|
Пять теорий о черных дырах, которые поразят вас
|
|
|
|
Черные дыры — одни из самых захватывающих и вызывающих ожесточенные споры объектов во Вселенной. Они привлекали внимание публики на протяжении десятилетий, отчасти благодаря покойному Стивену Хокингу, который превратил их из трудной для понимания научной теории в источник таинственного чуда. Они также проникли в массовую культуру через научно-фантастические журналы, «Звездный путь» и голливудские блокбастеры. Но каковы пять самых причудливых и увлекательных теорий о черных дырах, которые настолько непостижимы, что уму непостижимо?
|
|
|
|
1. Они окружены «огненным кольцом»
|
|
|
|
В 2019 году астрономы сделали первое в истории изображение черной дыры, расположенной в далекой галактике. Описанный учеными как «чудовище», он в три миллиона раз больше Земли. На изображении видно яркое «огненное кольцо», как описали его исследователи, окружающее идеально круглую темную дыру. «Это похоже на взгляд на врата ада», — сказал Хейно Фальке из Университета Радбауд в Неймегене, Нидерланды. Когда черные дыры поглощают материю, которая подходит слишком близко, они сжимают ее в перегретый диск из светящегося газа. На изображении гигантской черной дыры в центре соседней галактики Мессье 87 (M87) нижняя часть кольца кажется яркой, потому что газы там устремляются к Земле. Черная дыра также преломляет свет вокруг себя, что создает круглую тень.
|
|
|
2. У них есть «волосы»
|
|
|
|
В 2015 году покойный физик профессор Стивен Хокинг предположил, что черные дыры не были «вечными тюрьмами», как многие думают, добавив, что данные могут вырваться из бездны. Год спустя он расширил теорию, заявив, что ответ кроется в частицах с нулевой энергией, или «мягких волосах», которые находятся на горизонте черной дыры. Это предполагает, что частицы, находящиеся на горизонте событий, границе черной дыры, будут состоять из фотонов и гравитонов, которые представляют собой субатомные пакеты света и гравитационной энергии. Эти очень низкоэнергетические или даже нулевые квантовые частицы, осевшие на краю черной дыры, могут захватывать и хранить информацию, полученную от частиц, падающих в черную дыру. Фактически это означает, что, хотя частицы, падающие в черную дыру, могут исчезнуть, их информация продолжает задерживаться на краю забвения в этом «мягком волосе» квантовых частиц. Физик-теоретик сравнил возврат информации со сгоревшей энциклопедией, где информация технически не будет потеряна, но ее будет невероятно трудно расшифровать. Гипотеза не доказана, но может помочь решить давний парадокс о том, что происходит с газом и пылью, упавшими в черную дыру.
|
|
|
|
3. Они испускают фонтаны газа
|
|
|
|
Мощная гравитационная хватка черной дыры означает, что ничто не сможет ускользнуть, если оно подойдет очень близко к краю дыры. Но многие из этих загадочных объектов на самом деле окружены скоплением газа и пыли, которые окружают черные дыры, как вода, стекающая в канализацию. Согласно исследованию 2018 года, это накопление материала представляет собой трехэтапный процесс. Сначала холодный газ образует диск вблизи плоскости вращения, нагреваясь до тех пор, пока молекулы не разрушатся. Некоторые из этих молекул выбрасываются выше и ниже диска, а затем падают вниз, образуя структуру, похожую на фонтан. Альтернативные наблюдения также предполагают, что это движение создает дугообразные кольца, окружающие внутренние столбы материи, которые выбрасываются прямо в воздух и сильно напоминают фонтаны.
|
|
|
|
4. Они являются источником темной энергии.
|
|
|
|
Буквально в прошлом месяце ученые из Имперского колледжа Лондона сделали интересное заявление о черных дырах. Они захватывающе показали, что объекты на самом деле могут быть источником неизвестной энергии, известной как темная энергия. По сути, теория создания нашей Вселенной Большого взрыва изначально предсказывала, что ее расширение замедлится — или даже начнет сжиматься — из-за гравитационного притяжения. Но в 1998 году астрономы с удивлением обнаружили, что Вселенная не только продолжает расширяться, но и ускоряется. Чтобы объяснить это открытие, было высказано предположение, что «Темная энергия» ответственна за раздвигание вещей сильнее, чем гравитация. Это было связано с концепцией, предложенной Эйнштейном, но позже отвергнутой, — «космологической постоянной», противодействующей гравитации и удерживающей Вселенную от коллапса.
|
|
|
|
Тем не менее, черные дыры представляли собой проблему — их чрезвычайно сильной гравитации трудно противостоять, особенно в их центрах, где все, кажется, разрушается в явлении, называемом «сингулярностью». Чтобы глубже разобраться в проблеме, группа из 17 исследователей из девяти стран изучила девять миллиардов лет эволюции черной дыры. Они наблюдали древние и спящие галактики и обнаружили, что черные дыры набирают массу таким образом, что это согласуется с тем, что они содержат энергию вакуума или темную энергию. На самом деле размер Вселенной в разные моменты времени точно соответствовал массе сверхмассивных черных дыр в центре галактик. Другими словами, количество темной энергии во Вселенной можно объяснить энергией вакуума черной дыры, что означает, что черные дыры являются источником темной энергии.
|
|
|
|
5. Они могут быть «черным ходом» в другие части вселенной.
|
|
|
|
Глубоко внутри черной дыры находится гравитационная сингулярность, где пространство-время изгибается к бесконечности, и любая материя, проходящая через нее, может выжить. Или так всегда считалось. Однако в недавнем исследовании исследователи предположили, что на самом деле может быть выход через червоточину в центре черной дыры, которая действует как «черный ход». Согласно этой теории, все, что проходит через черную дыру, будет «спагеттизировано» или растянуто до предела, но вернется к своему нормальному размеру, когда окажется в другом регионе Вселенной. Хотя маловероятно, что человек переживет этот процесс, исследователи говорят, что материя внутри черной дыры не будет потеряна навсегда, как считалось ранее, а вместо этого будет выброшена в другую область Вселенной. И исследователи говорят, что не будет необходимости в «экзотической» энергии для создания червоточины, как предполагает теория гравитации Эйнштейна.
|
|
|
|
Источник
|
