Практически каждый пользователь интернета слышал о черных дырах, но далеко не все могут объяснить, что это такое. Чаще всего ограничиваются фразой: «Это черный шар в космосе, который все засасывает». Давайте разберемся, что же скрывается за этим популярным образом и почему черные дыры — одни из самых загадочных объектов во Вселенной.
Почему «черная» и почему «дыра»?
Ответ на оба вопроса кроется в гравитации. Гравитация черной дыры настолько чудовищно сильна, что ничто, даже свет, не может вырваться из ее объятий. Поскольку свет не отражается и не излучается, для наблюдателя дыра выглядит абсолютно черной.
Но почему же «дыра», если объект, по сути, шарообразный? Для объяснения в физике используется концепция «пространственно-временной ткани». Представьте, что Вселенная — это натянутое полотно. Массивные объекты, подобно шарам, прогибают это полотно, создавая гравитационные «воронки». Чем больше масса, тем глубже воронка.
Черная дыра обладает такой колоссальной массой, сконцентрированной в крошечном объеме, что она не просто прогибает, а буквально прорывает эту ткань, образуя бездонную «дыру» в самой структуре пространства-времени.
Именно этот образ и дал название феномену.
Рождение из пепла звезды
Откуда же берутся эти монстры? Они не возникают из ниоткуда. Черная дыра рождается в результате гравитационного коллапса — катастрофического сжатия под действием собственной тяжести. Чаще всего прародителями черных дыр становятся массивные звезды.
Когда у звезды, чья масса более чем в 8 раз превышает массу нашего Солнца, заканчивается термоядерное топливо, внутреннее давление больше не может противостоять чудовищной силе гравитации. Звезда обрушивается внутрь себя. Если остающаяся масса достаточно велика, коллапс невозможно остановить — материя сжимается в точку с бесконечной плотностью, рождая черную дыру. Для сравнения: чтобы Земля превратилась в черную дыру, ее нужно сжать до размеров яблока.
Гравитация, искажающая время
Свойства черных дыр граничат с научной фантастикой. Многие помнят фильм «Интерстеллар», где герои посещают планету вблизи черной дыры. Там время течет гораздо медленнее, чем в остальной Вселенной.
Обратите внимание: Взрыва необычайно яркой сверхновой не было, во всем виновата черная дыра.
Этот эффект — не выдумка сценаристов, а прямое следствие Общей теории относительности Эйнштейна. Мощная гравитация не только искривляет пространство, но и замедляет ход времени. Чем ближе к источнику гравитации, тем медленнее течет время относительно удаленных областей.Путешествие за горизонт: сингулярность
Что же ждет смельчака, который отважится нырнуть в черную дыру? Сначала он пересечет горизонт событий — невидимую границу, из-за которой нет возврата. Ничто, даже информация, не может вырваться обратно. Само путешествие будет фатальным: чудовищные приливные силы (разница в гравитации между головой и ногами) растянут тело в длинную тонкую нить — этот процесс называют «спагеттификацией».
Но если предположить, что путешественник каким-то чудом выжил, в самом центре черной дыры его ждет величайшая загадка — сингулярность. Это точка, где плотность и кривизна пространства-времени становятся бесконечными, а знакомые нам законы физики перестают работать. В сингулярности нарушается сама связь между пространством и временем. Можно провести аналогию с куском глины: мы можем сказать, что сначала он был шаром, потом кубом, потом блином — у каждого состояния был свой момент во времени. В сингулярности же времени, в нашем понимании, не существует, поэтому о «предыдущих состояниях» говорить бессмысленно. Это область, где наше знание заканчивается и начинается чистая математика.
Это лишь краткое введение в удивительный мир черных дыр. Их изучение продолжается, и каждая новая теория или наблюдение приоткрывают завесу над тайнами Вселенной.
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Такая обычная черная дыра.