы физики перестают работать.

Как появляются черные дыры? Самый распространенный сценарий связан с коллапсом массивных звезд. Когда у звезды с массой более 20 солнечных масс заканчивается топливо, она больше не может противостоять собственной гравитации. Начинается стремительное сжатие. Наружные слои звезды выбрасываются во взрыве сверхновой, а ядро сжимается до критического состояния. Если масса ядра превышает три солнечных массы, оно превращается в черную дыру.

Самые большие дыры называют сверхмассивными. Они находятся в центрах галактик и могут достигать миллиардов масс Солнца. Как они появились – до сих пор загадка. Возможно, они росли, поглощая звезды и сливаясь друг с другом в течение миллиардов лет.

Физические свойства черных дыр

Черные дыры обладают тремя основными характеристиками: массой, электрическим зарядом и вращением. Но есть явления, которые делают их уникальными. Объясним некоторые необычные физические свойства черных дыр понятно и коротко:

• Гравитация в этих областях настолько сильна, что искривляет пространство-время. Если объект приблизится к горизонту событий, наблюдатели со стороны увидят, как его движение замедляется. Свет, отражающийся от объекта, тоже изменится: его волны растянутся и перейдут в красный спектр, поэтому станут невидимыми для человеческого глаза. Это называется гравитационным красным смещением.
• Внутри горизонта событий любая частица неизбежно попадает в сингулярность – точку, где плотность становится бесконечной. Это одно из самых необъяснимых физических свойств, присущих черным дырам. Современная физика не способна описать, что происходит в этой области. Законы Ньютона и даже общая теория относительности не работают в условиях бесконечно высокой плотности и кривизны пространства.
• Черные дыры не только поглощают материю, но и могут выбрасывать ее обратно. Некоторые из них окружены аккреционными дисками – облаками газа и пыли, разогретыми до миллионов градусов. Эта материя излучает рентгеновские лучи, и ученые могут наблюдать их издалека.

Есть гипотезы, что черные дыры могут быть туннелями в другие части Вселенной. Такие объекты называют кротовыми норами. Пока это только теория, но исследования в этом направлении продолжаются.

Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики М 87. Это первое в истории человечества качественное изображение тени чёрной дыры, полученное напрямую в радиодиапазоне (Event Horizon Telescope)
Изображение с сайта www.ru.wikipedia.org

Статья одобрена экспертом: Ольга Терентьева

Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.

Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.