Термин «черная дыра» появился только в 1969 году с легкой руки физика Джона Уилера.
Черная дыра Гаргантюа
Еще один простой пример того, что вся эта история с временем не выдумка. Спутники GPS находятся на удалении около 20 200 км от поверхности Земли. Ход часов на GPS спутниках быстрее на приблизительно 40 мкс в день, чем ход ваших часов на Земле. И эта разница учитывается при расчетах ваших GPS координат. Для чтения более подробной и очень интересной информации о взаимосвязи планеты Миллер с черной дырой можно обратиться сюда: Течение времени на планете Миллер. Гиперсон Большинство фантастических фильмов про космос включают в себя сцены с капсулами, где космонавты засыпают и могут так пролежать в них много лет.
Такой процесс носит название анабиоза или гибернации. Анабиоз — это долгий сон, который может длиться много лет и при котором большинство процессов в организме, таких как температура тела, частота сердечных сокращений, дыхание и скорость обмена веществ, резко замедляются. Некоторым биологическим подобием анабиоза является зимняя спячка у медведей и летаргический сон у человека. Конечно, в реальном мире люди все еще ищут способ преодоления больших расстояний в космосе и на самом деле гиперсна как в космической фантастике не существует, но идея имеет право на жизнь. Ученые пытаются изучить животных и считают, что возможность погружения людей в спячку нужно искать в природе.
В случае успеха можно будет сэкономить ресурсы, отсрочить старение, вылечить опасные для жизни болезни и вывести нас на Марс и за его пределы. Нельзя не отметить важность такого персонажа как Ромилли. Он проводил время без гиперсна, исследуя черную дыру.
Рассмотрим ключевые спорные моменты и постараемся их описать простыми словами: Замедление времени Из теории общей относительности Эйнштейна следует, что гравитация деформирует пространство и время. Поэтому вблизи горизонта событий сверхмассивной Черной дыры Гаргантюа, время замедляется настолько сильно, что когда экипаж Рейнджера высаживается на планету Миллер, один час, проведенный там равен 7 годам, проведенным на Земле. А так как космическая станция Эндюранс в это время оставалась на значительном расстоянии от горизонта событий, то на ней время текло почти так же медленно, как на Земле. Поэтому при возвращении с планеты, спустя 3 часа, оказалось, что Ромилли, оставшийся на станции, постарел на 23 года. Гигантские волны планеты Миллер На планете Миллер, наверно, было бы возможно зарождение жизни, если бы не гигантские волны, с которыми столкнулись Купер и его команда.
Возникают они, опять же, из-за близости к горизонту событий Черной дыры. На планету действует огромная приливная сила, которая вытягивает планету вдоль силовых линий, а также создает мощный прилив со стороны Гаргантюа. Таким образом, на дальней стороне планеты, куда высадился экипаж, получается настолько низкий уровень воды, что по нему герои фильма могут ходить пешком. Но из-за того, что планета быстро вращается, а ее ось не совпадает с силовыми линиями Черной дыры, возникают волны, которые и настигают команду. Также волны могут быть вызваны цунами вследствие тектонических сдвигов. Преодоление гравитации В Интерстелларе несколько раз приходится преодолевать гравитацию планет и Черной дыры, и очень остро стоит вопрос экономии топлива. События происходят в недалеком будущем, и, не смотря на то, что космические программы были свернуты, некоторые технологии получили развитие. Тем самым, у челноков Рейнджер и Лендер были достаточно мощные двигатели, но возможно, что на топливе, загрязняющем окружающую среду.
Поэтому, в начале фильма Рейнджер с грузом долетел до орбиты Земли на обычных разгонных блоках, тем самым, не тратя свое топливо на преодоление гравитации Земли и не загрязняя атмосферу. После стыковки со станцией Эндюранс и после полета через Кротовую нору, Рейнджер уже без лишнего груза спустился на планету Миллер, а после улетел с нее, воспользовавшись гравитацией самой Черной дыры. Во второй раз челнокам требовалось взлететь с планеты Манна, имеющей массу меньше, чем у Земли. Остальные перемещения в фильме совершались на космической станции Эндюранс.
Так как квазары не затягивают с молниеносной скоростью все соседние объекты, а лишь удерживают их в своем гравитационном радиусе, они не пропадают, а начинают еще больше пылать, ведь их температура стремительно растет.
Что же касается обычных черных дыр, которые существуют в открытом космосе, то их название полностью оправдано. Размеры относительно невелики, но при этом сила гравитации колоссальна. Они попросту «съедают» свет, не выпуская из своих берегов ни единого кванта. Кинематограф и сверхмассивная черная дыра Гаргантюа — этот термин человечество стало широко употреблять по отношению к черным дырам после того, как на экраны вышел фильм «Интерстеллар». Просматривая эту картину, сложно понять, почему выбрано именно это название и где связь.
Но в первоначальном сценарии планировали создать три черных дыры, две из которых носили бы названия Гаргантюа и Пантагрюэль, взятые из сатирического романа Франсуа Рабле. После внесенных изменений осталась лишь одна «кроличья нора», для обозначения которой было выбрано первое наименование. Стоит заметить, что в фильме черная дыра изображена максимально реалистично. Так сказать, дизайном ее внешнего вида занимался ученый Кип Торн, который базировался на изученных свойствах данных космических тел. Как мы узнали о черных дырах?
Если бы не теория относительности, которая была предложена Альбертом Эйнштейном в начале ХХ века, никто бы, наверное, даже не обратил внимания на эти загадочные объекты. Сверхмассивная черная дыра расценивалась бы как обычное скопление звезд в центре галактики, а рядовые, маленькие, вовсе бы осталась незамеченными. Но сегодня, благодаря теоретическим расчетам и наблюдениям, которые подтверждают их правильность, мы можем наблюдать такой феномен, как искривление пространства-времени. Современные ученые говорят, что найти «кроличью нору» не так уж и сложно. Вокруг такого объекта материя ведет себя неестественно, она не только сжимается, но порой и светится.
Вокруг черной точки образуется яркий ореол, который виден в телескоп. Во многом природа черных дыр помогает нам постичь историю становления Вселенной. В их центре находится точка сингулярности, подобная той, из которой ранее развился весь окружающий нас мир. Доподлинно неизвестно, что может случиться с человеком, который пересечет горизонт событий.
А Вы смотрели: Битва вселенских монстров - черная и белая дыры Самым интересным является то, что размер чёрной дыры с массой наблюдаемой Вселенной в разы меньше размера самой Вселенной. Собственно, тут стоит вспомнить, оговоренную ранее разновидность горизонта событий, как завесу, окутывающую нашу наблюдаемую Вселенную. То есть, то, что, находится за горизонтом событий Вселенной, скрыто от наблюдателя подобно звездолёту, находящемуся в чёрной дыре. Вселенский горизонт событий Горизонт Вселенной и сфера Хаббла Горизонт событий наблюдаемой Вселенной является одним из трёх параметров, характеризующих её границы. Кроме него также существует сфера Хаббла и горизонт частиц. Радиус сферы Хаббла равен расстоянию, который прошёл свет за время жизни Вселенной — то есть около 14 млрд.
Однако, в силу того, что наша Вселенная не статична, сфера Хаббла не является её границей. Реальную границу характеризует горизонт частиц, который учитывает расширение Вселенной. Радиус горизонта частиц примерно в три раза больше горизонта сферы Хаббла. Он равен фактическому расстоянию, который преодолел самый далёкий объект, успевший испустить свет до наблюдателя. Горизонт событий несколько отличен от горизонта частиц. Он отсеивает от нас те события в нашей Вселенной, о которых мы не узнаем никогда. Его радиус на несколько миллиардов световых лет больше радиуса сферы Хаббла. Все эти три параметра непосредственно зависят от самого наблюдателя. В этом и состоит одно из отличий горизонта событий чёрной дыры от горизонта событий Вселенной. То есть, горизонт событий чёрной дыры не зависит от местоположения различных наблюдателей.
