какая гравитация в черной дыре
Черные дыры — самые страшные объекты во Вселенной
Хэллоуин — время призраков, гоблинов и упырей, но нет ничего страшнее во Вселенной, чем черные дыры.
Черные дыры — области в космосе, где гравитация настолько сильна, что ничто не сможет вырваться. Половина Нобелевской премии по физике 2020 года была присуждена Роджеру Пенроузу за математическую работу, показывающую, что черные дыры являются неизбежным следствием теории гравитации Эйнштейна. Вторую половину разделили Андреа Гэз и Райнхард Генцель, показав, что массивная черная дыра находится в центре нашей галактики.
Черные дыры пугают по трем причинам:
Если вы упадете в черную дыру, оставшуюся после гибели звезды, вас разорвет на куски.
У массивных черных дыр в центре галактик ненасытный аппетит.
Черные дыры — это места, где нарушаются законы физики.
Я изучаю черные дыры более 30 лет. В частности, сверхмассивные, которые скрываются в центре галактик. Большую часть времени они неактивны, но когда активны и пожирают звезды и газ, область около черной дыры может затмить всю галактику, в которой она находится. Галактики, в которых активны черные дыры, называются квазарами. Несмотря на все данные об этих объектах, полученные за последние десятилетия, мы еще многого не знаем.
Смерть от черной дыры
Первой подтвержденной черной дырой стал Cygnus X-1 — самый яркий источник рентгеновского излучения в созвездии Cygnus. С тех пор было найдено около 50 черных дыр в системах, где обычная звезда вращается вокруг черной дыры. Это ближайшие примеры из предполагаемых 10 миллионов, рассеяных по Млечному Пути.
Черные дыры — могилы материи. Ничто не может избежать их, даже свет. Судьбой тех, кто упадет в черную дыру станет спагеттификация, идею которой популяризировал Стивен Хокинг в книге «Краткая история времени». При спагеттификации гравитация черной дыры разорвала бы вас на части, разделив кости, мышцы, сухожилия и даже молекулы. Как поэт Данте описал слова над вратами ада в «Божественной комедии»: «Оставь надежду, всяк сюда входящий».
Голодный зверь в каждой галактике
Наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл за последние 30 лет показали, что все галактики имеют черные дыры в центре.
Природа знает, как создавать черные дыры ошеломляющего диапазона масс — от мертвых звезд, в несколько раз превышающих массу Солнца, до монстров, в десятки миллиардов раз массивнее. Это похоже на разницу между яблоком и Великой пирамидой в Гизе.
Буквально в прошлом году астрономы опубликовали первое в истории изображение черной дыры и ее горизонта событий — зверя с массой 7 миллиардов солнечных масс в центре эллиптической галактики M87.
Черная дыра в галактике M87
Это более чем в тысячу раз крупнее черной дыры в нашей галактике, первооткрыватели которой получили в этом году Нобелевскую премию. Эти черные дыры большую часть времени темные, но когда их гравитация притягивает близлежащие звезды и газ, они вспыхивают, вызывая интенсивную активность и выбрасывая огромное количество излучения.
Массивные черные дыры опасны по двум причинам:
Если вы подойдете слишком близко, огромная гравитация поглотит вас.
Если они находятся в активной фазе квазара, вы будете поражены излучением энергии.
Насколько ярок квазар? Представьте, что вы парите над большим городом, например, над Лос-Анджелесом ночью. Примерно 100 миллионов огней от автомобилей, домов и улиц города соответствуют звездам в галактике. По этой аналогии черная дыра в активном состоянии подобна источнику света диаметром 1 дюйм в центре Лос-Анджелеса, который затмевает город в сотни или тысячи раз. Квазары — самые яркие объекты во Вселенной.
Странные сверхмассивные черные дыры
Самая большая обнаруженная черная дыра весит в 40 миллиардов раз больше массы Солнца, или в 20 раз больше Млечного Пути. В то время как внешние планеты в нашей Солнечной системе обращаются по орбите один раз в 250 лет, этот гораздо более массивный объект вращается раз в три месяца. Его внешний край движется со скоростью вдвое меньше скорости света.
