Загадочные черные дыры – все о космосе

Все о космосе

Загадочные черные дыры – все о космосе

Обнаружение нейтронных звезд спустя 30 лет после того, как теоретически была предсказана возможность цх существования, является триумфом теории и аргумен­том, подтверждающим тезис Гегеля, что все разумное существует.

Несколько лет назад была предсказана возможность существования еще более необычайных для нашего по­нимания объектов, получивших название «черных дыр».

Чтобы составить представление о природе и возможном процессе формирования этих объектов, рассмотрим для примера звезду, масса которой m в пять раз превосходит массу Солнца, а радиус R равен трем радиусам Солнца.

Примерно такими характеристиками обладают звезды спектрального класса В8.

Критическая скорость на поверхности сферического тела определяется формулой

υ=√(2Gm/R)              (1)

и для рассмотренной звезды она оказывается равной 800 км/с, т. е. в 70 раз больше, чем на поверхности Земли.

Ускорение силы тяжести на поверхности звезды

a=(Gm)/R2

оказывается равным 1,7 км/с2 и в 170 раз превосходит гравитационное ускорение на поверхности Земли.

Звезда находится в равновесном состоянии, так как гравитационная сила, стремящаяся, ее сжать, уравнове­шивается световым и газовым давлением. Если бы плот­ность звезды была всюду одинакова, то давление в ее центре, вызываемое гравитационными силами, которым противостоят силы газового и светового давления, рав­нялось бы

p=(3m2)/(8πGR4)           (2)

Для рассмотренной звезды это давление составило бы огромную величину — около полутора миллиардов тонн на квадратный сантиметр. На самом деле плотность от  поверхности к центру возрастает, и давление в центре звезды всегда значительно больше величины в правой части формулы выше.

Световое давление в недрах звезды поддерживается благодаря термоядерной реакции превращения водорода в гелий, сопровождающейся выделением энергии, перехо­дящей в энергию излучения, которая затем медленно просачивается сквозь тело звезды и уходит с ее поверх­ности в мировое пространство.

Однако, наступает момент, когда весь водород в центральных областях звезды, где температура достаточно высока и составляет несколько миллионов градусов, оказывается исчерпанным. Реакция приостанавливается.

Так как энергия через излучение продолжает расходоваться, температура внутренних об­ластей звезды понижается, и ослабленное световое давление начинает уступать гравитационному давлению. Внутренние области звезды сжимаются.

При сжатии потенциальная энергия превращается в тепловую, температура центральных областей снова повышается, но тепловая энергия расходуется на излучение, и потому сжатие продолжается до тех пор, пока температура в центральной области звезды не достигнет нескольких сотен миллионов градусов.

При этой температуре начи­нает действовать термоядерная реакция, при которой из трех атомов гелия образуется один атом углерода. После исчерпания гелия происходит новый процесс сжатия звезды, аналогичный тому, который последовал за выго­ранием водорода, и вступают в действие новые различ­ные термоядерные реакции, последовательность которых может длиться до образования железа. И в течение всех этих процессов звезда продолжает излучать энергию и сжиматься.

На самом деле теоретические расчеты показывают, что сжимается сначала лишь внутренняя область звезды, а ее атмосфера, оболочка, после выгорания водорода даже расширяется и охлаждается, так что звезда превращается в красный гигант.

Однако эта стадия временная, в даль­нейшем сжатие берет верх. При этом у звезд определен­ных классов, в результате накопления на некоторой глубине энергии, сбрасывается оболочка, происходит яв­ление вспышки новых и сверхновых звезд.

Теоретическое исследование процессов показывает, что окончательная судьба звезд полностью зависит от величины их массы.

Если масса звезды меньше, чем 1,2 массы Солнца, то она завершает свою эволюцию как белый карлик. При массах, заключенных между 1,2 и 3 массами Солнца, звезда, превращается в нейтронную звезду.

При этом на конечной стадии ей предшествует мощный сброс оболочки — вспышка сверхновой.

Если же масса звезды превышает три солнечные массы, то, оказывается, в соответствии с формулой (2), при уменьшении радиуса гравитационное давление в центральной области звезды становится настолько сокру­шающе большим, что давление газа и световое давление не могут ему противодействовать в принципе.

Перестает действовать закон, согласно которому увеличение сжатия сопровождается соответствующим увеличением его проти­водействия. Происходит так называемый коллапс, звезда оказывается раздавленной своей тяжестью.

Так как радиус звезды при сжатии становится очень малым, фор­мула (2) показывает, что ускорения при коллапсе — падении всей материи звезды в ее центр — чрезвычайно велики и, следовательно, очень велика становится и ско­рость падения.

Наконец, формула (1) показывает, что когда радиус звезды становится достаточно малым, критическая ско­рость на поверхности звезды станет равной скорости света. Подставим в равенство (1) вместо υ значение скорости света и решим его относительно R:

Rg=(2Gm)/c2             (3)

Величину Rg называют гравитационным радиусом звезды. Если радиус звезды стал меньше этой величины, то критическая скорость на ее поверхности становится больше скорости света.

А так как в природе не может быть скорости, большей скорости света, то ничто не может выходить из этой звезды и удаляться, даже ее излучение. При этом звезда обладает сильным гравита­ционным полем, способным втягивать в себя окружаю­щую ее материю.

Звезда всё втягивает, всё поглощает, но ничего не выпускает, ничто не способно из нее вый­ти, даже излучение. Название, придуманное для таких звезд — «черные дыры», — нужно признать весьма удачным.

По формуле (3) находим, что гравитационный ра­диус рассмотренной звезды равен 30 км. Пять масс Солнца в шарике радиусом в 30 км! По этой формуле можно подсчитать, что если бы каким-нибудь образом Земля превратилась в «черную дыру», то ее гравита­ционный радиус равнялся бы всего 0,89 см. Вся Земля в шарике размером с вишенку!

