какая самая близкая к нам черная дыра
Найдена самая близкая к Земле черная дыра: она опасна?
Астрономам удалось обнаружить новую черную дыру, которая находится ближе всего к Земле. Расстояние между этой черной дырой и Солнечной системой составляет одну тысячу световых лет. Ранее самая близкая к нашей планете черная дыра была найдена на расстоянии в три тысячи световых дет, то есть новый объект оказался в три раза ближе. Минимальная масса этой черной дыры превышает массу Солнца в 4,2 раза. Может ли новый найденный объект представлять опасность для Земли, даже находясь на таком большом расстоянии?
Новая черная дыра в три раза ближе к Земле
Самая близкая к Земле черная дыра
В статье, опубликованной в журнале Astronomy&Astrophysics, ученые рассказали подробнее о своей находке. Самая близкая к Земле черная дыра находится в тройной звездной системе HR 6819, которая удалена от Солнца на тысячу световых лет.
1 световой год – расстояние, которое свет может преодолеть за один календарный год, что примерно равно 10 триллионам километров
Причем для того, чтобы ее увидеть, не обязательно иметь большую обсерваторию: в ясную безлунную ночь звездную систему можно найти в южном созвездии Телескопа.
Синим цветом изображены орбиты звезд из системы, красным — орбита черной дыры
Исследование черной дыры, конечно же, происходило с помощью специальных приборов и 2-метрового телескопа в обсерватории Ла-Силья в Чили. С его помощью астрономы узнали, что система состоит из двух звезд и еще одного невидимого объекта. Они пришли к выводу, что это «спящая» черная дыра, которая в данный момент не потребляет вещество. Поскольку она все равно находится довольно далеко от Солнечной системы, она не представляет опасность для Земли и других планет.
По словам ученых, открытие поможет им еще лучше искать другие «спящие» или «тихие» черные дыры. Они будут наблюдать за системами, аналогичными HR 6819, чтобы найти остальные похожие объекты. Не забывая при этом про наблюдения за всплеском гравитационных волн, который регистрируется каждый раз после слияния черных дыр.
Путешествие от созвездия Телескопа к звездной системе HR 6819
Какие бывают черные дыры
Существует два типа черных дыр: сверхмассивные черные дыры в сердце каждой галактики и черные дыры звездной массы, которые образуются после смерти массивных звезд (сверхновых). Именно последнюю и удалось обнаружить ученым в звездной системе HR 6819. Поскольку черная дыра полностью невидима, единственный способ узнать, что там действительно есть черная дыра, это подобраться достаточно близко, чтобы увидеть, как искривляется фоновый свет. Это и удалось сделать астрономам.
Сверхмассивные черные дыры далеко и угрозы для нас не представляют. В центре каждой галактики во Вселенной есть одна такая дыра. И в Млечном Пути есть, в 27 000 световых годах от нас. В Андромеде есть — в 2,5 миллиона световых лет и так далее. А вот черные дыры, которые образуются после смерти массивных звезд, действительно опасны.
Проблема в том, что пока что астрономы могут найти черные дыры только если они расположены в паре со звездой. Они видят «тень» от черной дыры или соответствующее гравитационное кольцо вокруг звезды, которое она вызывает. Реальность в том, что лишь небольшая часть черных дыр входит в такие звездные системы, и пока это наш единственный способ их обнаружить. Вероятнее всего, поблизости есть намного больше черных дыр, которые астрономы пока не смогли найти. А в падении в черную дыру нет ничего романтичного.
Есть теория, что черные дыры могут оказаться порталами для путешествий сквозь пространство и время.
Солнечная система существует уже более 4,5 миллиарда лет, и все это время планеты чувствовали себя прекрасно, никто им не мешал. Даже если бы черная дыра прошла мимо Солнечной системы в нескольких десятках световых лет, она бы существенно сместила орбиты, и жизни уже бы не было, так что никто бы не отметил этого факта и не написал о нем в нашем Telegram-чате. Однако неопределенность не может не пугать. Ведь еще 4 года назад астрономы считали, что ближайшая черная дыра в трех тысячах световых лет от Земли, а теперь получается, что в три раза ближе. Кто знает, может скоро они найдут еще одну черную дыру на расстоянии 500 или 100 световых лет? Что будет тогда?
