6 удивительных фактов о чёрных дырах
Чёрные дыры, пожалуй, одно из самых удивительных и пугающих явлений в нашей Вселенной. Они возникают, когда термоядерное топливо в звёздах огромной массы полностью выгорает и реакция прекращается. Звёзды начинают остывать, что приводит к уменьшению внутреннего давления и сжатию тела под действием гравитации, а потом этот объект начинает притягивать и другие объекты, помельче. Эксперты полагают, что с чёрными дырами связано множество самых поразительных эффектов и явлений, многие из которых мы даже не можем себе вообразить.
1. Чёрные дыры — самые яркие объекты на небе
Сила гравитации внутри чёрной дыры настолько велика, что оттуда не может вырваться даже свет, следовательно, дыра должна быть вообще неразличима на небе. Но не стоит забывать, что кроме «горизонта событий», границы, после пересечения которой свет вырваться обратно уже не может, вокруг есть ещё много непоглощённых объектов. Когда вращающаяся чёрная дыра поглощает облако межзвездного газа, вещество приближается к ней по спирали, закручиваясь, как вода, стекающая в сливное отверстие. И тогда эти объекты начинают светиться.
Загораются настоящие метеоры, потому что тонкий слой газа сжимается от резкого падения и неимоверно быстрого движения космических твёрдых тел и дополнительно нагревается от трения. Когда облако газа падает непосредственно в чёрную дыру, все частицы сжимаются и несутся к её центру, всё больше нагреваясь за счёт трения. Частицы становятся настолько горячими, что не просто светятся ярким белым светом: они уже излучают в рентгеновском диапазоне, и 10% от их массы преобразуется в чистую энергию. Для сравнения: при взрыве боеголовки только 0,5% от их её массы конвертируется в энергию. Понимаете? Чёрная дыра — это область, при попадании в которую даже мельчайших частиц выделяется в 20 раз больше энергии, чем при ядерном взрыве.
Чёрные дыры могут светиться настолько ярко, что побеждают собственную гравитацию. Сверхмассивная чёрная дыра может достигать предела Эддингтона, когда сила непрерывного излучения побеждает непреодолимое притяжение. Излучение становится настолько интенсивным, что возникает настоящий звёздный ветер, за счёт чего часть притягивающего материала отталкивается. Да-да: свет может быть настолько интенсивным, что вытолкнет себя даже из чёрной дыры.
2. Чёрные дыры породили галактические взрывы в нашей галактике
Чёрные дыры создают самое мощное гравитационное ускорение. Кроме того, они — самые тяжёлые объекты во Вселенной. Соедините одно с другим — и получите мощнейший взрыв. Кстати, такое уже случалось, и не где-нибудь, а в нашей галактике.
Благодаря этим двум космическим взрывам в пространство устремилось колоссальное количество «пузырей», состоящих из частиц с высоким зарядом энергии. Средняя величина такого «пузыря» — 25 000 световых лет в поперечнике. Пройдя через середину галактики, они стали больше похожи на «чешуйку», то есть, приобрели плоскую форму. Сейчас эти пузыри видны в большей части известного нам космоса и, вероятно, расширяются в течение уже миллионов лет.
Учёные полагают, что это космическое светопреставление было вызвано столкновением карликовой галактики с нашим Млечным Путём. В этот момент её центральная чёрная дыра столкнулась с нашим Стрельцом, А и была частично поглощена вместе, впрочем, со всей галактикой. Правда, прежде чем быть окончательно «съеденной» местным сверхгигантом, чёрная дыра могла по спирали промчаться через нашу галактику. Сейчас учёные ищут последствия этого столкновения — например, звёзды, вытолкнутые с нормальных орбит, или любые другие следы происшедшего.
3. Во Вселенной есть миллионы чёрных дыр
Вышеупомянутые яркие чёрные дыры также известны как активные ядра галактик и квазаров. Они не просто яркие объекты — они могут быть в тысячи раз ярче, чем все остальные объекты галактики вместе взятые, поскольку эти объекты являются для них потенциальной «пищей». Они настолько яркие, что раньше мы ошибочно принимали их за звёзды.