Можно ли надеяться обнаружить «черные дыры», если они в действительности существуют? Казалось бы, нет. «Черные дыры» не излучают. Размеры их очень малы, и потому они не могут наблюдаться как темные объекты, заслоняющие свет звезд.

Но возможны косвенные методы обнаружения. При втягивании «черной дырой» из пространства диффузной материи движение последней будет чрезвычайно сильно ускоряться и, в общем случае, носить сложный характер.

В окрестности «черной дыры» столкновения диффузных масс должны сопровождаться очень сильным разогревом и излучением, характерная особенность которого состоит в том, что значительная часть энергии будет коротко­волновой — в ультрафиолетовом и рентгеновском диапа­зонах.

Это излучение, поскольку оно исходит не из самой «черной дыры», а из его окрестности, способно достигнуть наблюдателя и явиться признаком «черной дыры».
 

Т.А.Агекян «Звезды, Галактики, Метагалактики» 1981 год. Издание третье, переработаное и дополненое

Приглашаем Вас обсудить данную публикацию на нашем форуме о космосе.

Тайны Вселенной черные дыры в космосе

Загадочные черные дыры – все о космосе

Одними из самых необъяснимых объектов, которые когда-либо окружали человека, несомненно, являются черные дыры в космосе.

Именно черные дыры в космосе до сих пор не поддаются никаким теориям и объяснениям.

Положение усугубляет также тот факт, что черные дыры находятся очень далеко от нашей галактики и мы можем их исследовать только путем анализа фотоснимков, полученных благодаря высокоточным орбитальным телескопам.

Известно, что черные дыры в космосе словно притягивают к себе окружающую материю. Такое явление достигается за счет невероятной радиации, которая исходит от самих черных дыр. Совсем недавно американские астрономы опубликовали удивительные снимки, полученные орбитальным телескопом Chandra, которому посчастливилось заснять процесс поглощения черной дырой космического газа.

На снимках запечатлена черная дыра в космосе, которая расположена в центре далекой галактики под названием NGC 3115. Эта галактика находится приблизительно в 32 миллионах световых лет от нашей планеты.

Снимки, полученные с телескопа высокоточного разрешения, дают возможность обнаружить, что по мере приближения к черной дыре газ начинает сжиматься и нагреваться. Сам же процесс поглощения космического газа черной дырой получил название «газового водопада».

Удивительным фактом является то, что рост температуры газа начинается задолго до приближения к черной дыре – примерно за 700 световых лет. Еще более невообразимой является масса самой черной дыры, которая по предварительным данным в два миллиарда раз больше массы нашего Солнца.

Ученые в данный момент бьются над вопросом о том, почему, как оказалось, светимость космического газа в непосредственной близости к черной дыре ниже, чем предполагалось ранее. Возможно, газ не полностью поглощается черной дырой, рассеиваясь где-то еще.

Почитать еще:

Эта запись опубликована Пятница, Июль 29th, 2011 в 6:00 и находиться в категории: Тайны космоса. Вы можите читать эту запись через RSS 2.0 поток. You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Тайны космоса: Черные дыры опустошают Вселенную

Тайны космоса: Черные дыры опустошают Вселенную

Сверхмассивные черные дыры выбрасывают из галактик пыль и газ, внутри которых зарождаются звезды

Фото globallookpress.com

Американские астрономы, наблюдая за галактикой IRAS F11119 в созвездии Большой Медведицы, получили первое прямое доказательство того, что сверхмассивные черные дыры выбрасывают весь нейтральный газ из центральной части галактик и постепенно превращают их в безжизненные пустыни.

Это первая галактика, при наблюдениях за которой нам удалось одновременно заметить и ветра, исходящие от ее ядра, и масштабные потоки нейтрального газа, выбрасываемого за ее пределы, рассказал один из авторов статьи Франческо Томбеси из Университета штата Мэриленд.

В центре Млечного Пути и практически всех галактик присутствует сверхмассивная черная дыра, которая словно руководит процессами круговорота вещества по всей галактике.

Астрономы давно подозревали, что активизация таких черных дыр приводит к постепенному опустошению галактики и прекращению процессов образования звезд.

Это происходит из-за того, что черная дыра разогревает и выбрасывает холодные облака пыли и водорода, внутри которых и рождаются звезды, за пределы галактики.

Сегодня ученые уже не сомневаются в том, что все происходит именно так, однако у них не было прямых доказательств.

Томбеси и его коллеги смогли получить подобные эти доказательства, наблюдая за центром галактики IRAS F11119 при помощи орбитального рентгеновского телескопа Suzaku и инфракрасной обсерватории Гершель.

Данная галактика, как объясняют ученые, является не обычным спиральным или эллиптическим звездным мегаполисом со спокойным характером, а чрезвычайно активным следом своеобразного космического ДТП, результатом столкновения двух нормальных галактик. Это столкновение пробудило черную дыру, предоставив ей массу новой еды.

Ученые увидели, как в галактике IRAS F11119 рождаются мощнейшие космические ветры в ближайших окрестностях черной дыры, дующие со скоростью в четверть скорости света, и как они ионизируют и разгоняют запасы холодного газа, формируя гигантские выбросы звездного горючего, исходящие из галактики в межгалактическую среду.

Тайны Вселенной: черные дыры в космосе

Загадочные черные дыры – все о космосе

Во Вселенной существуют грозные и загадочные объекты, существование которых с неизбежностью следу­ет из теории относительности Эйнштейна. Это черные дыры в космосе. В настоя­щее время получены подтверждающие это фактические данные.

Вкратце история этих космических феноменов выглядит следующим образом. Звезды рождаются, живут и стареют. Поддерживающее в них жизнь термоядерное топливо выгорает, причем, чем больше их масса, тем короче жизнь.

