Čierna diera vzniká v dôsledku kolapsu supermasívnej hviezdy, ktorej jadru dôjde „palivo“ na jadrovú reakciu. S postupujúcou kontrakciou teplota jadra stúpa a fotóny s energiou vyššou ako 511 keV sa zrážajú, vytvárajú elektrón-pozitrónové páry, čo vedie ku katastrofálnemu poklesu tlaku a ďalšiemu kolapsu hviezdy pod vplyvom jej vlastnou gravitáciou.

Astrofyzik Ethan Siegel publikoval článok „Najväčšia čierna diera v známom vesmíre“, v ktorom zozbieral informácie o hmotnosti čiernych dier v rôznych galaxiách. Len by ma zaujímalo: kde je najmasívnejší z nich?

Keďže najhustejšie zhluky hviezd sú v strede galaxií, teraz má takmer každá galaxia v strede masívnu čiernu dieru, ktorá vznikla po zlúčení mnohých ďalších. Napríklad v strede Mliečnej dráhy sa nachádza čierna diera s hmotnosťou asi 0,1 % našej galaxie, čo je 4 milióny násobok hmotnosti Slnka.

Prítomnosť čiernej diery je veľmi jednoduché určiť štúdiom trajektórie pohybu hviezd, ktoré sú ovplyvnené gravitáciou neviditeľného telesa.

Mliečna dráha je však relatívne malá galaxia, ktorá nemôže mať najväčšiu čiernu dieru. Napríklad neďaleko od nás v zhluku Panny sa nachádza obrovská galaxia Messier 87 – je asi 200-krát väčšia ako tá naša.

Takže zo stredu tejto galaxie vyrazí prúd hmoty dlhý asi 5000 svetelných rokov (na obrázku). Je to šialená anomália, píše Ethan Siegel, no vyzerá to veľmi pekne.

Vedci sa domnievajú, že jediným vysvetlením takejto „erupcie“ zo stredu galaxie môže byť čierna diera. Výpočet ukazuje, že hmotnosť tejto čiernej diery je asi 1500-krát väčšia ako hmotnosť čiernej diery v Mliečnej dráhe, to znamená približne 6,6 miliardy hmotností Slnka.

Ale kde je najväčšia čierna diera vo vesmíre? Ak vychádzame z výpočtu, že v strede takmer každej galaxie sa nachádza takýto objekt s hmotnosťou 0,1% hmotnosti galaxie, tak musíme nájsť najhmotnejšiu galaxiu. Aj na túto otázku vedia odpovedať vedci.

Najhmotnejšia známa galaxia je IC 1101 v strede kopy Abell 2029, ktorá je 20-krát ďalej od Mliečnej dráhy ako kopa v Panne.

V IC 1101 je vzdialenosť od stredu k najvzdialenejšiemu okraju asi 2 milióny svetelných rokov. Jeho veľkosť je dvakrát väčšia ako vzdialenosť od Mliečnej dráhy k našej najbližšej galaxii, Andromede. Hmotnosť je takmer rovnaká ako hmotnosť celého zhluku Panny!

Ak je v strede IC 1101 čierna diera (a mala by tam byť), potom by mohla byť najhmotnejšou v známom vesmíre.

Ethan Siegel hovorí, že sa môže mýliť. Dôvodom je unikátna galaxia NGC 1277. Toto nie je veľmi veľká galaxia, o niečo menšia ako tá naša. Analýza jej rotácie však ukázala neuveriteľný výsledok: čierna diera v strede má 17 miliárd slnečných hmôt, čo je už 17% celkovej hmotnosti galaxie. Ide o rekord v pomere hmotnosti čiernej diery k hmotnosti galaxie.

Existuje ďalší kandidát na najväčšiu čiernu dieru v známom vesmíre. Je to znázornené na ďalšej fotografii.

Podivný predmet OJ 287 sa nazýva blazar. Blazary sú špeciálna trieda extragalaktických objektov, akési kvazary. Vyznačujú sa veľmi silným žiarením, ktoré sa v OJ 287 mení s cyklom 11-12 rokov (s dvojitým vrcholom).

Podľa astrofyzikov obsahuje OJ 287 supermasívnu centrálnu čiernu dieru obiehajúcu okolo ďalšej menšej čiernej diery. Centrálna čierna diera je so svojimi 18 miliardami hmotnosti Slnka najväčšou doteraz známou.

Táto dvojica čiernych dier bude jedným z najlepších experimentov na testovanie všeobecnej teórie relativity, konkrétne deformácie časopriestoru, opísanej vo všeobecnej teórii relativity.

Kvôli relativistickým efektom sa perihélium čiernej diery, teda bod obežnej dráhy najbližšie k stredu čiernej diery, musí pohnúť o 39° za otáčku! Pre porovnanie, perihélium Merkúra sa posunulo len o 43 oblúkových sekúnd za storočie.

