Data publicarii: 27.09.2012

Majoritatea oamenilor au o idee vagă sau incorectă despre ceea ce sunt găurile negre. Între timp, acestea sunt obiecte atât de globale și puternice ale Universului, în comparație cu care Planeta noastră și toată viața noastră nu sunt nimic.

Esență

Acesta este un obiect spațial care are o gravitație atât de mare încât absoarbe tot ceea ce se încadrează în limitele sale. De fapt, o gaură neagră este un obiect care nici măcar nu eliberează lumină și îndoaie spațiu-timp. Chiar și timpul curge mai încet lângă găurile negre.

De fapt, existența găurilor negre este doar o teorie (și un pic de practică). Oamenii de știință au presupuneri și experiență practică, dar nu a fost încă posibil să se studieze îndeaproape găurile negre. De aceea, găurile negre sunt numite condiționat toate obiectele care se potrivesc acestei descrieri. Găurile negre sunt puțin studiate și, prin urmare, o mulțime de întrebări rămân nerezolvate.

Orice gaură neagră are un orizont de evenimente - acea graniță, după care nimic nu poate ieși. În plus, cu cât un obiect este mai aproape de o gaură neagră, cu atât se mișcă mai încet.

Educaţie

Există mai multe tipuri și moduri de formare a găurilor negre:
- formarea găurilor negre ca urmare a formării universului. Astfel de găuri negre au apărut imediat după Big Bang.
- stele muribunde. Când o stea își pierde energia și reacțiile termonucleare se opresc, steaua începe să se micșoreze. În funcție de gradul de compresie, se disting stele neutronice, piticele albe și, de fapt, găurile negre.
- obţinerea prin experiment. De exemplu, într-un ciocnitor, puteți crea o gaură neagră cuantică.

Versiuni

Mulți oameni de știință sunt înclinați să creadă că găurile negre aruncă toată materia absorbită în altă parte. Acestea. trebuie să existe „găuri albe” care funcționează pe un principiu diferit. Dacă poți intra într-o gaură neagră, dar nu poți ieși, atunci nu poți intra într-o gaură albă. Principalul argument al oamenilor de știință este exploziile ascuțite și puternice de energie înregistrate în spațiu.

Teoreticienii șirurilor și-au creat în general propriul model al unei găuri negre, care nu distruge informațiile. Teoria lor se numește „Fuzzball” – îți permite să răspunzi la întrebări legate de singularitate și dispariția informațiilor.

Ce este singularitatea și dispariția informației? O singularitate este un punct din spațiu caracterizat de presiune și densitate infinite. Mulți sunt confuzi de faptul singularității, deoarece fizicienii nu pot lucra cu numere infinite. Mulți sunt siguri că există o singularitate într-o gaură neagră, dar proprietățile acesteia sunt descrise foarte superficial.

În termeni simpli, toate problemele și neînțelegerile provin din relația dintre mecanica cuantică și gravitație. Până acum, oamenii de știință nu pot crea o teorie care să-i unească. De aceea există probleme cu o gaură neagră. La urma urmei, o gaură neagră pare să distrugă informațiile, dar fundamentele mecanicii cuantice sunt încălcate. Deși destul de recent, S. Hawking părea să fi rezolvat această problemă, afirmând că informațiile din găurile negre nu sunt încă distruse.

stereotipuri

În primul rând, găurile negre nu pot exista la infinit. Și totul datorită evaporării lui Hawking. Prin urmare, nu trebuie să ne gândim că găurile negre vor înghiți, mai devreme sau mai târziu, Universul.

În al doilea rând, Soarele nostru nu va deveni o gaură neagră. Deoarece masa stelei noastre nu va fi suficientă. Soarele nostru este mai probabil să se transforme într-o pitică albă (și asta nu este un fapt).

În al treilea rând, Large Hadron Collider nu va distruge Pământul prin crearea unei găuri negre. Chiar dacă creează în mod deliberat o gaură neagră și o „eliberează”, din cauza dimensiunilor sale mici, ea va absorbi planeta noastră pentru foarte, foarte mult timp.

În al patrulea rând, să nu credeți că o gaură neagră este o „gaură” în spațiu. O gaură neagră este un obiect sferic. De aici majoritatea opiniilor că găurile negre duc la un univers paralel. Cu toate acestea, acest fapt nu a fost încă dovedit.

În al cincilea rând, o gaură neagră nu are culoare. Este detectată fie prin raze X, fie pe fundalul altor galaxii și stele (efect de lentilă).

Datorită faptului că oamenii confundă adesea găurile negre cu găurile de vierme (care există de fapt), aceste concepte nu se disting în rândul oamenilor obișnuiți. Gaura de vierme chiar îți permite să te miști în spațiu și timp, dar până acum doar în teorie.

Lucruri complexe în termeni simpli

Este dificil să descrii un astfel de fenomen ca o gaură neagră în termeni simpli. Dacă te consideri un tehnic versat în științele exacte, atunci te sfătuiesc să citești direct lucrările oamenilor de știință. Dacă doriți să aflați mai multe despre acest fenomen, atunci citiți scrierile lui Stephen Hawking. A făcut multe pentru știință, și mai ales în domeniul găurilor negre. Evaporarea găurilor negre poartă numele lui. Este un susținător al abordării pedagogice și, prin urmare, toate lucrările sale vor fi de înțeles chiar și pentru o persoană obișnuită.