После этого все звезды становятся либо красными гигантами с последующим перевоплощением в постепенно остывающих белых карликов, либо сжи­маются под влиянием гравитационного поля до ядерной плотности с превращением в нейтронную звезду, либо взрываются как сверхновые, либо коллапсируют[i] в звезду-невидимку под назва­нием черная дыра.

Эйнштейн предсказал существование во Вселенной черных дыр абсолютно точно, посколь­ку силы тяготения имеют непосредственное отношение к физическим свойствам пространства, когда любое тело своей массой изменяет его геометрию вокруг себя. Мы воочию не можем заметить искривленность пространства, так как имеем дело с небольшими массами.

В космосе же масштабы совсем другие — они искажают пространство наподобие шара, прогибающего натянутую ткань. Звезды, превращающиеся в черные дыры, обладают сильнейшим гравитационным полем, настолько сильным, что оно сжимает вещество звезды и радиоволны, как бы «запира­ет» их, делая светило невидимым.

Черная дыра в космосе поглощает излучения и материю извне, но ничего не выпускает. При этом пространство и время в ней стягиваются в одну точку, называемую сингулярностью, и перестают существовать[ii], а сама она имеет колоссальную массу.

В начале 2010 г. американский физик-теоретик Никодем Поплавски высказал предположение, что наша Вселенная представляет собой внутренность черной дыры, находящейся в другой Вселенной.

При этом ученый успешно продемонстрировал свои­ми расчетами, что данные объекты можно рассматривать как тоннели, связываю­щие различные области пространства. Поплавски считает, что выход из тоннеля представлен так называемой белой дырой.

Это чисто гипотетиче­ский, по мнению ученых, объект, являющийся вре­менной противоположностью черной дыре, в кото­рый ничто проникнуть не может. Известный английский ученый Стивен Хокинг рас­считал, что радиус невидимого монстра весом в 1 млрд т будет соответствовать радиусу нейтрона или протона.

Таковы общие сведения о том, что в космосе представляет собой черная дыра. Доказать или опровергнуть их не получит­ся, видимо, никогда, ведь непосредственно наблюдать подобный объект нельзя, тем более приблизиться к нему. Впрочем, косвенные данные, подтверждающие выводы Эйнштейна, имеются.

Выдать черную дыру может лишь необычное пове­дение объектов, которые подпали под ее чудовищное поле тяготения до достижения ими горизонта событий. Как правило, «звезды смерти» определяют в двойных звездных системах по активному выбросу рентгенов­ского излучения, которое производится при поглоще­нии черной дырой звезды-компаньона.

Самое поразительное, что во Вселенной черные дыры играют какую-то исключительно важную роль. К концу XX в. ученые уже убедились в наличии в центрах галактик черных дыр, которые являются неотъемлемой частью галактической структуры, выпол­няя какие-то важные функции по поддержанию равно­весия системы.

Ученые приходят к выводу, что черные дыры играли ключевую роль в образовании галактик. Так, в период с 1992 г. по 2002 г. группа немецких астрономов из Института внеземной физики имени Макса Планка, возглавляемая Райнером Шёделем, всматри­валась в звезды, расположенные в центре Млечного Пути.

Полученные данные были проанализированы, и выяснилось, что в центре галактики находится один очень плотный и очень массивный объект — черная дыра.

Увидеть центр Млечного Пути, расположенный в созвездии Стрельца, с помощью оптических теле­скопов нельзя из-за больших скоплений межзвездной пыли, однако наблюдения в рентгеновском и инфра­красном диапазонах осуществлять можно.

Впрочем, на открытие результаты этих исследований не тянут, поскольку все ученые уже давно согласны с наличием сверхмассивного объекта в центре нашей галактики, как и в большинстве остальных, если не во всех. К счастью, наша Солнечная система находится на достаточно большом отдалении от этого монстра. Однако успокаиваться рано, поскольку по галактикам разбросано множество блуждающих черных дыр, менее масштабных, но не менее смертоносных.

В 2002 г. стало известно, что черная дыра под обозна­чением GRO J1655-40 довольно быстрыми темпами при­ближается к Солнечной системе. Честь первооткрывателя принадлежит американскому космическому телескопу Хаббл. Если черная дыра захватит Солнце, то никаких способов предотвратить его сжатие до размеров футболь­ного мяча не будет.

Неумолимое космическое чудовище летит прями­ком к Земле из созвездия Скорпиона. Сейчас оно находится на расстоянии 6000 световых лет и дости­гает скорости в 400000 км в час. По словам академика РАЕН доктора физико-математических наук Вадима Пименова, этот объект был первым из обнаружен­ных в Млечном Пути.

Если вспомнить об открытии сотрудников института Макса Планка, то можно с уверенностью утверждать, что черных дыр во Вселенной может быть довольно много. Сейчас GRO J1655-40 жадно поглощает соседнюю звезду, вытягивая из нее газы и увеличивая свою массу.

«Поедание» сопровождается реактивной струей, выры­вающейся из черной дыры в обе стороны со скоростью, приближенной к скорости света.

Без сомнения, из всех известных человеку космиче­ских явлений черная дыра на сегодняшний день является самой разрушительной силой, однако, как ни удивитель­но, она может оказаться полезной. Довольно популярна среди ученых теория о том, что черная дыра — это своего рода при­родное устройство для путешествия в удаленные области Вселенной.