Vo filme je polomer červej diery 1 kilometer, dĺžka žľabu je 10 metrov a polomer šošovky je o 50 metrov väčší ako diera.

Červí diera je nestabilná a naozaj sa chce uzavrieť a zmeniť na dve čierne diery.

Čím dlhšia bude červia diera, tým viac rozmazaných kópií predmetov za dierou v nej bude vidieť, pretože svetlo má viac spôsobov, ako sa dostať do oka (pod rôznymi uhlami môžete vojsť do diery a vyjsť v jednom bode).

Aby ste udržali červiu dieru otvorenú, potrebujete veľa exotických negatívnych masových vecí, aby ste z diery vytlačili všetko na opačnej strane. Takáto látka teoreticky môže existovať, ale je nereálne nájsť ju v dostatočnom množstve, aby udržala dieru.

Existuje však aj druhá možnosť, ako udržať červie diery: musíte použiť gravitačné sily z piatej dimenzie. Ak štvorrozmerný objekt prerazí náš trojrozmerný priestor, vytvára v ňom veľmi zvláštne sily, ktoré nie sú ako nič iné. Tu sa majú použiť na držanie červej diery.

Gargantua vonku

To je dostatočná hmotnosť na to, aby ju slapové sily na Millerovej planéte neroztrhli na polovicu.

Endurance je zaparkovaná vo vzdialenosti 10 AU a obieha rýchlosťou c/3 (100 000 km/s), v opačnom smere ako rotácia Gargantua.

Obrázok otvoru:

• Gargantua je sploštená doľava, pretože sa otáča zľava doprava (vzhľadom na kameru) a svetlo pohybujúce sa v smere rotácie má väčšiu šancu, že nebude nasávané do horizontu udalostí.
• Každá hviezda za čiernou dierou má na obrázku dva obrázky: ten pravidelný, ktorý je ďaleko od diery, je daný svetlom, ktoré je mierne ohnuté gravitáciou. A po druhé, vo vnútri Einsteinovej gule, takej gule, ktorá všetko veľmi silno láme, pretože je blízko diery. Existuje niekoľko ďalších funkcií spojených s rotáciou otvoru, ale ťažko to môžem vysvetliť, pretože optika nie je moja najlepšia stránka.

Aby akrečný disk nesmažil každého zaživa všetkými možnými lúčmi, bol vyrobený s teplotou len pár tisíc stupňov, ako Slnko, vyžaruje svetlo a dosť veľa gama a röntgenových lúčov. Práve pre slabosť disku nevytryskujú plazmové lúče z južného a severného pólu z Gargantua, ako z kvazaru. Je to možné, ak by diera dlho „nepožívala“ iné planéty.

Na obrázkoch žiari akrečný plynový disk.
A vyzerá to ako peklo, pochopte to, pretože vďaka gravitačnej šošovke je nad a pod čiernou dierou viditeľný kúsok disku práve za touto dierou.

Veľmi blízko k horizontu udalostí Gargantua existujú dve kritické dráhy tvorené rovnováhou gravitácie a odstredivej sily.
Na jednom z nich sa pohybuje planéta Manna, na druhom - Endurance na konci filmu.

päťrozmerný priestor

Ak existuje piata (rovnako ako šiesta, siedma atď.) dimenzia, potom ich treba zložiť do rúrky alebo veľmi rýchlo stlačiť, inak sa gravitácia z našich troch dimenzií bude šíriť podľa iných zákonov ako 1/r^2.

Priestor v Interstellar pozostáva z troch trojrozmerných brán v štvorrozmernom anti-de Sitterovom priestore. Nad aj pod našou bránou sú ohraničujúce brány, sú potrebné na to, aby sa medzi vrstvami zakrivil hyperpriestor a aby sa neporušili ľudské zákony rozloženia síl, najmä gravitácie. Takže vo všeobecnosti môžete urobiť piatu dimenziu rozloženú a nie skrútenú do trubice.

Hyperpriestorové krivky medzi týmito bránami a vzdialenosť nameraná v hornej alebo dolnej bráne bude oveľa kratšia ako v našej bráne. Vzdialenosť medzi týmito bránami by mala byť 1,5 centimetra - to stačí na vzdialenosť pozdĺž hornej brány medzi Zemou a Gargantua byť 1AE a naša brána poslúchla Newtonove zákony gravitácie.

Na pristátie na planéte Miller, ktorá sa otáča rýchlosťou 0,55 s, musíte urobiť dva gravitačné manévre: najprv úplne zastaviť rotáciu Rangera, aby diera prilákala loď, a pred planétou Miller pomaly dole ešte c/4 rýchlosť a pristáť.