Cărți:
- Găuri negre și universuri tinere, 1993.
- World in a Nutshell 2001.
- „Cea mai scurtă istorie a universului 2005” a anului.

Vreau să recomand în special filmele sale de știință populară, care vă vor spune într-un limbaj ușor de înțeles nu numai despre găurile negre, ci și despre Univers în general:
- „Universul lui Stephen Hawking” – o serie de 6 episoade.
- „Deep into the Universe with Stephen Hawking” – o serie de 3 episoade.
Toate aceste filme au fost traduse în rusă și sunt adesea afișate pe canalele Discovery.

Vă mulțumim pentru atenție!

Sfaturi recente pentru știință și tehnologie:

Te-a ajutat acest sfat? Puteți ajuta proiectul donând orice sumă doriți pentru dezvoltarea lui. De exemplu, 20 de ruble. Sau mai mult:)

Drepturi de autor pentru imagine Thinkstock

Poate credeți că o persoană care a căzut într-o gaură neagră așteaptă moartea instantanee. În realitate, soarta lui se poate dovedi a fi mult mai surprinzătoare, spune corespondentul.

Ce se va întâmpla cu tine dacă cazi într-o gaură neagră? Poate crezi că vei fi zdrobit – sau, dimpotrivă, rupt în bucăți? Dar, în realitate, totul este mult mai ciudat.

În momentul în care cădeți în gaura neagră, realitatea se va împărți în două. Într-o realitate, vei fi incinerat instantaneu, în cealaltă, te vei scufunda adânc în gaura neagră viu și nevătămat.

În interiorul unei găuri negre, legile fizicii cunoscute nouă nu se aplică. Potrivit lui Albert Einstein, gravitația îndoaie spațiul. Astfel, în prezența unui obiect cu o densitate suficientă, continuumul spațiu-timp din jurul acestuia poate fi deformat atât de mult încât se formează o gaură în realitatea însăși.

O stea masivă care și-a consumat tot combustibilul se poate transforma exact în tipul de materie superdensă care este necesar pentru apariția unei astfel de secțiuni curbate a universului. O stea care se prăbușește sub propria greutate târăște de-a lungul continuumului spațiu-timp în jurul ei. Câmpul gravitațional devine atât de puternic încât nici măcar lumina nu mai poate scăpa din el. Drept urmare, zona în care a fost localizată anterior steaua devine absolut neagră - aceasta este gaura neagră.

Drepturi de autor pentru imagine Thinkstock Legendă imagine Nimeni nu știe cu adevărat ce se întâmplă în interiorul unei găuri negre.

Suprafața exterioară a unei găuri negre se numește orizont de evenimente. Aceasta este o graniță sferică la care se atinge un echilibru între puterea câmpului gravitațional și eforturile luminii care încearcă să scape din gaura neagră. Dacă traversezi orizontul evenimentelor, va fi imposibil să scapi.

Orizontul evenimentelor radiază energie. Datorită efectelor cuantice, fluxurile de particule fierbinți iradiază în Univers pe acesta iau naștere. Acest fenomen se numește radiație Hawking - în onoarea fizicianului teoretician britanic Stephen Hawking care l-a descris. În ciuda faptului că materia nu poate scăpa de orizontul evenimentelor, gaura neagră, totuși, „se evaporă” - în timp, își va pierde în cele din urmă masa și va dispărea.

Pe măsură ce ne adâncim în gaura neagră, spațiu-timp continuă să se curbeze și devine infinit curbat în centru. Acest punct este cunoscut sub numele de singularitate gravitațională. Spațiul și timpul încetează să mai aibă vreun sens în el și toate legile fizicii cunoscute de noi, pentru a căror descriere sunt necesare aceste două concepte, nu se mai aplică.

Nimeni nu știe ce anume așteaptă o persoană care a căzut în centrul unei găuri negre. Alt univers? Uitare? Peretele din spate al unei biblioteci, ca în filmul american SF „Interstellar”? Este un mister.

Să argumentăm - folosind exemplul tău - despre ce se întâmplă dacă cazi accidental într-o gaură neagră. În acest experiment, vei fi însoțit de un observator extern - să-i spunem Anna. Așa că Anna, la o distanță sigură, urmărește îngrozită când te apropii de marginea găurii negre. Din punctul ei de vedere, evenimentele se vor dezvolta într-un mod foarte ciudat.

Pe măsură ce te apropii de orizontul evenimentelor, Anna te va vedea întinsă în lungime și îngustă în lățime, de parcă s-ar uita la tine printr-o lupă uriașă. În plus, cu cât zbori mai aproape de orizontul evenimentului, cu atât Anna va simți mai mult că viteza îți scade.

Drepturi de autor pentru imagine Thinkstock Legendă imagine În centrul unei găuri negre, spațiul este curbat infinit.

Nu vei putea țipa la Anna (deoarece nu se transmite niciun sunet în vid), dar poți încerca să-i semnalezi în cod Morse folosind lanterna iPhone-ului tău. Cu toate acestea, semnalele dvs. vor ajunge la el la intervale din ce în ce mai mari, iar frecvența luminii emise de lanternă se va deplasa către partea roșie (lungime de undă lungă) a spectrului. Iată cum va arăta: „Comandă, în ordine, în ordine, în ordine...”.

