Наука

Черная дыра: что это такое

Если говорить упрощенно, черная дыра — это объект, масса и соответственно гравитация которого так велика, что он притягивает к себе «намертво» все, что попало в зону его притяжения.

Представьте себе, что в одном месте скопилось очень много вещества. Его масса и гравитация огромны. Настолько огромны, что ни один объект, попавший в зону гравитации, уже не сможет «вырваться». В физике есть понятие «вторая космическая скорость» — это наименьшая скорость, которая нужна, к примеру, космическому кораблю, чтобы покинуть орбиту вокруг Земли и уйти в космос.

Так вот в случае с черной дырой вторая космическая корость оказывается больше скорости света. А это невозможно по определению — фундаментальный закон Вселенной гласит, что никакой материальный объект не может достичь скорости, большей, чем скорость света. Так что не то что космический корабль, но даже частица света, фотон, не может покинуть нашу огромную массу — его скорости окажется недостаточно. Именно поэтому такие объекты называют «черными дырами»: они поглощают все, в том числе свет.

Черная дыра окружена условной сферой, в радиусе которой вещество и излучение свободно падает сквозь нее в черную дыру, а обратно уже ничего не выходит. Эта сфера называется сферой Шварцшильда; она ограничивает горизонт событий черной дыры.

Приближаясь к сфере Шварцшильда, частицы космического газа испытывают ускорение и начинают излучать в рентгеновском диапазоне. Это излучение имеет характерный спектр. Если из какой-то области Вселенной приходит такое излучение, астрономы понимают: там должна быть черная дыра.

Квазары — мощные источники радиоизлучения — по современным представлениям, тоже являются черными дырами. Точнее, на вопрос «что такое квазар?» можно ответить так: квазар — это объект, порожденный взаимодействием черной дыры в его центре с окружающей материей (межзвездным газом и другими космическими объектами).

Какие бывают черные дыры

Маленькие и большие. И очень большие. И просто огромные. Самая большая черная дыра, известная нам, имеет радиус сферы Шварцшильда около 195 миллиардов километров и массу в 66 миллиардов масс Солнца.

А самые маленькие черные дыры имеют массу от 3 до 10 солнечных.

Как возникают черные дыры?

Самый очевидный способ: большая масса, захватывая вещество, сжимаясь под воздействием собственной гравитации, запускает ядерные реакции и превращается в достаточно массивную звезду, которая, пройдя несколько стадий эволюции, при определенном стечении обстоятельств становится черной дырой.

Другой теоретически возможный способ — столкновение двух, или большего числа, высокоэнергичных частиц. Это и породило апокалиптические слухи в связи с запуском Большого адронного коллайдера: мол, доиграются ученые, сталкивая пучки частиц с большой энергией. Но даже если это и возможно (что пока недоказано), мощность коллайдера для этого нужно увеличить на 39-40 порядков, то есть дописать к нынешней мощности еще сорок нулей.

Чем заняты черные дыры?

В основном, они поддерживают порядок во Вселенной, очищая ее от мусора (квазары) и удерживая звезды в галактиках, чтобы те не разбежались кто куда. Можно сказать, что черные дыры – авторитетные объекты, имеющие во Вселенной немалый вес. В центре каждой галактики всегда есть массивный объект, и почти всегда это сверхмассивная черная дыра.

Черная дыра нашей галактики Млечный путь – это компактный источник радиоизлучения Стрелец A* (произносится «Стрелец А со звёздочкой»), который представляет собой сверхмассивную чёрную дыру массой (4,31 ± 0,36)⋅10⁶ масс Солнца.

Что будет, если попасть в черную дыру?

Многих людей, даже очень далеких от физики (и даже чаще всего именно далеких от физики), занимает вопрос, что будет, если попасть в черную дыру. Все обстоит довольно просто: на пути к черной дыре объект сильно нагреется, а затем его разорвут мощные приливные силы, и в итоге он превратится в горячий газ.

Астрономы впервые услышали «звон» новообразованной черной дыры

Вокруг Света