Ako to spraviť? Toto je nezobrazené vo filme, ale Kip naznačuje, že okolo Gargantua musia obiehať minimálne dve ďalšie malé čierne diery s veľkosťou Zeme. Len pádom do gravitácie takýchto dier dokážete tak spomaliť a nezabiť posádku lode. Zároveň vo filme Cooper hovorí, že potrebuje urobiť manéver okolo neurálnej hviezdy, a nie čiernej diery (úprimne si túto frázu nepamätám).

Vlny na planéte Miller sú spôsobené "kolísaním" planéty tam a späť, okolo osi kolmej na Gargantua. Ako tsunami.

Millerova planéta musí ležať medzi akrečným diskom a Gargantuou. Nolan sa ale rozhodol, že koniec nenatočí, a dal planétu, ako viete. Planéta je ohrievaná z akrečného disku.

Mannova planéta je na veľmi kľukatej obežnej dráhe pri c/20 .

Na dosiahnutie Manninej planéty musel Cooper vykonať dva gravitačné manévre: okolo malej čiernej diery obiehajúcej okolo Gargantua, potom letieť k Manninej planéte rýchlosťou c/2 a po niekoľkých obletoch okolo nej znížiť rýchlosť na c. /20

Mraky na Manninej planéte sú vyrobené z oxidu uhličitého „suchého ľadu“. Na povrchu - obyčajný ľad. Keď planéta Manna preletí bližšie ku Gargantuovi a jeho disku, oxid uhličitý sa vyparí - získajú sa oblaky.

Letí smerom k čiernej diere

Ako Cooper zdvihol padajúci Endurance? Vytiahol ho dostatočne vysoko na to, aby ho s Cooperom vytiahol Gargantua na kritickú obežnú dráhu. Nezabudnite, že keď Endurance narazí na Mannovu planétu, planéta je veľmi blízko Gargantua.

Kritická obežná dráha, na ktorú Cooper prenesie loď okolo Gargantua, je pole, v ktorom sa odstredivá sila, ktorá vytláča loď z obežnej dráhy, zhoduje s gravitačnou silou, ktorá vťahuje loď do diery. Na tejto obežnej dráhe sa môžete donekonečna otáčať okolo Gargantua, ale s jednou podmienkou: nemôžete sa pohnúť ani na krok z obežnej dráhy, pretože loď bude buď vyhodená z Gargantua, alebo spadne do čiernej diery. Táto dráha je nestabilná. Stojí za to povedať, že obežná dráha planéty Miller je úplne rovnaká, ale stabilná, je ťažké sa z nej dostať.

Veda

Nedávno vydaný vizuálne pohlcujúci film „Interstellar“ je založený na skutočných vedeckých konceptoch ako napr točenie čiernych dier, červích dier a expanzia času.

Ak však tieto pojmy nepoznáte, možno budete pri sledovaní trochu zmätení.

Vo filme ide tím vesmírnych prieskumníkov do extragalaktické cestovanie cez červiu dieru. Na druhej strane vstupujú do inej slnečnej sústavy s rotujúcou čiernou dierou namiesto hviezdy.

Sú v pretekoch s priestorom a časom, aby dokončili svoju misiu. Takéto cestovanie vesmírom sa môže zdať trochu mätúce, no vychádza zo základných princípov fyziky.

Tu sú hlavné 5 pojmov fyzikyčo potrebujete vedieť, aby ste pochopili „Interstellar“:

umelá gravitácia

Najväčší problém, s ktorým sa my ľudia stretávame pri dlhodobom cestovaní vesmírom, je stav beztiaže. Narodili sme sa na Zemi a naše telo sa prispôsobilo určitým gravitačným podmienkam, no keď sme dlho vo vesmíre, svaly nám začnú ochabovať.

S týmto problémom čelia aj postavy vo filme „Interstellar“.

Aby sa s tým vedci vyrovnali, vytvárajú umelá gravitácia vo vesmírnych lodiach. Jedným zo spôsobov, ako to urobiť, je roztočiť vesmírnu loď ako vo filme. Rotácia vytvára odstredivú silu, ktorá tlačí predmety smerom k vonkajším stenám lode. Toto odpudzovanie je podobné gravitácii, len v opačnom smere.

Táto forma umelej gravitácie je to, čo zažijete, keď jazdíte okolo oblúka s malým polomerom a máte pocit, že vás tlačia von, preč zo stredu krivky. V rotujúcej vesmírnej lodi sa steny pre vás stanú podlahou.

Otáčajúca sa čierna diera vo vesmíre

Astronómovia, aj keď nepriamo, pozorovali v našom vesmíre točenie čiernych dier. Nikto nevie, čo je v strede čiernej diery, ale vedci pre to majú názov -jedinečnosť .

Rotujúce čierne diery deformujú priestor okolo seba inak ako stacionárne čierne diery.