Când ajungi la orizontul evenimentelor, din punctul de vedere al Annei, vei îngheța pe loc, de parcă cineva ar fi întrerupt redarea. Vei rămâne nemișcat, întins pe suprafața orizontului evenimentelor și o căldură din ce în ce mai mare va începe să te stăpânească.

Din punctul de vedere al Annei, vei fi ucis încet de întinderea spațiului, oprirea timpului și căldura radiațiilor lui Hawking. Înainte să traversați orizontul evenimentelor și să vă adânciți în adâncurile găurii negre, veți rămâne cu cenușă.

Dar nu vă grăbiți să comandați o slujbă de pomenire - să uităm o vreme de Anna și să privim această scenă groaznică din punctul tău de vedere. Și din punctul tău de vedere se va întâmpla ceva și mai ciudat, adică absolut nimic special.

Zburați direct către unul dintre cele mai sinistre puncte ale universului fără a experimenta nici cea mai mică zguduire - ca să nu mai vorbim de întinderea spațiului, dilatarea timpului sau căldura radiațiilor. Acest lucru se datorează faptului că ești în cădere liberă și, prin urmare, nu simți propria ta greutate - aceasta este ceea ce Einstein a numit „cea mai bună idee” a vieții sale.

Într-adevăr, orizontul evenimentelor nu este un zid de cărămidă în spațiu, ci un fenomen condiționat de punctul de vedere al observatorului. Un observator care rămâne în afara găurii negre nu poate vedea în interior prin orizontul evenimentelor, dar aceasta este problema lui, nu a ta. Din punctul tău de vedere, nu există orizont.

Dacă dimensiunile găurii noastre negre ar fi mai mici, ai avea într-adevăr o problemă - gravitația ar acționa neuniform asupra corpului tău și ai fi atras de paste. Dar, din fericire pentru tine, această gaură neagră este mare - de milioane de ori mai masivă decât Soarele, așa că forța gravitațională este suficient de slabă pentru a fi neglijabilă.

Drepturi de autor pentru imagine Thinkstock Legendă imagine Nu te poți întoarce și ieși dintr-o gaură neagră, așa cum niciunul dintre noi nu poate călători înapoi în timp.

Într-o gaură neagră suficient de mare, puteți chiar să vă trăiți restul vieții în mod normal, până când veți muri într-o singularitate gravitațională.

Vă puteți întreba, cât de normală poate fi viața unei persoane, împotriva voinței sale, fiind atrasă într-o gaură în continuum-ul spațiu-timp fără nicio șansă de a ieși vreodată?

Dar dacă te gândești bine, cu toții cunoaștem acest sentiment - doar în raport cu timpul, și nu cu spațiul. Timpul merge doar înainte și niciodată înapoi și ne trage cu adevărat împotriva voinței noastre, ne lăsându-ne nicio șansă să ne întoarcem în trecut.

Aceasta nu este doar o analogie. Găurile negre îndoaie continuumul spațiu-timp într-o asemenea măsură încât în ​​interiorul orizontului evenimentelor, timpul și spațiul sunt inversate. Într-un fel, nu spațiul te trage la singularitate, ci timpul. Nu te poți întoarce și ieși dintr-o gaură neagră, așa cum niciunul dintre noi nu poate călători în trecut.

Poate că acum vă întrebați ce este în neregulă cu Anna. Zburați în spațiul gol al unei găuri negre și ești în regulă, iar ea îți plânge moartea, susținând că ai fost incinerat de radiația Hawking din exteriorul orizontului evenimentelor. Are halucinații?

De fapt, afirmația Annei este absolut corectă. Din punctul ei de vedere, ești într-adevăr prăjit pe orizontul evenimentelor. Și nu este o iluzie. Anna îți poate colecta cenușa și le poate trimite familiei tale.

Drepturi de autor pentru imagine Thinkstock Legendă imagine Orizontul evenimentelor nu este un zid de cărămidă, este permeabil

Cert este că, conform legilor fizicii cuantice, din punctul de vedere al Annei, nu poți traversa orizontul evenimentelor și trebuie să rămâi în exteriorul găurii negre, deoarece informațiile nu se pierd niciodată iremediabil. Fiecare informație care este responsabilă pentru existența ta trebuie să rămână pe suprafața exterioară a orizontului evenimentelor - altfel, din punctul de vedere al Annei, legile fizicii vor fi încălcate.

Pe de altă parte, legile fizicii impun, de asemenea, să zbori prin orizontul evenimentelor viu și nevătămat, fără a întâlni particule fierbinți sau alte fenomene neobișnuite pe drumul tău. În caz contrar, teoria generală a relativității va fi încălcată.

Deci, legile fizicii vor să fii atât în ​​afara găurii negre (ca un morman de cenușă), cât și în interiorul ei (în siguranță și în siguranță) în același timp. Și încă un punct important: conform principiilor generale ale mecanicii cuantice, informațiile nu pot fi clonate. Trebuie să fii în două locuri în același timp, dar doar într-un singur caz.

Fizicienii numesc un astfel de fenomen paradoxal termenul de „dispariție a informațiilor într-o gaură neagră”. Din fericire, în anii 1990 oamenii de știință au reușit să rezolve acest paradox.

