В близост до центъра на нашата Галактика е открито свръхмасивно тяло от четири милиона слънчеви маси. Вярно е, че е невидима, нечуваема и нематериална.
Пръст към небето?
Група немски физици от Института за извънземна физика Макс Планк наскоро направиха сензационно изявление: те получиха доказателства, че в нашата Галактика има черна дупка.
- От около двадесет години наблюдаваме движението на няколко десетки звезди в близост до центъра на Галактиката, разположен на разстояние 27 хиляди светлинни години от Слънцето, казва ръководителят на групата Райнхард Хензел. - Орбитите на тези звезди показват, че концентрацията на маса, разположена в центъра, без съмнение е черна дупка.
Това заплашва ли нашата Галактика? Ще изяде ли космическото чудовище Земята?
Оказа се, че засега няма отговори на тези въпроси. Според директора на Държавния астрономически институт. Член-кореспондент на Московския държавен университет „П. К. Стернберг“на Руската академия на науките Анатолий Черепашчук, наблюдавайки орбитите, не може да се изчисли черна дупка.
- За да докажете, че тялото, разположено в центъра на нашата Галактика, е черна дупка, трябва да направите две неща, - обясни ученият пред репортери. -Първо, експериментално покажете, че радиусът на това тяло е равен на така наречения гравитационен радиус за черна дупка с дадена маса (а за черно тяло от четири милиона слънчеви маси е равен на около седем слънчеви радиуса). И второ, да докажем, че това тяло няма твърда повърхност, а вместо това хоризонт на събитията.
Промоционално видео:
Според Черепашчук и двете задачи по принцип са изпълними и след 20 години, надява се той, учените ще могат да кажат със сигурност дали става дума за черна дупка или не.
Като цяло въпросът: да бъде или не да бъде нашата Галактика се отлага за две десетилетия. Междувременно нека се запознаем по-добре с това чудовище.
Най-нечестивото място
В космоса няма по-мистериозен и плашещ обект от черна дупка. Една фраза вече вдъхва неизясним страх: тя рисува образа на всепоглъщаща бездна. Пред нея не само обикновените хора са в страхопочитание, но и астрофизиците са в страхопочитание. „От всички творения на човешкия ум, от митологичните еднорози и дракони до водородната бомба, може би най-фантастичната е черната дупка. Дупка в пространството с много специфични ръбове, в която всичко може да падне и от която нищо не може да се измъкне. Дупка, в която гравитационната сила е толкова голяма, че дори светлина се улавя и задържа в този капан. Дупка, която огъва пространството и изкривява течението на времето. Подобно на еднорозите и драконите, черните дупки изглежда са атрибути на научната фантастика или древните митове, а не реални предмети. Съществуването на черни дупки обаче неизбежно следва от физическите закони. Може да има милиони от тях само в нашата Галактика “, казва Кип Стивън Торн, известен учен, ръководител на отдела в Калифорнийския технологичен институт (САЩ), член на Националната академия на науките на САЩ, член на Научния съвет на НАСА, относно черните дупки.
В допълнение към фантастичната си сила, черните дупки имат невероятна способност да променят пространство и време в себе си. Първо се усукват във вид на фуния, а след това, преминавайки определена граница в дълбочината на дупката, те се разпадат в кванти. Вътре в черната дупка, отвъд ръба на тази своеобразна гравитационна бездна, откъдето няма изход, текат невероятни физически процеси, проявяват се нови природни закони.
Според много експерти черните дупки са най-големите източници на енергия във Вселената. Вероятно ги виждаме в далечни квазари, в експлодиращи галактически ядра. Предполага се, че черните дупки в бъдеще ще се превърнат в източници на енергия за човечеството.
Краят на света е тук
Как се образуват черни дупки? Според астрофизиците повечето от тях възникват след смъртта на големи звезди. Ако масата на звезда е два пъти по-голяма от тази на Слънцето, тогава до края на живота си звездата може да избухне като свръхнова. Но ако масата на веществото, останало след експлозията, все още надвишава две слънчева маса, тогава звездата трябва да се срине в мъничко плътно тяло, тъй като гравитационните сили напълно потискат всяка вътрешна съпротива срещу компресия. Учените смятат, че точно в този момент катастрофален гравитационен срив води до появата на черна дупка. Те смятат, че с края на термоядрените реакции звездата вече не може да бъде в стабилно състояние. Тогава за масивна звезда има само един неизбежен път - пътят на всеобщото и пълно свиване, превръщайки го в невидима черна дупка.
Защо са невидими?
- Самото име „черни дупки“подсказва, че това е клас предмети, които не могат да се видят, - обяснява ръководителят на отдела за радиоастрономия на Държавния астрономически институт, наречен на Щернберг, кандидат на физико-математическите науки Валентин Есипов. - Тяхното гравитационно поле е толкова силно, че ако по някакъв начин беше възможно да се приближат до черната дупка и да насочат лъча на най-мощния прожектор далеч от повърхността му, тогава този прожектор не можеше да се види дори от разстояние, което не надвишава разстоянието от Земята до Слънцето.