Tento proces skreslenia sa nazýva „zotrvačné ťahanie snímky“ alebo Lense-Thirringov efekt a ovplyvňuje to, ako bude vyzerať čierna diera, skreslením priestoru, a čo je dôležitejšie aj časopriestoru okolo nej. Stačí čierna diera, ktorú vidíte vo filmeveľmi blízko vedeckému konceptu.

• Kozmická loď Endurance mieri na Gargantua - fiktívna supermasívna čierna diera 100 miliónov násobok hmotnosti Slnka.
• Leží 10 miliárd svetelných rokov od Zeme a obieha okolo neho niekoľko planét. Gargantua sa točí úžasnou rýchlosťou 99,8 percenta rýchlosti svetla.
• Akréčny disk Garagantuy obsahuje plyn a prach s teplotou povrchu Slnka. Disk zásobuje planéty Gargantua svetlom a teplom.

Zložitý vzhľad čiernej diery vo filme je spôsobený skutočnosťou, že obraz akrečného disku je deformovaný gravitačnou šošovkou. Na obrázku sa objavujú dva oblúky: jeden je vytvorený nad čiernou dierou a druhý pod ňou.

Krtkova diera

Červí diera alebo červia diera, ktorú používa štáb v Interstellar, je jedným z javov vo filme ktorých existencia nebola preukázaná. Je to hypotetické, ale veľmi výhodné v zápletkách sci-fi príbehov, kde musíte prekonať veľkú vesmírnu vzdialenosť.

Červí diery sú len akýmsi druhom najkratšia cesta vesmírom. Akýkoľvek predmet s hmotnosťou vytvára dieru v priestore, čo znamená, že priestor môže byť natiahnutý, deformovaný a dokonca aj zložený.

Červí diera je ako záhyb v štruktúre priestoru (a času), ktorý spája dve veľmi vzdialené oblasti, čo pomáha vesmírnym cestovateľom. cestovať na veľkú vzdialenosť v krátkom čase.

Oficiálny názov červej diery je „Einstein-Rosen Bridge“, pretože ho prvýkrát navrhli Albert Einstein a jeho kolega Nathan Rosen v roku 1935.

• V 2D diagramoch je ústa červej diery znázornená ako kruh. Ak by sme však videli červiu dieru, vyzerala by ako guľa.
• Na povrchu gule by bol viditeľný gravitačne skreslený pohľad na vesmír z druhej strany „nory“.
• Rozmery červej diery vo filme sú 2 km v priemere a prenosová vzdialenosť je 10 miliárd svetelných rokov.

Gravitačná dilatácia času

Gravitačná dilatácia času je skutočný jav pozorovaný na Zemi. Vzniká preto čas týkajúci sa. To znamená, že pre rôzne súradnicové systémy prúdi rôzne.

Keď ste v silnom gravitačnom prostredí, čas ti plynie pomalšie v porovnaní s ľuďmi v slabom gravitačnom prostredí.

Nedávno veda spoľahlivo zistila, čo je čierna diera. Akonáhle však vedci prišli na tento fenomén vesmíru, padol na nich nový, oveľa zložitejší a mätúci: supermasívna čierna diera, ktorú ani nemôžete nazvať čiernou, ale skôr oslepujúco bielou. prečo? Ale pretože presne takú definíciu dostal stred každej galaxie, ktorá žiari a žiari. Ale keď sa tam dostanete a okrem čiernoty tam nezostane nič. Čo je to za hlavolam?

Poznámka o čiernych dierach

Je s určitosťou známe, že jednoduchá čierna diera je kedysi žiariaca hviezda. V určitej fáze jeho existencie sa začali prehnane zväčšovať, pričom polomer zostal rovnaký. Ak skôr hviezda „praskla“ a rástla, teraz sily sústredené v jej jadre začali k sebe priťahovať všetky ostatné zložky. Jeho okraje sa „zrútia“ do stredu a vytvárajú neuveriteľnú silu kolapsu, z ktorej sa stáva čierna diera. Takéto „bývalé hviezdy“ už nežiaria, ale sú zvonku absolútne neviditeľnými objektmi vesmíru. Sú však veľmi nápadné, pretože doslova absorbujú všetko, čo spadá do ich gravitačného polomeru. Nie je známe, čo leží za takýmto horizontom udalostí. Na základe faktov každé teleso s takouto obrovskou gravitáciou doslova rozdrví. V poslednom čase však nielen spisovatelia sci-fi, ale aj vedci zastávajú myšlienku, že by mohlo ísť o akési vesmírne tunely na cestovanie na veľké vzdialenosti.

Čo je to kvazar

Podobné vlastnosti má supermasívna čierna diera, inými slovami, jadro galaxie, ktoré má supersilné gravitačné pole, ktoré existuje vďaka svojej hmotnosti (milióny alebo miliardy slnečných hmôt). Princíp vzniku supermasívnych čiernych dier ešte nebol stanovený. Podľa jednej verzie sú príčinou takého kolapsu príliš stlačené plynové oblaky, v ktorých sa plyn extrémne uvoľňuje a teplota je neuveriteľne vysoká. Druhá verzia je prírastok hmotnosti rôznych malých čiernych dier, hviezd a oblakov do jedného gravitačného centra.