Как и другие черные дыры, крупные скрыты от глаз горизонтом событий. В их центрах находится сингулярность — точка в пространстве, где плотность бесконечна. Мы не можем понять внутреннюю часть черной дыры, потому что законы физики нарушаются: время замирает на горизонте событий, а в сингулярности гравитация становится бесконечной.
Хорошая новость о массивных черных дырах заключается в том, что вы можете выжить, попав в одну из них. Их гравитация сильнее, но сила растяжения слабее, чем у маленькой черной дыры, и она не убьет вас. Плохая новость в том, что горизонт событий отмечает край пропасти. Ничто не может ускользнуть из-за горизонта событий, поэтому вы не сможете убежать и рассказать о своем путешествии.
По словам Стивена Хокинга, черные дыры медленно испаряются. В далеком будущем Вселенной, спустя много времени после того, как все звезды умрут и галактики исчезнут из поля зрения ускоряющегося космического расширения, черные дыры будут последними выжившими объектами.
Самым массивным черным дырам потребуется невообразимое количество лет, чтобы испариться. По оценкам, 10 в сотой степени или 10 со 100 нулями после него. Самые страшные объекты во Вселенной почти вечны.
О чем говорит странная физика черных дыр? Обсуждаем самые невероятные гипотезы
Миром правят идеи. Яблоко, упавшее на голову Исаака Ньютона, навело его на мысль о создании теории гравитации. Коперник, взглянув в телескоп, пришел к выводу, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Его открытия и идеи послужили началом научной революции. Столетия спустя Альберт Эйнштейн опубликовал теорию относительности, в Стивен Хокинг всю свою жизнь посвятил изучению черных дыр. Труд каждого из них по отдельности, а также идеи и предположения великих ученых о Вселенной, позволили нам с вами наслаждаться фотографиями других «Солнечных систем» и разглядывать горы на Марсе, не выходя из дома. Между тем, Стивен Хокинг размышлял об удивительной физике черных дыр не имея на руках никаких данных, подтверждающих существование этих объектов (как и Эйнштейн). Его идеи, в конечном итоге, нашли научное подтверждение. Так, знаменитый парадокс черных дыр гласит, что мере того, как черная дыра испускает излучение, она испаряется, в конечном итоге полностью исчезая. Но если это так, то что в таком случае происходит с информацией? Недавно физики-теоретики пришли к выводу, что информация, как они теперь с уверенностью говорят, действительно ускользает их черной дыры. Но куда и что происходи с ней потом?
Черная дыра – область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что даже фотоны не света не могут ее покинуть.
От идеи до фото черной дыры
Размышлять о самых таинственных объектах во Вселенной Хокинг начал в 1970-х годах. Представляя мощнейшую гравитацию черных дыр, окруженную горизонтом событий – невидимым пузырем, отмечающим границу невозврата – он понял, что теория Эйнштейна также означала, что горизонт событий черной дыры не может уменьшиться. Черная дыра только набирает массу, поэтому общая площадь поверхности ее горизонта событий только растет.
Это была невероятно смелая идея. Но Хокинг пошел еще дальше и предположил, что черные дыры могут не только «разделяться надвое», но и исчезать, словно мыльные пузыри. В 1973 году, в соавторстве с Джеймсом Бардином (сегодня сотрудник Вашингтонского университета) и Брэндоном Картером (научный сотрудник в Французского национального центра научных исследований), Стивен Хокинг изложил свои идеи.
Британский физик-теоретик Стивен Хокинг. Фото: The New York Times
В работе, в частности, содержалось несколько тревожных звоночков для физики, в том числе «Теорема об отсутствии волос», согласно которой площадь поверхности горизонта событий – это мера всей информации, поглощаемой черной дырой. Иными словами, черной дыре все равно, потребляет она материю или антивещество. Эти объекты обладают всего тремя свойствами: массой, спином и электрическим зарядом. Никакие другие детали или «волосы» не регистрируются.
