Сообщение о черных дырах. Самые невероятные фотоснимки черных дыр в космосе
Самые невероятные фотоснимки черных дыр в космосе
Черные дыры – это одни из самых могущественных и загадочных объектов во Вселенной. Они формируются после разрушения звезды.
Nasa составили ряд поразительных снимков предполагаемых черных дыр в просторах космоса.
Вселенская тайна
Перед вами фото ближайшей галактики Центавр А, сделанный Chandra X-Ray Observatory. Здесь показано влияние сверхмассивной черной дыры в пределах галактики.
Зарождающаяся пятнистая черная дыра
Недавно Nasa было объявлено, что в соседней галактике из взорвавшейся звезды зарождается черная дыра. По сообщению Discovery News эта дыра располагается в галактике M-100, находящейся на расстоянии в 50 миллионов лет от Земли.
Двойные черные дыры
Вот еще один очень интересный фотоснимок от Chandra Observatory, показывающий галактику M82. Nasa полагает, что изображенное может быть отправными точками для двух сверхмассивных черных дыр. Исследователи предполагают, что образование черных дыр начнется, когда звезды исчерпают свои ресурсы и сгорят. Они будут раздавлены собственным гравитационным весом.
Голова к голове
Ученые связывают существование черных дыр с теорией относительности Эйнштейна. Специалисты используют Эйнштейновское понимание гравитации для определения громадной силы притяжения черной дыры. На представленной фотографии информация от Chandra X-Ray Observatory совпадает со снимками, полученными с космического телескопа Hubble. Nasa считает, что эти две черные дыры движутся по спирали навстречу друг другу на протяжении 30 лет, а со временем они могут стать одной большой черной дырой.
Космический прожектор
Это мощнейшая черная дыра в космической галактике M87. Субатомные частицы, движущиеся практически со скоростью света, указывают на то, что в центре этой галактики находится сверхмассивная черная дыра. Считают, что она «поглотила» материю, равную 2-м миллионам наших солнц.
Эффект рогатки
Nasa полагает, что на этом снимке засвидетельствовано то, как две сверхмассивные черные дыры, столкнувшись между собой, формируют систему. Или же это так называемый «эффект рогатки», в результате чего система формируется из 3-х черных дыр. Когда звезды суперновые, они обладают способностью разрушаться и опять возникать, в результате чего формируются черные дыры.
Вытягивая от звезды
Эта художественная визуализация показывает черную дыру, вытягивающую газ от соседней звезды. Черная дыра имеет такой цвет, так как ее гравитационное поле настолько плотное, что оно поглощает свет. Черные дыры невидимые, поэтому ученые только предполагают их наличие. Их величина может быть равной размеру всего 1 атома или же миллиарда солнц.
Разорваться от звезд
На этой художественной визуализации показан квазар, который является сверхмассивной черной дырой, окруженной вращающимися частицами. Этот квазар расположен в центре галактики. Квазары находятся на ранней стадии зарождения черной дыры, тем не менее, они могут существовать миллиарды лет. Все-таки считается, что они были сформированы в древние эпохи Вселенной. Предполагают, что все «новые» квазары просто были скрыты от нашего взора.
Калейдоскоп расцветки
Телескопы Spitzer и Hubble зафиксировали ложные цветные струи частиц, выстреливающих из гигантской мощной черной дыры. Полагают, что эти струи простираются сквозь 100 000 световых лет пространства, такого же большого, как Млечный Путь нашей галактики. Разные цвета появляются от различных световых волн. В нашей галактике есть мощная черная дыра Sagittarius A. Nasa считает, что ее масса равна 4 миллиона наших солнц.
Микроквазар
На этом изображении представлен микроквазар, считающийся уменьшенной черной дырой с такой же массой, как и у звезды. Если бы вы попали в черную дыру, вы бы пересекли временной горизонт на ее границе. Даже если вас не раздавит сила тяжести, обратно из черной дыры вам уже не вернуться. Вас невозможно будет увидеть в темном пространстве. Каждый путешественник в черную дыру будет разорван в результате воздействия силы гравитации.
Получена первая в истории фотография черной дыры
В рамках международного проекта «Event Horizon Telescope» астрономам впервые за всю историю наблюдений удалось получить снимок черной дыры, а точнее ее тени, «отбрасываемой» на светящийся диск из перегретого газа и пыли. Неуловимый гравитационный монстр, красующийся на «фотографии века», проживает в сверхгигансткой эллиптической галактике Messier 87 в 54 миллионах световых лет от Земли в направлении созвездия Девы.