Напротив, каждый наблюдатель, в зависимости от своего местоположения, будет видеть границу Вселенной по-своему. Это похоже на то, как будет различаться горизонт с разных точек поверхности планеты. Горизонт Риндлера Горизонт событий также существует для наблюдателя, который находится в состоянии релятивистски равноускоренного движения. Такое тело будут сопровождать два горизонта, которые во многом схожи с горизонтом чёрных дыр. К примеру, этот горизонт будет также обладать излучением, аналогичному излучению испаряющихся чёрных дыр. Этот горизонт также называется горизонтом Риндлера. Он назван в честь его первооткрывателя Вольфганта Риндлера, который, к слову, придумал сам термин «горизонт событий». Видимый горизонт Черная дыра в представлении художника Итак, теперь мы имеем представление о том, каким видит горизонт событий современная наука. Казалось бы, каким образом Стивен Хоккинг решил опровергнуть его существование. На самом деле новая гипотеза создана, чтобы разрешить некоторые противоречия, связанные с чёрными дырами.
Линзирование быстровращающейся черной дыры – Гаргантюа
Светится ли черная дыра? Часть светящегося диска черной дыры Гаргантюа вблизи и пролетающий над ним космолет «Эндюранс». Светится не черная дыра, а диск вокруг нее, состоящий из раскаленного газа, который дыра «забирает» у звезд при помощи сил гравитации, когда разрывает их на части. Иллюстрация из книги «"Интерстеллар". Наука за кадром» Нет, в черной дыре нечему светиться, так как она состоит только лишь из искаженного времени и пространства — и больше ничего. В фильмах можно увидеть, что вокруг черных дыр есть сияющие диски, мерцания и лучи.
На самом деле это звезды и туманности, свет которых дыра тоже искривляет — отсюда и причудливые световые узоры. Правда ли, что черная дыра искривляет время? Космический модуль «Рейнджер», идущий на снижение к планете Миллер. Наука за кадром» Да, это так. Если человек провалится в черную дыру, он почти перестанет стареть: чем ниже он будет лететь, тем сильнее будет замедляться время.
Как на планете Миллер в фильме «Интерстеллар», которая находилась возле черной дыры Гаргантюа: час по времени Миллера равен семи земным годам. Таким образом, можно улететь в космос молодым и прилететь всего на пару лет старше, а на Земле пройдут сотни лет. Можно ли передать сообщение на Землю, угодив в черную дыру? Сигналы, которые будут посланы после пересечения горизонта событий, не могут выйти наружу, так как в черной дыре все стремится вниз, к сингулярности.
Между тем в состав EHT в 2018 году добавился еще один телескоп GLT, миллиметровый телескоп в Гренландии, который серьезно увеличит базу интерферометра. Что хотели узнать астрофизики Предполагалось, что совместная работа телескопов поможет разглядеть тень черной дыры - это и удалось достичь. Измерения позволили протестировать общую теорию относительности и получить очередное доказательство существования черных дыр. Черные дыры прежде оставались гипотетическими объектами, хотя у астрономов и не оставалось сомнений в том, что они существуют. Ранее было получено большое количество косвенных свидетельств их существования, начиная от наблюдений тесных двойных систем и до гравитационных волн. Первое научно обоснованное изображение черной дыры получил французский астрофизик Жан-Пьер Люмине в 1979 году. Однако непосредственных наблюдений черных дыр до сих пор не существовало - черные дыры невелики, но при этом сильно удалены. Кроме этого, детальные наблюдения помогут проверить экзотические гипотезы, например гипотезу о кротовых норах - гипотетическую особенность пространства-времени, представляющую собой как бы тоннель в пространстве. Есть версии, что с помощью таких порталов можно перемещаться в "другие миры".
В 2014 году состоялась премьера фильма «Интерстеллар». Над его созданием работала целая группа учёных. Их руководителем стал известный учёный, специалист в области теории гравитации, астрофизики — Кип Стивен Торн. Этот фильм считают одним из самых научных среди фантастических кинокартин и, соответственно, предъявляют к нему высокие требования. Велись многочисленные споры о том, насколько различные моменты фильма соответствуют научным фактам. Была даже издана книга «Наука Интерстеллара», в которой профессор Стивен Торн объясняет с научной точки зрения различные эпизоды из фильма. Он говорил о том, что многое в киноленте основано как на научных фактах, так и на научных предположениях. Однако есть и просто художественный вымысел. Например, чёрная дыра Гаргантюа представлена в виде светящегося диска, который огибает свет. Это не расходится с научными знаниями, так как видна не сама чёрная дыра, а только аккреционный диск, а свет не может двигаться по прямой из-за мощной гравитации и искривления пространства. В чёрной дыре Гаргантюа есть кротовая нора, представляющая собой червоточину или туннель, проходящий сквозь пространство и время. Наличие подобных туннелей в чёрных дырах - всего лишь научное предположение, с которым не согласны многие учёные. К художественному вымыслу относится возможность совершить путешествие по такому туннелю и вернуться назад. Чёрная дыра Гаргантюа — это фантазия создателей «Интерстеллара», которая во многом соответствует реальным космическим объектам. Поэтому для особо яростных критиков хочется напомнить — фильм, всё же, научно-фантастический, а не научно-популярный. Он показывает красоту и величие мира, который нас окружает, напоминает о том, как много ещё нерешенных задач у. А требовать от фантастического фильма точного отражения научно доказанных фактов - несколько неправомерно и наивно. Совсем недавно науке стало достоверно известно, что же такое черная дыра. Но едва ученые разобрались с этим феноменом Вселенной, на них свалился новый, куда более сложный и запутанный: сверхмассивная черная дыра, которую и черной-то не назовешь, а скорее ослепительно белой. А потому, что именно такое определение дали центру каждой галактики, который светится и сияет. Но стоит туда попасть, и кроме черноты, ничего не остается. Что же это за головоломка такая? Памятка о черных дырах Доподлинно известно, что простая черная дыра - это некогда светившая звезда. На определенном этапе существования ее стали непомерно увеличиваться, при этом радиус оставался прежним. Если раньше звезду "распирало", и она росла, то теперь силы, сосредоточенные в ее ядре, начали притягивать к себе все остальные составляющие. Ее края "заваливаются" на центр, образуя невероятной силы коллапс, который и становится черной дырой. Такие «бывшие звезды» уже не светят, а являются абсолютно внешне незаметными объектами Вселенной. Но они весьма ощутимы, так как поглощают буквально все, что попадает в их гравитационный радиус. Неизвестно, что кроется за таким горизонтом событий. Исходя из фактов, любое тело столь огромная гравитация буквально раздавит. Однако в последнее время не только фантасты, но и ученые придерживаются мысли о том, что это могут быть своеобразные космические тоннели для путешествий на большие расстояния. Что же такое квазар Подобными свойствами обладает сверхмассивная черная дыра, иными словами, ядро галактики, у которого есть сверхмощное гравитационное поле, существующее за счет своей массы миллионы или миллиарды масс Солнца. Принцип формирования сверхмассивных черных дыр пока установить не удалось. Согласно одной версии, причиной такого коллапса служат слишком сжатые газовые облака, газ в которых предельно разряжен, а температура невероятно высока. Вторая версия - это приращение масс различных малых черных дыр, звезд и облаков к единому гравитационному центру. Наша галактика Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути не входит в разряд самых мощных. Дело в том, что сама галактика имеет спиралевидную структуру, что, в свою очередь, заставляет всех ее участников находиться в постоянном и достаточно быстром движении. Таким образом, гравитационные силы, которые могли бы быть сосредоточены исключительно в квазаре, как бы рассеиваются, и от края к ядру увеличиваются равномерно. Несложно догадаться, что дела в эллиптических или, скажем, неправильных галактиках, обстоят противоположным образом. На «окраинах» пространство крайне разряженное, планеты и звезды