Черные дыры всегда были загадкой и вызывали восторг. И теперь, с открытием гравитационных волн, интерес к черным дырам наверняка возрастет.
Меня часто спрашивают, насколько правдиво то, что показывают в фантастических фильмах о черных дырах, и существуют ли на самом деле кротовые норы, похожие на то, что мы видели в «Звездных вратах». Но есть еще один вопрос, который задают почти всегда – он касается того, что теоретически может случиться с людьми и Землей в целом из-за взаимодействия с черной дырой.
Масса, заряд, вращение
Теоретически, мы можем измерить три характеристики черных дыр: их массу, их вращение (кинетический момент), и их общий электронный заряд. Это все, что нам удастся узнать снаружи, так как любая информация о том, что оказывается внутри черной дыры, теряется. Это утверждение называется «теорема об отсутствии волос». Простыми словами: не имеет значения, насколько сложным («волосатым») будет объект, брошенный в черную дыру, он сожмется (или будет «обрит») до ее массы, заряда и вращения.
Из перечисленных параметров самым значительным является масса. Определяющей характеристикой черной дыры является то, что ее масса сжата до исчезающе малого объема («сингулярности»). Именно масса черной дыры, а также генерируемая ею гравитация наносят ущерб близлежащим объектам.
Радиация поджарит нас задолго до того, как мы превратимся в спагетти
Космические спагетти
Одним из наиболее известных эффектов нахождения поблизости от черной дыры является так называемая «спагеттификация». Вкратце – если вы подберетесь к такой дыре, вас растянет, как спагетти.
Этот эффект вызывается распределением гравитации относительно вашего тела. Представьте, что вы падаете в черную дыру ногами вперед. Поскольку ваши ноги ближе к черной дыре, на них будет влиять большая сила гравитации, чем на вашу голову. Хуже того, ваши руки будет тянуть немного в другую сторону. Поэтому тело не только вытянется, но и сожмется (сузится) к центру. Так что ваше тело, как и любой другой объект, включая Землю, превратится в спагетти задолго до того, как достигнет черной дыры.
Когда именно этот эффект станет смертельным, в основном зависит от массы черной дыры. Для «обычной дыры», образовавшейся в результате коллапса звезды с большой массой, это может быть несколько сотен километров от горизонта событий – точки, за которой никакая информация не в состоянии вырваться из черной дыры. Но в случае сверхмассивной черной дыры – подобной той, что предположительно находится в центре нашей галактики, объект может преодолеть горизонт событий прежде, чем превратится в спагетти. Тому, кто следил бы за горизонтом событий издалека, показалось бы, что вы понемногу замедляетесь, а затем начинаете таять.
Плохие новости для Земли
Что будет, если, теоретически, рядом с Землей из ниоткуда возникнет черная дыра? Начнут действовать те же силы, что приводят к спагеттификации. Сторона Земли, находящаяся ближе к черной дыре, ощутит более сильную гравитацию, чем дальняя сторона. Это станет приговором для планеты: нас просто разорвет.
При этом мы могли бы даже не заметить, если бы нас «проглотила» настоящая сверхмассивная черная дыра, поскольку какое-то время все казалось бы обычным. В таком случае катастрофа произошла бы не сразу.
Помните о радиации
Что интересно, черные дыры не всегда бывают черными. Квазары – объекты в центре далеких галактик, заряжаемые черными дырами, могут быть очень яркими. Они могут светить ярче, чем вся галактика, в которой они находятся. Такая радиация вырабатывается, когда черная дыра поглощает новый материал. Следует уточнить: этот материал все еще находится снаружи горизонта событий, поэтому мы способны его видеть. За горизонтом событий из черной дыры не может вырваться даже свет. Материя, которая накапливается в результате «пиршества» дыры, светится. Именно этот свет мы видим, когда наблюдаем за квазарами.
Но в этом и состоит проблема для всего, что вращается вокруг черной дыры – температура является очень высокой. Радиация поджарит нас задолго до того, как мы превратимся в спагетти.