Всъщност, дори ако успяхме да концентрираме цялата светлина на Слънцето в тази мощна прожекторна светлина, ние нямаше да го видим, тъй като светлината нямаше да бъде в състояние да преодолее влиянието на гравитационното поле на черната дупка върху него и да напусне повърхността му. Ето защо такава повърхност се нарича абсолютен хоризонт на събитията. Той представлява границата на черна дупка. И какво се крие там, в чужбина?
Да вървим към Ада
Най-интересното описание на „интериора“на черна дупка принадлежи на споменатия вече американски физик и астроном Кип Стивън Торн. - Представете си себе си като капитан на голям космически кораб от звездна класа. -предлага ученият в книгата си „Пътуване сред черните дупки“. - По указанията на Географското дружество трябва да проучите няколко черни дупки, разположени на големи разстояния една от друга в междузвездното пространство, и използвайки радиосигнали, за да предадете на Земята описание на вашите наблюдения.
След като е бил на път 4 години и 8 месеца, вашият кораб се забавя в близост до най-близката черна дупка до Земята, наречена Хадес (Ада) и намираща се в близост до звездата Вега. Наличието на черна дупка се забелязва на телевизионния екран: водородните атоми, разпръснати в междузвездното пространство, се изтеглят навътре от нейното гравитационно поле. Навсякъде, където можете да ги видите как се движат, забавете се от дупката и по-бързо и по-бързо, когато се приближите до нея. Това е подобно на падането на водата в Ниагарския водопад, само че атомите падат не само от изток, но и от запад, север, юг, отгоре и отдолу - отвсякъде. Ако не направите нищо, вие също ще бъдете издърпани навътре.
И така, с най-голямо внимание трябва да прехвърлите космическия кораб от траекторията на свободно падане към кръгова орбита около черната дупка (подобно на орбитите на изкуствени спътници, обикалящи около Земята), така че центробежната сила на вашето орбитално движение да компенсира тежестта на черната дупка. Чувствайки се в безопасност, включвате двигателите на кораба и се подготвяте да изучите черната дупка.
На първо място, чрез телескопи наблюдавате електромагнитно излъчване, излъчвано от падащи водородни атоми. Далеч от черната дупка, те са толкова студени, че излъчват само радиовълни. Но по-близо до дупката, където атомите падат по-бързо, те се сблъскват от време на време, нагряват се до няколко хиляди градуса и започват да излъчват светлина. Още по-близо до черната дупка, движейки се много по-бързо, те се нагряват поради сблъсъци до няколко милиона градуса и излъчват рентгенови лъчи.
Докато насочите телескопите си „навътре“и продължите да се приближавате до черната дупка, ще „видите“гама лъчи, излъчвани от водородни атоми, загряти до още по-високи температури. Накрая в самия център ще намерите тъмния диск на самата черна дупка.
Следващата ви стъпка е внимателно да измерите дължината на орбитата на кораба. Това е приблизително 1 милион км, или половината от дължината на орбитата на Луната около Земята. След това поглеждате към далечните звезди и виждате как се движат като вас. Наблюдавайки тяхното привидно движение, установявате, че ви трябват 5 минути. 46 s, за да направите една революция около черната дупка. Това е вашият "орбитален период".
Знаейки периода на революцията и дължината на нейната орбита, можете да изчислите масата на черната дупка Хадес (Ада). Ще бъде 10 пъти по-слънчево. Това всъщност е общата маса, натрупана в черната дупка през цялата й история и включва масата на звездата, в резултат на срутването на която преди около 2 милиарда години се е образувала черната дупка, масата на целия междузвезден водород, вкаран в нея след нейното раждане, и също масата на всички астероиди и загубени звездни кораби, които паднаха върху него.
Най-интересните са свойствата на повърхността му, или на хоризонта - границата, поради която всичко, което попадне в дупката, вече не може да се върне. Граници, които ще предотвратят навлизането на космически кораб и дори всякакъв вид радиация: радиовълни, светлина, рентгенови лъчи или гама лъчи …
Въпреки че можете да изчислите всичките му свойства отвън от масата и ъгъла на импулс на черна дупка, не можете да знаете нищо за вътрешността му. Той може да има неупотребена структура и да е силно асиметричен. Всичко това ще зависи от детайлите на срутването, образувало черната дупка, както и от особеностите на последващото изтегляне на междузвезден водород, така че диаметърът на дупката просто не може да бъде изчислен.