Naša galaxia

Supermasívna čierna diera v strede Mliečnej dráhy nepatrí medzi najsilnejšie. Faktom je, že samotná galaxia má špirálovú štruktúru, ktorá zase núti všetkých jej účastníkov, aby boli v neustálom a pomerne rýchlom pohybe. Zdá sa teda, že gravitačné sily, ktoré by mohli byť sústredené výlučne v kvazare, sa rozptyľujú a rovnomerne rastú od okraja k jadru. Je ľahké uhádnuť, že veci v eliptických alebo povedzme nepravidelných galaxiách sú opačné. Na "krajinách" je priestor extrémne zriedkavý, planéty a hviezdy sa prakticky nepohybujú. Ale v samotnom kvazare je život doslova v plnom prúde.

Parametre kvazaru Mliečnej dráhy

Pomocou metódy rádiovej interferometrie boli vedci schopní vypočítať hmotnosť supermasívnej čiernej diery, jej polomer a gravitačnú silu. Ako bolo uvedené vyššie, náš kvazar je slabý, je ťažké ho nazvať super výkonným, ale ani samotní astronómovia neočakávali, že skutočné výsledky budú také. Takže Sagittarius A* (tak sa volá jadro) sa rovná štyrom miliónom hmotnosti Slnka. Navyše, podľa zrejmých údajov táto čierna diera ani neabsorbuje hmotu a predmety, ktoré sú v jej prostredí, sa nezohrievajú. Všimol si aj zaujímavý fakt: kvazar je doslova pochovaný v oblakoch plynu, ktorého hmota je extrémne vzácna. Možno sa v súčasnosti evolúcia supermasívnej čiernej diery našej galaxie len začína a za miliardy rokov sa z nej stane skutočný gigant, ktorý bude lákať nielen planetárne sústavy, ale aj iné, menšie.

Bez ohľadu na to, aká malá by bola hmotnosť nášho kvazaru, vedcov najviac zaujal jeho polomer. Teoreticky sa takáto vzdialenosť dá prekonať za pár rokov na niektorej z moderných kozmických lodí. Veľkosť supermasívnej čiernej diery je o niečo väčšia ako priemerná vzdialenosť Zeme od Slnka, konkrétne 1,2 astronomickej jednotky. Gravitačný polomer tohto kvazaru je 10-krát menší ako hlavný priemer. S takýmito indikátormi, prirodzene, hmota jednoducho nemôže singulovať, kým priamo neprekročí horizont udalostí.

Paradoxné fakty

Galaxia patrí do kategórie mladých a nových hviezdokôp. Svedčí o tom nielen jeho vek, parametre a poloha na mape vesmíru, ktorú pozná človek, ale aj sila, ktorú má jeho supermasívna čierna diera. Ako sa však ukázalo, nielen mláďatá môžu mať „smiešne“ parametre Mnohé kvazary, ktoré majú neskutočnú silu a gravitáciu, prekvapujú svojimi vlastnosťami:

• Bežný vzduch je často hustejší ako supermasívne čierne diery.
• Keď sa telo dostane do horizontu udalostí, nezažije slapové sily. Faktom je, že stred singularity je dostatočne hlboký a na to, aby ste ho dosiahli, budete musieť prejsť dlhú cestu, ani netušíte, že už nebude cesty späť.

Obri nášho vesmíru

Jedným z najobjemnejších a najstarších objektov vo vesmíre je supermasívna čierna diera v kvazare OJ 287. Ide o celú čiernu dieru nachádzajúcu sa v súhvezdí Raka, ktorá je mimochodom zo Zeme veľmi zle viditeľná. Je založený na binárnom systéme čiernych dier, preto existujú dva horizonty udalostí a dva body singularity. Väčší objekt má hmotnosť 18 miliárd slnečných hmôt, takmer ako malá plnohodnotná galaxia. Tento spoločník je statický, otáčajú sa iba objekty, ktoré spadajú do jeho gravitačného polomeru. Menší systém váži 100 miliónov slnečných hmôt a má tiež obežnú dobu 12 rokov.

nebezpečná štvrť

Zistilo sa, že galaxie OJ 287 a Mliečna dráha sú susedmi – vzdialenosť medzi nimi je približne 3,5 miliardy svetelných rokov. Astronómovia nevylučujú verziu, že v blízkej budúcnosti sa tieto dve kozmické telesá zrazia a vytvoria komplexnú hviezdnu štruktúru. Podľa jednej verzie je to práve kvôli priblíženiu sa k takémuto gravitačnému obrovi, že pohyb planetárnych systémov v našej galaxii sa neustále zrýchľuje a hviezdy sú čoraz horúcejšie a aktívnejšie.