Не так давно Любовь Соковикова подробно разобрала вопрос о том, что произойдет, если рядом с Землей появится черная дыра. Суть в том, что сторону планеты, которая находится ближе к черной дыре, будет притягивать намного сильнее. Согласно самым невероятным гипотезам, в итоге черная дыра может либо уничтожить все живое, либо может переместить нас в другую часть Вселенной или в другую Вселенную. Точно пока не узнаем, прецедентов пока не было (и хорошо!).
Уничтожить черную дыру невозможно. Все, что вы попытаетесь сделать с ней, лишь сделает ее больше, сильнее, злее. Это воистину Вселенское зло. Остается только ждать миллиарды лет, пока она не испарится. Может и не стоит искать их вовсе?
Где находится ближайшая к нам черная дыра?
Знаете поговорку «держи друзей близко, но врагов держи еще ближе»? Так вот, эта поговорка не работает, если говорить о черных дырах. Это злейшие враги, которые только могут быть у человека, и вот их нужно держать как можно дальше. Ведь мы говорим о регионах космоса, в которых вещество упаковано так плотно, что единственный способ убраться оттуда — двигаться быстрее скорости света. Но как вы знаете, ничто не может двигаться быстрее скорости света. Так что убрать не получится.
Подойдите слишком близко к черной дыре — и вы будете спрессованы в бесконечно малую точку.
Однако вы можете находиться далеко от черной дыры и все равно пострадать. Черная дыра протягивает щупальца своей гравитации через световые годы. И если одна из таких подберется слишком близко к нашей Солнечной системе, она посеет хаос на всех наших драгоценных планетах.
Планеты и даже Солнце смешаются, столкнутся или вовсе будут выброшены из Солнечной системы.
И как мы уже выясняли, уничтожить черную дыру невозможно. Все, что вы попытаетесь сделать с ней, лишь сделает ее больше, сильнее, злее. Это воистину вселенское зло. Вам остается только ждать миллиарды лет, пока она не испарится.
Раз так, имеет смысл найти все черные дыры поблизости и выяснить, сможем ли мы эвакуировать эту Солнечную систему по-быстренькому, если потребуется.
Где находятся ближайшие черные дыры?
Существует два типа черных дыр: сверхмассивные черные дыры в сердце каждой галактики и черные дыры звездной массы, которые образуются после смерти массивных звезд (сверхновых).
Со сверхмассивными черными дырами все, по большому счету, понятно. В центре каждой галактики во Вселенной есть одна такая дыра. И в Млечном Пути есть, в 27 000 световых годах от нас. В Андромеде есть — в 2,5 миллиона световых лет и так далее.
Сверхмассивные черные дыры далеко и угрозы для нас не представляют.
Но те, что поменьше, могут быть проблемой. Дело в том, что черные дыры не излучают никакой радиации, они полностью невидимы, поэтому не так-то просто увидеть их в небесах. Единственный способ узнать, что там черная дыра, это подобраться достаточно близко, чтобы увидеть, как искривляется фоновый свет. Ну а если вы уже оказались достаточно близко, чтобы это увидеть, вам крышка.
Следующая по близости черная дыра — это классическая Cygnus X-1, расположенная в 6000 световых годах от нас. Она в 15 раз тяжелее Солнца по массе и, опять же, является частью бинарной системы.
И третья по близости черная дыра тоже в бинарной системе.
Начинаете улавливать запах горелого? Реальность в том, что лишь небольшая часть черных дыр входит в бинарные системы, но пока это наш единственный способ их обнаружить. Вероятнее всего, поблизости есть намного больше черных дыр, которые астрономы пока не смогли найти.
Все это звучит жутко, безусловно, и теперь вы, вероятно, будете поглядывать на небо в ожидании этого красноречивого искажения света от надвигающейся черной дыры. Но такие события невероятно редкие.
