Чорні діри - мабуть, самі таємничі і загадкові астрономічні об'єкти в нашому Всесвіті, з моменту свого відкриття привертають увагу вчених мужів і розбурхують фантазію письменників-фантастів. Що ж таке чорні діри і що вони з себе представляють? Чорні діри - це згаслої зірки, в силу своїх фізичних особливостей, що володіють настільки високою щільністю і настільки потужною гравітацією, що навіть світла не вдається вирватися за їх межі.
Історія відкриття чорних дір
Вперше теоретичне існування чорних дір, ще задовго до їх фактичного відкриття припустив хтось Д. Мічел (англійський священик з графства Йоркшир, на дозвіллі захоплюється астрономією) в далекому 1783 році. За його розрахунками, якщо наше Сонце взяти і стиснути (кажучи сучасною комп'ютерною мовою - заархівувати) до радіуса в 3 км. утворюється настільки велика (просто величезна) сила гравітації, що навіть світло не зможе її покинути. Так і з'явилося поняття «чорна діра», хоча насправді вона зовсім не чорна, на наш погляд більш відповідним був би термін «чорна діра», адже має місце саме відсутність світла.
Пізніше, в 1918 році про питання чорних дір в контексті теорії відносності писав великий вчений Альберт Ейнштейн. Але тільки в 1967 році стараннями американського астрофізика Джона Уиллера поняття чорних дір остаточно завоювало місце в академічних колах.
Як би там не було, і Д. Мічел, і Альберт Ейнштейн, і Джон Уїллер в своїх роботах припускали тільки теоретичне існування цих загадкових небесних об'єктів в космічному просторі, проте справжнє відкриття чорних дір відбулося в 1971 році, саме тоді вони вперше були помічені в телескоп.
Так виглядає чорна діра.
Як утворюються чорні діри в космосі
Як ми знаємо з астрофізики, всі зірки (в тому числі і наше Сонце) мають деякий обмежений запас палива. І хоча життя зірки може тривати мільярди світлових років, рано чи пізно цей умовний запас палива добігає кінця, і зірка «гасне». Процес «згасання» зірки супроводжується інтенсивними термодинамическими реакціями, в ході яких зірка проходить значну трансформацію і в залежності від свого розміру може перетворитися на білого карлика, нейтронну зірку або ж чорну діру. Причому в чорну діру, зазвичай, перетворюються найбільші зірки, що володіють неймовірно значними розмірами - за рахунок стискання цих самих неймовірних розмірів відбувається багаторазове збільшення маси і сили гравітації новоствореної чорної діри, яка перетворюється на своєрідний галактичний пилосос - поглинає все і вся навколо себе.
Чорна діра поглинає зірку.
Маленька ремарка - наше Сонце по галактичним мірками зовсім не є великою зіркою і після згасання, яке відбудеться приблизно через кілька мільярдів років, в чорну діру, швидше за все, не перетворитися.
Скільки чорних дір існує у Всесвіті
Згідно з теоріями сучасних вчених в нашій галактиці Чумацького шляху може перебувати до сотні мільйонів чорних дір. Не менше їх кількість може бути і в сусідній з нами галактиці Андромеда. до якої від нашого Чумацького шляху летіти всього нічого - 2,5 мільйона світлових років.
Теорія чорних дір
Не дивлячись на величезну масу (яка в сотні тисяч разів перевищує масу нашого Сонця) і неймовірної сили гравітацію побачити чорні діри в телескоп було не просто, адже вони зовсім не випромінюють світла. Вченим вдалося помітити чорну діру тільки в момент її «трапези» - поглинання іншої зірки, в цей момент з'являється характерне випромінювання, яке вже можна спостерігати. Таким чином, теорія чорної діри знайшла фактичне підтвердження.