Читать

Герберт Уэллс – машина времени

Сквозь кротовые норы

Перемещение во времени

Тоннели времени

Парадоксы времени

Зеркала Козырева

[i] ката­строфически сжимаются

[ii] или время становится пространством, а пространство — временем

Меню постояльцев будет состоять из разогретой в микроволновке еды и сока/воды. Спать предлагается в горизонтальном либо вертикальном положении в специальных …

Чип-тюнинг для автомобиля

Существует много разных разновидностей тюнинга автомобиля. Одни направлены на изменение внешнего вида «железного коня», другие же улучшают его скоростные и динамические …

Город Cалехард

Салехард – российский город, административный центр Ямало-Ненецкого автономного округа, расположен на правом берегу Полуя недалеко от его впадения в Обь. На …

Мумия – спящая красавица

В 1920 году девочка по имени Розалия Ломбардо умерла от воспаления легких. Она совсем немного не дожила до своего второго дня …

Луна в эзотерике

Влияние сил гравитации между Луной и Землей сопровождается интересными эффектами, среди которых наиболее очевидный приливы и отливы. Сила гравитации действует со …

Когда волк спас ребенка

Многие из нас, вероятно, знакомы с историей Маугли – ребенка, воспитанного волками. На самом деле случай, когда волк спас ребенка не …

Миф о строительстве города Фивы

Политики Сенусерта I придерживались и его наследники Аменемхет II и Сенусерт II. Окончательно былую власть Египта над Нубией, Сирией …

Бог Эхнатона

  На шестом году своего правления фараон Эхнатон приступает к новому этапу реформ: пере­носит свою резиденцию в только что построенную …

Зубные имплантаты и методика их установки

Зубные имплантаты, которыми мы знаем их сегодня, были изобретены в 1952 году шведским хирургом-ортопедом по имени Пер-Ингвар Бранемарк. Сегодня они …

Что такое htc sync

В нашем мире пользователи мобильных телефонов делятся на два типа: одни подключают телефон к компьютеру через специальные программы, другие любят, когда …

АМС Венера-14

«Вене́ра-14» — советская автоматическая межпланетная станция, запущенная по программе исследования планеты Венера. «Венера-14» была копией АМС «Венера-13 » и стартовала через пять …

История возникновения Абрау-Дюрсо

Легендарный Абрау-Дюрсо расположен между Анапой и Новороссийском. Добраться в этот край можно самолетом до Анапы или поездом до Новороссийска. Ну …

Загадки Космоса. Чёрные дыры

Загадочные черные дыры – все о космосе

Существует немало разных теорий, которые объясняют возникновение Вселенной. Однако, все их можно условно объединить в две группы. К первой группе относятся религиозные учения о возникновении Космоса.

Согласно этим представлениям, Вселенную создал Творец, иными словами, Бог. Получается, что Вселенная представляет собой одухотворённое и осознанное творение, появившиеся в результате деятельности Высшего разума.

Ко второй группе относят теории возникновения Вселенной, которые основываются на научных фактах. Так, самая распространённая научная концепция возникновения Вселенной – это теория Большого взрыва.

По подсчётам учёных Большой взрыв произошёл ориентировочно двадцать миллиардов лет тому назад. Никому точно неизвестно что было до Большого взрыва. Считается, что именно с него и начался отсчёт времени.

Большой взрыв был вспышкой энергии, в результате чего образовался огромный по своим размерам огненный шар. Спустя время, этот шар стал остывать и превращаться в облако материи. Постепенно из этого облака стали рождаться галактики. В одной из которых живём мы. Галактика Млечный путь, в которой мы обитаем, внешне похожа на спираль. Солнечная система расположена в одном из её рукавов.

На сегодняшний день существует множество разных гипотез происхождения Солнечной системы. Наиболее известная является гипотеза Отто Шмидта. Согласно ей, Солнце, путешествуя по Галактике, проходило сквозь газопылевое облако и тем самым увлекло его за собой. Частицы этого облака вращаясь, сталкивались и объединялись, образуя при этом планеты Солнечной системы.

Отто Шмидт

Однако вместе с этим, перед человечеством возникли новые загадки. Главная из них заключается в причине самого Большого взрыва.

Ещё один важный вопрос, который мучает учёных, как появилось пространство и время?! По мнению многих исследователей, пространство и время появились вместе с материей и энергией. Другими словами, они являются результатом Большого взрыва.

Чем больше учёные проводят исследований в этом направлении, тем больше вопросов возникает у астрофизиков.

Во вселенной существуют различные виды туманностей. Слово «туманность» происходит от латинского слова «облако». И действительно, туманность – это космическое облако, которое состоит из газа и пыли, плавающих в космическом пространстве.

Туманности различных видов, разбросанные между звёздами, являются одним из самых красивых зрелищ в галактике. Туманности – облака пыли и газа – редко видны невооружённым глазом. Однако, телескопы раскрывают перед нами их красоту.

Туманности сверкают, поглощают или отражают свет в Галактике. В туманностях рождаются и умирают звёзды. Например, наблюдая за туманностью Ориона вы наблюдаете рождение различных звёзд. Без наличия звёзд в туманностях, сама туманность была бы как тёмное облако.

Излучение звёзд в туманностях пронизывает окружающий газ и вызывает его свечение.

Самыми загадочными для человека объектами в космосе являются чёрные дыры.

Чёрная дыра

Основываясь на теории всемирного тяготения Ньютона, английский астроном Джон Мичелл впервые предположил, что в природе могут существовать столь массивные звёзды и даже луч света не способен покинуть их поверхность.

Внешне, по его убеждению, такие массивные звёзды казались бы издалека абсолютно тёмными. Свою идею, Мичелл представил на заседании Лондонского Королевского общества двадцать седьмого ноября тысяча семьсот восемьдесят третьего года. Так и зародилась теория о существовании чёрных дыр во Вселенной.

Сам термин «чёрная дыра» придумал американский физик Джон Уилер.

Джон Уилер

В нашей галактике могут быть миллионы чёрных дыр. Чёрными дырами называются области в пространстве, которые образуют сверхмощное притяжение. Сила притяжения чёрный дыры настолько велико, что оно способно даже притягивать звёзды.

