РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Главный секрет черных дыр: может ли наука понять непостижимое

Черные дыры — одни из самых удивительных и таинственных объектов в известной нам Вселенной. Современные технологии уже позволили получить их фото, но как на самом деле устроена черная дыра?
Главный секрет черных дыр: может ли наука понять непостижимое

Впервые предсказанные еще в конце XVIII века, описанные Теорией относительности в начале ХХ века черные дыры чересчур малы или слишком далеки для того, чтобы их можно было различить с помощью обычных телескопов. Но с совершенствованием науки и техники у нас появились и более продвинутые телескопы, которые способны фиксировать сигналы в различных диапазонах длин волн. Это и сделало возможным наблюдение черных дыр.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Черная дыра в центре Млечного Пути

Сверхмассивная черная дыра Стрелец А* в центре нашей Галактики насчитывает около 4 миллионов масс Солнца, упакованных в пространстве радиусом меньше орбиты Меркурия. Для наблюдения за ней несколько лет назад был запущен громадный радиоинтерферометр EHT – «телескоп горизонта событий» размером с Землю. При помощи этого инструмента ученые хотели выяснить, как устроена черная дыра в центре нашей галактики.

Но первой добычей нового инструмента оказалась сверхмассивная черная дыра галактики M87. Она расположена в тысячи раз дальше Стрельца А*, зато и в тысячи раз крупнее него. Обработка полученных еще в 2017 году данных заняла около двух лет, однако дело того стоило: «Это как заглянуть во врата ада, за пределы пространства и времени», – описал свои впечатления один из авторов этой грандиозной работы. Давайте полюбопытствуем вместе.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Галактика M87
Галактика M87
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Галактика M87, одна из крупнейших в Местном сверхскоплении галактик, расположена на расстоянии около 54 млн световых лет. Сверхмассивная черная дыра M87* в ее центре насчитывает 6,5 млрд масс Солнца и ежедневно поглощает 90 масс Земли (одну массу Солнца примерно за 10 лет).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Черная дыра
Устройство черной дыры. Здесь 1 — горизонт событий; 2 — аккреционный диск; 3 — релятивистская струя; 4 — фотонная сфера

Из чего состоит черная дыра?

Каким бы простым не казалось устройство этого «звездного водостока», на самом деле у черной дыры есть несколько частей — некоторые мы можем видеть напрямую, другие — лишь предсказать теоретически. Итак, взглянем на состав типичной черной дыры.

Горизонт событий – воображаемая линия, оказавшись за которой ничто не может вернуться обратно. Горизонт событий черной дыры имеет характерный размер – гравитационный радиус. Пересекая его, все объекты уходят за пределы наблюдаемой Вселенной, исчезая в сингулярности. Гравитационный радиус черной дыры M87* составляет 0,019 светового года, более чем в сто раз превышая орбиту Земли.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Аккреционный диск материи, падающей в черную дыру: ускоряясь и раскаляясь, вещество активно излучает в широком диапазоне волн, позволяя увидеть если не саму дыру, то ее ближайшие окрестности. Аккреционный диск сверхмассивной черной дыры M87* тянется на 0,4 светового года – в тысячи раз дальше орбиты Плутона.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Яркая сторона аккреционного диска
Яркая сторона аккреционного диска движется в нашу сторону и благодаря релятивистскому красному смещению становится лучше видимой. Диск черной дыры М87* вращается на скорости порядка 1000 км/с.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Релятивистские струи появляются при взаимодействии аккрецирующей плазмы с магнитными полями. Часть вещества на околосветовой скорости выбрасывается из полюсов диска двумя узкими противоположно направленными потоками. Сверхмассивная черная дыра M87* выбрасывает джеты длиной до 5000 световых лет. Один из них направлен в нашу сторону и виден в оптическом диапазоне.

Фотонная сфера образуется светом, оказавшимся на круговой орбите вокруг черной дыры. Положение попавших сюда частиц неустойчиво, и, совершив один или несколько оборотов, они неизбежно падают в недра дыры или уходят по спирали в космическое пространство.

Черная дыра
Расшифровку пунктов 1-2 можно прочитать ниже
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Изображение черной дыры

На изображении черная дыра тоже не похожа на затягивающий в себя звездное вещество слив раковины, как ее иногда рисуют. На самом деле даже на фотографии черной дыры можно различить несколько ее основных частей, исследование которых может дать много информации об это загадочном объекте.

Тень дыры возникает из-за искривления траектории фотонов, пролетающих невысоко над сферой горизонта событий. Ее размеры примерно в 2,6 раза больше гравитационного радиуса черной дыры.