практически не движутся. А вот в самом квазаре жизнь буквально бьет ключом. Параметры квазара Млечного Пути Используя метод радиоинтерферометрии, исследователи смогли рассчитать массу сверхмассивной черной дыры, ее радиус и гравитационную силу. Как было отмечено выше, наш квазар тусклый, супермощным его назвать трудно, но даже сами астрономы не ожидали, что истинные результаты будут такими. Более того, по очевидным данным, эта черная дыра даже не поглощает материю, а объекты, которые находятся в ее окружении, не нагреваются. Также был подмечен интересный факт: квазар буквально утопает в газовых облаках, материя которых крайне разряжена. Возможно, в настоящее время лишь начинается эволюция сверхмассивной черной дыры нашей галактики, и через миллиарды лет она станет настоящим гигантом, который будет притягивать не только планетарные системы, но и другие, более мелкие Насколько малой ни была бы масса нашего квазара, более всего ученых поразил его радиус. Теоретически такое расстояние можно преодолеть за несколько лет на одном из современных космических кораблей. Размеры сверхмассивной черной дыры немного превышают среднее расстояние от Земли до Солнца, а именно составляют 1,2 астрономические единицы. Гравитационный радиус этого квазара в 10 раз меньше основного диаметра. При таких показателях, естественно, материя просто не сможет сингулировать до тех пор, пока непосредственно не пересечет горизонт событий. Парадоксальные факты Галактика относится к разряду молодых и новых звездных скоплений. Об этом свидетельствует не только ее возраст, параметры и положение на известной человеку карте космоса, но и мощность, которой обладает ее сверхмассивная черная дыра. Однако, как оказалось, «смешные» параметры могут иметь не только молодые Множество квазаров, которые обладают невероятной мощностью и гравитацией, удивляют своими свойствами: Обычный воздух зачастую имеет большую плотность, чем сверхмассивные черные дыры. Попадая на горизонт событий, тело не будет испытывать приливных сил. Дело в том, что центр сингулярности находится достаточно глубоко, и дабы достичь его, придется проделать долгий путь, даже не подозревая, что обратной дороги уже не будет. Гиганты нашей Вселенной Одним из самых объемных и старых объектов в космосе является сверхмассивная черная дыра в квазаре OJ 287. Это целая лацертида, расположенная в созвездии Рака, которая, к слову, очень плохо видна с Земли. В ее основе лежит двойная система черных дыр, следовательно, имеется два горизонта событий и две точки сингулярности. Больший объект имеет массу 18 миллиардов масс Солнца, практически как у небольшой полноценной галактики. Этот компаньон статичен, вращаются лишь объекты, которые попадают в его гравитационный радиус. Меньшая система весит 100 миллионов масс Солнца, а также имеет период обращения, который составляет 12 лет. Опасное соседство Галактики OJ 287 и Млечный Путь, как было установлено, являются соседями - расстояние между ними составляет примерно 3,5 миллиарда световых лет. Астрономы не исключают и той версии, что в ближайшем будущем эти два космических тела столкнутся, образовав сложную звездную структуру. По одной из версий, именно из-за сближения с подобным гравитационным гигантом движение планетарных систем в нашей галактике постоянно ускоряется, а звезды становятся горячее и активнее. Сверхмассивные черные дыры на самом деле белые В самом начале статьи был затронут весьма щекотливый вопрос: цвет, в котором перед нами постают самый мощные квазары, сложно назвать черным. Невооруженным глазом даже на самой простенькой фотографии любой галактики видно, что ее центр - это огромная белая точка.
Для планеты черная дыра в этом случае может выступать в роли холодного светила. Сам гравитационный объект при этом, по мнению ученых, должен быть достаточно старым и не иметь в своих окрестностях обломков звезд и других небесных тел, которые бы угрожали существованию экзотической жизни на планете. По сравнению со старой и холодной черной дырой окружающее ее пространство имеет температуру 2,7 кельвина, отвечающую космическому микроволновому фоновому излучению. Чешские ученые подсчитали, что землеподобная планета, вращающаяся вокруг черной дыры, из-за разницы температур между гравитационным объектом и реликтовым излучением может извлекать около 900 ватт полезной мощности. Этого достаточно для поддержания жизни, но мало для ее зарождения. Как отмечает Ави Леб из Гарвардского университета, ранее температура реликтового излучения была выше, чем сейчас. Например, спустя 15 миллионов лет после Большого взрыва она равнялась 300 кельвинам 27 градусам Цельсия. Этого достаточно для наличия на гипотетической планете жидкой воды и обеспечения ее 130 гигаваттами полезной мощности. Материалы по теме: 12 января 2016 Последняя величина в миллион раз меньше мощности, которой Солнце обеспечивает Землю. Этого достаточно для поддержания существования сложной жизни на планете, хотя маловероятно, что она успела бы развиться за такой короткий промежуток времени.
Новая ночная схема Москвы, версия Гаргантюа (4.1)
Звездный узор на рис. 8.1 (Гаргантюа) заметно отличается от изображенного на рис. 8.4 (невращающаяся черная дыра), а эффект при движении камеры отличается еще больше. Изучив орбитальное вращение этого «бублика», вы определяете массу черной дыры – 2·109 Mслн, т.е. примерно в тысячу раз меньше, чем масса Гаргантюа, но гораздо больше массы любой черной дыры в Млечном Пути. Искувственно смодулированная Кипом Торном СМЧД (сверхмассивная черная дыра («Гаргантюа») специально для киноленты Кристофера Нолана «Интерстеллар». Черная дыра в центре галактики M87, очерченная излучением раскаленного газа, который, вращаясь вокруг нее, образует кольцо. это название одной из чёрных дыр в фильме "Интерстеллар", то есть это не физический термин, а, тысызыть, литературный (сценарий фильма - это всё ж литературное произведение. Мда).
Черная дыра Гаргантюа
Поздравления. ДТП. Новости. Сериалы. Существует ли чёрная дыра Гаргантюа | Астрономия для начинающих | Федор Бережков. Черная дыра Гаргантюа, частично скрытая планетой Миллер; на переднем плане — модуль «Рейнджер», идущий на снижение. Кстати, общепризнанный в кругах многих астрономов, тот факт, что изображение чёрной дыры "Гаргантюа" из к/a "Интерстеллар" наиболее точно и достоверно передаёт внешний вид свермассивной чд в галактике М87 (точнее её тени). По расчетам, черная дыра в тысячи раз больше, чем в Млечном пути, и насчитывает не 0,1% от массы балджа галактики, а все 59%. Эти снимки неожиданным образом показали, что черная дыра-"гаргантюа" и сама W2246-0526 были соединены толстыми линиями из холодного газа и пыли с тремя спутниками этого "звездного мегаполиса".
«Интерстеллар» с точки зрения науки
Для установки двигающихся обоев «Черная дыра Gargantua» на рабочий стол windows 11/10 или более ранних версий воспользовавшись одной из программ. Во многом это благодаря тому, что Гаргантюа – сверхмассивная черная дыра, массой не менее 100 миллионов масс солнца, с радиусом в одну астрономическую единицу. Часть светящегося диска черной дыры Гаргантюа вблизи и пролетающий над ним космолет «Эндюранс». Светится не черная дыра, а диск вокруг нее, состоящий из раскаленного газа, который дыра «забирает» у звезд при помощи сил гравитации, когда разрывает их на части. Эта черная дыра вовсе не похожа на Гаргантюа — аналог из фильма Нолана с МакКонахи в главной роли.
Самая яркая галактика Вселенной оказалась "каннибалом", выяснили в НАСА
По заданию Географического общества вам предстоит исследовать несколько черных дыр, находящихся на больших расстояниях друг от друга в межзвездном пространстве, и с помощью радиосигналов передать на Землю описание своих наблюдений. Пробыв в пути 4 года и 8 месяцев, ваш корабль тормозит в окрестности ближайшей к Земле черной дыры, получившей название Гадес Ад и расположенной вблизи звезды Веги. Везде вы видите их движение: медленное вдали от дыры и все более быстрое по мере приближения к ней. Это напоминает падение воды в Ниагарском водопаде за исключением того, что атомы падают не только с востока, но и с запада, севера, юга, сверху и снизу — отовсюду. Если вы ничего не предпримете, то тоже окажетесь втянуты внутрь.