Если рядом с чёрной дырой образуется новая звезда, то гравитационные силы чёрной дыры просто разорвут звезду на части, и та пропадёт в недрах дыры. Если хоть что-то попало в чёрную дыру, то там навсегда и останется.

Чтобы преодолеть мощное притяжение чёрной дыры, необходимо будет развить скорость намного больше, чем скорость света. Что является на сегодняшний день невозможным.

Учёные-астрономы утверждают, что Чёрные дыры были когда-то звёздами. Звезда – это есть не что иное, как небесное тело, видимое невооружённым глазом в форме светящейся точки на небе. Каждая звезда – это огромный светящийся газовый шар как наше Солнце. Звезда светит потому, что выделяется огромное количество энергии. Эта энергия образуется в результате так называемых термоядерных реакций.

Все звёзды, которые мы видим в ночном небе, имеют разный возраст. Одни светят ярче, другие тусклее. Новые звёзды рождаются всё время.

Когда старые звёзды становятся холодными и тусклыми, космическая пыль и газ, из которых они состоят, выбрасываются в Космос, образуя туманность. В Туманности рождаются новые звёзды.

Другими словами, новые звёзды рождаются из облаков пыли и газа, которые называются туманностью.

Звезда средней величины светит миллиарды лет. Когда газы, входящие в состав звезды, вырываются наружу, звезда превращается в красного гиганта. Затем она становится либо сверхгигантом, либо белым карликом.

В случае, когда звезда становится сверхгигантом, она может вырасти до размеров, в тысячу раз превышающих объём нашего Солнца. Когда такая гигантская звезда умирает, она сжимается, что вызывает сильнейший взрыв. После чего звезда уже называется сверхновой.

Именно после сжатия сверхновой звезды и образуется чёрная дыра.

Обратите внимание на внешний облик Чёрной дыры. Она способна искривлять пространство рядом с собой. Учёные считают, что чёрная дыра способна искривлять не только пространство, но и время.

Учёные утверждают, что чёрные дыры движутся примерно по тем же самым траекториям, по которым двигались те звёзды, которые их породили. Однако, относительно своей системы, чёрные дыры неподвижны. 

Черные дыры во Вселенной

Загадочные черные дыры – все о космосе

Существование нейтронных звезд было предсказано за 30 лет до их открытия. Немного позже было сделано предсказание о существовании еще более загадочных и необычайных объектах «черные дыры».

Как появляются черные дыры во Вселенной?

Представим и возьмем для примера звезду спектрального класса В8. Эта звезда имеет массу в 5 раз больше чем у Солнца, и радиус ее равен трем Солнечным. На поверхности такой звезды скорость равна 800 км/с, что в 70 раз больше чем на Земле. Ускорение силы тяжести превосходит земную в 170 раз.

Такая звезда находится в уравновешенном состоянии, так как внутренне световое и газовое давление уравновешивается наружным гравитационным давлением, которое стремиться ее сжать. Получается что, плотность звезды одинакова везде, но это не так от поверхности к центру оно увеличивается.

Внутри звезды происходят термоядерные реакции превращения водорода в гелий, от этого получается огромное количество энергии, которая медленно просачивается в виде излучения через тело звезды и уходит в космос. Когда весь водород заканчивается и температура, при которой шла реакция в несколько миллионов градусов, начинает падать.

Внутреннее пространство еще сильно горячее и продолжает излучать, из-за этого температура падает и световое и газовое давление падает. Гравитационное давление поверхности начинает давить на внутренние области, и они начинают сжиматься.

Сжатие внутренних областей звезды продолжается, опять же температура начинает повышаться, тепловая энергия продолжает расходоваться на излучение, и сжатие продолжается до тех пор, когда температура не достигнет нескольких сотен миллионов градусов. При столь высокой температуре начинается новая термоядерная реакция, где из 3 атомов гелия получается один атом углерода.

Когда же и гелий закончится, все процессы по сжатию повторяются. Во время этих процессов звезда все еще продолжает сжиматься.

По теоретическим расчетам у звезды сначала сжимается внутренняя область, а оболочка или атмосфера даже расширяется, звезда становится красным гигантом.

У некоторых звезд происходит сброс оболочек, получается такое явление как вспышка новой и сверхновой. Теоретические исследования говорят о том, что судьба звезды зависит от ее начального размера и массы.

Белые карлики образуются из звезд с массой меньше чем 1.2 массы Солнца.

Нейтронные звезды из звезд с массой от 1,2 до 3 масс Солнца. На конечной стадии звезда сбрасывает оболочку, происходит вспышка сверхновой.

А вот если масса звезды превышает больше чем в три Солнечных, то сила давления гравитационных сил на внутренние области звезды настолько непостижимо сильны, что ни излучение, ни давление газа прорваться на поверхность уже не могут. При этом перестает действовать закон, из которого следует, что увеличению сжатия идет равное противодействие.

В результате получается эффект коллапса, когда звезда раздавила сама себя. При этом звезда резко уменьшается в радиусе, и сила ускорения падения при коллапсе в центр звезды возрастает до гигантских размеров. И когда радиус звезды уменьшается на столько, что скорость у поверхности достигает скорости света, и превышаете ее.

А по закону, если объект имеет большую скорость чем скорость света, то с его поверхности ни излучение, ни что вообще не может выходить. А так как звезда имеет очень сильное гравитационное поле, то втягивает в себя окружающую ее материю. Она поглощает все и ни чего не выпускает, даже излучения.

Черная дыра, которая образовалась из звезды массой в 5 Солнечных, имеет радиус всего 30 км. Если бы Земля превратилась в черную дыру, то имела бы радиус всего 0.89 см.

Черную дыру обнаружить не так-то просто, ведь она ничего не излучает. Но вот при поглощении окружающей ее материи происходит разогрев окружающего пространства.

При разогреве получается излучение по нему то можно и обнаружить черную дыру.