Но, сюрприз! Не так давно астрономы обнаружили, что у черных дыр есть «волосы», то есть дополнительные параметры, которые зависят от поглощенной материи. Как показали результаты работы, опубликованной в журнале Physical Review D, «экстремальные» черные дыры — те, чей спин или электрический заряд полностью исчерпан — действительно имеют несколько тонких «волосков». Как отмечают авторы исследования, «волосы» черных дыр однажды можно будет уловить с помощью детекторов гравитационных волн (LIGO и VIRGO). Подробнее о Теореме об отсутствии волос я рассказывала в этой статье.
Вернемся к идеям Хокинга. Для начала вспомним знаменитое уравнение Эйнштейна E равно MC в квадрате – энергия равна массе, умноженной на скорость света в квадрате. Энергия и масса – это одно и то же. Они равноценны. Выходит, можно превратить массу в энергию и энергию в массу.
До 2015 года черные дыры являлись гипотетическими объектами.
Вокруг черной дыры, как известно, очень горячий газ и экстремально высокие температуры, сильные магнитные поля, и, возможно, много энергии. И эта энергия может проявляться в виде частиц, массы. А еще энергия всегда создает пары частица/античастица.
Такие частицы физики называют виртуальными частицами. Эти крошечные частички возникают, затем аннигилируют и … вновь становятся энергией. И это происходит вокруг нас постоянно.
Итак, если то же самое происходит вблизи черной дыры, вполне возможно, что одна из этих маленьких частиц попадет в черную дыру, а другая вырывается наружу. Сегодня исследователи считают, что выход частиц наружу возможен благодаря действию самой гравитации — обычной гравитации с одним слоем квантовых эффектов. Между тем, в 1974 году Стивен Хокинг вычислил, что квантовые эффекты приведут к медленной утечке информации и взрыву черной дыры.
Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram! Так вы точно не пропустите ничего интересного!
Старый взгляд на черные дыры
Стремление понять, что происходит с информацией в черной дыре, изменило фундаментальную физику. Сегодня на карту поставлено, играют ли эйнштейновская гравитация, которая управляет космосом, и квантовая механика, которая управляет микрокосмом, по одним и тем же правилам.
Все началось с осознания Хокингом того, что общая площадь горизонта черных дыр не может уменьшиться, – отмечают исследователи.
Но без черных дыр, на которых можно было бы экспериментировать, идеи Хокинга нельзя было проверить. Примечательно, что подтверждение его идей было опубликовано этим летом в журнале Physical Review Letters. Команда, возглавляемая Максимилиано Изи, физиком из Массачусетского технологического института, и его коллегами, потратила годы на изучение деталей результатов LIGO (речь об обнаружении гравитационных волн, подробнее здесь) и в июле наконец объявила, что Хокинг был прав, по крайней мере, в отношении этого конкретного столкновения с черной дырой.
Гравитационные волны – рябь пространства времени
Как пишет The New York Times, в 2017 году исследователи смогли заглянуть «внутрь» черных дыр с помощью компьютерной симуляции.
Результаты показали, что когда формируется новая черная дыра, она «вибрирует», генерируя разные тональности. Высокие тональности оказываются невероятно «громкими» в процессе рождения черной дыры. И определяя тональность физики подтвердили Теорему об отсутствии волос, согласно которой, напомню, черную дыру можно описать только тремя характеристиками.
Произведя расчеты, авторы нового исследования пришли к выводу, что черные дыры действительно увеличиваются в размерах – как и предсказывал Хокинг в 1970-х годах.
Новый взгляд на черные дыры
И все же, множество вопросов по-прежнему не имеют ответа. И, честно говоря – как видно из двух описанных выше исследований – современная физика рисует крайне противоречивую картину. Так что даже наше представление горизонта событий тоже может измениться.
Интересно, что именно Стивен Хокинг, вместе с физиком-теоретиком Леонардом Сасскиндом, недавно выдвинули идею о том, что черная дыра не способна уничтожать информацию. При этом предполагается, что черная дыра поглощает все: пространство и время изгибаются в черную дыру, а вырваться оттуда не может ничто, даже кванты самого света.
Это означает, что любая информация о материале, который попал в черную дыру, навсегда исчезла. И единственное, что мы об этом знаем – это то, что по мере того, как черная дыра поглощает материал, она становится все более массивной.