Обратная сторона аккреционного диска видна из-за мощного гравитационного линзирования. Некоторые фотоны с противоположной стороны черной дыры огибают сферу горизонта событий, и становятся видны дальние стороны аккреционного диска – верхняя и нижняя.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Event Horizon Telescope (EHT)
Event Horizon Telescope (EHT) объединяет сеть мощных радиотелескопов, работающих в разных уголках планеты, в единый интерферометр со сверхдлинной базой. Их наблюдения синхронизируются по точным атомным часам наблюдения и объединяются с помощью долгих вычислений на суперкомпьютерах, позволяя получать изображения с огромным разрешением. Видимый размер горизонта событий M87* составляет всего 7 угловых микросекунд – в десятки миллионов раз меньше диска полной Луны, достигнутое EHT разрешение – 20 микросекунд (на длине волны 1,3 мм). Планируется, что в будущем телескопы EHT (пурпурные) смогут провести съемку сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, а телескопы, объединенные в интерферометр GMVA (желтые), рассмотрят окружающий ее аккреционный диск.

Кстати, у «TechInsider» появился новый раздел «Блоги компаний». Если ваша организация хочет рассказать о том, чем занимается — напишите нам

Анатолий Тихвинский
Анатолий Тихвинский 23 Ноября 2020, 15:18
МАТЕРИИ НЕ СУЩЕСТВУЕТ Материя- это не физическая величина. Это ТЕРМИН, абстрактные понятия, за которым ничего конкретного не стоит. Этим термином обозначается Все на свете. 1. Во Вселенной существует только ЭНЕРГИЯ. 2. Энергия существует только в ПРОСТРАНСТВЕ. ЭНЕРГИЯ существует: а) в виде Излучений - свободная форма Энергии. б) в виде Вещества - связанная силовыми полями форма Энергии Вещество - это связанная силовыми полями форма Энергии. Силовое Поле- это свойство Вещества. Когда Энергия существует в виде Вещества, она обретает связующие элементы: внешнее гравитационное и внутреннее электромагнитное поля. ПРОСТРАНСТВО - это область существования Энергии. Все пространство Вселенной едино и взаимосвязано с Энергией. Невозможно, каким либо образом изменить пространство не затронув, находящуюся в этом пространстве Энергию. а) Любое сжатие связанной формы Энергии (вещества) всегда сопровождается переходом ее в свободную Энергию. б) Любое сжатие свободной Энергии всегда сопровождается переходом ее в свою вещественную форму. с) Невозможно просто сжать кусок пространства, тем самым, не затронув что содержится в этом пространстве и само пространство. Пространство Вселенной - это сложнейшая структура. Она связывает и окутывает в одно целое ВСЕ во Вселенной, от от кванта энергии до мега галактических энергетических структур. Через пространство Вселенной происходит взаимодействие и связь Всего со Всем. вывод: 1. Все физическое многообразие существующего мира создано и состоит только из Энергии и Пространства. 2. Когда наука это поймет, тогда она сможет переводить одну форму Энергии в другую. 3. Материи, также как и т.н. "Темной Материи" Не Существует. Это придуманные человеком понятия. Поясняю: Звезды, Планеты, Атомы, Движение, Время, Возраст, Размеры, Прошлое, Настоящее, Будущее, Бозон Хиггса, "Черные дыры" "Большой Взрыв" и др. ВСЕ это является СУБЪЕКТИВНЫМИ человеческими ПОНЯТИЯМИ. Эти понятия придуманы самим человеком, чтобы объяснить самому себе непонятные явления и процессы, которые существую и происходят во Вселенной. Человеку так понравилось собственное объяснение непонятных процессов которые происходят во Вселенной, что он в них уверовал и стал считать, эти придуманные им понятия, Реально Существующими Физическими Величинами. Это ошибка. Как Физические Величины, эти понятия Не Существуют !!
Ne On
Ne On 29 Декабря 2019, 16:31
"Часть вещества на околосветовой скорости выбрасывается из полюсов диска двумя узкими противоположно направленными потоками." Так вы уж как-то определитесь: или из ЧД не может вырваться НИЧТО или всё-таки, кое-что вырывается? При чем, это "джеты длиной до 5000 световых лет" !
valery rubakov
valery rubakov 29 Декабря 2019, 15:10
"Понять непостижимое: в чем секрет черных дыр." *** Понять непостижимое - это уже круто! Так до сих пор и не понимают, что такое Черная дыра? Всё пережевывают в который раз уже пережеванное не раз: "горизонт событий, аккреционные диски, Джеты. и т.д.и.т.п.- по существу не понимая что такое Черная дыра!?
Загрузка статьи...