Загадочные и малоизученные Черные дыры | Естественные Науки против глупости, невежества и лжи

Загадочные черные дыры – все о космосе

В бескрайнем космическом пространстве находится огромное количество объектов, и жизнь многих из них подчиняется своим собственным законам, которые не всегда понятны нам, жителям Земли.  Например, на отдельных планетах масса 1 см³ поверхности может весить несколько тонн. Оказывается, и такое возможно.

К «странностям» Космоса относятся и загадочные Чёрные дыры, обладающие огромной силой тяготения. И хотя изучением этих интересных объектов астрономы занимаются уже давно, наши сведения о них всё ещё достаточно скудны.

Чёрные дыры – весьма распространенные в Космосе «воронки», и они представляют собой некие пространства, способные поглощать не только пыль и газ, но даже звёзды и свет.

Что же происходит с объектами по мере «проглатывания» их Чёрной дырой? Оказывается, они нагреваются до такой степени, что начинают излучать энергию, в том числе и энергию рентгеновского излучения, которую могут улавливать телескопы. 

Великий Ньютон не знал о существовании Чёрных дыр, но был прав, когда высказал предположение о том, что свет может притягиваться массивными объектами. Вся энергия, излучаемая звёздами, гораздо меньше той, которую «бросают» во Вселенную так называемые сверхмассивные Чёрные дыры (СМЧД).

Причём недавние исследования позволили установить, что эти объекты образовались сравнительно недавно, и, вопреки ранее принятой теории, гласившей что  Чёрные дыры образовались вместе с галактиками, было установлено, что их возраст вполовину меньше возраста Вселенной.

  Причиной образования СМЧД является коллапс газовых облаков, и массы этих объектов больше масс звёзд в миллиарды раз! Астрономы считают, что центры большинства галактик (в том числе и нашей) имеют  СМЧД. Другой вид Чёрных дыр образуется в результате «самопоглощения» массивных звёзд.

То есть когда у такой звезды происходит остановка термоядерных реакций, она под действием сил гравитации обрушивается сама в себя, образуя мощную гравитационную воронку.

Чёрные дыры обладают способностью сливаться друг с другом, и соответственно, увеличиваются при этом.  Оригинальные теории выдвигают учёные в отношении Чёрных дыр.

Например, астрофизики Владимир Лукаш и Владимир Строков создали математическую модель, где классическая теория относительности была отброшена.

Таким образом, исследователи попытались заглянуть внутрь загадочного объекта. А именно, за зону сингулярности.  

Область сингулярности – это зона в центральной точке Чёрной дыры, где не существует ни времени, ни пространства, а есть только бесконечная плотность. Согласно теории Большого взрыва рождение Вселенной произошло из подобной сингулярности.

Так вот, согласно расчётам учёных, попавшая в Чёрную дыру материя из нашего пространства, становится огромной гравитационной энергией, которая в свою очередь стимулирует появление новых частиц где-то в другой Вселенной.

  То есть энергия способна снова перейти в массу, и при этом масса самой Чёрной дыры увеличится, пока, наконец,  вновь образовавшиеся частицы не извергнутся из другого конца «воронки».

Собственно, таким образом. Чёрные дыры служат своеобразными «воротами» в другие миры. И количество этих «ворот» бесконечно.

Другая оригинальная теория, уже неоднократно выдвигавшаяся учёными и объединившая принципы квантовой механики и теории относительности, говорит о возможности того, что наша Вселенная уже находится в Чёрной дыре.

Согласно теории относительности, все массивные объекты неизбежно «засасываются»Чёрными дырами, и мы далеко не исключение.

Примечательно, что объекты, похожие на Чёрные дыры можно встретить и у нас, на Земле.

Учёными из Швейцарии и Америки в Атлантическом океане (южная часть) были обнаружены водовороты, против которых оказывались бессильны и океанические течения.

Исследователи из Высшей технической школы (Швейцария) и из Университета Майами пришли к выводу, что эти образования являются точной математической копией Чёрных дыр.  

Даже вода, попав в такую воронку, не сможет оттуда вырваться. Установить чёткие границы океанических «черных дыр» до сих пор не удалось, однако недавно их удалось зафиксировать на снимках спутников.

И, судя по всему, в Южном океане число таких воронок, окружённых плотными кольцами воды, возрастает. В результате этого достигается больший приток солёных и теплых вод на север.

Специалисты предполагают, что водовороты способны смягчить негативное влияние глобального потепления, а именно разбить холодные потоки воды, поступающие в океан в результате таяния ледников.

Ноне только в океанах имеются свои «черные дыры» Исследователи склонны приписать такие же качества и некоторым земным ураганам.

Похожие свойства демонстрирует и Большое красное пятно на Юпитере, которое представляет собой колоссальный шторм, который начался там ещё где-то в1665 году. Много удивительного можно ещё рассказать про ЧД.

Например, то, что они способны издавать звуки, и их даже удалось записать. Произошло это событие сравнительно недавно – в 2003 году. 

Внутри Чёрной дыры времени не существует (оно останавливается), и у неё имеется лишь горизонт событий, проще говоря, поверхность дыры, где происходит «всасывание» объектов.

Так вот, когда заглатываемая дырой материя пересекает этот горизонт, раздаётся звук подобный тому, который мы можем слышать, бросив камень в воду, то есть нечто вроде бульканья.

Поглощенное дырой вещество распадается до субатомных частиц, и выделившаяся при этом энергия больше ядерного синтеза в 50 раз!

Предположения о том, что Космос разумен – не так уж и беспочвенны. Стоит хотя бы обратить внимание на роль, которые играют Чёрные дыры во Вселенной. Ведь они не просто поглощают материю – они регулируют рождаемость и гибель звёзд. Звезды образуются из остывших газовых облаков.

А частицы, которые могут испускаться дырами, нагревают эти облака, тем самым препятствуя появлению новых небесных тел.

