Чёрные дыры

                Чёрные дыры

     Черная дыра - космический объект, который образуется при неограниченном гравитационном сжатии (гравитационном коллапсе) массивных космических тел. Существование этих объектов предсказывает общая теория относительности.

        Термин "черная дыра" появился совсем недавно. Его ввел в обиход в 1969 г. американский ученый Джон Уилер как метафорическое выражение представления, возникшего по крайней мере 200 лет назад, когда существовали две теории света: в первой, которой придерживался Ньютон, считалось, что свет состоит из частиц; согласно же второй теории, свет – это волны. Сейчас мы знаем, что на самом деле обе они правильны.

    Что из себя представляют Чёрные Дыры.

Одним из самых парадоксальных объектов, находящихся в космосе, - являются так называемые "черные дыры", или коллапсары - тела бесконечно большой плотности.

Сущность данного парадокса заключается в том, что интенсивность гравитационного взаимодействия тел определяется их массой, все же другие

известные виды их взаимодействия от массы не зависят. Это означает, что если

количество частиц вещества в некоторой области пространства превысит

определенное критическое значение, то гравитационные силы будут превалировать

над всеми другими, а вследствие того, что гравитационные силы являются всегда

силами притяжения, данное тело будет сжиматься. После того как открыли

нейтроны, это помогло узнать конечную судьбу тяжелых звезд: огромное

тяготение "вдавливает" свободные электроны в протоны, и возникают

электрически нейтральные частицы - нейтроны. Рождается нейтронная звезда,

вещество которой имеет невероятную плотность. Кусочек такой материи размером

с кубик пиленого сахара весит один миллиард тонн, а нейтронная песчинка

уравновесила бы мощный электровоз. Поскольку же пространство-время в общей

теории относительности предполагается непрерывным, то этому сжатию нельзя

положить никакого обоснованного предела. В итоге, согласно данной теории

получается, что такое тело должно сжаться в точку, при этом интенсивность

гравитационных полей вблизи него возрастает до бесконечности, а пространство

искривится настолько, что полностью замкнется, скорость же, необходимая для

того чтобы покинуть пределы этого скопления, может сколь угодно превысить

скорость света, а значит, ни одна частица вещества и ни один квант излучения

не сможет уже этого сделать, то есть образуется объект, способный поглощать в

себя любое количество любой материи и ничего не выпускать обратно.Так, любое

тело, упавшее на поверхность такого объекта, будет действительно поглощено им

безвозвратно вследствие того, что составляющие это тело барионы-вакансии под

действием мощных сил тяготения сольются с пузырем, в результате чего тело

потеряет всякую индивидуальность и обособленность.

        

       

Как Черные дыры образуются.

Черные дыры не могут быть замечены непосредственно, но астрономы могут видеть

доказательство их существования, когда газы извергаются на звезду-

спутник.Если взорвать динамит, то крошечные осколки взрывчатого вещества

глубоко вонзятся в ближайшие объекты, таким образом оставляя несмываемый

доказательство произошедшего взрыва.Астрономы нашли подобный отпечаток на

звезде, которая движется по орбите вокруг    чёрной дыры, небезосновательно

полагая, чтобы данная чёрная дыра - бывшая      звезда, которая разрушилась

настолько сильно, что даже свет не может

                                                 Момент превращения звезды в чёрную дыру     

преодолеть её силу гравитации, -

возникла в результате взрыва сверхновой звезды. К этому времени, астрономы

наблюдали взрывы сверхновых звёзд и обнаружили на их месте пятнистые объекты,

которые, по их мнению, и являются чёрными дырами. Новое открытие - первое

реальное доказательство связи между одним событием и другим. (Чёрные дыры

нельзя непосредственно увидеть, но о их присутствии иногда можно судить по

действию их гравитационного поля на ближайшие объекты. Система "звезда-и-

чёрная дыра", обозначенная как GRO J1655-40, находится приблизительно на

удалении в 10,000 световых лет в пределах нашей галактики Млечного пути.

Обнаруженная в 1994 году, она привлекла внимание астрономов сильными

вспышками рентгеновских лучей и обстрелом радиоволн, поскольку чёрная дыра

выталкивала газы на звезду-спутник, находящуюся на расстоянии 7.4 миллионов

миль. Исследователи из Испании и Америки начали внимательно присматриваться к

звезде-спутнику, полагая, что она могла сохранить какой-либо след,

свидетельствующий о процессе формирования чёрной дыры.Считается, что черные

дыры, размером со звезду, являются телами больших звёзд, которые просто

уменьшились до таких размеров после того, как израсходовали всё своё

водородное топливо. Но по непонятным пока причинам, затухающая звезда

трансформируется в сверхновую прежде, чем взорваться. Наблюдения системы GRO

J1655-40 в августе и сентябре 1994 года позволили зафиксировать, что потоки

выбрасываемого газа имели скорость, составляющую до 92 % от скорости света,

что частично доказывало наличие там чёрной дыры. Если учёные не ошибаются, то

часть взорвавшихся звезд, которые, вероятно, в 25-40 раз больше, чем наше

Солнце, превратилась в выжившие спутники. Это именно те данные, которые

астрономы обнаружили. Атмосфера звезды-спутника содержала более высокую, чем

обычно, концентрацию кислорода, магния, кремния и серы - тяжелые элементы,

которые могут быть созданы в большом количестве только при температуре в

мультимиллиард градусов, которая достигается во время взрыва суперновой

звезды. Это и явилось первым доказательством, действительно подтверждающим

справедливость теории о том, что некоторые чёрные дыры вначале возникли как

сверхновые звёзды, поскольку увиденное не могло быть рождено звездой, которую

наблюдали астрономы.

