Почему черные дыры — действительно самые опасные объекты во Вселенной

Черные дыры — неизбежное следствие теории гравитации Эйнштейна. А страшны они по трем причинам, одна из которых — нарушение в них законов физики. Две другие — чудовищная гравитация и ненасытный аппетит.

Падение в черную дыру, пожалуй, самый худший из известных способов умереть. Но недоступный.

Большую часть времени сверхмассивные черные дыры неактивны, но пожирая звезды и газ они начинают светиться так, что способны затмить свет галактик, в которых находятся. Активные черные дыры называют квазарами.

Считается, что черные дыры образуются после смерти массивной звезды. После того, как ядерное топливо звезды полностью расходуется, ее ядро коллапсирует до самого плотного состояния материи, которое только можно вообразить. В этом состоянии оно в сто раз плотнее, чем ядро атома. Столь невероятная плотность приводит к тому, что протоны, нейтроны и электроны перестают быть дискретными частицами (значение энергии которых может принимать только определенные значения hv, где h — постоянная Планка, а v – частота).

Поскольку неактивные черные дыры черны как ночь, то обнаружить их можно только когда рядом с ними есть звезда. Именно эта звезда, а точнее ее поведение, позволяет астрономам видеть темного компаньона светила — черную дыру.

Первой подтвержденной черной дырой стала Cygnus X-1 — самый яркий источник рентгеновского излучения в созвездии Cygnus. С тех пор (с 1964 года) было открыто около 50 черных дыр, и вокруг всех вращаются звезды.

В прошлом году астрономы опубликовали первое в истории изображение черной дыры и ее горизонта событий — зверя с массой 7 миллиардов солнечных. Находится эта дыра в центре эллиптической галактики M87. Она более чем в тысячу раз массивнее черной дыры в центре нашей галактики, первооткрыватели которой, кстати, получили в этом году Нобелевскую премию.

По сути, черные дыры — это могилы материи. Ничто не может вырваться с их поверхности. Даже свет. Судьба тех, кто падет в черную дыру, незавидна. Это спагеттификация, а представил ее Стивен Хокинг в своей книге «Краткая история времени». При спагеттификации сильная гравитация черной дыры расщепила бы кости, мышцы, сухожилия и даже молекулы человеческого тела.

Благоразумно держать дистанцию, но если черная дыра находятся в активной фазе квазара, то вас выжжет излучение высокой энергии.

Насколько ярок квазар

Представьте, что вы пролетаете над большим городом, таким как Москва, ночью. Вы видите миллионы огней от автомобилей, домов и улиц города. Представьте, что это звезды в галактике. Тогда черная дыра в активном состоянии подобна источнику света диаметром 2-3 сантиметра, который затмевает все огни города, светя в сотни или тысячи раз ярче. Да, квазары — самые яркие объекты во Вселенной.

Квазар — космическое тело сравнительно малых размеров, один из самых сильных источников радиоизлучения. Сам термин представляет собой транслитерацию английской аббревиатуры quasar — quasi-stellar radio sources, что переводится как «радиоисточники, подобные звездам».

Впервые излучение от квазаров было зафиксировано в середине XX века, но сам источник в течение некоторого времени оставался неизвестным. Была выдвинута гипотеза, что потоки радиоволн исходят от объектов, похожих на звезды. Вскоре она была опровергнута, так как собственно звезды не могут излучать настолько мощные радиоволны. Тогда предположили, что источником является одна из галактик. Благодаря постоянной смене оптического блеска ученые смогли установить, что квазары обладают маленьким размером. На основе этих данных было доказано, что источник излучения не может быть больше световых суток, так как в противном случае свет, исходящий из разных его точек, поступал бы в разное время, а переменность блеска была бы не столь очевидна. Соответственно, существовавшая гипотеза о галактике как источнике радиоволн не могла больше считаться истинной.

Самый первый квазар — 3С273 — был зарегистрирован в созвездии Девы. В 1963 году голландский ученый Мартин Шмидт описал значительное красное смещение спектральных линий, что могло указывать на удаленность от Солнечной системы в несколько миллиардов световых лет. Самый близкий квазар находится на расстоянии 2 млрд, а самый далекий — 20 млрд световых лет.

К настоящему моменту зафиксировано около сотни тысяч квазаров, а также достаточно большое количество тел, близких к ним по свойствам. По мере изучения квазаров было выявлено, что только десятая часть из них является источником радиоволн, остальные их не излучают. Согласно самой распространенной в настоящее время версии, квазары не подобны звездам, а скорее по своим свойствам напоминают ядра галактик.

Физика и масса черных дыр

Самая большая черная дыра, обнаруженная на сегодняшний день, весит в 40 миллиардов раз больше, чем наше Солнце. Или в 20 раз больше, чем Солнечная система. И еще: внешние планеты в нашей Солнечной системе обращаются со скоростью один виток в 250 лет, а черная дыра делает оборот вокруг своей оси за три месяца. Ее внешний край движется со скоростью всего в два раза меньше скорости света.

Все черные дыры скрываются от наших глаз за горизонтом событий. В их центрах находится сингулярность — точка в пространстве, где плотность бесконечна. Мы не можем даже представить себе, что происходит внутри черной дыры, потому что привычные нам законы физики там не действуют.

Падение в черную дыру

Хорошая новость — вы можете упасть в массивную черную дыру и выжить. Хотя их гравитация сильнее, но сила растяжения — слабее, чем у небольших черных дыр. Поэтому она не убьет вас. Или, точнее, не она убьет вас. Плохая новость заключается в том, что горизонт событий непреодолим и ничто не может пересечь его в обратном направлении, чтобы вернуться. А значит, вы не можете поделиться с кем-либо полученным опытом.

Что ждет черные дыры в будущем

По словам Стивена Хокинга, черные дыры медленно испаряются. В далеком будущем, когда все звезды умрут и галактики исчезнут из поля зрения в результате ускоряющегося расширения Вселенной, черные дыры окажутся последними выжившими, если так можно сказать о кладбище материи.

Самым массивным черным дырам потребуется невообразимое количество лет, чтобы испариться. По оценкам, 10 в сотой степени или 10 с сотней нолей. То есть самые страшные объекты во Вселенной почти вечны.
©

Источник: potustorony.ru