Supermasívne čierne diery sú v skutočnosti biele

Hneď na začiatku článku bola nastolená veľmi citlivá otázka: farbu, v ktorej stoja pred nami najsilnejšie kvazary, možno len ťažko nazvať čiernou. Voľným okom, dokonca aj na najjednoduchšej fotografii akejkoľvek galaxie, môžete vidieť, že jej stredom je obrovská biela bodka. Prečo si potom myslíme, že ide o supermasívnu čiernu dieru? Fotografie urobené cez teleskopy nám ukazujú obrovský zhluk hviezd, ktoré jadro k sebe priťahuje. Planéty a asteroidy, ktoré obiehajú v blízkosti, sa odrážajú v dôsledku svojej tesnej blízkosti, čím sa znásobuje všetko svetlo prítomné v blízkosti. Keďže kvazary neťahajú všetky blízke objekty rýchlosťou blesku, ale len ich udržujú v ich gravitačnom polomere, nezmiznú, ale začnú ešte viac žiariť, pretože ich teplota rýchlo rastie. Pokiaľ ide o bežné čierne diery, ktoré existujú vo vesmíre, ich názov je plne opodstatnený. Rozmery sú relatívne malé, ale sila gravitácie je kolosálna. Jednoducho „zožerú“ svetlo bez toho, aby zo svojich bánk uvoľnili jediné kvantum.

Kinematografia a supermasívna čierna diera

Gargantua – tento termín začalo ľudstvo vo veľkej miere používať v súvislosti s čiernymi dierami po uvedení filmu „Interstellar“. Pri pohľade na tento obrázok je ťažké pochopiť, prečo bol vybraný tento konkrétny názov a kde je spojenie. V pôvodnom scenári však plánovali vytvoriť tri čierne diery, z ktorých dve by sa volali Gargantua a Pantagruel, prevzaté zo satirického románu. Po vykonaní zmien zostala iba jedna „králičia diera“, ktorej krstné meno bol vybraný. Za zmienku stojí, že vo filme je čierna diera zobrazená čo najrealistickejšie. Takpovediac dizajn jeho vzhľadu vykonal vedec Kip Thorne, ktorý vychádzal zo skúmaných vlastností týchto kozmických telies.

Ako sme sa dozvedeli o čiernych dierach?

Nebyť teórie relativity, ktorú na začiatku dvadsiateho storočia navrhol Albert Einstein, zrejme by týmto záhadným objektom nikto ani nevenoval pozornosť. Supermasívna čierna diera by bola považovaná za obyčajný zhluk hviezd v strede galaxie a obyčajné malé hviezdy by zostali úplne nepovšimnuté. No dnes vďaka teoretickým výpočtom a pozorovaniam, ktoré potvrdzujú ich správnosť, môžeme pozorovať taký jav, akým je zakrivenie časopriestoru. Moderní vedci tvrdia, že nájsť "králičiu dieru" nie je také ťažké. Okolo takéhoto predmetu sa hmota správa neprirodzene, nielenže sa zmenšuje, ale niekedy aj žiari. Okolo čiernej bodky sa vytvorí jasné halo, ktoré je viditeľné cez ďalekohľad. Povaha čiernych dier nám v mnohých ohľadoch pomáha pochopiť históriu formovania vesmíru. V ich strede je bod singularity, podobný tomu, z ktorého sa predtým vyvinul celý svet okolo nás.

Nie je isté, čo sa môže stať osobe, ktorá prekročí horizont udalostí. Rozdrví ho gravitácia, alebo skončí úplne inde? Jediná vec, ktorá sa dá povedať s úplnou istotou, je, že gargantua spomaľuje čas a v určitom okamihu sa ručička hodín konečne a nenávratne zastaví.

Čierna diera je oblasť časopriestoru, ktorej gravitačná príťažlivosť je taká silná, že ju nedokáže opustiť ani svetlo. Čierne diery, ktoré narástli do gigantických rozmerov, tvoria jadrá väčšiny galaxií.

Supermasívna čierna diera je čierna diera s hmotnosťou približne 105-1010 hmotností Slnka. Od roku 2014 boli supermasívne čierne diery nájdené v strede mnohých galaxií vrátane našej Mliečnej dráhy.

Najťažšia supermasívna čierna diera mimo našej galaxie sa nachádza v galaxii v obrovskej eliptickej galaxii NGC 4889 v súhvezdí Coma Berenices. Jeho hmotnosť je asi 21 miliárd hmotností Slnka!

Na tomto obrázku je galaxia NGC 4889 v strede. Niekde tam číha ten istý gigant.