Fizicianul american Leonard Susskind și-a dat seama că într-adevăr nu există paradox, deoarece nimeni nu vă va vedea clonarea. Anna va urmări unul dintre exemplarele tale, iar tu îl vei urmări pe celălalt. Tu și Anna nu vă veți mai întâlni niciodată și nu veți putea compara observațiile. Și nu există un al treilea observator care să te poată urmări atât din exterior, cât și din interiorul găurii negre în același timp. Astfel, legile fizicii nu sunt încălcate.

Dacă nu vrei să știi care dintre cazurile tale este reală și care nu. Ești cu adevărat viu sau mort?

Drepturi de autor pentru imagine Thinkstock Legendă imagine Persoana va zbura nevătămată prin orizontul evenimentelor sau se va prăbuși într-un zid de foc?

Chestia este că nu există „realitate”. Realitatea depinde de observator. Există „cu adevărat” din punctul de vedere al Annei și „cu adevărat” din punctul tău de vedere. Asta e tot.

Aproape tot. În vara lui 2012, fizicienii Ahmed Almheiri, Donald Marolph, Joe Polchinski și James Sully, cunoscuți colectiv sub numele de familie AMPS, au propus un experiment de gândire care amenința să ne schimbe înțelegerea găurilor negre.

Potrivit oamenilor de știință, rezolvarea contradicției propuse de Süsskind se bazează pe faptul că dezacordul în evaluarea a ceea ce se întâmplă între tine și Anna este mediat de orizontul evenimentelor. Nu contează dacă Anna a văzut într-adevăr unul dintre cele două exemplare ale tale murind în focul radiației Hawking, pentru că orizontul evenimentelor a împiedicat-o să vadă cel de-al doilea specimen zburând adânc în gaura neagră.

Dar dacă Anna ar avea o modalitate de a afla ce se întâmplă de cealaltă parte a orizontului evenimentelor fără să-l traverseze?

Relativitatea generală ne spune că acest lucru este imposibil, dar mecanica cuantică estompează puțin regulile dure. Anna ar fi putut privi dincolo de orizontul evenimentelor cu ceea ce Einstein a numit „acțiune înfricoșătoare pe distanță lungă”.

Vorbim de întanglement cuantic - un fenomen în care stările cuantice a două sau mai multe particule separate de spațiu, devin în mod misterios interdependente. Aceste particule formează acum un întreg unic și indivizibil, iar informațiile necesare pentru a descrie acest întreg sunt conținute nu în aceasta sau acea particulă, ci în relația dintre ele.

Ideea prezentată de AMPS este următoarea. Să presupunem că Anna preia o particulă în apropierea orizontului de evenimente - să o numim particulă A.

Dacă versiunea ei a ceea ce ți sa întâmplat este adevărată, adică ai fost ucis de radiația Hawking în exteriorul găurii negre, atunci particula A trebuie să fie interconectată cu o altă particulă, B, care trebuie să fie și în exteriorul evenimentului. orizont.

Drepturi de autor pentru imagine Thinkstock Legendă imagine Găurile negre pot atrage materia din stelele din apropiere

Dacă viziunea ta asupra evenimentelor corespunde realității și ești viu și bine în interior, atunci particula A trebuie să fie interconectată cu particula C, situată undeva în interiorul găurii negre.

Frumusețea acestei teorii este că fiecare dintre particule poate fi interconectată doar cu o altă particulă. Aceasta înseamnă că particula A este conectată fie la particula B, fie la particula C, dar nu la ambele în același timp.

Așa că Anna își ia particula A și o trece prin mașina de decodificare a încurcăturii pe care o are, ceea ce dă răspunsul dacă această particulă este asociată cu particula B sau cu particula C.

Dacă răspunsul este C, punctul tău de vedere a prevalat, încălcând legile mecanicii cuantice. Dacă particula A este conectată la particula C, care se află în adâncurile găurii negre, atunci informațiile care descriu interdependența lor sunt pierdute pentru totdeauna pentru Anna, ceea ce contrazice legea cuantică, conform căreia informațiile nu se pierd niciodată.

Dacă răspunsul este B, atunci, contrar principiilor relativității generale, Anna are dreptate. Dacă particula A este legată de particula B, ai fost cu adevărat incinerat de radiația Hawking. În loc să zbori prin orizontul evenimentelor, așa cum o cere relativitatea, te-ai izbit de un zid de foc.

Așa că ne întoarcem la întrebarea cu care am început - ce se întâmplă cu o persoană care intră într-o gaură neagră? Va zbura prin orizontul evenimentului nevătămat datorită unei realități care este surprinzător de dependentă de observator sau se va prăbuși într-un zid de foc ( negrugăurifirewall, a nu fi confundat cu termenul de computerfirewall, „firewall”, software care vă protejează computerul dintr-o rețea împotriva intruziunilor neautorizate - Ed.)?

Nimeni nu știe răspunsul la această întrebare, una dintre cele mai controversate probleme din fizica teoretică.

De peste 100 de ani, oamenii de știință încearcă să împace principiile relativității generale și ale fizicii cuantice, în speranța că în cele din urmă unul sau altul va prevala. Rezolvarea paradoxului „zidului de foc” ar trebui să răspundă la întrebarea care dintre principii a prevalat și să-i ajute pe fizicieni să creeze o teorie cuprinzătoare.