Солнечная система существует уже более 4,5 миллиарда лет, и все это время планеты чувствовали себя прекрасно, никто им не мешал. Даже если бы черная дыра прошла мимо Солнечной системы в нескольких десятках световых лет, она бы существенно сместила орбиты, и жизни уже бы не было, так что никто бы не отметил этого факта.
Мы не сталкивались с черной дырой миллиарды лет и, вероятно, не столкнемся с ней еще миллиарды или триллионы лет. Но как нам узнать наверняка? Мы ведь не знаем, не прячется ли за углом черная дыра, действительно ли V616 Mon ближайшая из них. И, возможно, никогда не узнаем. И это даже хорошо. Чего переживать зря?
В космосе обнаружен «Единорог» – ближайшая к Земле черная дыра
Насколько маленькой может быть черная дыра? На протяжении нескольких десятилетий астрономы пытались ответить на этот вопрос, подсчитывая космических монстров в нашем уголке Вселенной. Прошедшие годы оказались богаты на научные открытия – исследователям удалось обнаружить множество черных дыр разных размеров, включая сверхмассивного монстра в самом сердце Млечного Пути. Интересно, что до недавнего времени астрономы не наблюдали никаких признаков существования маленьких черных дыр. Это – давняя загадка в астрофизике. Теперь же ученым удалось обнаружить черную дыру, масса которой всего в три раза превышает массу нашего Солнца, что делает ее одной из самых маленьких черных дыр, обнаруженных на сегодняшний день. Но самое примечательное, пожалуй, заключается в том, что новая черная дыра, получившая неофициальное название «Единорог», также является ближайшим к нашей планете подобным объектом. Согласно полученным в ходе работы данным, «Единорог» расположилась всего в 1500 световых годах от Земли.
Астрономы Университета штата Огайо обнаружили самую близкую к Земле черную дыру. Ее назвали Единорогом отчасти из-за миниатюрных размеров.
В поисках невидимого
Поскольку никакой свет не может вырваться из черной дыры, обнаружить эти объекты можно только косвенными способами. Так, большинство известных черных дыр были обнаружены в результате поиска рентгеновских лучей, испускаемых, когда невидимый объект отрывает материал от орбитальной звезды-компаньона – когда этот материал нагревается в плотном кольце вокруг черной дыры (аккреционный диск), он испускает излучение, которое можно обнаружить с помощью рентгеновских телескопов. Единорога, однако, нашли другим способом.
Исследователи из Университета штата Огайо целенаправленно искали звезды, обращающиеся вокруг чего-то невидимого и массивного. Их внимание в конечном итоге привлекла звезда 2MASS J05215658+4359220 из класса красных гигантов в созвездии Возничего. Авторы исследования, опубликованного в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, использовали данные ряда обсерваторий для измерения периодических изменений яркости и спектра света, исходящего от красного гиганта под сокращенным названием V723 Mon. Интересно, что эти типы наблюдений использовались в течение нескольких десятилетий для поиска экзопланет, обнаружить которые чрезвычайно трудно.
Внимательно изучая красного гиганта, ученые пришли к выводу, что его притягивает невидимый объект-компаньон, искажая звезду в форме капли дождя. Как можно догадаться, компаньоном оказался «единорог», массу которого исследователи оценили примерно в 3,3 солнечной. Следует также отметить, что полученные данные дают совокупную массу обоих объектов, и если звезда тяжелее, чем оценка команды, вполне возможно, что невидимый объект является нейтронной звездой. Но авторы научной работы считают, что спутник, скорее всего, представляет собой небольшую черную дыру.
Так выглядит черная дыра в анимации NASA.
Хотя единорог меняет форму красного гиганта, он не стягивает с него материал. Это означает, что у него нет аккреционного диска и, следовательно, нет рентгеновских лучей, поэтому он до сих пор оставался незамеченным. Отсутствие рентгеновского излучения в таких «тихих» черных дырах может объяснить их отсутствие на карте Вселенной.
Интересно, что до открытия единорога было выдвинуто несколько других кандидатов на черные дыры небольшого размера. Как пишет National Geographics, в 2019 году та же команда объявила, что обнаружила темный объект, вращающийся вокруг гигантской звезды, однако оценки массы объекта были менее точными, и они смогли только сделать вывод, что это была «либо черная дыра, либо неожиданно массивная нейтронная звезда».