Итак, вам предстоит с величайшей осторожностью перевести звездолет с траектории свободного падения на круговую орбиту вокруг черной дыры подобную орбитам искусственных спутников, вращающихся вокруг Земли так, чтобы центробежная сила вашего орбитального движения компенсировала силу притяжения черной дыры. Почувствовав себя в безопасности, вы включаете двигатели корабля и готовитесь к изучению черной дыры. Прежде всего, в телескопы вы наблюдаете электромагнитное излучение, испускаемое падающими атомами водорода. Вдали от черной дыры они настолько холодные, что излучают лишь радиоволны.
Но ближе к дыре, там, где атомы падают быстрее, они время от времени сталкиваются между собой, нагреваются до нескольких тысяч градусов и начинают излучать свет. Еще ближе к черной дыре, двигаясь гораздо быстрее, они разогреваются за счет столкновений до нескольких миллионов градусов и испускают рентгеновское излучение. Наблюдая это излучение, приходящее из окрестностей черной дыры, вы вспоминаете, как искали черные дыры с Земли: советские астрофизики Я. Зельдович и И.
Новиков в 60-х годах предсказали, что, падая на черную дыру, газ будет испускать мощное рентгеновское излучение. В 1972 г. Джиаккони зарегистрировал рентгеновское излучение, приходящее от объекта Лебедь X-1, подтвердив тем самым предсказание Зельдовича и Новикова и классифицировав этот объект как черную дыру, находящуюся на расстоянии 14 тыс. Направляя свои телескопы «внутрь» и продолжая приближаться к черной дыре, вы «увидите» гамма-лучи, испускаемые атомами водорода, нагретыми до еще более высоких температур.
И наконец, в самом центре вы обнаружите темный диск самой черной дыры. Следующий ваш шаг — тщательно измерить длину орбиты корабля. Это приблизительно 1 млн км, или половина длины орбиты Луны вокруг Земли. Затем вы смотрите на далекие звезды и видите, что они перемещаются, подобно вам.
Наблюдая за их видимым движением, вы выясняете, что вам необходимо 5 мин 46 с, чтобы совершить один оборот вокруг черной дыры. Это и есть ваш «орбитальный период». Зная период обращения и длину своей орбиты, вы можете рассчитать массу черной дыры. При этом вы пользуетесь тем же методом, что и Исаак Ньютон, вычисливший в 1685 г.
Применяя эти физические законы к вашей собственной орбите, вы получаете, что масса черной дыры Гадес в 10 раз больше солнечной 10 Mслн. Это, no-существу, полная суммарная масса, скопившаяся в черной дыре за всю ее историю и включающая массу звезды, в результате коллапса которой около 2 млрд лет назад образовалась черная дыра, массу всего межзвездного водорода, втянутого в нее с момента ее рождения, а также массу всех астероидов и заблудившихся звездолетов, упавших на нее. Отправляясь в путешествие, вы детально изучили свойства черных дыр. Как доказали в 70-е годы английский и канадские астрофизики С.
Хокинг, В. Израэл и Б. Картер, использовавшие представления общей теории относительности ОТО Эйнштейна, черная дыра — это удивительно простой объект. Все его свойства — сила гравитационного притяжения, отклоняющая световое излучение звезд, а также форма и размер ее поверхности — определяются лишь двумя числами: массой дыры которую вы уже знаете и моментом количества движения.
Этот момент — мера того, как быстро дыра вращается вокруг собственной оси. Вращаясь, она создает в пространстве вокруг себя некий вихрь, закручивающий все, что попадает внутрь дыры. Падая, некоторые водородные атомы межзвездной среды кружатся по часовой стрелке, а другие — в противоположном направлении. В результате они могут сталкиваться между собой, но в среднем падают в дыру отвесно «вертикально» , т.
И вы приходите к выводу, что эта черная дыра с массой 10 Mслн едва ли вращается вообще — ее момент количества движения близок к нулю. Зная массу и момент количества движения, можно теперь, пользуясь формулами ОТО, рассчитать все свойства, которыми должна обладать черная дыра. Наиболее интересны свойства ее поверхности, или горизонта — границы, из-за которой все, что падает в дыру, уже не может вернуться; границы, из-за которой не выбраться звездолету и даже любому виду излучения: радиоволнам, свету, рентгеновским или гамма-лучам. Поскольку эта дыра не вращается, ее горизонт имеет форму сферы, длина большой окружности которой при массе 10 Mслн составляет 185 км, что равно, например, периметру Лос-Анджелеса.
Эта величина ничтожна по сравнению с длиной вашей орбиты 1 млн км. И тем не менее в столь крошечный объем втиснута масса вдесятеро больше солнечной! Но насколько позволяют судить ваши наблюдения, она сотворена из вакуума — пустоты. Снаружи от горизонта вещества нет вовсе, если не считать атомов водорода, падающих в дыру из межзвездного пространства, и вашего корабля.
И так как они никогда больше не появятся и не передадут никакой информации наружу, вы можете полагать в своих дальнейших расчетах, что они полностью исчезли из нашей Вселенной. Единственное, что после них осталось,— сильное гравитационное притяжение, которое влияет на вашу орбиту так же, как и до коллапса, и которое на сфере с экватором длиной 185 км становится столь огромным, что преодолевает любое сопротивление и, тем самым, создает горизонт. Однако вас уже предупредили, что не следует доверять подобным вычислениям по двум причинам. Во-вторых, понятие диаметра имеет смысл лишь тогда, когда вы его можете измерить.
Но чтобы измерить диаметр горизонта черной дыры, вам придется проникнуть внутрь него, а очутившись там, вы никогда не сможете вернуться в нашу Вселенную. Вам не удастся даже передать результаты своих измерений на Землю — сигналы не выйдут за горизонт из-за неумолимого тяготения. Но тут же вы вспоминаете, что, хотя снаружи черная дыра чрезвычайно проста, о ее внутренности этого сказать нельзя. Хотя по массе и моменту количества движения черной дыры вы в состоянии вычислить все ее свойства снаружи, вы не можете ничего узнать о ее внутренности.
Она может иметь неупорядоченную структуру и быть сильно несимметричной. Все это будет зависеть от деталей коллапса, в результате которого образовалась черная дыра, а также от особенностей последующего втягивания межзвездного водорода. Так что диаметр дыры просто нельзя рассчитать на основе той убогой информации, которая имеется в вашем распоряжении. Получив эти результаты, вы можете исследовать окрестности горизонта черной дыры.
Не желая рисковать человеческой жизнью, вы отправляете десятисантиметровый робот по имени R3D3 со встроенным передатчиком, который должен передать результаты своих исследований на корабль. Робот получает довольно простое задание: с помощью ракетного двигателя он должен сойти с круговой орбиты вашего звездолета и начать падать к черной дыре. Падая, R3D3 будет передавать на корабль информацию о состоянии своих электронных систем и о пройденном расстоянии. Для этого может быть использован ярко-зеленый луч лазера.
Вы рассчитываете принять лазерный сигнал, расшифровать его для определения состояния аппаратуры и пройденного расстояния, а также измерить цвет длину волны излучения. Вы знаете, что, хотя лазер все время испускает зеленый луч, вы будете видеть его все более красным по мере приближения робота к горизонту черной дыры. Отчасти излучение «покраснеет» за счет того, что ему придется затратить энергию на преодоление сильного гравитационного поля черной дыры, и отчасти — из-за доплеровского смещения, связанного с удалением источника излучения от вас. Измеряя «покраснение» лазерного излучения, вы сможете рассчитать скорость падения робота.
Итак, эксперимент начинается. R3D3 сходит с круговой орбиты и падает по радиальной траектории. Как только он начинает падать, вы пускаете часы, по которым фиксируется время прихода лазерных импульсов. По истечении 10 с вы получаете от него сообщение, что все системы функционируют нормально и он уже опустился на 2600 км.
