Дивовижне

Що таке чорні діри?

Чорні діри: факти, теорія та визначення чорної діри перед великою Магеллановою хмарою. (Зображення: © Alain R. | Wikimedia Commons)чорні діри є одними з найдивніших і найцікавіших об’єктів у космосі.

Вони надзвичайно щільні, з таким сильним гравітаційним тяжінням, що навіть світло не може вислизнути від їх хватки, якщо він підходить досить близько.Альберт Ейнштейн вперше передбачив існування чорних дір в 1916 році зі своєю загальною теорією відносності. Термін “чорна діра”був введений багато років по тому в 1967 році американським астрономом Джоном Уілером.

Після десятиліть, коли чорні діри були відомі лише як теоретичні об’єкти, перша фізична чорна діра була виявлена в 1971 році.потім, у 2019 році, колаборація Event Horizon Telescope (EHT) випустила перше в історії зображення чорної діри. EHT побачив чорну діру в центрі галактики M87, коли телескоп вивчав горизонт подій, або область, за якою ніщо не може втекти від чорної діри.

Зображення відображає раптову втрату фотонів (частинок світла). Це також відкриває абсолютно нову область досліджень в області чорних дір, тепер, коли астрономи знають, як виглядає чорна діра.Поки що астрономи визначили три типи чорних дір: Зоряні чорні діри, надмасивні чорні діри і проміжні чорні діри.

Зоряні чорні діри-маленькі, але смертельніяколи зірка спалює останнє своє паливо, об’єкт може зруйнуватися або стиснутися. Для менших зірок (приблизно до триразової маси Сонця) нове ядро стане нейтронною зіркою або білим карликом. Але коли велика зірка колапсує, вона продовжує стискатися і створює & nbsp; чорну діру зоряної маси.

Чорні діри, що утворилися в результаті колапсу окремих зірок, порівняно невеликі, але неймовірно щільні. Один з цих об’єктів масою в три рази більше маси Сонця укладається в Діаметр міста. Це призводить до божевільної кількості гравітаційної сили, що притягує все навколо об’єкта.

Зоряні чорні діри потім поглинають пил і газ з навколишніх галактик, що дозволяє їм рости в розмірах.За даними  Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики « “Чумацький шлях містить кілька сотень мільйонів” Зоряних чорних дір.Надмасивні чорні діри-народження гігантівмаленькі чорні діри населяють Всесвіт, але їх двоюрідні брати, надмасивні чорні діри, домінують.

Ці величезні чорні діри в мільйони або навіть мільярди разів масивніше Сонця, але їх діаметр приблизно однаковий. Вважається, що такі чорні діри лежать в центрі майже кожної галактики, включаючи Чумацький Шлях.Вчені не впевнені, як з’являються такі великі чорні діри.

Як тільки ці гіганти сформувалися, вони збирають масу з пилу і газу навколо них, матеріалу, який в достатку знаходиться в центрі галактик, дозволяючи їм рости до ще більш величезних розмірів.Надмасивні чорні діри можуть бути результатом злиття сотень або тисяч крихітних чорних дір. Великі газові хмари також можуть бути причиною, колапсуючи разом і швидко нарощуючи масу.

Третій варіант-колапс зоряного скупчення. По-четверте, надмасивні чорні діри можуть виникати з великих скупчень темної матерії. Це речовина, яку ми можемо спостерігати завдяки гравітаційному впливу на інші об’єкти; однак ми не знаємо, з чого складається темна матерія, тому що вона не випромінює світло і не може спостерігатися безпосередньо.

Ілюстрація молодої чорної діри, такої як два віддалених безпильних квазара, виявлених нещодавно космічним телескопом Спітцера. (Зображення: NASA / JPL-Caltech)проміжні чорні діриучені колись думали, що чорні діри бувають тільки малих і великих розмірів, але дослідження виявило можливість існування чорних дір середньої маси або проміжних чорних дір (IMBH). Такі тіла можуть утворюватися, коли зірки в скупченні стикаються в ланцюгової реакції.

Кілька з цих IMBH, що утворюються в одній і тій же області, можуть в кінцевому підсумку злитися разом в центрі галактики і створити надмасивну чорну діру.У 2014 році астрономи виявили щось, схоже на чорну діру середньої маси в рукаві спіральної галактики.Нові дослідження, проведені в 2018 році, показали, що ці IMBH можуть існувати в самому серці карликових галактик (або дуже маленьких галактик).

Спостереження за 10 такими галактиками (п’ять з яких раніше були невідомі науці до цього останнього дослідження) виявили рентгенівську активність – звичайну для чорних дір – що свідчить про наявність чорних дір від 36 000 до 316 000 сонячних мас.Як виглядають чорні діри?& nbsp;чорні діри мають три “шари”: зовнішній і внутрішній горизонт подій і сингулярність.Горизонт подій чорної діри-це межа навколо чорної діри, з якої не може вирватися світло.

Як тільки частка перетинає горизонт подій, вона не може піти. Гравітація постійна по всьому горизонту подій.Внутрішня область чорної діри, де знаходиться маса об’єкта, відома як його сингулярність, єдина точка в просторі-часі, де зосереджена маса чорної діри.

Вчені не можуть бачити чорні діри так, як вони можуть бачити зірки та інші об’єкти в космосі. Замість цього астрономи повинні покладатися на виявлення випромінювання, яке випромінюють чорні діри, коли пил і газ втягуються в щільні об’єкти. Але надмасивні чорні діри, що лежать в центрі галактики, можуть бути оповиті густим пилом і газом навколо них, які можуть блокувати характерні викиди.

Іноді, коли матерія притягується до чорної діри, вона рикошетом відскакує від горизонту подій і викидається назовні, замість того щоб бути втягнутою всередину. Створюються яскраві струмені речовини, що рухаються з майже релятивістськими швидкостями. Хоча чорна діра залишається невидимою, ці потужні струмені можна спостерігати з великих відстаней.

Телескоп Event Horizon, що складається з восьми наземних радіотелескопів планетного масштабу, створених в рамках міжнародного співробітництва, відобразив це зображення надмасивної чорної діри в центрі галактики M87 і її тіні.(Зображення: EHT Collaboration)сяюче світло подвійних чорних дір у 2015 році астрономи, що використовують лазерну інтерферометричну гравітаційно-хвильову обсерваторію (LIGO), виявили гравітаційні хвилі від зливаються Зоряних чорних дір.«У нас є ще одне підтвердження існування чорних дір зоряної маси, які більше 20 сонячних мас – це об’єкти, про існування яких ми не знали до того, як LIGO їх виявив», – заявив Девід Шумейкер, науковий співробітник LIGO Scientific Collaboration (LSC), йдеться в заяві.

Спостереження LIGO також дають уявлення про напрямок обертання чорної діри. Оскільки дві чорні діри обертаються навколо один одного, вони можуть обертатися в одному і тому ж напрямку або в протилежних напрямках.Є дві теорії про те, як утворюються подвійні чорні діри.

Перша передбачає, що дві чорні діри в двійковому форматі виникли приблизно в один і той же час, з двох зірок, які народилися разом і померли приблизно в один і той же час. Зірки-компаньйони мали б таку ж орієнтацію обертання, що і дві залишилися після них чорні діри.Згідно з другою моделлю, чорні діри в Зоряному скупченні опускаються до центру скупчення і утворюють пари.
Ці супутники будуть мати випадкові орієнтації спина відносно один одному. Спостереження LIGO про чорні діри-компаньйони з різною орієнтацією спінів дають більш переконливі докази цієї теорії освіти.

Related posts

Leave a Comment