Жизнь вокруг черной дыры
Тем, кто смотрел фильм Кристофера Нолана Интерстеллар, перспектива планеты, вращающейся вокруг черной дыры, может показаться заманчивой. Для развития жизни нужен источник энергии или температурных изменений. Черная дыра может предоставить и то, и другое. Но есть загвоздка: черная дыра должна быть спящей, в противном случае она будет вырабатывать слишком много радиации, чтобы на каком-либо из близлежащих миров могла зародиться жизнь.
Как выглядела бы жизнь на такой планете (если предположить, что она находится на достаточном расстоянии, чтобы не превратиться в спагетти) – другой вопрос. Количество энергии, получаемой такой планетой, будет, вероятно, незначительным по сравнению с той, что Земля получает от Солнца. К тому же вся окружающая среда на планете будет очень странной. Создатели Интерстеллара консультировались со специалистами, чтобы черная дыра в фильме вышла правдоподобной. Эти факты не делают зарождение жизни невозможным – просто ей будет очень непросто возникнуть на такой планете, а формы, которые она может принять, будут самыми неожиданными
Российский ученый в интервью сайт поразился, что находке американцев из НАСА придают такое большое значение.
Как ранее сообщал сайт, аккурат в преддверии Дня космонавтики ученые НАСА обнаружили сверхмассивную черную дыру, масса которой в 17 миллиардов раз превышает массу Солнца. Интерес в открытии представляет не только почти рекордный, по замечанию специалистов, размер черной дыры. Удивление ученых вызвало ее расположение - в центре эллиптической галактики NGC 1600, находящейся в «малонаселенной» части вселенной в 200 миллионах световых лет от Земли. Сделанное открытие способно перевернуть представления о Вселенной, тут же «скромно» заявили ученые. Но так ли это на самом деле?
Ну, открыли черную дыру, пусть больших размеров, что тут удивительного, выдающегося? - рассказал в интервью сайт академик Александр Железняков, инженер-физик, руководитель работ в области создания ракетно-космической техники, писатель, действительный член Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского (РАКЦ), в прошлом - президент Фонда поддержки науки и образования, который еще в январе сделал нашему изданию о том, что год предстоит богатый на подобные открытия.
Вселенная настолько велика, что подобные открытия происходили, происходят и будут происходить. Этот ажиотаж нездоровый. Это нормальное явление, и ничего сверхъестественного в нем нет, - говорит Железняков.
Американцы очень удачно объявили о своей находке ко Дню космонавтики. Может, у них пиарщики хорошие и они рапортуют, что сделали крутое открытие? Люди ведь не разбираются, стоящее оно или нет.
Причем здесь пиар? НАСА занимается многими вопросами помимо космоса, вопросами научных исследований в области аэронавтики, астрономии. Это одна из сфер их деятельности. К космонавтике и 12 апреля она отношения не имеет. Это астрономия.
Надо разделять само понятие вселенной и космонавтики как одной разновидности деятельности человечества. Конечно, ажиотаж вызван стремлением выбить дополнительное финансирование на проведение научных исследований. Это всегда делается. И наши ученые иногда этим грешат. Открытие интересное, но не эпохальное и не революционное. Открыли - и хорошо!
- Может эта дыра нам угрожать?
Нет, она слишком далеко.
- А если она начнет двигаться в нашу сторону?
Пускай двигается. Ей понадобятся сотни миллионов лет, чтобы оказаться в районе нашей планеты. У человечества еще будет возможность спастись от этого катаклизма.
Александр Железняков / личный архив
- С какой скоростью они движутся?
С небыстрой. Ей до нас лететь два-три миллиарда земных лет.
Ученые говорят, что ее размер превышает в 17 миллиардов раз размер Солнца. Как они могли это установить? У нас ведь нет такой оптики.
Это не оптика, есть другие виды излучений. Это не линейные размеры, а масса черной дыры. Это такие объекты, которые втягивают в себя все, что находится в округе. Для этого на очень маленьком линейном пространстве концентрируется огромная масса. Там, возможно, произошел взрыв центра галактики.
- Что находится внутри черной дыры? Вакуум?
Этого никто не знает. Есть только теории. Некоторые предполагают, что там вещество, сжатое под огромным давлением, сгусток атомов, молекул. Конечно, это не вакуум. Все, что в черную дыру всосалось, там уплотнилось.
- То есть черная дыра как абсорбент?
Можно сказать и так.