Маленькую чёрную дыру может снабжать массой соседняя звезда, пойманная гравитационным полем дыры, но ещё не разобранная на мельчайшие частицы, чтобы быть поглощённой своей дырой окончательно.
Светящиеся чёрные дыры чрезвычайно полезны при создании карты Вселенной, поскольку благодаря им на небольших участках пространства концентрируется огромная энергия, и такие энергетические выбросы позволяют создать так называемые пространственные маркеры. Разумеется, понять, что происходит за пределами видимого в наши телескопы космоса, мы не можем, и до недавнего времени предполагалось, что чёрные дыры — явление довольно редкое. Однако недавно выяснилось, что почти каждая галактика имеет в центре сверхмассивную чёрную дыру. Получается, что на сегодняшний день нам известно 25 млн чёрных дыр.
4. Считается, что чёрные дыры постоянно испускают антиматерию
В 1974-м году Стивен Хокинг описал гипотетический процесс испускания разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов, чёрной дырой. Процесс получил название «излучение Хокинга».
Идея в том, что Вселенная постоянно порождает пары вида «частица-античастица». Они получают энергию для существования и сразу же аннигилируют друг с другом в результате взрыва гамма-излучения, которое возвращает энергию обратно. Весь процесс происходит настолько быстро, что принцип неопределенности Гейзенберга не может его учитывать.
Но если эти виртуальные пары частица-античастица возникают на краю горизонта событий, то одна из них поглощается чёрной дырой, а другая может продолжать свободно существовать. Излучение Хокинга подразумевает, что горизонт событий состоит из смеси 50/50 материи и антиматерии, что, согласитесь, добавляет Вселенной некоторой взрывной красоты. Теория звучала бы как бред, если бы не была создана одним из умнейших людей на планете: Стивен Хокинг продолжает работать над обнаружением этих частиц и подтверждением своей гипотезы.
5. Мы предполагаем, что чёрные дыры могут взрываться
По закону сохранения энергии за всё рано или поздно приходится платить, даже если «должником» является чёрная дыра, которая должна как-то компенсировать получаемую извне энергию. Для больших чёрных дыр это не проблема: излучение Хокинга слишком незначительно по сравнению с поглощаемым ими количеством космического вещества. А вот малые чёрные дыры вполне могут излучать энергии больше, чем потребляют.
Если же чёрная дыра потребляет меньше материи, чем испускает, это в конечном счёте может означать её гибель: в итоге она просто взорвётся. Но не волнуйтесь — такая чёрная дыра слишком мала, чтобы её взрыв мог нанести галактике серьёзный ущерб.
6. Чёрные дыры выбрасывают межгалактические лучи смерти
Все знают, что чёрные дыры поглощают любое вещество, попадающее в их гравитационное поле. Однако мало кому известно, что они могут ещё и испускать гигантские лучи энергии, похожие на выстрел из космической пушки. Эта струя энергии размером сопоставима с галактикой M 87 — одной из крупнейших и ближайших галактик к нам. То есть, такой луч — это струя плазмы длиной 5 000 световых лет.
В то время как чёрная дыра поглощает вещество, она также выстреливает поляризованными протонными пучками со скоростью, близкой скорости света. Причины явления пока находятся на стадии изучения, но уже известно, что процесс осуществляется с помощью поворотного электромагнетизма и звёздной гидродинамики, что способствует «пробиванию» отверстий в ткани пространства-времени.
На фотографии вы видите парную галактику 3C321, откуда вырывается плазменный луч. В левой нижней галактике розового цвета чёрная дыра в центре расположена таким образом, что струя из неё попадает в синий радиоволновой спектр. Это означает, что космические гамма-лучи, рентгеновские лучи и релятивистские частицы отбросило на расстояние 20 000 световых лет от галактик. Розово-синее яркое пятно — это место, где струя нанесла галактике крупный ущерб, уничтожив на своём пути те планеты и звёзды, которые могли там находиться.
Эту чёрную дыру называют «Звездой смерти» потому что, даже если вы учёный, привыкший относиться к звёздным взрывам как к рядовым событиям, когда такое происходит в реальности, а не в фантастическом фильме, то поражает воображение намного больше.