Drepturi de autor pentru imagine Thinkstock Legendă imagine Sau poate data viitoare să o trimită pe Anna într-o gaură neagră?

Soluția la paradoxul dispariției informațiilor poate sta în mașina de descifrare a Annei. Este extrem de dificil de determinat cu ce altă particule A este interconectată. Fizicienii Daniel Harlow de la Universitatea Princeton din New Jersey și Patrick Hayden, acum de la Universitatea Stanford din California, din California, s-au întrebat cât timp va dura.

În 2013, ei au calculat că, chiar și cu cel mai rapid computer posibil conform legile fizicii, Anna i-ar lua un timp extrem de lung pentru a descifra relația dintre particule - atât de mult încât până când va primi răspunsul, gaura neagră se va evapora. acum mult timp.

Dacă da, este probabil ca Anna pur și simplu să nu știe vreodată al cui punct de vedere este adevărat. În acest caz, ambele povești vor rămâne adevărate în același timp, realitatea va depinde de observator și niciuna dintre legile fizicii nu va fi încălcată.

În plus, legătura dintre calcule extrem de complexe (de care observatorul nostru, aparent, nu este capabil) și continuumul spațiu-timp îi poate determina pe fizicieni la unele reflecții teoretice noi.

Astfel, găurile negre nu sunt doar obiecte periculoase pe drumul expedițiilor interstelare, ci și laboratoare teoretice în care cele mai mici variații ale legilor fizice cresc până la o asemenea dimensiune încât nu mai pot fi neglijate.

Dacă adevărata natură a realității se află undeva, cel mai bun loc pentru a o căuta este în găurile negre. Dar, deși nu avem o înțelegere clară a cât de sigur este orizontul evenimentelor pentru oameni, este mai sigur să urmărim căutările din exterior. În cazuri extreme, o poți trimite pe Anna în gaura neagră data viitoare - acum este rândul ei.

Conceptul de gaură neagră este cunoscut de toată lumea - de la școlari până la vârstnici, este folosit în literatura de știință și ficțiune, în media galbenă și la conferințe științifice. Dar nu toată lumea știe ce sunt exact aceste găuri.

Din istoria găurilor negre

1783 Prima ipoteză pentru existența unui astfel de fenomen precum o gaură neagră a fost înaintată în 1783 de omul de știință englez John Michell. În teoria sa, el a combinat două creații ale lui Newton - optică și mecanică. Ideea lui Michell a fost următoarea: dacă lumina este un flux de particule minuscule, atunci, ca toate celelalte corpuri, particulele ar trebui să experimenteze atracția unui câmp gravitațional. Se pare că, cu cât steaua este mai masivă, cu atât este mai dificil pentru lumina să reziste atracției sale. La 13 ani după Michell, astronomul și matematicianul francez Laplace a prezentat (cel mai probabil independent de omologul său britanic) o teorie similară.

1915 Cu toate acestea, toate lucrările lor au rămas nerevendicate până la începutul secolului al XX-lea. În 1915, Albert Einstein a publicat Teoria Generală a Relativității și a arătat că gravitația este o curbură a spațiului-timp cauzată de materie, iar câteva luni mai târziu, astronomul și fizicianul teoretician german Karl Schwarzschild a folosit-o pentru a rezolva o problemă astronomică specifică. El a explorat structura spațiu-timp curbat în jurul Soarelui și a redescoperit fenomenul găurilor negre.

(John Wheeler a inventat termenul „găuri negre”)

1967 Fizicianul american John Wheeler a conturat un spațiu care poate fi mototolit, ca o bucată de hârtie, într-un punct infinitezimal și a desemnat termenul „Gaura Neagră”.

1974 Fizicianul britanic Stephen Hawking a demonstrat că găurile negre, deși înghit materie fără întoarcere, pot emite radiații și în cele din urmă se evaporă. Acest fenomen se numește „radiație Hawking”.

In zilele de azi. Cele mai recente cercetări privind pulsari și quasari, precum și descoperirea radiației cosmice de fond cu microunde, au făcut în sfârșit posibilă descrierea conceptului de găuri negre. În 2013, norul de gaz G2 s-a apropiat foarte mult de Gaura Neagră și este probabil să fie absorbit de aceasta, observarea procesului unic va oferi oportunități mari pentru noi descoperiri ale caracteristicilor găurilor negre.

Ce sunt de fapt găurile negre?

O explicație laconică a fenomenului sună așa. O gaură neagră este o regiune spațiu-timp a cărei atracție gravitațională este atât de puternică încât niciun obiect, inclusiv cuante de lumină, nu o poate părăsi.

O gaură neagră a fost cândva o stea masivă. Atâta timp cât reacțiile termonucleare mențin o presiune ridicată în intestine, totul rămâne normal. Dar, în timp, aprovizionarea cu energie se epuizează și corpul ceresc, sub influența propriei gravitații, începe să se micșoreze. Etapa finală a acestui proces este prăbușirea nucleului stelar și formarea unei găuri negre.

