Падение в черную дыру - худший способ умереть.
Хэллоуин - время, когда его преследуют призраки, гоблины и упыри, но во вселенной нет ничего страшнее черная дыра.
Черные дыры - области в космосе, где гравитация настолько сильна, что ничто не может вырваться, - в наши дни горячая тема в новостях. Половина 2020 Нобелевская премия по физике был присужден Роджеру Пенроузу за его математическую работу, показавшую, что черные дыры являются неизбежным следствием теории гравитации Эйнштейна. Андреа Гез и Рейнхард Гензель разделили вторую половину за то, что показали, что массивная черная дыра находится в центре нашей галактики.
Черные дыры пугают по трем причинам. Если вы упадете в черную дыру, оставшуюся после смерти звезды, вас разорвет на куски. Кроме того, у массивных черных дыр в центре всех галактик ненасытный аппетит. А черные дыры - это места, где нарушаются законы физики.
Я изучаю черные дыры более 30 лет. В частности, Я сосредоточился на сверхмассивных черных дырах которые прячутся в центре галактик. Большую часть времени они неактивны, но когда они активны и поедают звезды и газ, область, близкая к черной дыре, может затмить всю галактику, в которой они находятся. Галактики, в которых активны черные дыры, называются квазары. Несмотря на все, что мы узнали о черных дырах за последние несколько десятилетий, есть еще много загадки, чтобы разгадать.
Смерть от черной дыры
Ожидается, что черные дыры образуются при смерти массивной звезды. После того, как ядерное топливо звезды исчерпано, ее ядро схлопывается до самого плотного состояния материи, которое только можно вообразить, в сто раз более плотного, чем атомное ядро. Он настолько плотный, что протоны, нейтроны и электроны больше не являются дискретными частицами. Поскольку черные дыры темные, они обнаруживаются при они вращаются вокруг нормальной звезды. Свойства нормальной звезды позволяют астрономам делать выводы о свойствах ее темного компаньона, черной дыры.
Первая подтвержденная черная дыра была Лебедь X-1, самый яркий рентгеновский источник в созвездии Лебедя. С тех пор около 50 черных дыр было обнаружено в системах, где нормальная звезда вращается вокруг черной дыры. Это ближайшие примеры примерно 10 миллионов, которые, как ожидается, будут разбросаны по Млечному Пути.
Черные дыры - это могилы материи; ничто не может избежать их, даже свет. В судьба любого, кто попадет в черную дыру было бы болезненным «спагеттификацией», идея, популяризированная Стивеном Хокингом в его книге «Краткая история времени. » При спагеттификации сильная гравитация черной дыры разлучила бы вас, разделив ваши кости, мышцы, сухожилия и даже молекулы. Как поэт Данте описал слова над вратами ада в своей поэме «Божественная комедия»: «Оставьте надежду, все входящие сюда».
Голодный зверь в каждой галактике
За последние 30 лет наблюдения с Космический телескоп Хаббла показали, что в центре всех галактик есть черные дыры. У больших галактик есть большие черные дыры.
Природа знает, как создавать черные дыры ошеломляющего диапазона масс - от звездных трупов, в несколько раз превышающих массу Солнца, до монстров, в десятки миллиардов раз массивнее. Это похоже на разницу между яблоком и Великой пирамидой в Гизе.
Только в прошлом году астрономы опубликовали первая фотография черной дыры и его горизонт событий - зверь с массой в 7 миллиардов солнечных в центре эллиптической галактики M87.
Это более чем в тысячу раз больше черной дыры в нашей галактике, первооткрыватели которой получили в этом году Нобелевскую премию. Эти черные дыры большую часть времени темные, но когда их гравитация притягивает близлежащие звезды и газ, они вспыхивают, вызывая интенсивную активность и выбрасывая огромное количество излучения. Массивные черные дыры опасны по двум причинам. Если вы подойдете слишком близко, огромная гравитация поглотит вас. А если они находятся в активной фазе квазара, вы будете поражены излучением высокой энергии.
Насколько ярок квазар? Представьте, что вы парите над большим городом, например, над Лос-Анджелесом ночью. Примерно 100 миллионов огней от автомобилей, домов и улиц города соответствуют звездам в галактике. По этой аналогии черная дыра в активном состоянии подобна источнику света диаметром 1 дюйм в центре Лос-Анджелеса, который затмевает город в сотни или тысячи раз. Квазары - самые яркие объекты во Вселенной.
Сверхмассивные черные дыры странны
Ассоциация самая большая черная дыра обнаружена до сих пор весит в 40 миллиардов раз больше массы Солнца, или в 20 раз больше солнечной системы. В то время как внешние планеты в нашей солнечной системе обращаются по орбите раз в 250 лет, этот гораздо более массивный объект вращается раз в три месяца. Его внешний край движется со скоростью вдвое меньшей скорости света. Как и все черные дыры, огромные из них скрыты от глаз горизонт событий. В их центрах есть особенность, точка в пространстве, где плотность бесконечна. Мы не можем понять внутреннюю часть черной дыры, потому что законы физики нарушаются. Время замирает на горизонте событий, а в сингулярности гравитация становится бесконечной.
Хорошая новость о массивных черных дырах заключается в том, что вы можете выжить, упав в одну из них. Хотя их гравитация сильнее, сила растяжения слабее, чем у маленькой черной дыры, и она не убьет вас. Плохая новость в том, что горизонт событий отмечает край пропасти. Ничто не может ускользнуть из-за горизонта событий, поэтому вы не можете убежать или сообщить о своем опыте.
По словам Стивена Хокинга, черные дыры медленно испаряется. В далеком будущем Вселенной, спустя много времени после того, как все звезды умрут и галактики исчезнут из поля зрения ускоряющегося космического расширения, черные дыры будут последними выжившими объектами.
Самые массивные черные дыры займут невообразимое количество лет, чтобы испариться, оценивается как 10 в сотой степени или 100 со 10 нулями после него. Самые страшные объекты во Вселенной почти вечны.
Автор Крис Импи, заслуженный профессор астрономии Университета Аризоны
Изначально опубликован на Беседа.