А «износившиеся» космические образования разбираются Чёрными дырами на составные части, возможно для того, чтобы снова подарить им жизнь но в другом состоянии, в другом времени, и в другой Вселенной.

earth-chronicles.ru

В космосе обнаружена самая загадочная черная дыра

Загадочные черные дыры – все о космосе

Космический телескоп “Хаббл” обнаружил в 5 млн световых лет от Земли аномальную супермассивную черную дыру, у которой нет своего “дома”. Ее происхождение остается для ученых загадкой

Международная команда астрономов, работающая со снимками с космического телескопа “Хаббл” и телескопа VLT Европейской южной обсерватории в Чили (ESO), сообщила об открытии сверхмассивной черной дыры, параметры которой плохо вписываются в представления ученых о природе подобных образований. Как известно, черными дырами называют области в пространстве, сила притяжения в которых так велика, что ни вещество, ни излучение не могут их покинуть. Поверхность, окружающая эти космические объекты, обладает свойствами “однонаправленной мембраны”: все свободно падает сквозь нее в черную дыру, но ничто не может оттуда выйти.

Все обнаруженные ранее супермассивные черные дыры окружены собственными галактиками, в центре которых они, как предполагают исследователи, и образовались когда-то. Но увидеть такую галактику-дом у объекта HE0450-2958, находящегося на расстоянии 5 млн световых лет от Земли, не удалось даже с помощью самых мощных приборов.

Черная дыра, о которой идет речь, была обнаружена астрономами в ходе изучения так называемых “квазаров” (квазизвездных источников радиоизлучения) – чрезвычайно ярких и компактных космических объектов, проявляющих устойчивую связь с черными дырами. Как полагают ученые, квазары образуются из космического газа, притягиваемого к краю супермассивной черной дыры.

Несмотря на то, что яркость квазаров в 100 раз превышает яркость их галактик-домов, до сих пор астрономам удавалось выявлять эти “звездные острова”.

Так и в этот раз из 20 квазаров и черных дыр, обследованных международной командой исследователей, галактика-дом была обнаружена в 19 случаях. Лишь у HE0450-2958 никаких ее следов найти не удалось.

Если галактика все же есть, то она во много раз меньше и слабее других галактик.

По мнению ученых, эта нетипичная черная дыра могла образоваться в результате произошедшего 100 млн лет назад чудовищного столкновения нормальной спиральной галактики с другим объектом, содержавшим массивную черную дыру. Однако подобные столкновения случаются крайне редко.

Другая гипотеза, предложенная специалистами, сводится к тому, что “дом” у этой черной дыры есть, но это – галактика, состоящая полностью из загадочной темной материи, о природе и даже о самом существовании которой давно идут споры.

10 интереснейших фактов про Черные дыры в космосе

Загадочные черные дыры – все о космосе

Черные дыры — это, пожалуй, самые загадочные объекты Вселенной. Если, конечно, где-то в глубинах не скрываются вещи, о существовании которых мы не знаем и знать не можем, что вряд ли.

Черные дыры — это колоссальная масса и плотность, сжатая в одну точку небольшого радиуса. Физические свойства этих объектов настолько странные, что заставляют ломать голову самых искушенных физиков и астрофизиков.

Сабина Хоссфендер, физик-теоретик, сделала подборку десяти фактов о черных дырах, которые должен знать каждый.

Что такое черная дыра?

Определяющим свойством черной дыры является ее горизонт. Это граница, преодолев которую ничто, даже свет, не сможет вернуться обратно. Если отделенная область становится отделенной навсегда, мы говорим о «горизонте событий».

Если же она только временно отделена, мы говорим о «видимом горизонте». Но это «временно» также может означать, что область будет отделенной гораздо дольше нынешнего возраста Вселенной.

Если горизонт черной дыры является временным, но долгоживущим, разница между первым и вторым расплывается.

Насколько большие черные дыры?

Можно представить горизонт черной дыры как сферу, и ее диаметр будет прямо пропорциональным массе черной дыры. Поэтому чем больше массы падает в черную дыру, тем больше становится черная дыра.

По сравнению со звездными объектами, впрочем, черные дыры крошечные, потому что масса сжимается в очень малые объемы под действием непреодолимого гравитационного давления. Радиус черной дыры массой с планету Земля, например, всего несколько миллиметров.

Это в 10 000 000 000 раз меньше настоящего радиуса Земли.

Радиус черной дыры называется радиусом Шварцшильда в честь Карла Шварцшильда, который впервые вывел черные дыры как решение для общей теории относительности Эйнштейна.

Что происходит на горизонте?

Когда вы пересекаете горизонт, вокруг вас ничего особенного не происходит. Все из-за принципа эквивалентности Эйнштейна, из которого следует, что нельзя найти разницу между ускорением в плоском пространстве и гравитационным полем, создающим кривизну пространства.

Тем не менее наблюдатель вдали от черной дыры, который наблюдает за тем, как кто-то другой падает в нее, заметит, что человек будет двигаться все медленнее и медленнее, подходя к горизонту. Будто бы время вблизи горизонта событий движется медленнее, чем вдали от горизонта.

Однако пройдет некоторое время, и падающий в дыру наблюдатель пересечет горизонт событий и окажется внутри радиуса Шварцшильда.

То, что вы испытываете на горизонте, зависит от приливных сил гравитационного поля. Приливные силы на горизонте обратно пропорциональны квадрату массы черной дыры. Это означает, что чем больше и массивнее черная дыра, тем меньше силы.

И если только черная дыра будет достаточно массивна, вы сможете преодолеть горизонт еще до того, как заметите, что что-то происходит.

Эффект этих приливных сил растянет вас: технический термин, который для этого используют физики, называется «спагеттификация».

В первые дни общей теории относительности считалось, что на горизонте существует сингулярность, но это оказалось не так.