Здесь и далее прим. Теперь вы должны быть предельно внимательны. Следующие несколько секунд окажутся решающими, поэтому вы включаете высокоскоростную регистрирующую систему для детальной записи всех приходящих сведений. Через 61 с R3D3 сообщает, что все системы пока функционируют нормально, горизонт — на расстоянии 8000 км и приближается со скоростью 15 тыс.
Проходит 61,6 с. Еще все в порядке, до горизонта осталось 2000 км, скорость — 30 тыс. А затем, в течение следующей 0,1 с вы с изумлением замечаете, что излучение из зеленого становится красным, инфракрасным, микроволновым, затем приходят радиоволны и наконец все исчезает. Через 61,7 с все кончено — лазерный луч пропал.
R3D3 достиг скорости света и исчез за горизонтом. По мере того как возбуждение спадает и вы подавляете налет сожаления по поводу участи робота, ваше внимание вновь обращается к записанным данным. В них зафиксированы подробности изменения окраски лазерного излучения. Вы знаете, что свет представляет собой колебания электромагнитного поля и что каждый цвет характеризуется своей собственной длиной волны.
Там, в записях — история этого удлинения. Из них следует, что пока R3D3 падал, длина волны принимаемого вами излучения сначала менялась очень медленно, а затем все быстрее и быстрее. Следует предположить, однако, что длина волны продолжала все так же удваиваться и после этого, так что после огромного числа удвоений длина волны стала бесконечной и возле горизонта все еще испускались чрезвычайно слабые и длинноволновые сигналы. Означает ли это, что R3D3 так и не пересек горизонт и никогда не сможет сделать этого?
Вовсе нет. Эти последние сигналы с многократно удваивавшейся длиной волны будут бесконечно долго «выбираться» из «тисков» гравитационного поля черной дыры. Но слабые сигналы от него будут продолжать приходить, поскольку время их пребывания в пути оказалось бесконечно велико. Они — следы далекого прошлого.
Подчеркнем, что реализовать такую систему отсчета на самом горизонте и внутри него невозможно. Поэтому никаких нарушений принципа причинности, конечно, не происходит. После многочасового изучения данных, полученных от робота, и продолжительного сна, необходимого для восстановления сил, вы приступаете к следующему этапу исследований. На этот раз вы решаете самостоятельно обследовать окрестности горизонта событий, правда, рассчитываете сделать это с большей предосторожностью, чем ваш посланник: вместо свободного падения к горизонту, вы собираетесь снижаться постепенно.
В итоге, главный герой Купер Мэттью Макконахи отправляет на корабле «Эндюрэнс» вместе с остальными членами экипажа на изучение трех сигналов. Стоит отметить, что агентство NASA рассказывает Куперу о том, что именно некие «неизвестные существа» открыли кротовую нору возле Сатурна для людей. Изначально предполагалось, что эти таинственные существа раскрыли тайны управления измерением и по неизвестной причине почему-то решили помочь человечеству. NASA в фильме «Интерстеллар» считало, что эти неизвестные сущности способно существовать в пятимерном пространстве, тогда как знания людей пока ограничиваются лишь трехмерным пространством. По итогу же оказалось, что этими таинственные существами являются сами люди из будущего, освоившие законы вселенной, позволяющие им манипулировать временем и пространством. Эти люди решили помочь человечеству в прошлом и построили массивный тессеракт, находящийся в пятимерном пространстве. Именно в него попадает Купер под конец фильма и помогает своей дочери Мерф построить теорию гравитационного движения благодаря данным собранным ТАРСом. Таким образом, получается, что люди из будущего помогли человечеству из прошлого, построив специальный тессеракт, в котором затем Купер оставил координаты для себя из прошлого, а затем переместился в будущее и помог свой дочери решить уравнение и воплотить в жизнь план «А».
Она удалена от Земли на расстояние более 50 миллионов световых лет. Очень далеко! Проект Event Horizon Telescope «Телескоп горизонта событий» , в рамках которого и получился итоговый снимок, был запущен в 2012 году для наблюдения за чёрными дырами. Всё это время учёные собирали необходимую информацию, а последние два года суперкомпьютер работал над получением того самого изображения. Зато для появления мемов и шуток по поводу нового фото потребовались считанные часы. My face when I saw the black hole pic.
В такой чёрной дыре, называемой «экстремальной», гравитационное поле у горизонта событий исчезнет, потому что внутреннее влияние гравитации будет компенсироваться за счет огромных отталкивающих центробежных сил. Тем не менее, вполне возможно, что большинство чёрных дыр во Вселенной имеет момент количества движения, довольно близкий к предельному. Например, типичная чёрная дыра звёздной массы около 3 солнечных , считающаяся движущим механизмом в двойных рентгеновских источниках, должна вращаться на 5000 оборотах в секунду. Предположительно, чёрная дыра Гаргантюа, показанная в "Интерстелларе" как раз имеет момент количества движения на 10 в -10 степени близкий к предельному Jmax. Даже если это теоретически возможно, данная конфигурация всё равно выглядит нереалистичной с физической точки зрения. Потому что чем быстрее вращается чёрная дыра, тем тяжелее увлечь за собой вещество, вращающееся в том же направлении под воздействием центробежных сил, в то время как вещество, вращающееся в противоположном, легко «всасывается» в чёрную дыру, замедляя вращение. Вследствие этого слишком быстро вращающаяся чёрная дыра будет иметь тенденцию к замедлению до равновесной скорости, меньшей, чем у Гаргантюа по релятивистским общим расчетам, чёрные дыры должны вращаться не быстрее, чем 0,998 Jmax. Однако преимуществом очень быстро вращающихся чёрных дыр является то, что планеты могут вращаться в непосредственной близости от горизонта событий, не падая под него.
Быстро вращающаяся чёрная дыра по имени Гаргантюа
В ближайшем будущем человечество едва ли сможет добывать энергию подобным способом, но это не означает, что исследования бесполезны. Помимо непосредственной «выкачки» энергии, изучение черных дыр позволит лучше понять происхождение вспышек рентгеновского излучения от черных дыр, представляющих собой огромные выбросы излучения в космос. Исследование таких явлений помогает проектировать космические зонды и корабли с учетом агрессивных факторов космической среды. Современные теории по добыче энергии из черных дыр В 1969 году физик и математик из Оксфордского университета Роджер Пенроуз представил публике «процесс Пенроуза» , где описал, что энергия теоретически может быть извлечена из области за пределами эргосферы черной дыры, внутри которой пространство-время искажается под действием вращения этой самой дыры. Расчеты Пенроуза показали, что если частица разделится внутри эргосферы на две части, одна из которых упадет в горизонт событий, а другая ускользнет от гравитационного притяжения черной дыры, то энергия, выделяемая удаляющейся частицей, может быть извлечена.
Но для реализации процесса необходимо, чтобы две новорожденные частицы обладали скоростью, превышающей половину скорости света, вот только такие события настолько редки, что это не позволит получить значительные объемы энергии. Предложенный механизм был экспериментально подтвержден советским ученым Яковом Зельдовичем, переработавшим теорию «процесса Пенроуза» еще в 1971 году. Он предложил заменить черную дыру вращающимся металлическим цилиндром и направить на нее искривленные лучи света. Если бы цилиндр вращался с нужной скоростью, свет отражался бы обратно с дополнительной энергией, извлекаемой из вращения цилиндра, из-за эффекта Доплера.
В 2020 году ученые из университета Глазго смогли найти способ продемонстрировать эффект, описанный Пенроузом и Зельдовичем. Они заменили лучи света звуковыми волнами, ведь такой эксперимент намного проще провести в лабораторных условиях. Ученые создали систему с кольцом динамиков, которая скручивает звуковые волны, которые затем направляются к вращающемуся звукопоглотителю, сделанному из пены. Микрофоны спрятанные за этим диском, фиксируют сигналы, прошедшие через диск, который медленно увеличивает скорость вращения.
