Что такое черная дыра и что находится внутри нее

Черные дыры — одно и самых загадочных явлений во Вселенной. Научный парадокс в том, что они изучены, но остаются непонятными. Об изучении черных дыр пишут научные и университетские издания.

КЛЮЧЕВЫЕ МОМЕНТЫ

Данный текст создан автоматически при помощи ИИ и не проходил проверку редактора, поэтому может содержать фактологические или грамматические ошибки. Подробности в публикации

• Черные дыры - это астрономические объекты с очень сильным гравитационным притяжением, которые не могут покинуть даже лучи света. Их существование предсказал Альберт Эйнштейн в 1916 году.
• Черные дыры образуются в результате гибели массивных звезд или коллапса скопления газа. Они бывают звездные, сверхмассивные и промежуточные. Сами черные дыры невидимы, но их можно наблюдать по свечению поглощаемой материи.
• Внутренняя структура черных дыр остается загадкой для ученых. Они состоят из "горизонта событий" и сингулярности в центре. Согласно теории Стивена Хокинга, черные дыры могут уменьшаться, теряя энергию через "излучение Хокинга".

Их существование предсказал Альберт Эйнштейн

Что такое черная дыра? Американское агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства NASA называет так астрономические объекты с очень сильным гравитационным притяжением, которое не могут покинуть даже лучи света. Сайт The University of Chicago дополняет, что черная дыра — это область в космосе, где огромное количество массы упаковано в крошечный объем, что создает очень сильное гравитационное притяжение.

Существование таких объектов в космосе предсказал в 1916 году Альберт Эйнштейн в общей теории относительности. Термин впервые был применен в конце 1960-х, когда были обнаружены признаки черной дыры в созвездии Лебедя Млечного пути. Как утверждает научный сайт о космических исследованиях Space, предполагается, что в нашей галактике существуют миллионы черных дыр. В зависимости от массы они подразделяются на три типа:

• Звездные — от 3 до десятков масс Солнца.
• Сверхмассивные — от 100 тыс. до миллиардов масс Солнца.
• Промежуточные — от 100 до 10 тыс. масс Солнца.

Сверхмассивная черная дыра есть в составе Млечного Пути. Она в 4 млн раз больше массы Солнца, находится в 26 тыс. световых лет от Земли.

Только очень большие звезды становятся черными дырами

Сайт Space называет два пути образования черных дыр:

1. В результате гибели массивных звезд.
2. При коллапсе скопления газа путем слияния космических объектов.

Сайт NASA описывает процесс образования черных дыр так: большая звезда умирает, когда в ее ядре исчерпывается ядерное топливо. Она взрывается, коллапсирует, резко сжимается с выделением огромного количества световой энергии. Эти процессы могут происходить со звездами массой в 10–20 раз больше Солнца. С нашим светилом этого не может случиться, поскольку оно недостаточно массивно. Если раздавленное ядро больше Солнца хотя бы в 3 раза, никакая сила не может остановить его коллапс. Большая масса сжимается в малом пространстве вследствие гравитации, при этом разрывает саму ткань пространства и времени.

Черная дыра может образоваться за считанные секунды после коллапса. Но гигантские черные дыры в миллионы и миллиарды масс Солнца могут формироваться до миллиарда лет. Коллапс газа приводит к появлению более массивных черных дыр от 1 до 100 тыс. масс Солнца. Сам этот процесс, как и слияние черных дыр и других объектов, остается научной загадкой. Предполагается, что черные дыры существуют столько же, сколько существует Вселенная, то есть стали возникать одновременно с другими космическими объектами.

Черные дыры невидимы

Сами черные дыры невидимы, как утверждает центр астрофизики Гарварда и Смитсоновского института CFA Harvard. Но материя и газы, которые в них втягиваются, нагреваются до миллионов градусов. Это превращает черные дыры в самые яркие объекты во Вселенной, которые видны с расстояния в миллиарды световых лет.

Астрономы косвенно изучают черные дыры по этим свечениям и по выбросам материи, которая вращается рядом с ними. В изучении черных дыр помогает и гравитационное воздействие их на другие звезды. Возможно наблюдение за ними с помощью телескопов NASA «Хаббл», «Свифт» и других видов.

Сайт агентства NASA сообщает, что первые изображения черной дыры были получены в 2019 году. Для этого были объединены 8 наземных радиотелескопов в одну тарелку. Объектом съемки была черная дыра М87, которая находится в центре нашей галактики. Она весит более 6 млрд солнечных масс, а размерами может охватить большую часть нашей Солнечной системы.

Как выглядит черная дыра? На фото виден черный круг, вокруг которого очерчен вращающийся диск горячей светящейся материи. Это яркое кольцо образовано изгибом света в интенсивной гравитации вокруг черной дыры.

Содержание и структура черных дыр неизвестны

Что внутри черных дыр? Ученые The University of Chicago отвечают коротко: этого никто не знает. Это один из самых серьезных вопросов современной физики. Известно только, что черная дыра состоит из двух частей:

1. Это «горизонт событий», который условно можно принять за поверхность черной дыры. В этих точках гравитация становится такой сильной, что за ее пределы не может вырваться ничто, даже лучик света.
2. В центре черной дыры — сингулярность. Это бесконечно малая и бесконечно плотная точка. Но ученые даже не могут предположить, как она выглядит.

Для изучения сингулярности важны квантовые эффекты. Но теорию квантовой гравитации еще не разработали, поэтому и нет еще правильного описания сингулярности. Такой же точки зрения придерживаются и ученые центра астрофизики CFA Harvard. Они называют изучение черных дыр лабораторией для разработки теории квантовой гравитации, работа над которой продолжается.

Черные дыры уменьшаются

Для черных дыр более характерно то, что они способны увеличиваться. Это происходит за счет того, что они поглощают материю, которая оказывается вблизи них. Известно, что они могут разрушать звезды и поглощать их части, а также могут сливаться с другими черными дырами или звездами. Но это не может происходить бесконечно, поглотить целые галактики они не в состоянии.

Агентство NASA отмечает, что черные дыры могут уменьшаться. Это явление открыл Стивен Хокинг. Он обнаружил, что эти объекты постоянно теряют крошечное количество энергии, которое назвали «излучение Хокинга». Он исходил из того, что вакуум — это не пустое место, а море частиц, которые постоянно появляются и исчезают.

Если около черной дыры создается пара таких частиц, то велика вероятность, что одну из них втянет черная дыра, а другая улетит в космос. С этой улетевшей частицей потеряется и часть энергии и массы самой черной дыры. Теоретически предполагается, что черные дыры испаряются через «излучение Хокинга». Но времени на это понадобится больше, чем весь возраст Вселенной в миллиарды лет.

Черные дыры притягивают внимание современных ученых. Они также стали источником для создания научно-фантастических произведений.