• 1. Ejectarea unui jet de găuri negre la viteză mare


• 2. Un disc de materie crește într-o gaură neagră


• 3. Gaură neagră


• 4. Schema detaliată a regiunii găurii negre


• 5. Dimensiunea noilor observații găsite

Cea mai comună teorie spune că există fenomene similare în fiecare galaxie, inclusiv în centrul Căii Lactee. Gravitația uriașă a găurii este capabilă să țină mai multe galaxii în jurul ei, împiedicându-le să se îndepărteze una de cealaltă. „Zona de acoperire” poate fi diferită, totul depinde de masa stelei care s-a transformat într-o gaură neagră și poate fi de mii de ani lumină.

raza Schwarzschild

Principala proprietate a unei găuri negre este că orice materie care intră în ea nu se poate întoarce niciodată. Același lucru este valabil și pentru lumină. În miezul lor, găurile sunt corpuri care absorb complet toată lumina care cade asupra lor și nu o emit pe a lor. Astfel de obiecte pot apărea vizual ca cheaguri de întuneric absolut.

• 1. Mișcarea materiei la jumătate din viteza luminii


• 2. Inel fotonic


• 3. Inel fotonic interior


• 4. Orizontul evenimentelor într-o gaură neagră

Pe baza Teoriei Generale a Relativității a lui Einstein, dacă un corp se apropie de o distanță critică de centrul găurii, nu se mai poate întoarce. Această distanță se numește raza Schwarzschild. Ce se întâmplă exact în această rază nu este cunoscut cu certitudine, dar există cea mai comună teorie. Se crede că toată materia unei găuri negre este concentrată într-un punct infinit de mic, iar în centrul său există un obiect cu densitate infinită, pe care oamenii de știință îl numesc o perturbare singulară.

Cum cade într-o gaură neagră

(În imagine, gaura neagră a Săgetător A * arată ca un grup de lumină extrem de strălucitor)

Nu cu mult timp în urmă, în 2011, oamenii de știință au descoperit un nor de gaz, dându-i numele simplu G2, care emite lumină neobișnuită. O astfel de strălucire poate da frecare în gaz și praf, cauzată de acțiunea găurii negre Săgetător A* și care se rotesc în jurul acesteia sub forma unui disc de acreție. Astfel, devenim observatori ai fenomenului uimitor al absorbției unui nor de gaz de către o gaură neagră supermasivă.

Potrivit unor studii recente, cea mai apropiată abordare a unei găuri negre va avea loc în martie 2014. Putem recrea o imagine a modului în care se va desfășura acest spectacol incitant.

• 1. Când apare pentru prima dată în date, un nor de gaz seamănă cu o minge uriașă de gaz și praf.


• 2. Acum, din iunie 2013, norul se află la zeci de miliarde de kilometri distanță de gaura neagră. Cade în el cu o viteză de 2500 km/s.


• 3. Se așteaptă ca norul să treacă de gaura neagră, dar forțele de maree cauzate de diferența de atracție care acționează asupra marginilor de început și de mers ale norului vor face ca acesta să devină din ce în ce mai alungit.


• 4. După ce norul este spart, cel mai probabil se va alătura discului de acreție din jurul Săgetătorului A*, generând unde de șoc în el. Temperatura va crește la câteva milioane de grade.


• 5. O parte din nor va cădea direct în gaura neagră. Nimeni nu știe exact ce se va întâmpla cu această substanță, dar este de așteptat ca în procesul de cădere să emită fluxuri puternice de raze X și nimeni altcineva nu o va vedea.

Video: gaura neagră înghite un nor de gaz

(Simularea pe computer a cât de mult din norul de gaz G2 va fi distrus și consumat de gaura neagră Săgetător A*)

Ce se află într-o gaură neagră?

Există o teorie care susține că o gaură neagră din interior este practic goală, iar toată masa sa este concentrată într-un punct incredibil de mic situat în centrul ei - o singularitate.

Potrivit unei alte teorii care există de o jumătate de secol, tot ceea ce cade într-o gaură neagră merge într-un alt univers situat chiar în gaura neagră. Acum această teorie nu este cea principală.

Și există o a treia teorie, cea mai modernă și tenace, conform căreia tot ceea ce cade într-o gaură neagră se dizolvă în vibrațiile corzilor de pe suprafața ei, care este desemnată ca orizontul evenimentelor.

Deci, care este orizontul evenimentului? Este imposibil să privești într-o gaură neagră chiar și cu un telescop super-puternic, deoarece chiar și lumina, care pătrunde într-o pâlnie cosmică gigantică, nu are nicio șansă să iasă înapoi. Tot ceea ce poate fi luat în considerare cumva se află în imediata sa vecinătate.

Orizontul evenimentelor este o linie condiționată a suprafeței de sub care nimic (nici gaz, nici praf, nici stele, nici lumină) nu poate scăpa. Și acesta este punctul foarte misterios de neîntoarcere în găurile negre ale Universului.

Toată lumea știe că în spațiu există stele, planete, asteroizi și comete care pot fi observate cu ochiul liber sau cu telescopul. De asemenea, se știe că există obiecte spațiale speciale - găuri negre.

O stea se poate transforma într-o gaură neagră până la sfârșitul vieții sale. În timpul acestei transformări, steaua este comprimată foarte puternic, în timp ce masa sa este conservată. Steaua se transformă într-o minge mică, dar foarte grea. Dacă presupunem că planeta noastră Pământ devine o gaură neagră, atunci diametrul său în această stare va fi de numai 9 milimetri. Dar Pământul nu se va putea transforma într-o gaură neagră, deoarece în miezul planetelor au loc reacții complet diferite, nu la fel ca în stele.