Итак, с помощью компьютера вы по спирали приближаетесь к горизонту, переходя от орбиты с длиной, превышающей длину горизонта в 3 раза, к орбите, длиннее горизонта в 2,5 раза, затем в 2; 1,6; 1,55; 1,51; 1,505; 1,501 раза... О, разочарование! По мере того как ваша скорость приближается к скорости света, длина вашей орбиты приближается к величине, в 1,5 раза превышающей длину горизонта. Добраться до самого горизонта этим методом нет никаких надежд. Снова вы обращаетесь за помощью к компьютеру и снова он утешает вас, объясняя, что внутри сферы с длиной большой окружности, превышающей длину горизонта в 1,5 раза, вообще не может быть круговой орбиты. Силы притяжения там настолько сильны, что не могут компенсироваться центростремительными силами, даже если скорость движения по орбите равна скорости света. Если вы хотите еще приблизиться к горизонту, вы вынуждены компенсировать силу притяжения силой тяги ваших ракетных двигателей. Получив это предостережении вы советуетесь с компьютером, как реализовать подобную компенсацию. Объясняете, что хотели бы приблизиться к горизонту настолько, чтобы длина вашей орбиты составляла 1,0001 длины горизонта, где рассчитываете исследовать большинство эффектов, связанных с его влиянием, и откуда вы еще в состоянии выбраться. Но если вы удержите свой аппарат с помощью ракетных двигателей на такой орбите, какие ускоряющие силы вы будете ощущать?
Глубоко обескураженный, вы включаете тягу и по спирали возвращаетесь обратно в чрево звездолета. После продолжительного отдыха, пятичасовых расчетов с использованием формул ОТО для черных дыр и трехчасового изучения атласа черных дыр Уиткомба вы, наконец, составляете план следующего этапа путешествия. Затем передаете во Всемирное географическое общество оптимистически полагая, что оно все еще существует отчет о своем исследовании черной дыры с массой 100 тыс. Mслн, а в конце излагаете ваш план. Расчеты показывают, что чем больше черная дыра, тем меньшая сила тяги ракетных двигателей необходима, чтобы удержать вас на орбите длиной 1,0001 длины горизонта. Ближайшая такая дыра под названием Гаргантюа находится далеко за пределами области размерами в 100 тыс. Черная дыра находится возле квазара 8C 2975, отстоящего на 1,2 млрд св. Вы решаете отправиться к ней. Используя укоренив 1 g на первой половине пути и такое же замедление на второй половине, вы затратите на путешествие 1,2 млрд лет по земным часам, но всего лишь 39 лет и 11 месяцев — по вашим. Если члены Всемирного географического общества не желают рисковать и на 2,4 млрд лет погрузиться в анабиоз, они будут вынуждены отказаться от приема вашего следующего сообщения.
Гаргантюа И вот через 39 лет и 11 месяцев ваш звездолет тормозит в окрестностях Гаргантюа. Над головой вы видите квазар 8C 2975 с двумя ослепительными голубыми струями, выбрасываемыми из его центра, а под вами простирается черная бездна Гаргантюа. Из этих данных вы определяете длину ее горизонта — около 16 св. Вот, наконец, та черная дыра, чью окрестность вы можете исследовать без невыносимых приливных сил или немыслимого ускорения ракетных двигателей! Перед тем, как начать свой спуск к горизонту, вы тщательно фотографируете гигантский квазар над вами и триллионы звезд, вращающихся вокруг Гаргантюа, а также миллиарды галактик, разбросанных по небу. Особенно тщательно вы фотографируете черный диск Гаргантюа под вами, размеры которого близки к размерам Солнца, наблюдаемого с Земли. На первый взгляд кажется, что этот диск полностью закрывает собой свет звезд и галактик, расположенных за ним. Однако, присмотревшись, вы замечаете, что гравитационное поле черной дыры действует подобно линзе, отклоняя световые лучи вдоль края горизонта и фокусируя их в тонкое яркое кольцо на окружности темного диска. Там, в этом кольце вы видите несколько изображений каждой из загороженных диском звезд: одно, образованное лучами, отклоненными к левому краю диска; другое — лучами, отклоненными к правому краю; третье — лучами, совершившими полный оборот вокруг дыры и затем вышедшими в направлении на вас; четвертое — лучами, совершившими два оборота вокруг дыры... В результате возникает весьма сложная кольцевая структура, которую вы фотографируете во всех деталях для подробного изучения в будущем.
Завершив фотосъемку, вы начинаете спускаться к горизонту. Но нужно запастись терпением: дыра настолько огромна, что, ускоряясь и замедляясь с ускорением 1 g, вы будете вынуждены потратить 10 лет по вашим часам, чтобы достичь цели — приблизиться к горизонту настолько, чтобы длина вашей орбиты составляла 1,0001 длины горизонта. Спустившись, вы фотографируете изменения, видимые на небе вокруг вас. Сильнее всего меняется диск под вами: постепенно он вырастает все больше и больше. Вы ожидаете, что он прекратит увеличиваться, когда закроет все небо под вами, оставив верхнюю часть неба чистой, как на Земле. Ничего подобного! Черный диск продолжает расти, поднимаясь по краям вашего звездолета и оставляя лишь непрерывно уменьшающееся отверстие над вами, через которое вы можете наблюдать внешнюю Вселенную. Это выглядит так, словно вы вошли в пещеру и продвигаетесь все глубже и глубже, так что вход представляется светлым пятнышком все меньших размеров. В панике вы снова обращаетесь к компьютеру за помощью: «Неужели я неверно рассчитал траекторию? Не провалились ли мы сквозь горизонт?
Неужто мы обречены?! Темнота охватывает почти все небо лишь из-за сильной фокусировки световых лучей, вызванной гравитационным полем черной дыры. Посмотрите на этот «указатель» почти над головой — это галактика 3C 295. Но здесь, у горизонта Гаргантюа, гравитационное поле черной дыры действует на световые лучи, испущенные 3C 295, столь сильно, что они изгибаются, делая кажущееся положение этой галактики вместо горизонтального почти вертикальным, так что 3C 295 оказывается почти над головой». Успокоенный объяснениями компьютера, вы продолжаете свой спуск. На панели перед вами скачут цифры, указывая, сколько всего вы пролетели и длину каждого витка. Но вблизи горизонта с каждым пройденным километром сокращение длины орбиты становится все меньше и меньше: 6,2517... Такие отклонения от формулы Евклида возможны лишь в кривом пространстве — вы воочию наблюдаете кривизну, которая, в соответствии с предсказаниями ОТО Эйнштейна, должна появляться в сильном гравитационном поле черной дыры. На заключительном этапе спуска вы вынуждены все больше увеличивать тягу двигателей, чтобы замедлить падение. Наконец, вы останавливаетесь, оставаясь на орбите, длина которой составляет 1,0001 длины горизонта.
Последний километр пройденного пути уменьшил длину вашей орбиты всего лишь на 0,0628 км. С трудом двигая руками из-за причиняющего мучительную боль притяжения, превосходящего земное в 10 раз, вы готовите телескопы и камеры для длительных и детальных съемок. За исключением слабых вспышек вокруг от нагретого при столкновениях падающего газа, единственный доступный съемке источник излучения — это светлое пятно над вами. Но в этом пятне сконцентрированы изображения всех звезд, обращающихся вокруг Гаргантюа, и всех галактик во Вселенной. В самом центре пятна расположены галактики, которые находятся над вами точно в зените. Одинаково необычные, цвета всех звезд и галактик сильно искажены. Галактика, которая, как вам известно, излучает в зеленом диапазоне спектра, кажется испускающей мягкое рентгеновское излучение; длина волны ее электромагнитного излучения уменьшилась с 500 до 5 нм за счет гигантского гравитационного притяжения черной дыры, находящейся под вами. После тщательной регистрации всех деталей светлого пятна над вами вы обращаете внимание на то, что происходит внутри звездолета. Вы почти уверены, что здесь, столь близко от горизонта черной дыры, законы физики тоже изменяются и изменения повлияют на вашу собственную физиологию. Вы смотрите на своих спутников и спутниц — они выглядят обычно.
