7 занимательных вопросов о черных дырах Можно ли их фотографировать, а также как они влияют на время и пространство.

[Karabasik]

7 занимательных вопросов о черных дырах​

Можно ли их фотографировать, а также как они влияют на время и пространство.

Черные дыры завораживают и будоражат воображение самим фактом своего существования. Что скрывается за горизонтом событий и почему эти космические хищники продолжают ставить ученых в тупик? Рассказываем то, о чем вы могли не знать.

1. Как выглядит черная дыра​

Фото: The universe 001/Shutterstock/FOTODOM
Черные дыры, искажая пространство-время и поглощая свет, создают «тень», которую впервые максимально реалистично изобразили в фильме «Интерстеллар» при научной поддержке физика Кипа Торна
Черные дыры настолько массивны и вращаются так быстро, что искажают пространство-время, не позволяя ничему вырваться из их гравитационного притяжения. Поскольку черная дыра поглощает свет, она отбрасывает «тень» — темную область на фоне светящегося аккреционного диска, которая выглядит почти как идеальный круг.


По этой причине сложно изобразить черную дыру в художественных фильмах. Максимально реалистично черные дыры впервые показали в голливудской картине «Интерстеллар». Их внешний вид был рассчитан с помощью уравнений — этим занимался известный физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии Кип Торн, которого попросили быть научным консультантом фильма.

2. Похожа ли черная дыра на вихрь​

Фото: varuna/Shutterstock/FOTODOM
Черные дыры закручивают пространство-время вокруг себя, создавая сильный гравитационный вихрь, который затягивает объекты к центру
В какой-то степени — да, черные дыры похожи на вихрь. Лучше всего эта аналогия работает для вращающихся черных дыр, которые, в отличие от неподвижных, действительно закручивают пространство вокруг себя.

Представьте воронку смерча: ближе к центру воздух вращается быстрее, а на окраинах — медленнее. Нечто похожее происходит и с черной дырой. Сама дыра — это не просто комок материи, а область чудовищно искривленного пространства-времени. Это искривление и создает эффект гигантского космического водоворота. Ближе к центру пространство «закручивается» с огромной скоростью, и любой объект, попавший в эту область, будет неизбежно затянут в спираль, подобно автомобилю, подхваченному торнадо.

Таким образом, вихрь — это отличная метафора, чтобы понять, как гравитация черной дыры управляет движением всего, что оказывается рядом с ней.

3. Можно ли сфотографировать черную дыру​

Фото: Event Horizon Telescope
Первое изображение черной дыры показало темную сферу со светящимся кольцом
Черную дыру можно сфотографировать, но это не так просто. Первое в истории фото черной дыры удалось сделать в 2019 году проекту Event Horizon Telescope. Хотя изображение получилось размытым, оно показало, что черная дыра выглядит как темная сфера, окруженная святящимся кольцом.

«По мере приближения газового облака к черной дыре оно ускоряется и нагревается, — пояснял Джозеф Питерс, астрофизик из Оксфордского университета. — Чем быстрее и горячее становится облако, тем ярче оно светится. В конце концов газовое облако оказывается достаточно близко, чтобы притяжение черной дыры растянуло его в тонкую дугу».

Изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики Messier 87, находящейся на расстоянии около 55 млн световых лет от Земли, облетело весь мир. Чтобы его получить, астрономы использовали данные, собранные за несколько лет с помощью восьми телескопов, синхронизированных по всему миру. Таким образом, это реконструированное изображение, а не фотография.

4. Куда пропадает звезда, которая стала черной дырой​

Фото: REDPIXEL.PL/Shutterstock/FOTODOM
Когда у массивной звезды заканчивается топливо, ее ядро коллапсирует в сингулярность с бесконечной плотностью, образуя черную дыру
Когда у массивной звезды заканчивается топливо, ее ядро под действием собственной гравитации катастрофически сжимается. Если масса ядра достаточна, коллапс останавливается, только когда оно сжимается в точку с бесконечной плотностью — сингулярность. Вещество внешних оболочек звезды падает на эту сингулярность, и ее гравитационное поле становится полем черной дыры. Так что можно сказать, что черная дыра — это и есть «труп» звезды.

5. Правда ли, что черная дыра искривляет время​

Фото: FlashMovie/Shutterstock/FOTODOM
Черная дыра искривляет пространство-время так сильно, что время возле ее горизонта событий для внешнего наблюдателя почти останавливается, тогда как для находящегося внутри оно течет нормально
Для внешнего наблюдателя время около горизонта событий практически останавливается, в то время как для того, кто находится в сильном гравитационном поле, оно течет нормально. Это не фантастика, а подтвержденное наукой явление, которое, например, учитывают GPS-спутники на орбите Земли.



Эйнштейн показал, что гравитация — это не просто сила притяжения, а искривление самого пространства-времени. Чем массивнее объект, тем сильнее он искривляет ткань реальности вокруг себя. А время является частью этой ткани.

Приведем аналогию. Представьте себе упругую натянутую простыню — это и есть пространство-время. Если положить на нее тяжелый шар, он создаст воронку. Если вы запустите маленький шарик рядом с этой воронкой, он покатится по искривленной поверхности, как бы «притягиваясь» к тяжелому шару. Шарик движется по прямой, но в искривленном пространстве эта «прямая» становится кривой. Точно так же «изгибается» и время.

6. Правда ли, что черная дыра искривляет пространство​

Фото: Mohd. Afuza/Shutterstock/FOTODOM
Черная дыра — это не просто объект в пространстве, а гигантская гравитационная «воронка»
Черная дыра искривляет не только время, но и пространство: получается что-то вроде батута, который прогнулся под лежащим на нем тяжелым камнем. Ученые смогли выяснить это благодаря теории относительности Эйнштейна, которая однозначно предсказывает многие космические явления. Черная дыра — это не просто объект в пространстве, а гигантская гравитационная «воронка», чья форма определяет движение всего, что оказывается рядом.

7. Почему черная дыра​

Фото: Elena11/Shutterstock/FOTODOM
Гравитационное поле черной дыры действует как смертельная ловушка
Черные дыры называют космическими хищниками за их способность необратимо поглощать все, что оказывается слишком близко. Их гравитационное поле действует как смертельная ловушка: у каждой дыры есть «территория» — горизонт событий, пересечение которой означает гибель для любого объекта, будь то планета, звезда или даже свет. Как лев не отпускает добычу, так и черная дыра не выпускает ничего из-за своего горизонта.

Процесс «поедания» тоже напоминает охоту хищника. Под действием чудовищной гравитации приближающиеся объекты разрываются на раскаленные потоки газа, которые формируют светящийся диск перед окончательным падением в бездну. При этом дыры растут, поглощая материю, оставаясь вершиной пищевой цепи Вселенной — они способны даже «пожирать» друг друга при столкновениях.