O astfel de comprimare și compactare puternică a stelei provine din faptul că, sub influența reacțiilor termonucleare din centrul stelei, forța sa de atracție crește foarte mult și începe să atragă suprafața stelei în centrul ei. Treptat, viteza cu care steaua se contractă crește și în cele din urmă începe să depășească viteza luminii. Când o stea ajunge în această stare, ea încetează să strălucească, deoarece particulele de lumină - cuante - nu pot depăși forța de atracție. O stea în această stare încetează să emită lumină, rămâne „în interiorul” razei gravitaționale - limita în care toate obiectele sunt atrase de suprafața stelei. Astronomii numesc această graniță orizont de evenimente. Și dincolo de această limită, gravitația găurii negre scade. Deoarece particulele de lumină nu pot depăși granița gravitațională a unei stele, o gaură neagră poate fi detectată doar cu ajutorul instrumentelor, de exemplu, dacă dintr-un motiv necunoscut o navă spațială sau un alt corp - o cometă sau un asteroid - începe să își schimbe traiectoria, atunci majoritatea probabil a intrat sub influența forțelor gravitaționale ale unei găuri negre. Un obiect spațial controlat într-o astfel de situație trebuie să pornească urgent toate motoarele și să părăsească zona de atracție periculoasă, iar dacă nu există suficientă putere, atunci va fi inevitabil înghițit de o gaură neagră.

Dacă Soarele s-ar putea transforma într-o gaură neagră, atunci planetele sistemului solar s-ar afla în interiorul razei gravitaționale a Soarelui și le-ar atrage și le-ar absorbi. Din fericire pentru noi, acest lucru nu se va întâmpla. doar stelele foarte mari și masive se pot transforma într-o gaură neagră. Soarele este prea mic pentru asta. În procesul de evoluție, Soarele va deveni cel mai probabil o pitică neagră dispărută. Alte găuri negre care există deja în spațiu nu sunt periculoase pentru planeta noastră și pentru navele spațiale pământești - sunt prea departe de noi.

În serialul popular „The Big Bang Theory”, pe care îl poți urmări, nu vei afla secretele creării Universului sau cauzele găurilor negre în spațiu. Personajele principale sunt pasionate de știință și lucrează la departamentul de fizică din universitate. Ei intră în mod constant în diverse situații ridicole care sunt distractiv de urmărit.

Atât pentru oamenii de știință din secolele trecute, cât și pentru cercetătorii timpului nostru, cel mai mare mister al spațiului este o gaură neagră. Ce se află în interiorul acestui sistem complet necunoscut pentru fizică? Ce legi se aplică acolo? Cum trece timpul într-o gaură neagră și de ce nici măcar cuantele de lumină nu pot scăpa de acolo? Acum vom încerca, desigur, din punct de vedere al teoriei, și nu al practicii, să înțelegem ce se află în interiorul unei găuri negre, de ce, în principiu, s-a format și există, cum atrage obiectele care o înconjoară.

Mai întâi, să descriem acest obiect.

Deci, o anumită regiune a spațiului din Univers se numește gaură neagră. Este imposibil să o desemnăm ca stea sau planetă separată, deoarece nu este nici solid, nici corp gazos. Fără o înțelegere de bază a ceea ce este spațiu-timp și cum se pot schimba aceste dimensiuni, este imposibil să înțelegem ce se află în interiorul unei găuri negre. Cert este că această zonă nu este doar o unitate spațială. care distorsionează atât cele trei dimensiuni cunoscute nouă (lungime, lățime și înălțime) cât și linia temporală. Oamenii de știință sunt siguri că în zona orizontului (așa-numita zonă care înconjoară gaura), timpul capătă o semnificație spațială și se poate mișca atât înainte, cât și înapoi.

Aflați secretele gravitației

Dacă vrem să înțelegem ce se află în interiorul unei găuri negre, vom lua în considerare în detaliu ce este gravitația. Acest fenomen este cheia în înțelegerea naturii așa-numitelor „găuri de vierme”, din care nici măcar lumina nu poate scăpa. Gravitația este interacțiunea dintre toate corpurile care au o bază materială. Puterea unei astfel de gravitații depinde de compoziția moleculară a corpurilor, de concentrația atomilor și, de asemenea, de compoziția lor. Cu cât se prăbușesc mai multe particule într-o anumită zonă a spațiului, cu atât forța gravitațională este mai mare. Acest lucru este indisolubil legat de teoria Big Bang, când universul nostru avea dimensiunea unui bob de mazăre. Era o stare de maximă singularitate și, ca urmare a unui fulger de cuante de lumină, spațiul a început să se extindă datorită faptului că particulele se respingeau unele pe altele. Exact opusul este descris de oamenii de știință ca o gaură neagră. Ce se află în interiorul așa ceva conform TBZ? Singularitatea, care este egală cu indicatorii inerenți Universului nostru la momentul nașterii sale.

Cum intră materia într-o gaură de vierme?

