Черные дыры

Черные дыры

Ivan Erohin

Черные дыры, самые загадочные объекты во Вселенной. Окружены ореолом тайн, загадок и выдумок. Сначала опровергну несколько.

I. Некоторые люди считают, что черная дыра – это все ещё теоретически возможное явление и будет оставаться таким всегда, потому что черные дыры невозможно увидеть, ведь они поглощают весь свет. Да, они и вправду практически не излучают (но немного есть – излучение Хокинга, об этом ниже), но мы может наблюдать гравитационное воздействие дыр: например в нашей галактике, в центре, вокруг которого все вертится, находится нечто сверхмассивное, в миллиард раз больше массы Солнца! Это ничто другое, как черная дыра.

Та самая дыра в центре Млечного пути. Отмечена крестиком.

Самой ЧД не видно, но заметно вращение вокруг нее окружающих звёзд.


II. Распространено мнение, что черные дыры могут быть порталами куда-то, ведь должна вся падающая в черную дыру материя где-то выходить! На самом деле нет. Всё, что попадет в черную дыру, остаётся там почти навечно. Что конкретно происходит с находящейся внутри материей сказать невозможно, но она точно не оказывается в каком-то другом месте.

III. Черные дыры действуют как пылесосы, засасывая все, что окажется поблизости. Конечно, это не так. Если поместить на место Солнца черную дыру, весящую как Солнце, то с Землёй ничего не произойдёт, кроме наступления темноты. Гравитационно дыра будет отличаться от Солнца только тем, что подлетев к ней на какое-то очень маленькое расстояние, порядка нескольких километров, уже нельзя будет ее покинуть.

IV. Почти все представляют черную дыру как нечто невероятно плотное и сжатое. Это не всегда так. Сверхмассивные дыры, находящиеся в центрах галактик, обычно сильно разрежены, например плотность нашей центральной черной дыры, которая на гифке выше, меньше плотности воздуха на Земле.

Черная дыра с аккреционным диском

Мифы закончились.

Расскажу что-нибудь интересное.

Выше упоминалось про излучение Хокинга и про то, что всё, попавшее в черную дыру, остаётся в ней почти навечно. Излучение Хокинга – невероятно медленный процесс, который "испаряет" черные дыры. Причем чем меньше масса, тем "испарение" быстрее. Кстати, самые маленькие естественные, природные дыры(минимальная масса – около трёх Солнц), будут распадаться миллиарды лет, но если создать рукотворную дыру весом в несколько сот тонн, она испарится за несколько секунд, выдав энергии больше, чем все электростанции Земли. Такая задумка носит название сингулярностного реактора

Черная дыра искажает свет окружающих звезд.

Если упасть на обычную, маленькую черную дыру, то она разорвет, или, как говорим мы, учёные люди, спаггетифицирует вас. Буквально, именно так, как вы это представили. Ничего интересного. Если же падать на сверхмассивную, разреженную черную дыру, она не порвет вас на части, а позволит целым залететь за горизонт событий. Для наблюдателей, смотрящих на кого-то, падающего на ЧД, этот человек никогда окончательно не упадёт на дыру из-за замедления времени. Черные дыры своей гравитацией замедляют время, а в этом случае замедлят его настолько, что падающий человек почти остановится с точки зрения наблюдателей. Для падающего же все будет наоборот: вся Вселенная ускорится! Пока он будет падать, пройдет пара миллиардов лет в космосе, а для него пара секунд. Неизвестно, что произойдет с упавшим на черную дыру человеком, и это невозможно узнать.

Иногда, кстати, черные дыры можно найти и визуально. Одной картинкой выше изображена такая дыра. Вокруг нее крутятся останки уничтоженной ее гравитацией звезды, образующие аккреционный диск, медленно падающий вниз.

А откуда всё-таки берутся черные дыры?

Тут все более-менее понятно. Черная дыра – конечная стадия жизни почти любой звёзды с массой более двух солнечных.

Любая звезда на протяжении всего своего жизненного цикла балансирует меж двух огней: термоядерная реакция в ядре стремится её разорвать, а гравитация стремится сжать. Поначалу любая звезда светит используя термоядерную реакцию на основе водорода, которая выделяет много энергии и гелия. Когда водород заканчивается, начинается реакция на основе гелия, выделяющая гораздо больше энергии. В результате термоядерная сила начинает разрывать звезду гораздо сильнее, превращая ее в звезду-гигант

Солнце тоже станет гигантом, через четыре миллиарда лет.

В конце концов гелий заканчивается, реакция останавливается, и гравитация начинает стремительно сжимать звезду. Если ее масса более двух Солнц, звезда будет сжата в черную дыру. Звёзды меньшей массы, в том числе Солнце, превратятся в белых карликов, что-то среднее между звездой и черной дырой, сжатое настолько, что одна чайная ложка вещества белого карлика весит больше горы Эверест.