Что внутри черной дыры?

Никто не знает наверняка, но точно не книжная полка.

Общая теория относительности прогнозирует, что в черной дыре сингулярность, место, в котором приливные силы становятся бесконечно большими, и как только вы преодолеваете горизонт событий, вы уже не можете попасть куда-либо еще, кроме как в сингулярность.

Соответственно, ОТО лучше не использовать в этих местах — она попросту не работает. Чтобы сказать, что происходит внутри черной дыры, нам нужна теория квантовой гравитации. Общепризнанно, что эта теория заменит сингулярность чем-то другим.

Как образуются черные дыры?

В настоящее время мы знаем о четырех разных способах образования черных дыр. Лучше всего понимаем связанный со звездным коллапсом. Достаточно большая звезда образует черную дыру после того, как ее ядерный синтез прекращается, потому что все, что уже можно было синтезировать, было синтезировано.

Когда давление, создаваемое синтезом, прекращается, вещество начинает проваливаться к собственному гравитационному центру, становясь все более плотным. В конце концов, оно настолько уплотняется, что ничто не может преодолеть гравитационное воздействие на поверхность звезды: так рождается черная дыра.

Эти черные дыры называются «черными дырами солнечной массы» и наиболее распространены.

Следующим распространенным типом черных дыр являются «сверхмассивные черные дыры», которые можно найти в центрах многих галактик и которые имеют массы примерно в миллиард раз больше, чем черные дыры солнечной массы. Пока доподлинно неизвестно, как именно они формируются.

Считается, что когда-то они начинались как черные дыры солнечной массы, которые в густонаселенных галактических центрах поглощали множество других звезд и росли.

Тем не менее они, похоже, поглощают вещество быстрее, чем предполагает эта простая идея, и как именно они это делают — все еще остается предметом исследований.

Более спорной идеей стали первичные черные дыры, которые могли быть сформированы практически любой массой в крупных флуктуациях плотности в ранней Вселенной. Хотя это возможно, достаточно трудно найти модель, которая производит их, при этом не создавая чрезмерное их количество.

Наконец, есть очень умозрительная идея о том, что на Большом адронном коллайдере могут образовываться крошечные черные дыры с массами, близкими массе бозона Хиггса. Это работает только в том случае, если у нашей Вселенной имеются дополнительные измерения. Пока не было никаких подтверждений в пользу этой теории.

Откуда мы знаем, что черные дыры существуют?

У нас есть много наблюдательных доказательств существования компактных объектов с крупными массами, которые не излучают свет. Эти объекты выдают себя по гравитационному притяжению, например, за счет движения других звезд или газовых облаков вокруг них.

Они также создают гравитационное линзирование. Мы знаем, что у этих объектов нет твердой поверхности.

Это вытекает из наблюдений, потому что вещество, падая на объект с поверхностью, должно вызывать выброс большего числа частиц, чем вещество, падающее сквозь горизонт.

Почему в прошлом году Хокинг сказал, что черные дыры не существуют?

Он имел в виду, что черные дыры не имеют вечного горизонта событий, а только временный кажущийся горизонт (см. пункт первый). В строгом смысле только горизонт событий считается черной дырой.

Как черные дыры испускают излучение?

Черные дыры испускают излучение за счет квантовых эффектов. Важно отметить, что это квантовые эффекты вещества, а не квантовые эффекты гравитации. Динамическое пространство-время коллапсирующей черной дыры меняет само определение частицы.

Подобно течению времени, которое искажается рядом с черной дырой, понятие частиц слишком зависимо от наблюдателя. В частности, когда наблюдатель, падающий в черную дыру, думает, что падает в вакуум, наблюдатель далеко от черной дыры думает, что это не вакуум, а полное частиц пространство.

Именно растяжение пространства-времени вызывает этот эффект.

Впервые обнаруженное Стивеном Хокингом, испускаемое черной дырой излучение называется «излучением Хокинга». Это излучение имеет температуру, обратно пропорциональную массе черной дыры: чем меньше черная дыра, тем выше температура. У звездных и сверхмассивных черных дыр, которые мы знаем, температура значительно ниже температуры микроволнового фона и поэтому не наблюдается.

Что такое информационный парадокс?

Парадокс потери информации обусловлен излучением Хокинга. Это излучение сугубо термическое, то есть случайно и из определенных свойств имеет только температуру. Излучение само по себе не содержит никакой информации о том, как сформировалась черная дыра.

Но когда черная дыра испускает излучение, она теряет массу и сокращается. Все это совершенно не зависит от вещества, которое стало частью черной дыры или из которого она образовалась. Выходит, зная только конечное состояние испарения нельзя сказать, из чего сформировалась черная дыра.

Этот процесс «необратим» — и загвоздка в том, что в квантовой механике нет такого процесса.

Выходит, испарение черной дыры несовместимо с квантовой теории, известной нам, и с этим нужно что-то делать. Каким-то образом устранить несогласованность. Большинство физиков считают, что решение состоит в том, что излучение Хокинга должно каким-то образом содержать информацию.

Что предлагает Хокинг для решения информационного парадокса черной дыры?

Идея состоит в том, что у черных дыр должен быть способ хранить информацию, который до сих пор не приняли. Информация хранится на горизонте черной дыры и может вызывать крошечные смещения частиц в излучении Хокинга.

В этих крошечных смещения может быть информация о попавшей внутрь материи. Точные детали этого процесса в настоящее время не определены. Ученые ждут более подробного технического документа от Стивена Хокинга, Малькома Перри и Эндрю Строминджера.

Говорят, он появится в конце сентября.

На данный момент мы уверены, что черные дыры существуют, знаем, где они находятся, как образуются и чем станут в итоге. Но детали того, куда девается поступающая в них информация, до сих пор представляют одну из самых больших загадок Вселенной.

Adblock
detector