Виды черных дыр и их структура: объяснение для чайников

Черные дыры для "чайников": структура, виды, объяснение

Иван Иван 10 Июль 2017 2 644 Время чтения:
Содержание
Содержание

    Черные дыры. Современное представление

    Черные дыры будоражат воображение многих - как ученых, так и людей далеких от мира науки. Причем не все понимают, что это такое – черная дыра.

    Если говорить откровенно, на 100% никто на Земле не знает, что это за объект. Черная дыра поглощает свет, а значит, на нее нельзя просто так посмотреть. Другими словами, непосредственное наблюдение невозможно.

    Существование этих загадочных областей пространства-времени было предсказано в рамках общей теории относительности и пока что остается гипотетическим, хотя практически все ученые сходятся во мнении, что черные дыры действительно существуют.

    Черная дыра – область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой столь велико, что ни один объект (даже двигаясь со скоростью света) не может его преодолеть.

    Черная дыра обладает очень высокой плотностью. Так, черная дыра с массой Земли имела бы радиус всего 9 миллиметров. Хотите превратить Землю в черную дыру? Сожмите ее до размеров шарика с диаметром 18 миллиметров. Объект с такой плотностью начнет поглощать свет, который падает на него.

    Как "увидеть" черную дыру? Только по косвенным признакам.  Например, если черная дыра входит в состав системы с видимой звездой, газ звезды будет притягиваться под действием гравитации. При этом нагретый газ станет источником интенсивного рентгеновского излучения, уже можно зарегистрировать.

    Фактически вопрос существования черных дыр и в настоящее время остается открытым, так как экспериментальных подтверждений существования черных дыр нет.

    Структура черной дыры

    Для лучшего понимания самого понятия черной дыры рассмотрим случай так называемой шварцшильдовской черной дыры. Это упрощенная модель - сферически симметричная черная дыра, которая характеризуется только массой.

    Такая черная дыра может быть порождена гипотетической умирающей  звездой, лишенной как электрического заряда, так и магнитного поля. К тому же, эта звезда не должна вращаться. Для наглядности представим структуру  черной дыры на рисунке ниже:

    Шварцшильдовская черная дыра
    Шварцшильдовская черная дыра

    Как видим, черную дыру окружает фотонная сфера, состоящая из лучей света, захваченных дырой и движущихся по неустойчивым круговым орбитам вокруг нее. Внутри фотонной сферы находится горизонт событий. Горизонт событий – это точка невозврата из черной дыры.

    Материя и информация, попавшие за горизонт событий, уже никогда не смогут вырваться за пределы этой односторонне пропускающей поверхности.

    Наконец, в центре черной дыры находится сингулярность – область бесконечно сильно искривленного пространства-времени. Все то, что проваливается за горизонт событий, засасывается в сингулярность, где прекращает свое существование в привычном нам виде.

    Виды черных дыр во Вселенной

    Современная астрофизика рассматривает три типа черных дыр во Вселенной: звездные, сверхмассивные и реликтовые.

    Звездные черные дыры

    Это черные дыры со звездными массами. Они возникают как результат жизни массивных звезд. Отметим, что черные дыры образуются только из звезд, масса которых превышает массу Солнца в 20-40 раз.

    Другой вариант образования звездной черной дыры - аккреция газа.

    Аккреция - это падение вещества из окружающего пространства на космическое тело.

    Газ "падает" на нейтронную звезду до тех пор, пока масса последней не превзойдет максимально возможной  массы для нейтронных звезд. В таком случае нейтронная звезда коллапсирует в маломассивную черную дыру.

    Черная дыра в центе галактики Млечный Путь
    Черная дыра в центе галактики Млечный Путь

    Сверхмассивные черные дыры

    Предпологают, что такие черные дыры находятся в центрах галактик. Их масса может составлять до 10 в девятой степени масс Солнца. Эти выводы сделаны на основании анализа движения звезд около центров галактик.

    Существует также гипотеза, согласно которой сверхмассивные черные дыры находятся в центрах квазаров – малоизученных и самых далеких из тех космических объектов, которые можно наблюдать с Земли. Квазары представляют собой ядра галактик и в своем центре имеют черную дыру.

    Квазары обладают невероятно сильной светимостью и небольшими размерами, их можно наблюдать на расстоянии в 10 млрд световых лет. Эти объекты выделяют огромную энергию во всех областях спектра электромагнитных волн, а особенно - в инфракрасной области.

    Первичные или реликтовые черные дыры

    Самые маленькие черные дыры, образование которых происходило на ранних стадиях развития Вселенной. Появившиеся вследствие неоднородности Большого Взрыва сгустки вещества могли сжиматься до состояния черных дыр, пока остальная часть вещества расширялась.

    Черная дыра - это не всегда что-то очень большое и тяжелое. Ученые предполагают, что размер некоторых первичных черных дыр может быть значительно меньше размера протона.

    Черные дыры
    Черные дыры

    В другой нашей статье вы можете узнать, как делается презентация на компьютере пошагово в Power Point. А если понадобится помощь с учебой - обращайтесь в студенческий сервис №1.

    Оцените материал
    2 644
    Комментарии отсутствуют
    Оставить комментарий
    {$ errors.username[0] $}
    Вы уже наш клиент? Авторизуйтесь.
    {$ errors.email[0] $}
    Пользователь с таким email уже существует! Авторизуйтесь.
    {$ errors.content[0] $}
    Оставляя комментарий, я соглашаюсь на обработку своих персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности