Потрапити в чорну діру - це найгірший спосіб померти.
Хеллоуїн – час, коли його переслідують привиди, гобліни та упири, але немає нічого страшнішого у всесвіті, ніж Чорна діра.
Чорні діри – області в космосі, де гравітація настільки сильна, що ніщо не може уникнути – є гарячою темою в новинах сьогодні. Половина 2020 Нобелівської премії з фізики був нагороджений Роджером Пенроузом за його математичну роботу, яка показала, що чорні діри є неминучим наслідком теорії гравітації Ейнштейна. Андреа Гез і Рейнхард Гензель поділилися іншою половиною, щоб показати це масивна чорна діра знаходиться в центрі нашої галактики.
Чорні діри страшні з трьох причин. Якби ви впали в чорну діру, що залишилася після смерті зірки, вас розтерзали б. Крім того, масивні чорні діри, які можна побачити в центрі всіх галактик, мають ненаситний апетит. А чорні діри – це місця, де закони фізики стерті.
Я вивчаю чорні діри більше 30 років. Зокрема, Я зосередився на надмасивних чорних дірах що ховаються в центрі галактик. Більшу частину часу вони неактивні, але коли вони активні і їдять зірки та газ, область, близька до чорної діри, може затьмарити всю галактику, в якій вони знаходяться. Називаються галактики, де активні чорні діри квазари. З огляду на все, що ми дізналися про чорні діри за останні кілька десятиліть, їх все ще багато загадки для розгадки.
Смерть через чорну діру
Очікується, що чорні діри утворяться, коли загине масивна зірка. Після того, як ядерне паливо зірки вичерпується, її ядро руйнується до найщільнішого стану матерії, який тільки можна уявити, у сто разів щільнішого за атомне ядро. Це настільки щільно, що протони, нейтрони та електрони більше не є дискретними частинками. Оскільки чорні діри темні, їх знаходять, коли вони обертаються навколо звичайної зірки. Властивості звичайної зірки дозволяють астрономам зробити висновок про властивості її темного супутника, чорної діри.
Перша чорна діра була підтверджена Лебідь X-1, найяскравіше джерело рентгенівського випромінювання в сузір'ї Лебедя. Відтоді в системах, де звичайна зірка обертається навколо чорної діри, було відкрито близько 50 чорних дір. Вони є найближчими прикладами о 10 мільйонів, які, як очікується, будуть розсіяні через Чумацький Шлях.
Чорні діри — це гробниці матерії; ніщо не може уникнути їх, навіть світло. The доля будь-кого, хто потрапить у чорну діру було б болючим «спагетифікацією», ідею, яку популяризував Стівен Гокінг у своїй книзі «Коротка історія часу». Під час спагетифікації інтенсивна гравітація чорної діри розтягне вас на частини, розділивши ваші кістки, м’язи, сухожилля і навіть молекули. Як описав поет Данте слова над воротами пекла у своїй поемі «Божественна комедія»: «Покиньте надію, усі, хто входить сюди».
Голодний звір у кожній галактиці
За останні 30 років спостереження з с Космічний телескоп Хаббла показали це центри всіх галактик мають чорні діри. Більші галактики мають більші чорні діри.
Природа знає, як створити чорні діри в приголомшливому діапазоні мас: від трупів зірок, що в кілька разів перевищують масу Сонця, до монстрів, у десятки мільярдів разів більші. Це як різниця між яблуком і Великою пірамідою Гізи.
Лише минулого року астрономи опублікували перша в історії картина чорної діри і його горизонт подій, звір масою 7 мільярдів сонячної маси в центрі еліптичної галактики M87.
Вона в тисячу разів більша за чорну діру в нашій галактиці, першовідкривачі якої отримали цьогорічну Нобелівську премію. Ці чорні діри більшу частину часу темні, але коли їхня гравітація притягує сусідні зірки та газ, вони спалахують у інтенсивній діяльності та викачують величезну кількість радіації. Масивні чорні діри небезпечні двома способами. Якщо ви підійдете занадто близько, вас втягне величезна гравітація. А якщо вони перебувають у активній фазі квазара, ви будете вражені високоенергетичним випромінюванням.
Наскільки яскравий квазар? Уявіть, що ви зависаєте над таким великим містом, як Лос-Анджелес вночі. Приблизно 100 мільйонів вогнів від автомобілів, будинків і вулиць у місті відповідають зіркам у галактиці. За цією аналогією чорна діра в своєму активному стані схожа на джерело світла діаметром 1 дюйм в центрі Лос-Анджелеса, яке затьмарює місто в сотні чи тисячі разів. Квазари - найяскравіші об'єкти у Всесвіті.
Надмасивні чорні діри дивні
Команда найбільша чорна діра, відкрита на сьогодні важить у 40 мільярдів разів більше за масу Сонця, або в 20 разів більше за розміри Сонячної системи. У той час як зовнішні планети нашої Сонячної системи обертаються раз на 250 років, цей набагато масивніший об’єкт обертається раз на три місяці. Його зовнішній край рухається вдвічі менше швидкості світла. Як і всі чорні діри, величезні захищені від зору горизонт подій. У їхніх центрах є сингулярність, точка простору, де щільність нескінченна. Ми не можемо зрозуміти внутрішню частину чорної діри, тому що закони фізики руйнуються. Час завмирає на горизонті подій, а гравітація стає нескінченною в сингулярності.
Хороша новина про масивні чорні діри полягає в тому, що ви можете вижити, впавши в одну. Хоча їхня гравітація сильніша, сила розтягування слабша, ніж це було б із маленькою чорною дірою, і вона не вб’є вас. Погана новина полягає в тому, що горизонт подій позначає край прірви. Ніщо не може втекти з горизонту подій, тому ви не можете втекти або повідомити про свій досвід.
За словами Стівена Гокінга, чорні діри є повільно випаровується. У далекому майбутньому Всесвіту, ще довго після того, як усі зірки загинуть, а галактики будуть вирвані з поля зору через прискорення космічного розширення, чорні діри стануть останніми вцілілими об’єктами.
Найбільш масивні чорні діри займуть неймовірна кількість років для випаровування, оцінюється як 10 до 100-го ступеня або 10 зі 100 нулями після нього. Найстрашніші об’єкти у Всесвіті майже вічні.
Автор: Кріс Імпі, заслужений професор астрономії Університету Арізони
Спочатку опубліковано на Бесіда.