Попав в черную дыру, останетесь ли вы там навеки?
Фактически, каждый поглощенный черной дырой объект добавляет ей массу. И по мере того, как черная дыра эту массу набирает, ее горизонт событий становится больше. По сути, область, где пространство настолько искривлено, начинает расширяться тем больше, чем массивнее черная дыра. Самые массивные черные дыры во Вселенной, о существовании которых мы знаем, во много миллиардов раз превышают массу нашего Солнца.
Так возможно ли тогда – если все попадает в черную дыру и остается там навеки – что пространство и время тоже становятся узниками черной дыры? Что происходит со всей этой информацией, оказавшейся внутри космического монстра? Многие полагают, что чтобы ответить на эти вопросы, необходимо пересмотреть наше понимание черных дыр. Может быть, горизонта событий в истинном смысле не существует? Или существуют особые хитрости, с помощью которых извлечь оттуда информацию все-таки можно?
Не исключено, что существует некая форма энергии, которая со временем плавно покидает черную дыру (как и предсказывал Хокинг). А если учитывать последние открытия в области квантовой механики, и вовсе назревает вопрос – могут ли квантовые эффекты, очень близкие к горизонту событий, действительно разделить нечто, называемое виртуальными частицами, на энергию самого пространства?
Спекулятивные идеи и развитие физики
Итак, если предположить, что масса черной дыры начинает уменьшаться, то со временем частицы начнут испариться. И, возможно, в этих виртуальных частицах есть что-то такое, что содержит некоторую информацию о черной дыре и о том, что в нее попало. Таким образом, горизонт событий может быть чем-то вроде информационной оболочки. Безусловно, это невероятно спекулятивное предположение, однако невероятно интересное.
Попав в черную дыру все объекты останавливаются во времени. И прямо на этой границе горизонта событий может находиться некая двумерная поверхность (представим это так), которая каким-то образом содержит всю информацию о том, что находится внутри черной дыры. Это, в свою очередь, порождает еще больше вопросов – может ли вокруг черной дыры, где пространство и время уничтожены, существовать подобная «информационная оболочка»?
Сегодня астрономы считают, что сверхмассивные черные дыры скрываются в сердце большинства галактик
Все больше современных физиков задаются вопросом об устройстве Вселенной в более крупном масштабе. Кто знает, может быть, черные дыры демонстрируют нам основополагающую природу реальности – что на самом деле существует двумерная поверхность чего-то, что содержит всю информацию обо всей Вселенной. Может быть, в каком-то смысле мы являемся частью этой гигантской информационной системы.
В конечном итоге, сама Вселенная может быть информацией, содержащейся в двумерной структуре, а не в трех измерениях, о которых нам сегодня известно.
Согласна, звучит не только спекулятивно, но и невероятно странно. Как-то и говорить о таком неловко. И все же, сегодня мы наблюдаем за черными дырами, фотографируем их и разглядываем. А подобные идеи могут подсказать физикам, в каком направлении им следует двигаться. В конце концов, изучая микромир, мы погружаемся в невероятно сложные структуры и наблюдаем нелогичное поведение элементарных частиц. Когда же мы смотрим в телескоп, то видим такие же сложные структуры, многие из которых, например черные дыры, на первый взгляд не имеют смысла.
Вселенная – очень странное место.
Со временем, надеюсь, ученые смогут выяснить, как все устроено во Вселенной хотя бы на уровне черных дыр. А так как идеи – движущая сила науки и цивилизации, новый взгляд на этих космических монстров может пролить свет на бесконечную темному как горизонта событий, так и бескрайнего космоса.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Идея черных дыр восходит к 1783 году, когда кембриджский ученый Джон Мичелл осознал, что достаточно массивный объект в достаточно маленьком пространстве може…
В следующий раз, когда кто-то обвинит вас в принятии иррациональных решений, просто объясните, что повинуетесь законам квантовой физики. В психологии складыв…
При всем нашем понимании законов физики и успехах Стандартной модели и общей теории относительности, во Вселенной есть ряд наблюдаемых явлений, которые не по…
18 интересных фактов о черных дырах
В последние годы физики обнаружили много неизвестных фактов о черных дырах. Некоторые открытия заложили основу для будущего, в то время как некоторые все еще поражают воображение исследователей. Вот 18 самых интригующих фактов и теорий черных дыр, которые вы должны знать.