Вы ощупываете друг друга — все нормально. Вы выпиваете стакан воды — за исключением влияния ускорения в 10 g, которое вы можете устранить, если решитесь нырнуть под горизонт, — вода льется нормально. Вы запускаете аргоновый лазер — он испускает такой же яркий пучок зеленого цвета, как и всегда. Вы берете импульсный рубиновый лазер, зеркало, детектор излучения и высокоточные часы; включая и выключая лазер, вы измеряете время прохождения импульса от лазера до зеркала и обратно к детектору, вычисляя из результатов экспериментов скорость света. Все в звездолете выглядит нормально: так, словно вы стоите на поверхности планеты Гиперион, где сила притяжения вдесятеро больше земной. Если не смотреть через иллюминаторы звездолета наружу и не видеть странного пятна над головой и все поглощающей темноты вокруг, нельзя понять, где вы находитесь: возле горизонта черной дыры или на поверхности Гипериона. Кривизна пространства, обусловленная черной дырой, естественно, сохраняется и внутри корабля, так что, располагая достаточно точными инструментами, вы сможете обнаружить ее здесь. Вы ищете добровольцев для самоубийственного спуска в дыру. Робот R4D5 с его пристрастием к приключениям и опасности вызывается с готовностью. В спускаемом аппарате вместе с ним находится импульсный лазер, зеркало, фотодетектор и часы: робот будет измерять скорость света по мере своего падения и передавать результаты измерений на корабль с помощью лазерных импульсов.
R4D5 покидает звездолет и начинает измерения. Модулируемый лазерный пучок сообщает вам: «299 800; 299 800; 299 800... Лазерное излучение превращается из зеленого в красное, инфракрасное, микроволновое, радиоволны, но сообщение остается неизменным: 299 800. А затем пучок пропадает: R4D5 ныряет под горизонт. Но ни разу в процессе своего падения он не регистрирует никаких изменений скорости света внутри спускаемого аппарата и не отмечает никаких отличий от физических законов, управляющих работой его электронных систем. Результаты этих экспериментов очень радуют вас. Еще в 1907 г. Эйнштейн выдвинул гипотезу базирующуюся в основном на философских соображениях , согласно которой законы физики должны быть одинаковы во Вселенной всюду и всегда, и это утверждение вскоре стало фундаментальным положением, получившим название «принципа эквивалентности Эйнштейна». В дальнейшем этот принцип не раз подвергался экспериментальной проверке, но никогда она не была столь наглядной и тщательной, как в вашем эксперименте в окрестностях горизонта Гаргантюа. Устав от десятикратных перегрузок, вы приступаете к подготовке следующего, завершающего этапа своего путешествия — к возвращению в свою Галактику — Млечный Путь.
Вы передаете детальный отчет о своих исследованиях в окрестностях Гаргантюа, и поскольку вскоре намереваетесь двигаться со скоростью, близкой к скорости света, ваше сообщение поступит в Млечный Путь менее чем на год раньше вас по земным часам. По мере удаления звездолета от Гаргантюа вы с помощью телескопа ведете тщательные наблюдения за квазаром 8C 2975. Его струи — длинные тонкие столбы горячего газа, выбрасываемые из ядра квазара,— имеют огромную длину 3 млн св. Направляя телескопы на ядро, вы видите источник энергии, обеспечивающей существование струй: толстый горячий «бублик» из газа размером около 1 св. Наблюдая вихревое движение газа вблизи дыры, вы приходите к заключению, что эта дыра, в отличие от тех, которые встречались вам прежде, вращается весьма быстро. Энергия, поддерживающая существование струй чудовищной длины, отчасти обусловлена вращением черной дыры, а отчасти — движением газового «бублика». Различие между Гаргантюа и 8C 2975 поразительно: почему Гаргантюа, масса и размеры которой в 1000 раз больше, чем у квазара, не захватывает вращающийся газовый «бублик» и гигантские струи? Дальнейшие исследования подсказывают ответ: один раз в несколько месяцев какая-либо звезда, обращающаяся вокруг черной дыры, входящей в состав квазара, подходит к дыре слишком близко и разрывается на части приливными силами черной дыры. Вещество из внутренней части звезды — газ массой около 1 Mслн — выбрасывается наружу и распределяется вокруг черной дыры, после чего постепенно опускается, группируясь в окружающий дыру «бублик». В результате он всегда заполнен газом, несмотря на постоянные потери — падение вещества на черную дыру и выброс в струях.
Звезды подходят близко и к Гаргантюа. Но из-за ее больших размеров приливные силы снаружи от горизонта слишком слабы, чтобы разорвать звезду на части.
В прошлом, как предполагают ученые, W2246-0526 могла захватить и уничтожить и многие другие соседние галактики. Подобная форма «каннибализма», как считают Эйзенхардт и его коллеги, была характерна и для других «хот-догов». Это может объяснять, почему ученые часто находят в ранней Вселенной необычно яркие галактики с невозможно крупными черными дырами, и почему сами хот-доги скрываются от внешнего мира под толстым коконом из пыли и газа, состоящим, по всей видимости, из останков их прошлых трапез. А что думаете Вы?!
Email адрес не будет опубликован. Сохранить Имя и почту, что бы не вводить их снова.
Обычные черные дыры образуются как нейтронные звезды — в результате сверхновых. А первичные, полагают ученые, соткались из сверхплотной материи в первые секунды существования Вселенной. Вероятно, размер их разнится от массы булавки до примерно 100 000 масс Солнца. Возможно, обнаружить их смогут новые телескопы, которые сейчас на Земле готовят к запуску. И вот именно такую черную дыру, довольно небольшой массы, по мнению группы Кайоццо могла поглотить звезда, каким-то образом вступив с ней во взаимодействие.
Гравитационного притяжения нейтронной звезды для этого хватило бы при условии, что дыра будет меньше нее по массе. Однако проверить эту гипотезу пока нельзя.
Зачем ученым фото черной дыры? 10 фактов, которые помогут разобраться в сложном вопросе
3. Черные дыры и сингулярности. В научно-фантастической литературе и фильмах черная дыра обычно представляется этаким космическим Гаргантюа, безжалостно пожирающим пролетающие корабли с отважными блондинками и даже целые планеты. Сверхмассивная чёрная дыра — чёрная дыра с массой 105—1011 масс Солнца. Сверхмассивные чёрные дыры обнаружены в центре многих галактик, включая Млечный Путь[2][3]. Эти уравнения описывали траектории лучей света, исходящих из далекой звезды, проникающих через искривленные пространство и время Гаргантюа, достигающих камеры и учитывающих даже само движение камеры вокруг черной дыры.
Почему первое изображение черной дыры не похоже на то, что было в "Интерстеллар"
То, что наблюдали исследователи, отлично описывается теорией: большинство событий — это слияние черных дыр в составе двойных систем. Мы видим, как две черные дыры вращаются вокруг друг друга по почти кеплеровской орбите, за исключением самой последней стадии перед слиянием, постепенно теряют энергию в виде гравитационных волн и в конце концов сливаются. Новым для астрономов оказалось только то, что типичная масса таких черных дыр — около 30—50 солнечных, а не 10, как ожидалось. Предстоит еще подумать о том, откуда взялись такие массивные звезды. Все, что мы видим, происходит очень-очень далеко. Ни в нашей Галактике, ни даже в Туманности Андромеды ни одного такого события наблюдать не удалось. Речь идет о расстояниях от 100 до 1000 мегапарсек, тогда как до ближайшего сверхскопления галактик в созвездии Девы от нашей «местной группы» всего 10 мегапарсек». Регистрация гравитационных волн была отмечена особой нобелевской премией в 2017-м. Наконец, в 2019 году достигнут последний потрясающий успех. Астрономы объединили в единую сеть восемь радиотелескопов, разбросанных по разным континентам.