Властивості чорних дір
Основна властивість чорно діри - це її неймовірні гравітаційні поля, що не дозволяють навколишньому простору і часу залишатися в своєму звичному стані. Так, ви не помилилися, час всередині чорної діри протікає в рази повільніше ніж зазвичай, і якби ви там, то повернувшись назад (якщо б вам так пощастило, зрозуміло) з подивом б помітили, що на Землі пройшли століття, а ви навіть постаріти НЕ встигли. Хоча будемо правдиві, якби всередині чорної діри ви навряд чи б вижили, так як сила гравітації там така, що будь-який матеріальний об'єкт просто розірвала б навіть не на частини, на атоми.
А ось якби ви навіть поблизу чорної діри, в межах дії її гравітаційного поля, то вам теж довелося б не солодко, так як, чим сильніше ви б чинили опір її гравітації, намагаючись відлетіти подалі, тим швидше б впали в неї. Причиною цього здавалося б парадоксу є гравітаційне вихровий поле, яким володіють всі чорні діри.
Що якщо людина потрапить в чорну діру
Випаровування чорних дір
Англійський астроном С. Хокінг відкрив цікавий факт: чорні діри також, виявляється, виділяють випаровування. Правда це стосується лише дірок порівняно невеликої маси. Потужна гравітація біля них народжує пари частинок і античастинок, один з пари втягується дірою всередину, а другий викидається назовні. Таким чином, чорна діра випромінює жорсткі античастинки і гамма-кванти. Це випаровування або випромінювання чорної діри було названо на честь вченого, який відкрив його - «випромінювання Хокінга".
Найбільша чорна діра
Відповідно до теорії чорних дір в центрі майже всіх галактик знаходяться величезні чорні діри з масами від кількох мільйонів до декількох мільярдом сонячних мас. І порівняно недавно вченими було відкрито дві найбільші чорні діри, відомі на сьогоднішній момент, вони знаходяться в двох сусідніх галактиках: NGC 3842 і NGC 4849.
NGC 3842 - найяскравіша галактика в сузір'ї Лева, від нас знаходиться на відстані 320 мільйонів світлових років. У центрі неї бути величезна чорна діра масою в 9,7 мільярда сонячних мас.
NGC 4849 - галактика в скупчення Кома, на відстані 335 мільйонів світлових років від нас може похвалитись не менше значної чорною дірою.
Зони дії гравітаційного поля цих гігантських чорних дір, або кажучи академічною мовою, їх горизонт подій, приблизно в 5 разів більше дистанції від Сонця до Плутона! Така чорна діра з'їла б нашу сонячну систему і навіть не поперхнулася б.
Найменша чорна діра
Але є в великому сімействі чорних дір і зовсім маленькі представники. Так сама карликова чорна діра, відкрита вченими на даний момент по своїй масі всього лише в 3 рази перевершує масу нашого Сонця. По суті це теоретичний мінімум, необхідний для утворення чорної діри, будь та зірка трохи менше, діра б не утворилася.
Чорні діри - канібали
Так, є таке явище, як ми писали вище, чорні діри є свого роду «галактичних пилососами», що поглинають все навколо себе, і в тому числі і ... інші чорні діри. Нещодавно астрономами було виявлено поїдання чорної діри з одній галактиці ще великою чорною ненажерою з іншої галактики.
Цікаві факти про чорні діри
- Згідно гіпотезам деяких вчених чорні діри є не тільки галактичних пилососами, всмоктуючими все в себе, але при певних обставинах можуть і самі породжувати нові всесвіти.
- Чорні діри можуть випаровуватися згодом. Вище ми писали, що англійським вченим Стівеном Хокінгом було відкрито, що чорні діри мають властивість випромінювання і через якийсь дуже великий відрізок часу, коли поглинати навколо буде вже нічого, чорна діра почне більше випаровувати, поки з часом не віддасть всю свою масу в навколишній космос. Хоча це тільки припущення, гіпотеза.
- Чорні діри уповільнюють час і викривляють простір. Про сповільнення часу ми вже писали, а й простір в умовах чорної діри буде абсолютно викривлене.
- Чорні діри обмежують кількість зірок у Всесвіті. А саме їх гравітаційні поля перешкоджають охолодженню газових хмар в космосі, з яких, як відомо, народжуються нові зірки.
І на завершення пропонуємо вам цікавий науково-документальний фільм про чорні діри від каналу Discovery