Există o părere că o persoană nu va putea niciodată să înțeleagă ce se întâmplă în interiorul unei găuri negre. Deoarece, odată acolo, el va fi literalmente zdrobit de gravitație și gravitație. De fapt, acest lucru nu este adevărat. Da, într-adevăr, o gaură neagră este o regiune a singularității, în care totul este comprimat la maximum. Dar acesta nu este deloc un „aspirator spațial”, care este capabil să atragă toate planetele și stelele în sine. Orice obiect material care se află pe orizontul evenimentelor va observa o distorsiune puternică a spațiului și timpului (până în prezent, aceste unități se deosebesc). Sistemul euclidian de geometrie va începe să se clatine, cu alte cuvinte, se vor intersecta, contururile figurilor stereometrice vor înceta să fie familiare. În ceea ce privește timpul, acesta va încetini treptat. Cu cât te apropii de gaură, cu atât ceasul va merge mai încet în raport cu ora Pământului, dar nu vei observa acest lucru. La lovirea „găurii de vierme”, corpul va cădea cu viteză zero, dar această unitate va fi egală cu infinitul. curbură, care echivalează infinitul cu zero, care în cele din urmă oprește timpul în regiunea singularității.

Răspuns la lumina emisă

Singurul obiect din spațiu care atrage lumina este o gaură neagră. Ce este înăuntrul ei și sub ce formă este acolo nu se știe, dar ei cred că acesta este întuneric absolut, ceea ce este imposibil de imaginat. Cuantele de lumină, ajungând acolo, nu dispar pur și simplu. Masa lor este înmulțită cu masa singularității, ceea ce o face și mai mare și o mărește.Astfel, dacă aprindeți o lanternă în interiorul găurii de vierme pentru a privi în jur, aceasta nu va străluci. Cuantele emise se vor înmulți în mod constant cu masa găurii și, aproximativ, nu vei face decât să agravezi situația.

Găuri negre peste tot

După cum ne-am dat seama deja, baza educației este gravitația, a cărei valoare este de milioane de ori mai mare decât pe Pământ. Ideea exactă a ceea ce este o gaură neagră a fost dată lumii de Karl Schwarzschild, care, de fapt, a descoperit chiar orizontul evenimentelor și punctul de neîntoarcere și, de asemenea, a stabilit că zero într-o stare de singularitate este egal cu infinitul. . În opinia sa, o gaură neagră se poate forma oriunde în spațiu. În acest caz, un anumit obiect material având formă sferică trebuie să atingă raza gravitațională. De exemplu, masa planetei noastre trebuie să se încadreze în volumul unui bob de mazăre pentru a deveni o gaură neagră. Și Soarele ar trebui să aibă un diametru de 5 kilometri cu masa sa - atunci starea sa va deveni singulară.

Noul orizont de formare a lumii

Legile fizicii și ale geometriei funcționează perfect pe pământ și în spațiul cosmic, unde spațiul este aproape de vid. Dar își pierd complet semnificația la orizontul evenimentelor. De aceea, din punct de vedere matematic, este imposibil să se calculeze ce se află în interiorul unei găuri negre. Imaginile cu care poți veni dacă îndoi spațiul în conformitate cu ideile noastre despre lume sunt cu siguranță departe de adevăr. S-a stabilit doar că timpul aici se transformă într-o unitate spațială și, cel mai probabil, la cele existente se mai adaugă câteva dimensiuni. Acest lucru face posibil să credem că în interiorul găurii negre se formează lumi complet diferite (fotografia, după cum știți, aceasta nu se va arăta, deoarece lumina se mănâncă acolo). Aceste universuri pot fi compuse din antimaterie, care în prezent este necunoscută oamenilor de știință. Există și versiuni conform cărora sfera fără întoarcere este doar un portal care duce fie către o altă lume, fie către alte puncte din Universul nostru.

Nașterea și moartea

Mult mai mult decât existența unei găuri negre, este nașterea sau dispariția acesteia. Sfera care distorsionează spațiu-timp, așa cum am aflat deja, se formează ca urmare a colapsului. Aceasta poate fi explozia unei stele mari, ciocnirea a două sau mai multe corpuri în spațiu și așa mai departe. Dar cum a devenit materia, care ar putea fi simțită teoretic, un tărâm al distorsiunii timpului? Puzzle-ul este în desfășurare. Dar este urmată de o a doua întrebare - de ce dispar astfel de sfere fără întoarcere? Și dacă găurile negre se evaporă, atunci de ce nu iese din ele acea lumină și toată materia cosmică pe care au atras-o? Când materia din zona de singularitate începe să se extindă, gravitația scade treptat. Ca urmare, gaura neagră se dizolvă pur și simplu, iar spațiul exterior obișnuit cu vid rămâne la locul său. De aici rezultă un alt mister - unde s-a dus tot ce a intrat în el?

Gravitația - cheia noastră către un viitor fericit?

Cercetătorii sunt încrezători că viitorul energetic al omenirii poate fi format dintr-o gaură neagră. Ce se află în interiorul acestui sistem este încă necunoscut, dar s-a putut stabili că la orizontul evenimentelor orice materie se transformă în energie, dar, desigur, parțial. De exemplu, o persoană, aflându-se în apropierea punctului de neîntoarcere, va oferi 10% din materie pentru procesarea acesteia în energie. Această cifră este pur și simplu colosală, a devenit o senzație printre astronomi. Cert este că pe Pământ, atunci când materia este procesată în energie cu doar 0,7 la sută.