С тези резултати можете да проучите близостта до хоризонта на черната дупка …
Сбогувайки се с екипа, се качвате в спускащото се превозно средство и напускате кораба, оставайки в началото на същата кръгова орбита, продължава физикът Торн. - След това, като включите ракетния двигател, леко спирачка, за да забавите орбиталното си движение. В този случай започвате да спирате по-близо до хоризонта, преминавайки от една кръгова орбита в друга. Вашата цел е да влезете в кръгова орбита с периметър, малко по-дълъг от хоризонта. Докато се движите по спирала, дължината на орбитата ви постепенно намалява - от 1 милион км на 500 хиляди, след това до 100 хиляди, 90 хиляди, 80 хиляди и тогава започва да се случва нещо странно.
Намирайки се в състояние на безтегловност, вие сте окачени в апарата си, да речем, с краката си - до черна дупка, а главата - към орбитата на вашия кораб и звездите. Но постепенно започвате да усещате, че някой дърпа краката ви нагоре и надолу - за главата. Осъзнавате, че причината е привличането на черната дупка: краката са по-близо до дупката, отколкото главата, така че те са привлечени по-силно. Същото е, разбира се, и на Земята, но разликата в привличането на краката и главата там е незначителна, така че никой не го забелязва. Придвижвайки се в орбита с дължина 80 хиляди км над черната дупка, усещате тази разлика съвсем ясно - разликата в привличането ще бъде 1/8 от земната гравитация (1/8 g). Центробежната сила, генерирана от движението ви в орбита, компенсира привличането на дупката в централната точка на тялото ви, което ви позволява да плувате свободно под нулева гравитация.но краката ви ще бъдат засегнати от излишък от 1/16 g, докато главата, напротив, ще привлече слабо, а центробежната сила ще го издърпа нагоре с точно същото допълнително ускорение от -1/16 g.
Донякъде озадачена продължавате по спиралата на спиралата, но изненадата бързо отстъпва на притеснения: с намаляването на размера на орбитата силите, които се разтягат, ще се увеличават все по-бързо. С орбитална дължина от 64 хиляди километра разликата ще бъде 1/4 g, с 51 хиляди km -1/2 g и с 40 хиляди km ще достигне пълното земно тегло. Стискайки зъбите си от натоварване, вие продължавате да се движите по спирала. При дължина на орбитата от 25 хиляди км, силата на опън ще бъде 4 d, т.е. четири пъти повече от теглото ви в земни условия и при 16 хиляди км -16 g. Вече не можеш да стоиш изправен. Опитвате се да разрешите този проблем, като се извиете на топка и издърпате краката си до главата, като по този начин намалите разликата в силата. Но те вече са толкова големи, че няма да ви позволят да се огъвате - отново ще бъдат удължени вертикално (по посока, радиална по отношение на черната дупка).
Без значение какво правите, нищо няма да помогне. И ако спиралното движение продължи, тялото ви няма да го издържи - ще се разкъса. Така че, няма надежда да достигнем близостта до хоризонта …
Преодолян, преодолявайки чудовищната болка, спирате спускането си и прехвърляте устройството първо на кръгова орбита, а след това внимателно и бавно започвате да се движите по разширяваща се спирала, превключвайки към по-големи кръгови орбити, докато стигнете до космическия кораб."
Историята на Торн засега звучи като фантазия. И се изчислява за времето, когато човек ще постигне такъв успех в развитието на техниката и технологиите, че междугалактичните полети и изграждането на пръстенови светове около черни дупки ще станат реалност. И според най-оптимистичните прогнози на футуролозите, това ще стане възможно не по-рано от 50 години.
Не момчета, не е така …
Трябва да се признае, че много учени все още отричат съществуването на черни дупки. В края на краищата тяхното откриване и изучаване става на върха на писалката. И наскоро се появи още по-неочаквано предположение, че черните дупки изобщо не са дупки, а някои предмети, по-близки по природа на кондензатните бобове на Айнщайн (състоянието на агрегация на материята, основата на което са бозони, охладени до температури, близки до абсолютна нула). Тази нова хипотеза беше изложена от изследователя Емил Мотола от Теоретичния клон на Националната лаборатория в Лос Аламос, заедно със съавтора Павел Мазур от Университета в Южна Каролина в САЩ.
Обяснението на изследователите въвежда коренно нов поглед върху природата на черните дупки, които не са представени като "дупки" в космоса, където материята и светлината необяснимо изчезват в зоната на хоризонта на събитията, а по-скоро като сферични празнини, заобиколени от специална форма на материята, никога досега не позната на Земята. Мазур и Мотола наричат тези обекти не черни дупки, а гравитационни звезди.
Вътре в гравитационната звезда пространството и времето са обърнати, както при модела с черна дупка.
Мотола и Мазур дори предполагат, че вселената, в която живеем, може да е вътрешната обвивка на гигантска гравитационна звезда.
С. Кузьмина. "Руско пространство"