                        Гипотезы и парадоксы                         

Общая теория относительности, как известно, предсказала, что масса искривляет

пространство. И уже через четыре года после опубликования работы Эйнштейна

этот эффект был обнаружен астрономами. При полном солнечном затмении, проводя

наблюдения с телескопом, астрономы видели звезды, которые на самом деле были

заслонены краем черного лунного диска, покрывшего Солнце. Под действием

солнечной гравитации изображения звезд сместились. (Здесь поражает еще и

точность измерения, потому что сместились они меньше, чем на одну тысячную

градуса!) Астрономы теперь точно знают, что под влиянием "линзы тяготения",

которую представляют собой тяжелые звезды и, прежде всего, черные дыры,

реальные позиции многих небесных тел на самом деле отличаются от тех, что нам

видятся с Земли. Далекие галактики могут выглядеть для нас бесформенными и

более яркими, чем они есть на самом деле из-за того, что на пути к Земле их

свет взаимодействует со множеством "линз тяготения". Иногда луч, проходя мимо

тяжелого объекта, расщепляется, и тогда наблюдатель с Земли видит множество

изображений одного и того же объекта, или же они сливаются в кольцо.

Моделирование на компьютере показало, например, что свечение газового диска,

вращающегося вокруг черной дыры, видно и сзади ее "капсулы". Это означает:

тяготение столь велико и пространство так закручено, что свет проходит по

кругу. Поистине там можно увидеть то, что происходит за углом. Вообразив

совершенно невероятное: некий отважный космонавт решил направить свой корабль

к черной дыре, чтобы познать ее тайны. Что он увидит в этом фантастическом

путешествии? По мере приближения к цели часы на космическом корабле будут все

больше и больше отставать - это вытекает из теории относительности. На

подлете к цели наш путешественник окажется как бы в трубе, кольцом окружающей

черную дыру, но ему будет казаться, что он летит по совершенно прямому

тоннелю, а вовсе не по кругу. Но космонавта ждет еще более удивительное

явление: попав за "горизонт событий" и двигаясь по трубе, он будет видеть

свою спину, свой затылок... 

Общая теория относительности говорит, что понятия

"вовне" и "внутри" не имеют объективного смысла, они относительны так же, как

указания "налево" или "направо", "верх" или "низ". Вся эта парадоксальная

путаница с направлениями очень плохо согласуется с нашими повседневными

оценками. Как только корабль пересечет границу черной дыры, люди на Земле уже

не смогут ничего увидеть из того, что там будет происходить. А на корабле

остановятся часы, все краски будут смещены в сторону красного цвета: свет

потеряет часть энергии в борьбе с гравитацией. Все предметы приобретут

странные искаженные очертания. И, наконец, даже если эта черная дыра будет

всего вдвое тяжелее, чем наше Солнце, притяжение станет столь сильным, что и

корабль, и его гипотетический капитан будут вытянуты в шнурок и вскорости

разорваны. Материя, попавшая внутрь черной дыры, не сможет противостоять

силам, влекущим ее к центру. Вероятно, материя распадется и перейдет в

сингулярное состояние. Согласно некоторым представлениям, эта распавшаяся

материя станет частью какой-то иной Вселенной - черные дыры связывают наш

космос с другими мирами.

Из окружающей ее окрестности черная дыра высасывает гигантские количества

материи: в каждую минуту проглатывается масса, равная нашему земному шару. Но

прежде чем исчезнуть в утробе черной дыры, материя завихряется, как вода в

ванне при спуске. Все быстрее и быстрее вращается ее поток, и, поскольку ее

частицы все сильнее ударяются одна о другую, они нагреваются на многие

миллионы градусов Цельсия. Столкновение частиц и рождает рентгеновское

излучение, которое улавливают земные астрофизики. Космические процессы, о

которых здесь было рассказано, в настоящее время происходят достаточно редко.

Почти все рентгеновские лучи, которые в наши дни регистрирует спутник

"Росат", приходят к нам из далекого прошлого, когда образование звезд шло

энергичнее. Но к тому времени уже были черные дыры.

А в конце

февраля 1998 года, в журнале "Астрономические известия" появилась статья, в

которой исследователи пытаются определить время "наибольшего аппетита" у

черных дыр. Расчеты показывают, что таким аппетитом они обладали еще до того,

как большинство газовых шаров сжалось и превратилось в яркие звезды. Черные

дыры в те времена отличались поистине колоссальной прожорливостью.

Следовательно, можно полагать, что черные дыры появились вскоре после

первоначального взрыва, породившего нашу Вселенную, но еще до того, как

возникли первые звезды. Многое говорит и о том, что такие сверхмассивные

черные дыры стали ядрами, вокруг которых впоследствии образовались галактики,

объединяющие миллиарды солнц. Если эта гипотеза выдержит проверку временем,

то она заставит изменить принятую ныне модель первоначаль ного образа

мироздания.

Много интересного можно узнать о чёрных дырах, занимаясь их изучением вплотную. В безднах Вселенной так много всего нового и неизвестного, что  будет изучаться, я думаю, ещё долгое время.

    Есть уверенность, что с усовершенствованием техники мы сможем когда-нибудь узнать, опровергнуть или доказать сегодняшние предположения и гипотезы, которые люди высказывали сотни лет назад.