- Зачем Вселенная предусмотрела черные дыры? Они ей зачем-то нужны, как человеку аппендикс?
Мы понять это не можем. Там какие-то процессы происходят.
- Жизни там быть не может?
- Откуда вы знаете?
Теоретически все может быть, но не думаю, что при тех давлениях, которые существуют там... Хотя я согласен с вами, что Вселенная настолько разнообразна, что все может быть.
Опубликовано 17.02.16 12:31Астрофизики описали возможные сценария поглощения Земли черной дырой.
Профессор Университета Халла в Великобритании Кевин Пимбблет назвал весьма вероятной возможность затягивания Земли черной дырой и рассказал, что в таком случае должно произойти, пишет "Ридус".
Существует теория, согласно которой черные дыры могут превратить все что угодно в «спагетти». По этому поводу даже придуман специальный термин — «спагеттификация». Данный астрофизический термин обозначает сильное растяжение объектов по вертикали и горизонтали, что вызывается большой инткббэч приливной волной в гравитационном поле.
Как отметил преподаватель физики, это одна из проблем, которая не позволяет изучать черные дыры в практическом смысле. Тело гипотетического астронавта по мере приближения к центру черной дыры будет растягиваться, приобретая форму спагетти или лапши. Это же касается и любых других объектов, которые приближаются к горизонту событий.
Так что же случится, если черная дыра появился из ниоткуда рядом с Землей? Гравитационные эффекты заставят планету растягиваться все больше и больше, пока та не превратится в поток субатомных частиц, которые затянет в черную дыру. Таким образом, гибель человечества была бы неизбежна.
В то же время, отмечает ученый, мы могли бы и вовсе не заменить нашего попадания в черную дыру. Дело в том, что черные дыры замедляют время внутри себя. Приближаясь к ней или находясь на горизонте событий, человек почувствовал бы, как время замедляется, а часы начинают отсчитывать секунды все медленней и медленней.
Кроме того, в черной дыре есть масса предметов с другим смещением во времени, и теоретически человечество на затягиваемой в дыру планете могло бы наблюдать космические объекты, которые угодили туда ранее.
Как отметил специалист, при попадании в сверхмассивную черную дыру мы могли бы и вовсе ничего не заметить как минимум в течение небольшого отрезка времени. Причем этот отрезок в субъективной реальности мог бы тянуться до бесконечности.
Предположим, что рядом с нами из ниоткуда возникла черная дыра. Есть ли у планеты шанс?
Черные дыры всегда были загадкой и вызывали восторг. И теперь, с открытием гравитационных волн , интерес к черным дырам наверняка возрастет.
Меня часто спрашивают, насколько правдиво то, что показывают в фантастических фильмах о черных дырах, и существуют ли на самом деле кротовые норы , похожие на то, что мы видели в «Звездных вратах». Но есть еще один вопрос, который задают почти всегда - он касается того, что теоретически может случиться с людьми и Землей в целом из-за взаимодействия с черной дырой.
Масса, заряд, вращение
Теоретически, мы можем измерить три характеристики черных дыр: их массу, их вращение (кинетический момент), и их общий электронный заряд. Это все, что нам удастся узнать снаружи, так как любая информация о том, что оказывается внутри черной дыры, теряется. Это утверждение называется «теорема об отсутствии волос». Простыми словами: не имеет значения, насколько сложным («волосатым») будет объект, брошенный в черную дыру, он сожмется (или будет «обрит») до ее массы, заряда и вращения.
Из перечисленных параметров самым значительным является масса. Определяющей характеристикой черной дыры является то, что ее масса сжата до исчезающе малого объема («сингулярности»). Именно масса черной дыры, а также генерируемая ею гравитация наносят ущерб близлежащим объектам.
Радиация поджарит нас задолго до того, как мы превратимся в спагетти
Космические спагетти
Одним из наиболее известных эффектов нахождения поблизости от черной дыры является так называемая «спагеттификация». Вкратце - если вы подберетесь к такой дыре, вас растянет, как спагетти.
Этот эффект вызывается распределением гравитации относительно вашего тела. Представьте, что вы падаете в черную дыру ногами вперед. Поскольку ваши ноги ближе к черной дыре, на них будет влиять большая сила гравитации, чем на вашу голову. Хуже того, ваши руки будет тянуть немного в другую сторону. Поэтому тело не только вытянется, но и сожмется (сузится) к центру. Так что ваше тело, как и любой другой объект, включая Землю, превратится в спагетти задолго до того, как достигнет черной дыры.
Когда именно этот эффект станет смертельным, в основном зависит от массы черной дыры. Для «обычной дыры», образовавшейся в результате коллапса звезды с большой массой, это может быть несколько сотен километров от горизонта событий - точки, за которой никакая информация не в состоянии вырваться из черной дыры. Но в случае сверхмассивной черной дыры - подобной той, что предположительно находится в центре нашей галактики, объект может преодолеть горизонт событий прежде, чем превратится в спагетти. Тому, кто следил бы за горизонтом событий издалека, показалось бы, что вы понемногу замедляетесь, а затем начинаете таять.
Плохие новости для Земли
Что будет, если, теоретически, рядом с Землей из ниоткуда возникнет черная дыра? Начнут действовать те же силы, что приводят к спагеттификации. Сторона Земли, находящаяся ближе к черной дыре, ощутит более сильную гравитацию, чем дальняя сторона. Это станет приговором для планеты: нас просто разорвет.
При этом мы могли бы даже не заметить, если бы нас «проглотила» настоящая сверхмассивная черная дыра, поскольку какое-то время все казалось бы обычным. В таком случае катастрофа произошла бы не сразу.
Помните о радиации
Что интересно, черные дыры не всегда бывают черными. Квазары - объекты в центре далеких галактик, заряжаемые черными дырами, могут быть очень яркими. Они могут светить ярче, чем вся галактика, в которой они находятся. Такая радиация вырабатывается, когда черная дыра поглощает новый материал. Следует уточнить: этот материал все еще находится снаружи горизонта событий, поэтому мы способны его видеть. За горизонтом событий из черной дыры не может вырваться даже свет. Материя, которая накапливается в результате «пиршества» дыры, светится. Именно этот свет мы видим, когда наблюдаем за квазарами.
Но в этом и состоит проблема для всего, что вращается вокруг черной дыры - температура является очень высокой. Радиация поджарит нас задолго до того, как мы превратимся в спагетти.
Жизнь вокруг черной дыры
Тем, кто смотрел фильм Кристофера Нолана Интерстеллар, перспектива планеты, вращающейся вокруг черной дыры, может показаться заманчивой. Для развития жизни нужен источник энергии или температурных изменений. Черная дыра может предоставить и то, и другое. Но есть загвоздка: черная дыра должна быть спящей, в противном случае она будет вырабатывать слишком много радиации, чтобы на каком-либо из близлежащих миров могла зародиться жизнь.
Черные дыры — единственные космические тела, способные притягивать силой гравитации свет. Они же являются самыми большими объектами Вселенной. Мы вряд ли в ближайшее время узнаем, что происходит возле их горизонта событий (известного как «точка невозврата»). Это самые таинственные места нашего мира, о которых, несмотря на десятилетия исследований, до сих пор известно очень мало. В этой статье собраны 10 фактов, которые можно назвать наиболее интригующими.
Черные дыры не втягивают в себя материю
Многие представляют черную дыру своеобразным «космическим пылесосом», втягивающим в себя окружающее пространство. На самом деле, черные дыры — это обычные космические объекты, обладающие исключительно сильным гравитационным полем.
Если бы на месте Солнца возникла черная дыра таких же размеров, Земля не была бы втянута внутрь, она вращалась бы по той же орбите, что и сегодня. Расположенные рядом с черными дырами звезды теряют часть массы в виде звездного ветра (это происходит в процессе существования любой звезды) и черные дыры поглощают только эту материю.
Существования черных дыр было предсказано Карлом Шварцшильдом
Карл Шварцшильд был первым, кто применил общую теорию относительности Эйнштейна, для того, чтобы обосновать существование «точки невозврата». Сам Эйнштейн не задумывался о черных дырах, хотя его теория позволяет предсказать их существование.
Шварцшильд сделал свое предположение в 1915 году, сразу вслед за тем, как Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности. Тогда же возник термин «радиус Шварцшильда» - это величина, которая показывает, как сильно вам придется сжать объект, чтобы он стал черной дырой.