Neexistuje všeobecne akceptovaná teória vzniku čiernych dier takejto hmotnosti. Existuje niekoľko hypotéz, z ktorých najzreteľnejšia je hypotéza, ktorá popisuje postupný nárast hmotnosti čiernej diery gravitačnou príťažlivosťou hmoty (zvyčajne plynu) z vesmíru. Obtiažnosť vzniku supermasívnej čiernej diery spočíva v tom, že dostatočné množstvo hmoty na to musí byť sústredené v relatívne malom objeme.

Umelcov pohľad na supermasívnu čiernu dieru a jej akrečný disk.

Špirálová galaxia NGC 4845 (typ Sa) v súhvezdí Panna, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti 65 miliónov svetelných rokov od Zeme. V strede galaxie je supermasívna čierna diera s hmotnosťou asi 230 000 hmotností Slnka.

Vesmírne observatórium Chandra (Chandra X-ray Observatory, NASA) nedávno poskytlo dôkazy o tom, že mnohé supermasívne čierne diery rotujú obrovskou rýchlosťou. Nameraná rýchlosť rotácie jednej z čiernych dier je 3,5 bilióna. míľ za hodinu je asi polovičná rýchlosť svetla a jej neuveriteľná gravitácia ťahá okolitý priestor na mnoho miliónov kilometrov.

Špirálová galaxia NGC 1097 v súhvezdí Pece. V strede galaxie je supermasívna čierna diera, ktorá je 100 miliónov krát ťažšia ako naše Slnko. Nasaje do seba akúkoľvek hmotu v okolí.

Najsilnejší kvazar v galaxii Markarian 231 môže prijímať energiu z dvoch centrálne umiestnených čiernych dier, ktoré krúžia okolo seba. Podľa vedcov hmotnosť centrálnej čiernej diery prevyšuje hmotnosť Slnka 150 miliónov krát, hmotnosť satelitnej čiernej diery je 4 milióny krát väčšia ako hmotnosť slnečnej. Toto dynamické duo spotrebúva galaktickú hmotu a generuje obrovské množstvo energie, čo spôsobuje žiaru v strede galaxie, ktorá môže zatieniť lesk miliárd hviezd.

Kvazary sú najjasnejšie zdroje vo vesmíre, ktorých svetlo je jasnejšie ako žiara ich galaxií. Existuje hypotéza, že kvazary sú jadrá vzdialených galaxií v štádiu nezvyčajne vysokej aktivity. Kvazar v strede galaxie Markarian 231 je nám najbližším takýmto objektom a prejavuje sa ako kompaktný rádiový zdroj. Vedci odhadujú jeho vek len na milión rokov.

Obrovská eliptická galaxia M60 a špirálová galaxia NGC 4647 vyzerajú ako veľmi zvláštny pár. Obaja sú v súhvezdí Panny. Svetlá M60, vzdialená asi 54 miliónov svetelných rokov, má jednoduchý vajcový tvar, ktorý vytvárajú náhodné rojace sa starých hviezd. NGC 4647 (vpravo hore) je naopak zložená z mladých modrých hviezd, plynu a prachu, ktoré sa nachádzajú vo vírivých ramenách plochého rotujúceho disku.

V strede M60 je supermasívna čierna diera s hmotnosťou 4,5 miliardy Slnka.

Galaxia 4C+29.30, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti 850 miliónov svetelných rokov od Zeme. V strede je supermasívna čierna diera. Jeho hmotnosť je 100 miliónov krát väčšia ako hmotnosť nášho Slnka.

Astronómovia dlho hľadali potvrdenie, že Sagittarius A, naša supermasívna čierna diera v strede Mliečnej dráhy, je zdrojom plazmového výtrysku. Nakoniec to našli – svedčia o tom nové výsledky, ktoré získalo röntgenové observatórium Chandra (Chandra) a rádioteleskop VLA. Tento výtrysk alebo výtrysk vzniká pohlcovaním hmoty supermasívnou čiernou dierou a jeho existenciu už dávno predpovedali teoretici.

Pomocou najkvalitnejších röntgenových snímok astronómovia našli prvý jasný dôkaz, že masívne čierne diery boli podobné v ranom vesmíre. Štúdie a pozorovania vzdialených galaxií ukázali, že všetky majú podobné supermasívne čierne diery. V ranom vesmíre bolo nájdených najmenej 30 miliónov supermasívnych podobných čiernych dier. To je 10 000-krát viac, ako sa doteraz predpokladalo.

Umelcova kresba zobrazuje rastúcu supermasívnu čiernu dieru.

Špirálová galaxia s priečkou NGC 4945 (SBc) v ​​súhvezdí Kentaurus. Je dosť podobná našej Galaxii, ale röntgenové pozorovania ukazujú prítomnosť jadra, ktoré pravdepodobne obsahuje aktívnu supermasívnu čiernu dieru.

Klaster PKS 0745-19. Čierna diera v strede je jednou z 18 najväčších známych čiernych dier vo vesmíre.