В прошлом году другая группа астрономов обнаружила то, что, по их мнению, было тройной системой, примерно в 1100 световых годах от Земли, содержащей черную дыру с массой около четырех солнечных масс, вращающуюся вокруг двух звезд. Если бы система действительно содержала черную дыру, она была бы самой близкой к Земле, но другие исследования поставили под сомнение это открытие.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram, чтобы не пропустить ничего интересного!
Коллапс в пространстве-времени
Астрономы надеются, что единорог и другие подобные объекты прольют свет на физику, которая управляет образованием как черных дыр, так и нейтронных звезд. Напомним, оба объекта образуются, когда звезда достигает конца своей жизни, исчерпывая запасы ядерного топлива. Но то, какая судьба ожидает любую отдельную звезду, зависит от ее массы.
Если звезда немного больше нашего Солнца, она взрывается в результате вспышки сверхновой. Остальная часть звезды сжимается гравитацией, образуя нейтронную звезду – объект настолько плотный, что материал упакован вместе так же плотно, как атомное ядро. Но если объект намного тяжелее, то он разрушается под действием силы тяжести, создавая черную дыру.
Несмотря на то, что звезда, возможно, прожила десять миллионов лет, этот финал разыгрывается с невероятной скоростью. «В промежутке от одной до пяти секунд звезда «решает», взорвется ли она как сверхновая и произведет нейтронную звезду, или она схлопнется и сформирует черную дыру», – отмечают авторы нового исследования.
Вполне возможно, что Вселенную населяют маленькие черные дыры.
«Наше открытие подразумевает, что на просторах Вселенной существует много маленьких черных дыр, которые мы могли бы найти, если бы увеличили область поисков», – сообщил Таринду Джаясингхе, астроном из Университета Огайо и ведущий автора исследования в ходе пресс-релиза.
Изучая единорога и другие подобные ему объекты, в будущем исследователи надеются получить более ясную картину того, что происходит со звездами в последние моменты их жизни. Более того, по мере поступления новых данных астрономы надеются узнать, указывает ли нехватка маленьких черных дыр на какой—то новый аспект физики звезд или же небольшие черные дыры действительно разбросаны по всей галактике, а мы просто не можем их сосчитать.
Какая из черных дыр самая близкая к земле
Если составить рейтинг самых загадочных и пугающих космических объектов, первое место в нем, без сомнения, займут чёрные дыры. То немногое, что известно о чёрных дырах в настоящий момент, заставляет только радоваться, что нашу Солнечную систему отделяют от них десятки и сотни тысяч световых лет. Что бы чёрная дыра ни сотворила со своими ближними звёздными соседями, последствия этого коснутся Земли (если вообще коснутся!) лишь через сотню тысяч лет. Но так ли это на самом деле? Что, если чёрные дыры гораздо ближе к нам, чем принято считать?
На кончике пера
Существование чёрных дыр, то есть космических объектов чудовищной гравитации, не отпускающих от себя ни единого лучика света, было предсказано больше ста лет назад.
В 1915 году Альберт Эйнштейн опубликовал свою первую работу по общей теории относительности (ОТО). А годом позже другой немецкий физик и математик, Карл Шварцшильд, нашёл решение уравнений ОТО, которое описывает сферически симметричный объект с гравитационным полем невероятной силы.
Эта сила такова, что покинуть объект не способны даже самые быстрые и лёгкие элементарные частицы — фотоны. Вследствие чего он и должен выглядеть со стороны как «чёрный провал в пространстве» (название «чёрная дыра» вошло в употребление лишь 50 годами позже).
Шварцшильд представил научной общественности теоретическое описание загадочного объекта и его возможные астрофизические характеристики это сингулярность, сфера (или радиус) Шварцшильда, горизонт событий.
Несмотря на мудрёные названия, структура чёрной дыры довольно проста. Сингулярность — сам объект, «провал в пространстве», «гравитационная яма». Радиус Шварцшильда — расстояние от центра объекта до горизонта событий. Горизонт событий — та граница, за которую ничто не может вырваться.