«Чтобы получить фотографию черной дыры максимально высокого разрешения мы объединили в одну глобальную сеть восемь мощнейших радиотелескопов, расположенных по всей планете, и направили их в центр галактики Messier 87. Это стало возможным только благодаря международному сотрудничеству и технологическому прогрессу, достигнутому в последние несколько лет», – рассказывает Лучано Реззола, профессор теоретической релятивисткой астрофизики из Франкфуртского университета им. Гете (Германия), один из участников проекта «Event Horizon Telescope».
Существование черных дыр следует из Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, считающейся сегодня стандартной теорией гравитации, неоднократно подтвержденной экспериментально. Они представляют собой области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Другими словами, все, что подойдет слишком близко черной дыре и будет затянуто за горизонт событий, уже не сможет вырваться обратно.
Однако это теория, и никогда ранее черные дыры, а точнее их тени, не наблюдались напрямую. Проблема в том, что, даже обладая огромными массами, размеры этих объектов не столь велики, чтобы современные телескопы в одиночку могли их рассмотреть с разрешением, позволяющим разделить аккреционный диск, окружающий черную дыру, и горизонт событий.
Чтобы обойти эти технические ограничения несколько лет назад был дан старт проекту «Event Horizon Telescope», целью которого является получения снимков сверхмассивных черных дыр в сердце Млечного Пути и галактики Messier 87. Почему были выбраны именно эти объекты? Все просто. Черная дыра Стрелец А* в нашей Галактике находится ближе всего к Земле, а гигантский монстр в Messier 87 удобен для наблюдений, так как, во-первых, он невероятно массивен, а, во-вторых, сама галактика удачно расположена на небе для отслеживания глобальной сетью.
«В обычной среде мы ожидаем, что свет будет двигаться по прямой. Однако с черной дырой ситуация совсем другая: обладая крайне сильной гравитацией, она отклоняет и изгибает траекторию движения света настолько, что мы фактически можем видеть то, что находится за ней. И, учитывая, что сама по себе черная дыра не излучает свет, ожидаемое изображение представляет собой яркое кольцо, состоящее из всех отклоненных ею лучей. И то, что мы увидели, отлично согласуется с моделями», – добавил Роман Голд из Франкфуртского университета им. Гете, также участник проекта «Event Horizon Telescope».
Всего за 2017 и 2018 года «массив размером с Землю» выполнил около 60 часов наблюдений, собрав в общей сложности примерно 10 петабайт данных. Ученые потратили полтора года, чтобы откалибровать и перепроверить гигантский объем информации и, в итоге, преобразовать его в изображение источника – сверхмассивной черной дыры в галактике Messier 87.
«Такой подвиг когда-то считался невозможным, так как черные дыры отбрасывают небольшие, трудно наблюдаемые тени. Но, разместив телескопы по всему миру для создания телескопа размером с Землю, был достигнут этот беспрецедентный результат, предвещающий новую эпоху в исследовании черных дыр и прокладывающий путь для дальнейших научных прорывов», – прокомментировали событие в Европейской южной обсерватории (ESO), чьи телескопы добавляют ощутимую мощь глобальной сети «Event Horizon Telescope».
Исследователи отмечают, что теперь у них впервые появилась возможность проверить, насколько хорошо наша физика работает в экстремальных средах, понять движение газа и радиационную среду в окрестностях черных дыр, выяснить, какие теории об этих экзотических объектах верны, а какие будут разрушены, а также получить фотографии и внимательно рассмотреть других кандидатов в черные дыры, чтобы определить, все ли они являются таковыми, или же это другие явления, «маскирующиеся» под этих гравитационных монстров.
Об удивительных свойствах черных дыр
Черные дыры — одни из самых удивительных объектов во Вселенной. Делают их таковыми интересные свойства. Еще Альберт Эйнштейн в своих работах доказал существование этих объектов математическими методами, но долгое время о них ничего не было известно. Это не удивительно, ведь известные нам сверхмассивные черные дыры находятся в ядрах галактик. Они располагаются очень далеко, имеют скромные размеры и не отражают света. 
Первое прямое доказательство существования черной дыры было получено лишь весной 2019 года, когда несколько радиотелескопов, расположенных на Земле, сфотографировали тень сверхмассивной черной дыры в ядре галактики М-87. До этого ученые могли только косвенно подтверждать наличие этого объекта, наблюдая гравитационные волны при помощи интерферометров, и необычные орбиты звезд вокруг чего-то невидимого.
Снимок черной дыры 10 Апреля 2019 года
Интересен и процесс появления черной дыры. На самом деле, из любого материального объекта можно создать черную дыру. Для этого его необходимо сжать до определенного предела, но сохранить массу. Степень сжатия объекта для превращения называется Радиусом Шварцшильда, или гравитационным радиусом. Для каждого объекта он свой и рассчитывается по формуле: R=2GM/с^2, где R – это сам радиус, G – гравитационная постоянная, равная 6,674484 * 10^-11(10 в минус одиннадцатой степени), M – масса тела, а c – скорость света. Таким образом мы можем рассчитать радиус Шварцшильда для любого объекта. Если поставить в уравнение массу планеты Земля, то получится что нашу планету нужно уменьшить до 9 миллиметров в радиусе, чтобы она превратилась в черную дыру. Солнце же нужно сжать до 3-х километров в радиусе, чтобы у него появился горизонт событий.