1. Черная дыра была открыта Карлом Шварцшильдом в 1916 году
Карл Шварцшильд | Изображение предоставлено: Викимедиа
Хотя объекты с интенсивными гравитационными полями (из которых свет не может уйти) рассматривались в 18 веке, именно Карл Шварцшильд дал первое современное решение общей теории относительности в 1916 году, характеризующее черную дыру.
В 1958 году Дэвид Финкельштейн опубликовал свою интерпретацию как область пространства, из которой ничто не может вырваться. Американский физик-теоретик Джон Уилер затем связал термин «черная дыра» с объектами с гравитационным коллапсом, предсказанным в начале 20-го века.
Он использовал термин «черная дыра» во время презентации, которую он дал в Институте космических исследований имени Годдарда НАСА в 1967 году.
2. Их нельзя наблюдать непосредственно
Первое фото Черной дыры
Первое в мире изображение черной дыры в ядре эллиптической галактики Мессье 87
Поскольку свет не может избежать массивного гравитационного притяжения черной дыры, вы не можете непосредственно наблюдать его. Тем не менее вы можете увидеть, как его гравитация влияет на близлежащие небесные тела и газ.
Астрономы изучают звезды, чтобы увидеть, вращаются ли они вокруг черной дыры. Когда звезда и черная дыра находятся близко друг к другу, испускается излучение, которое обычно фиксируется космическими телескопами и спутниками.
В 2019 году ученые сняли первое в мире изображение черной дыры, расположенной на расстоянии 500 миллионов триллионов километров. Он был сфотографирован сетью 8 телескопов по всему миру. Эта сверхмассивная черная дыра имеет ширину в 40 миллиардов километров и в 6,5 миллиардов раз больше массы Солнца.
3. Типы черных дыр
Звездные черные дыры: это маленькие черные дыры с массами от 5 до нескольких десятков масс Солнца. Они образованы гравитационным коллапсом большой звезды.
Сверхмассивные черные дыры: самые большие черные дыры с массами от сотен тысяч до миллиардов солнечных масс. Их происхождение остается открытой областью исследования.
Промежуточные черные дыры значительно более массивны, чем звездные черные дыры, но меньше, чем сверхмассивные черные дыры. Наиболее убедительные доказательства таких небесных тел получены от некоторых активных галактических ядер с низкой светимостью.
4. Черная дыра имеет три слоя
Черная дыра имеет три слоя: сингулярность, внешний и внутренний горизонт событий.
Центр черной дыры называется сингулярностью. Это область, где вся масса сжимается до почти нулевого объема. Таким образом, особенность имеет почти бесконечную плотность и порождает огромную гравитационную силу.
5. Черная дыра может быть размером до 0,1 миллиметра
Черная дыра может иметь массу, столь же малую, как луна Земли, и огромную, в десять миллиардов раз превышающую массу Солнца.
Его масса пропорциональна размеру горизонта событий, который измеряется как радиус Шварцшильда. Это радиус, при котором скорость выхода равна скорости света.
Более того, ни одна черная дыра не является бесконечно маленькой. Минимальная масса выше или равна массе Планка, которая составляет около 22 микрограммов.
6. Черные дыры вращаются вокруг оси
Когда звезда падает в очень маленькое пространство, она все еще сохраняет всю эту массу. Чтобы сохранить момент импульса, скорость вращения черной дыры увеличивается.
Поскольку черная дыра вращается, ее масса заставляет вращаться и близлежащее пространство-время. Этот регион называется эргосферой. Это регион (за пределами горизонта событий), где происходят различные интересные эффекты.
Чем меньше горизонт событий, тем быстрее он вращается. Однако существует ограничение скорости, с которой черная дыра может вращаться [не раскрывая свою сингулярность остальной Вселенной].