Пока всё понятно, не правда ли? Космическому кораблю или любому небесному телу просто не надо приближаться к горизонту событий чёрной дыры, и тогда всё будет хорошо.
Но общая теория относительности полна парадоксов. Согласно ей, чем сильнее гравитационное поле объекта, тем больше искажаются вокруг него пространство и время. С точки зрения внешнего наблюдателя, по мере приближения корабля к чёрной дыре время замедляет свой ход. А на горизонте событий останавливается вовсе. Так что космический корабль (опять-таки, с точки зрения внешнего наблюдателя) никогда не сможет упасть в чёрную дыру. Он просто-напросто «залипнет» на горизонте событий, как муха на липучке. В то же время часы внутри корабля будут отсчитывать время по-прежнему, а все навигационные приборы — показывать, что корабль продолжает движение.
Звёздные останки
Это всё теория, скажете вы. А где доказательства? Как мы можем увидеть чёрную дыру на фоне чёрного космоса, если она всё поглощает и ничего не отпускает от себя — ни света, ни другого какого электромагнитного излучения?
Прежде чем перейти к результатам астрономических наблюдений, которые могут служить доказательством существования чёрных дыр, давайте рассмотрим ещё один теоретический вопрос. Вопрос об их происхождении.
В начале 30-х годов прошлого века индийский астрофизик Субраманьян Чандрасекар и — независимо от него — наш выдающийся учёный Лев Ландау предположили, что объекты с чудовищной гравитацией, ломающие вокруг себя пространственно-временной континуум, могут «появляться на свет» из обычных массивных звёзд в конце их жизненного пути.
Если звезда небольшая, типа нашего Солнца, она по мере выгорания своего термоядерного «топлива» превращается сначала в красного гиганта, а затем в белого карлика. Однако, если масса звезды превышает 1,44 солнечных (так называемый «предел Чандрасекара»), её ждёт иной конец. Массивная звезда может взорваться как сверхновая, а может превратиться в нейтронную звезду или чёрную дыру.
Иными словами, чёрная дыра, возможно, — не что иное, как «останки» обычной звезды. Звезды, которая когда-то украшала собой небо, добропорядочно освещала и обогревала свои планеты и которую от других звёзд отличал лишь некоторый «избыточный вес».
С тех пор множество астрофизиков во всех странах мира посвятили свою научную карьеру дальнейшей разработке теории происхождения и эволюции чёрных дыр. В последние годы одним из главных специалистов по чёрным дырам считался Стивен Хокинг. Этот всемирно известный физик-теоретик открыл такое любопытное явление, как «испарение» чёрной дыры, и установил зависимость между её размером и длительностью испарения; то есть чем меньше чёрная дыра, тем меньше время её жизни. Он же в своё время развенчал миф об угрозе, которую несёт землянам Большой адронный коллайдер (БАК). Если допустить, что при запуске БАК в окрестностях Земли появится чёрная дыра (хотя с чего бы?), она будет настолько мала, что не просуществует и миллиардной доли секунды. А стало быть, не успеет «засосать» в себя всю нашу планету.
Чёрная жемчужина в золотой оправе
Всем посмотревшим фильм Кристофера Нолана «Интерстеллар» (2014) памятен замечательный по красоте «портрет» чёрной дыры: сгусток абсолютной тьмы, обтекаемый в перпендикулярных направлениях светящейся материей. Настоящая чёрная жемчужина в изысканной золотой оправе!
Вот по этой-то светящейся «оправе», называемой также аккреционным диском (от лат. accretio — «приращение, увеличение»), мы и можем определить местонахождение чёрной дыры в пространстве. Ведь чёрная дыра с невероятной силой втягивает в себя окружающую её материю. В процессе поглощения частицы материи разгоняются до огромных скоростей и начинают светиться.
Так вокруг дыры и образуется аккреционный диск. Часть света диска также поглощается ненасытной чёрной дырой, однако не вся — другая часть рассеивается в пространстве. Это явление Хокинг и назвал «испарением» чёрной дыры.