Теоретически, черной дырой может стать все, что угодно, при достаточной степени сжатия. Чем плотнее объект, тем более сильное гравитационное поле он создает. Например, Земля стала бы черной дырой, если бы ее массой обладал объект величиной с арахис.
Черные дыры могут порождать новые вселенные
Мысль о том, что черные дыры могут порождать новые вселенные кажется абсурдной (тем более, что мы все еще не уверены в существовании других вселенных). Тем не менее, подобные теории активно разрабатываются учеными.
Очень упрощенная версия одной из этих теорий заключается в следующем. Наш мир обладает исключительно благоприятными условиями для появления в нем жизни. Если бы какие-либо из физических констант изменились хотя бы чуть-чуть, нас бы не было в этом мире. Сингулярность черных дыр отменяет обычные законы физики и может (по крайней мере, в теории) породить новую вселенную, которая будет отличаться от нашей.
Черные дыры могут превратить вас (и все, что угодно) в спагетти
Черные дыры растягивают предметы, которые находятся рядом с ними. Эти предметы начинают напоминать спагетти (есть даже специальный термин - «спагеттификация»).
Это происходит благодаря тому, как работает сила притяжения. В настоящий момент ваши ноги находятся к центру Земли ближе, чем голова, поэтому они притягиваются сильнее. На поверхности черной дыры разница в силе притяжении начинает работать против вас. Ноги притягиваются к центру черной дыры все быстрее, так, что верхняя половина туловища не успевает за ними. Результат: спагеттификация!
Черные дыры испаряются со временем
Черные дыры не только поглощают звездный ветер, но и испаряются. Это явление было открыто в 1974 году и было названо излучением Хокинга (по имени Стивена Хокинга, сделавшего открытие).
Со временем черная дыра может отдать всю свою массу в окружающее пространство вместе с этим излучением и исчезнуть.
Черные дыры замедляют время вблизи себя
По мере приближения к горизонту событий время замедляется. Чтобы понять, почему это происходит, нужно обратиться к «парадоксу близнецов», мысленному эксперименту, часто используемому для иллюстрации основных положений общей теории относительности Эйнштейна.
Один из братьев-близнецов остается на Земле, а второй улетает в космическое путешествие, двигаясь со скоростью света. Вернувшийся на Землю близнец обнаруживает, что его брат постарел больше, чем он, потому что при движении на скорости, близкой к скорости света, время идет медленнее.
Приближаясь к горизонту событий черной дыры, вы будете двигаться с такой высокой скоростью, что время для вас замедлится.
Черные дыры являются самыми совершенными энергетическими установками
Черные дыры генерируют энергию лучше, чем Солнце и другие звезды. Это связано с материей, вращающейся вокруг них. Преодолевая горизонт событий на огромной скорости, материя на орбите черной дыры разогревается до крайне высоких температур. Это называется излучением абсолютно черного тела.
Для сравнения, при ядерном синтезе в энергию превращается 0,7% материи. Вблизи черной дыры энергией становятся 10% материи!
Черные дыры искривляют пространство рядом с собой
Пространство можно представить себе как растянутую резиновую пластинку с нарисованными на ней линиями. Если на пластинку положить какой-нибудь объект, она изменит свою форму. Так же работают и черные дыры. Их экстремальная масса притягивает к себе все, включая свет (лучи которого, продолжая аналогию, можно было бы назвать линиями на пластинке).
Черные дыры ограничивают количество звезд во Вселенной
Звезды возникают из газовых облаков. Для того, чтобы началось формирование звезды, облако должно остыть.
Излучение абсолютно черных тел мешает газовым облакам остывать и предотвращает появление звезд.
Теоретически, любой объект может стать черной дырой
Единственное отличие нашего Солнца от черной дыры — сила гравитации. В центре черной дыры она намного сильнее, чем в центре звезды. Если бы наше Солнце было сжато до примерно пяти километров в диаметре, оно могло бы быть черной дырой.
Теоретически, черной дырой может стать все, что угодно. На практике же мы знаем, что черные дыры возникают только в результате коллапса огромных звезд, превышающих Солнце по массе в 20-30 раз.