Самая тяжелая звездная черная дыра (GRS 1915+105) в Млечном Пути вращается 1150 раз в секунду. А в галактике NGC 1365 есть черная дыра, которая вращается со скоростью 84% скорости света. Он достиг предела космической скорости и не может вращаться быстрее.
7. Они производят звук
Наблюдение Чандрой скопления галактик Персей выявило волнообразные особенности, которые кажутся звуковыми волнами | Предоставлено: НАСА.
В 2003 году астрономы, использующие рентгеновскую обсерваторию Чандра НАСА, обнаружили звуковые волны от сверхмассивной черной дыры, расположенной в 250 миллионах световых лет от Земли.
Когда черная дыра втягивает что-то, ее горизонт событий заряжает частицу близко к скорости света, производя звук. Космические телескопы улавливают звуковые волны, которые уже прошли миллионы световых лет от их источника (черной дыры).
Но звук не может распространяться в вакууме, тогда как мы слышим черные дыры? На самом деле, космическое пространство не полный вакуум. Он состоит из нескольких атомов водорода (плюс другие газы) на кубический метр, которые служат средой для очень низкочастотных звуковых волн.
8. Черные дыры искажают пространство и время
Из-за сильного гравитационного воздействия черная дыра может исказить пространство-время в ближнем соседстве. Согласно общей теории относительности, чем ближе вы к черной дыре, тем медленнее проходит время.
Вращающаяся черная дыра порождает странный эффект, называемый перетаскиванием кадра. В этом случае пространство и время, близкие к черной дыре, фактически тянутся вокруг нее. Космос тянется так сильно, что невозможно двигаться в противоположном направлении. Это бесконечный регресс искажений, когда нет возможности двигаться вперед.
В целом, классические законы физики в том виде, в каком мы их знаем, перестают действовать внутри горизонта событий, на самом деле невозможно представить что-либо с бесконечной плотностью и нулевым объемом.
Если бы вы упали в черную дыру, ваше тело растянулось бы в длинную, похожую на спагетти нить.
Эта разница заставит вас почувствовать, что что-то разрывает вас на части, растягивает с головы до ног. Чем ближе ваша голова к черной дыре, тем быстрее она движется. Но нижняя половина вашего тела находится дальше и поэтому не движется к центру так быстро.
Когда приливная сила превышает молекулярные силы, которые связывают вашу плоть, ваше тело разорвется на две части, и эти две части разорвутся на две другие части, и так далее. Вы были бы вытеснены через ткань пространства-времени, как зубная паста через трубку.
10. Черные дыры не засасывают
Все внутри горизонта событий рушится до одномерной сингулярности
Люди обычно думают о черной дыре как о космическом вакууме, который высасывает вещество со всего вокруг. Это распространенное заблуждение. Черные дыры похожи на любое другое небесное тело, но имеют огромное гравитационное влияние на пространство в их окрестностях. Это гравитационное притяжение просто заставляет вещество вокруг них быстро ускоряться.
Даже если вы замените наше Солнце черной дырой равной массы, Земля не упадет. У черной дыры будет то же гравитационное поле, что и у Солнца. Земля и другие планеты будут продолжать вращаться вокруг черной дыры, когда она вращается вокруг Солнца сегодня.
А поскольку Солнце недостаточно велико, оно никогда не превратится в черную дыру.
11. Сверхмассивные черные дыры существуют в центрах большинства галактик
Рентгеновское изображение Стрельца А | Предоставлено: НАСА.
Исследователи полагают, что в ядре большинства галактик, включая Млечный Путь, есть сверхмассивная черная дыра. Эти большие черные дыры фактически удерживают галактики вместе в космосе.
Стрелец А, черная дыра, расположенная в центре Млечного Пути, в 4 миллиона раз массивнее Солнца. На расстоянии всего 26 000 световых лет от Земли Стрелец А является одной из очень немногих черных дыр во Вселенной, где астрономы могут фактически наблюдать поток материи поблизости.