По аккреционному диску была обнаружена чёрная дыра в галактике M87 (созвездие Девы), находящейся от нас на расстоянии 53 миллионов световых лет. Из-за чёрной дыры в центре галактика М87 является мощным источником различного излучения, а также порождает струю энергетической плазмы (джет), движущейся с околосветовой скоростью. Джет выбрасывается из ядра перпендикулярно плоскости галактики и может поражать объекты на расстоянии порядка 5000 световых лет. По сравнению с 53 миллионами световых лет это пустяк, и земные учёные могут любоваться этим удивительным явлением природы, чувствуя себя в полной безопасности.
В 2019 году удалось даже «увидеть» эту чёрную дыру. С помощью радиотелескопа ЕНТ (Event Horizon Telescope, телескоп горизонта событий) были получены данные, которые позволили визуализировать радиоизлучение М87, то есть перевести их в оптическое изображение. Первый в истории «портрет» чёрной дыры оказался похожим на кадры из «Интерстеллара», но, разумеется, не таким ярким и красивым.
Учёные считают, что чёрные дыры часто располагаются в центрах галактик. Обнаружен такой объект и в центре нашей галактики — Млечного пути. Это Стрелец А*, чёрная дыра с массой примерно в 4 миллиона солнечных, с мирным и спокойным, по сравнению с тем же М87, характером. Стрелец А* не делает ядро нашей галактики особо активным и не заставляет его выбрасывать смертоносные джеты. Для Земли это важно, потому что Стрелец А* — ближайшая к нам чёрная дыра (вернее, считалась ближайшей буквально до последних дней). Расстояние от неё до Солнечной системы составляет примерно 27 тысяч световых лет.
Замечательный сосед
В начале мая 2020 года в СМИ появилось сенсационное сообщение: обнаружена ещё одна чёрная дыра, на расстоянии всего 1000 световых лет от Земли. По звёздным масштабам совсем рядом; можно даже сказать, «в нашем доме поселился замечательный сосед».
Обнаружили её астрономы Европейской южной обсерватории (ES0) — причём, по их собственным словам, совершенно случайно. Учёные в течение длительного времени наблюдали за двойной звёздной системой HR 6819 в созвездии Телескопа, но вдруг оказалось, что система вовсе не двойная, а тройная. И третьим компонентом HR 6819 является не кто иной, как чёрная дыра.
Автор статьи о поразительном открытии астроном ES0 Томас Ривиниус сообщил следующее. Одна из двух звёзд HR 6819 вращается в течение периода в 40 дней вокруг невидимого объекта, тогда как вторая находится на значительно большем расстоянии от внутренней пары. Масса невидимого объекта равна четырём солнечным массам, и он не может быть ничем другим, как чёрной дырой.
Такие относительно небольшие чёрные дыры — огромная редкость, утверждает Ривиниус. Она не взаимодействует с окружающей материей «агрессивным путём», как ‘более массивные чёрные дыры, и, следовательно, безопасна как для своего ближайшего окружения, так и для небольшой голубой планеты, находящейся от неё на расстоянии 1000 световых лет.
Успокоив таким образом читателя, Ривиниус с некоторой грустью отмечает, что, с другой стороны, из-за своего неагрессивного поведения эта чёрная дыра лишена аккреционного диска. А значит, и «засечь» её практически невозможно. Это редкостная удача, что астрономы обратили внимание на странности движения звёзд внутри HR 6819.
А обратили они внимание именно потому, что HR 6819 находится очень близко от нас. Входящие в неё звёзды можно увидеть даже невооружённым глазом (но, разумеется, ясной безлунной ночью и только в южном полушарии). Это значительно облегчает и все астрономические наблюдения.
Дополнительный интерес для учёных представляет ещё один факт. Как считалось ранее, тройные звёздные системы, одним из компонентов которых является чёрная дыра, должны быстро распадаться на отдельные составляющие. Или, что более вероятно, чёрная дыра просто «засосёт» в себя материю ближайшего соседа, и тройная система превратится в двойную.
Однако, судя по всему, HR 6819 представляет собой устойчивое «звёздное сожительство». То ли благодаря небольшой массе и «спокойному характеру» чёрной дыры, то ли по другим каким причинам — это ещё предстоит выяснить.