Silný prúd častíc zo supermasívnej čiernej diery, ktorý zasiahol blízku galaxiu. Astronómovia pozorovali zrážky galaxií už predtým, ale toto je prvýkrát, čo bol takýto „kozmický záber“ zaznamenaný. K „incidentu“ došlo v hviezdnom systéme, ktorý sa nachádza vo vzdialenosti 1,4 miliardy svetelných rokov od Zeme, kde práve prebieha proces spájania dvoch galaxií. „Čierna diera“ väčšej z dvoch galaxií, ktorú astronómovia prirovnávajú k „Hviezde smrti“ z filmového eposu Star Wars, vyvrhla silný prúd nabitých častíc, ktoré pristáli priamo na susednej galaxii.

Najmladšia čierna diera bola nájdená. Predchodcom novičok bola supernova, ktorá vybuchla len pred 31 rokmi.

Umelecké zobrazenie čiernej diery pohlcujúcej priestor. Od teoretickej predpovede čiernych dier zostáva otázka ich existencie otvorená, pretože prítomnosť riešenia typu „čierne diery“ ešte nezaručuje, že vo vesmíre existujú mechanizmy na vytváranie takýchto objektov.

Záblesky čiernej diery v špirálovej galaxii M83 (známej aj ako Južný veterník), ktorú zachytilo röntgenové observatórium Chandra agentúry NASA. Južný veterník sa nachádza vo vzdialenosti približne 15 miliónov svetelných rokov od nás.

Špirálová galaxia s priečkou NGC 4639 v súhvezdí Panna. NGC 4639 ukrýva masívnu čiernu dieru, ktorá nasáva kozmický plyn a prach.

Galaxia M 77 v súhvezdí Cetus. V jeho strede je supermasívna čierna diera.

Umelci zobrazili čiernu dieru našej Galaxie - Strelec A*. Toto je objekt veľkej hmotnosti. Analýzou prvkov obežných dráh sa najprv zistilo, že hmotnosť objektu je 2,6 milióna slnečných hmôt a táto hmotnosť je uzavretá v objeme s priemerom maximálne 17 svetelných hodín (120 AU).

Pozrite sa do úst čiernej diery. Astronómom japonskej leteckej agentúry JAXA sa pomocou infračerveného vesmírneho laboratória NASA WISE podarilo získať unikátnu snímku ústia čiernej diery a vzácnych javov v jej okolí. WISE objektom pozorovania bola čierna diera s hmotnosťou 6-krát väčšou ako Slnko a uvedená v katalógoch pod názvom GX 339-4. V blízkosti GX 339-4, ktorý sa nachádza vo vzdialenosti viac ako 20 000 svetelných rokov od Zeme, obieha hviezda, ktorej hmota je vtiahnutá do čiernej diery pod vplyvom jej monštruózneho gravitačného poľa, ktoré je 30 000 krát silnejšie. než na povrchu našej planéty. V tomto prípade je časť tejto látky vyvrhnutá z čiernej diery v opačnom smere, čím sa vytvárajú prúdy častíc pohybujúcich sa rýchlosťou blízkou svetla.

Galaxia NGC 3081 v súhvezdí Hydra. Nachádza sa vo vzdialenosti asi 86 miliónov svetelných rokov od slnečnej sústavy. Vedci sa domnievajú, že NGC 3081 má vo svojom strede supermasívnu čiernu dieru.

Spať a snívať. Takmer pred desiatimi rokmi zachytilo röntgenové observatórium NASA Chandra známky toho, čo sa javí ako čierna diera nasávajúca plyn priamo v strede neďalekej galaxie Sochár. A v roku 2013 sa vesmírny teleskop NASA NuSTAR, ktorý deteguje tvrdé röntgenové lúče, rýchlo pozrie rovnakým smerom a objaví pokojne spiacu čiernu dieru (za posledných 10 rokov prešla do neaktívneho stavu).

Hmotnosť spiacej čiernej diery je asi 5 miliónov krát väčšia ako hmotnosť nášho Slnka. Čierna diera sa nachádza v strede galaxie Sculptor, známej aj ako NGC 253.

Plazma vyvrhnutá supermasívnymi čiernymi dierami v centrách galaxií môže preniesť obrovské množstvo energie na obrovské vzdialenosti. Oblasť 3C353, ako ju vidia röntgenové lúče z ďalekohľadov Chandra a Very Large Array, je obklopená plazmou vyvrhnutou z jednej z čiernych dier. Na pozadí obrovských „pier“ žiarenia vyzerajú galaxie ako drobné bodky v strede.

Podľa umelca teda môže vyzerať supermasívna čierna diera s hmotnosťou niekoľko miliónov až miliárd násobkov hmotnosti nášho Slnka. Obtiažnosť vzniku supermasívnej čiernej diery spočíva v tom, že dostatočné množstvo hmoty na to musí byť sústredené v relatívne malom objeme.