12. Во Вселенной есть бесчисленные черные дыры
Одна наша галактика состоит из более чем 100 миллионов звездных черных дыр, плюс сверхмассивный Стрелец А в ее ядре. Почти 100 миллиардов галактик, каждая из которых имеет ядро сверхмассивного монстра и 100 миллионов черных дыр звездной массы (в то время как другие типы еще изучаются), это все равно что пытаться подсчитать количество песчинок на Земле.
13. Любой объект может быть превращен в черную дыру
Звезды не единственные вещи, которые в конечном итоге превращаются в черные дыры. Теоретически вы можете превратить все в черную дыру.
Например, если вы уменьшите размер Солнца до 6 километров в поперечнике, сохраняя при этом всю его массу, он станет черной дырой. Его плотность достигнет астрономических уровней, которые сделают гравитационную силу невероятно сильной.
Та же теория может быть применена к Земле и любому другому объекту, такому как мобильный телефон, автомобиль или даже ваше собственное тело. Однако мы не знаем такой техники, которая может уменьшить объем до бесконечно малой точки, сохраняя при этом 100 процентов массы объекта.
14. Со временем они испаряются
В 1974 году Стивен Хокинг предположил, что черные дыры излучают небольшое количество фотонных частиц, что заставляет их постепенно терять массу и исчезать со временем. Этот процесс испарения называется «излучение Хокинга».
Излучение черного тела происходит за счет квантовых эффектов вблизи горизонта событий. Поскольку процесс невероятно медленный, только самые маленькие черные дыры успели бы полностью испариться в течение 13,8 миллиардов лет (эпоха Вселенной).
15. Сверхмассивные черные дыры определяют количество звезд в галактике
Существует сбалансированная связь между деятельностью черных дыр и количеством звезд. Слишком много звезд сделало бы галактику слишком горячей, чтобы жизнь могла эволюционировать, тогда как недостаточное количество звезд может помешать формированию жизни.
Новое исследование показывает, как сверхмассивные черные дыры регулируют звездообразование в массивных галактиках. История звездообразования в близлежащих массивных галактиках зависит от массы центральной сверхмассивной черной дыры.
16. Они являются гигантским источником энергии
Черные дыры создают энергию более эффективно, чем маленькие звезды, такие как Солнце.
Поскольку гравитационное влияние очень сильно вблизи горизонта событий, вещество, ближайшее к краю горизонта событий, вращается намного быстрее, чем вещество на внешнем горизонте событий (внешний слой черной дыры).
Вещество движется так быстро, что нагревается до миллионов градусов по Цельсию, превращая массу в энергию в форме излучения (известного как излучение черного тела).
Исследователи даже исследовали, возможно ли физически использовать этот вид энергии для строительства электростанций или космических кораблей.
17. Черные дыры могут создать новые вселенные
Это может показаться странным, но некоторые физики считают, что черные дыры могут открыть новые миры. Наша вселенная, возможно, родилась внутри черной дыры, и черные дыры в нашей вселенной могут порождать новые собственные вселенные.
Чтобы понять, как это работает, представьте себе нашу нынешнюю Вселенную: все, на что вы смотрите, стало возможным благодаря ряду событий, произошедших в прошлом, и определенным условиям, которые объединились для создания жизни.
Если вы внесете изменения в эти условия / события хотя бы на небольшое количество, все будет по-другому. Теоретически, сингулярность может изменить эти условия, создав новую, слегка измененную вселенную.
18. Информация может спастись от черной дыры
Что происходит с информацией о частицах, проходящих через черные дыры? Физики пытались ответить на этот вопрос десятилетиями.
Законы квантовой физики утверждают, что информация не может быть уничтожена окончательно. Однако, если информация не может вырваться из черной дыры, то, по сути, она была уничтожена. Это, кажется, нарушает правила квантовой механики.
По словам Стивена Хокинга, информация никогда не попадает в черную дыру.
Когда объект входит в черную дыру, его информация захватывается и сохраняется на горизонте событий. Хотя объект может быть разрушен внутри черной дыры, информация останется размытой на горизонте событий.
Информация может сбежать вместе с излучением Хокинга, но в бесполезной и хаотичной форме. На самом деле, это может произойти в другой вселенной. Хокинг предположил, что черные дыры не являются вечными тюрьмами, которые они когда-то считали.