Такие объекты, как Земля и Солнце, не могут стать черной дырой или нейтронной звездой. Для этого нужны более массивные звезды. Когда большая звезда сжигает все топливо, ее внешняя оболочка падает на ядро. В это время она сжимается до очень небольшого размера, например, для нейтронной звезды диаметр равен примерно 20 километрам. Еще более массивные звезды при коллапсе становятся черными дырами.
Строение черной дыры до сих пор остается загадкой. Ученые точно знают, что активная черная дыра вращает вокруг себя диск из плазмы, который называется диском аккреции. Окружает черную дыру, так называемый горизонт событий — это край объекта, оказавшись за которым даже свет не может выйти обратно из-за огромной гравитации. По предположениям ученых, под горизонтом событий может находиться «стена огня» — сфера с огромной температурой. Ближе к центру черной дыры располагается сингулярность — место, где известные нам законы физики перестают работать, или работают неправильно.
Проблема изучения черных дыр заключается в том, что никакие приборы и сигналы от них не могут вернуться из-за горизонта событий. Именно поэтому для человека этот объект еще долго останется неизведанным.
Но настало время поговорить о свойствах черных дыр. Гравитация черной дыры чудовищна. Любой физический объект или физическая частица, оказавшаяся на близком расстоянии от черной дыры, сначала раскручивается с огромной скоростью и становится плазмой присоединяющейся к аккреционному диску. Вращаясь в нем, объект неминуемо приближается к горизонту событий, а после его пересечения исчезает навсегда. Необходимо отметить, что гравитация, по мере приближения к черной дыре, возрастает очень быстро, и, если представить, что человек будет падать в этот космический объект ногами вперед, то гравитация в области ног будет намного больше, чем там, где находится голова. Именно поэтому ноги сильно вытянутся и станут похожи на спагетти. Это явление имеет собственное название — спагеттификация.
Спагеттификация черные дыры
Согласно теории относительности, гравитационное влияние черной дыры способно замедлять время. Если два космонавта подлетят к черной дыре на космическом корабле, и один из них останется внутри, а второй прыгнет в черную дыру, то обнаружится интересный парадокс. Астронавт, летящий по направлению к гравитационной аномалии. увидит все, как есть. Он будет приближаться к черной дыре, пока не упадет в нее. Второй же член экипажа, наблюдатель заметит, что его коллега падает все медленнее. Недалеко от горизонта событий он окончательно застынет в одном положении и останется неподвижным, постепенно меняя цвет, от цвета скафандра до красного. Это происходит из-за красного смещения, когда объект удаляется. 
Также, если улететь с Земли на звездолете и, быстро долетев до черной дыры сделать несколько кругов вокруг нее, то, когда пилот корабля вернется, он останется молодым, а на Земле за это время пройдет много лет. Таким образом объекты, обладающие сильной гравитацией можно использовать в качестве машины времени.
Есть теория, по которой черные дыры — это вход в тоннель, который соединяет удаленные точки пространства. Выходом из этого тоннеля являются противоположности черных дыр — дыры белые. Умение управлять такими «кротовыми норами» или, как их еще называют, «червоточинами», даст человечеству возможность перемещаться на огромные расстояния в пространстве Вселенной.
Кротовая Нора Интерстеллар
Гравитация черной дыры влияет не только на время, но и на пространство. Вблизи гравитационной аномалии оно изгибается, формируя гравитационную воронку. Попадая в этот изгиб пространства, фотоны света, летящие мимо черной дыры, меняют свою траекторию, и, благодаря этому, наблюдатель может одновременно видеть черную дыру со всех сторон, смотря на нее только с одной перспективы. Если вы хотите узнать, как выглядит черная дыра вблизи, то посмотрите фильм «Интерстеллар». В нем, модель этого объекта воссоздана по физическим расчетам и должна быть близка к истинному облику.
Вот такие необычные и удивительные свойства имеет вполне реальный физический объект, которому посчастливилось стать черной дырой. В нашей галактике «Млечный путь» тоже есть сверхмассивная черная дыра. Она располагается в ядре галактики и отстоит от Земли на 30 тысяч световых лет. В данный момент она не проявляет активности, и летающие неподалеку звезды могут чувствовать себя в относительной безопасности.
Источники:
http://in-space.ru/poluchena-pervaya-v-istorii-fotografiya-chernoj-dyry/
Загрузка...