Будь эта система оптическим телескопом, она позволила бы из Москвы читать газету, раскрытую во Владивостоке. С помощью такого инструмента исследователи заглянули в сердцевину галактики М87. Изображение было настолько подробным, что впервые позволило разглядеть не только яркий диск вещества, падающего на черную дыру, но и саму виновницу торжества в его центре. Говоря точнее, астрономы увидели так называемую тень черной дыры, которая образуется из-за воздействия ее гравитации на фотоны. Если смотреть с Земли, их угловые размеры примерно одинаковы, и астрономы пытались разглядеть и запечатлеть оба эти объекта. Увы, наша родная черная дыра оказалось застенчивой, и получить ее изображение помешали облака пыли. А вот фото ее «сестры» из соседней галактики облетело научно-популярные СМИ. Читайте также Можно ли уничтожить черную дыру? Парадоксы и перспективы Даже далекие от физики люди слышали, что существование черных дыр порождает парадоксы.
При этом сам факт, что из-под гравитационного радиуса нет пути назад, не более парадоксален, чем банальные утверждения «человек смертен» или «прошлого не изменишь». На самом деле, парадоксы возникают не в самой теории Эйнштейна, а на стыке этой теории и квантовой механики. Например, куда-то девается информация об угодивших в черную дыру материи и излучении, а квантовая механика такой потери не допускает. Алексей Старобинский реагирует на упоминание о парадоксах сдержанным смешком: «Если буквально, можно сказать, наивно применять аксиомы квантовой механики, то возможно прийти к выводу, что информация вроде бы должна сохраняться, а потому вокруг горизонта событий возникнет огненная стена — слой частиц с планковской то есть очень высокой энергией. Однако ничего подобного при слиянии черных дыр мы не наблюдаем. Мы не видим ни высокоэнергетичных частиц, ни незатухающего сигнала гравитационных волн после момента слияния. Я специально спрашивал об этом тех, кто участвует в экспериментах. А вот некоторые теоретики все это видят, поскольку берут чужие экспериментальные данные, но не чувствуют, какой колоссальной работы над погрешностями измерений требует правильная обработка этих данных. Я бы сказал, что парадоксы возникают, только если квантовую механику применять к тому, что происходит вокруг черной дыры, мягко говоря, немножко тупо».
Может ли изучение черных дыр принести физике что-то еще, кроме очередного — с огромной точностью — подтверждения правоты Эйнштейна? Старобинский надеется, что да: «Сейчас астрономия большей частью работает на себя, но кое-что от нее может перепасть и фундаментальной физике. Открытие черных дыр разнообразной массы — это похоже на описание все новых видов животных в биологии: все это остается в рамках фундаментальных представлений. Мы лишь подтверждаем ОТО в том, что касается гравитации, и Стандартную модель с точки зрения физики элементарных частиц. Однако при этом астрономия четко говорит нам, что существует темная материя. Мы не знаем, из чего она составлена. Хотя наиболее популярная гипотеза — наличие новых частиц вне Стандартной модели; существует теоретическое предсказание, что частично она может состоять из первичных черных дыр. Предсказан даже диапазон их масс — порядка массы астероида. Такие черные дыры можно искать, но пока их не нашли.
Сухой остаток таков: на сегодняшний день новые астрономические открытия лишь подтверждают фундаментальную физическую картину мира. Наши представления оказались неправильными! Изображение черной дыры Гаргантюа из фильма «Интерстеллар» создано на основе расчетов нобелевского лауреата Кипа Торна Нельзя исключать, что именно будущие исследования черных дыр принесут ученым это самое долгожданное «Ага! Если это произойдет, никто уже не сможет назвать черные дыры бесполезной игрушкой для ума. Нам остается лишь дождаться новых сюрпризов от этого удивительного природного объекта.
Черные дыры простым языком Не так давно по научным меркам объект под названием черная дыра был сугубо гипотетическим и описывался лишь только поверхностными теоретическими выкладками. Но прогресс технологий не стоит на месте, и сейчас в существовании черных дыр уже ни у кого не вызывает сомнений. Про черные дыры написано не мало, но зачастую их описания крайне трудно понимать обычному обозревателю. В данной статье попробуем разобраться с этим весьма интересным объектом.
Черная дыра обычно образуется вследствие смерти нейтронной звезды. Нейтронные звезды обычно очень массивные, яркие и крайне горячие, если сравнивать с нашим Солнцем, то это как лампочка от фонарика и гигантский прожектор на кучу мегаватт, которые используют при съемках кинофильмов. Нейтронные звезды, крайне не экономные, они используют огромные запасы ядерного топлива за относительно малые промежутки времени, по сути как малолитражка и какой-нибудь гелик, если опять таки сравнить с нашей звездой. Сжигая ядерное топливо, в ядре образуются новые элементы, более тяжелые, можно смотреть таблицу Менделеева, водород превращается в гелий, гелий в литий и тд. Продукты распада ядерного синтеза, аналогичны дыма из выхлопной трубы, за исключением, что могут повторно использоваться. И вот так звезда набирает обороты, пока дело не доходит до железа. Накопления железа в ядре — это как рак… Оно начинает убивать ее изнутри. Из-за железа масса ядра стремительно растет и в конце концов сила гравитации становится больше сил ядерных взаимодействий и ядро буквально падает, что приводит к взрыву. В момент такого взрыва освобождается колоссальное количество энергии, причем возникают два направленных луча гамма-излучения, как-будто лазерная пушка с двух концов выстреливает во вселенную, причем все что находится на пути таких лучей на расстоянии около 10 световых лет пронизывается этой радиацией.
Естественно ничто живое не выживает от таких лучей, а что по-ближе вовсе сгорает. Данное излучение считается наиболее сильным во всей вселенной, большей энергией разве что обладает энергия большого взрыва. Но не все так плохо, все что было в ядре испускается в космос и в дальнейшем используется для создания планет, звезд и прочее. Давление от силы взрыва сжимает звезду до крохотных размеров, учитывая ее былые размеры плотность становится невероятно огромной. Крошка от гамбургера сделанная из такого вещества будет весить больше нашей планеты. В следствии чего получается черная дыра, которая обладает невероятной гравитацией и черной называется потому что даже свет не может вырваться из нее. Законы физики рядом с черной дырой уже не работают в том представлении, в котором мы привыкли. Пространство-время искривляется и все события протекают уже совсем по другому. Словно пылесос, черная дыра поглощает все что находится около нее: планеты, астероиды, свет и прочее.
Ранее считалось, что черная дыра ничего не излучает, но как доказал Стивен Хоукинг, черная дыра излучает антивещество. То есть, поедает вещество, выделяет антивещество. Коллайдер полагаю затем и построили, чтобы попробовать такое получить, так как при столкновении протонов внутри данной машины, также возникают миниатюрные черные дыры, которые быстро испаряются, что хорошо для нас, иначе могло бы быть, как в фильмах про конец света. Ранее думали, что если кинуть в черную дыру человека, то ему труба — порвет на субатомы, но как оказалось, по некоторым уравнениям, есть определенные траектории путешествия сквозь черную дыру, чтоб чувствовать себя нормально, правда не ясно, что будет за ней, другой мир или ничего. Область вокруг черной дыры, которая интересна, называется горизонтом событий. Если туда полететь, не зная волшебное уравнение, то будет конечно не очень. Наблюдатель будет видеть, как космический корабль влетает в горизонт событий и крайне медленно потом отдаляется, пока не застынет в центре. У самого же космонавта дела будут идти крайне по другому, искривленной пространство будет лепить из него, как из пластелина различные формы, пока наконец не разорвет все на субатомы. Но для внешнего наблюдателя, космонавт навсегда останется улыбающимся и махающим в иллюминатор, застывшим изображением.
Теории о существовании белых дыр Предположим, что белые дыры действительно существуют. Тогда откудаже они берутся, икак ихобразование влияет начеловечество? Давайте представим себе черную дыру коллапсар только собратным течением времени. Назовем еебелая дыра. Возможно, она являет собой полную противоположность черной. Попробуем привести немного фактов: черные дыры своей мощной гравитацией собирают вокруг себя вкосмосе всю материю, втовремя как белые теоретически должны отталкивать ее от себя. Вовселенной существование коллапсар— уже давно неоткрытие. Авот образование вселенной белых дыр так иосталось гипотетическими рассуждениями. Однако группа израильских ученых утверждает, что они смогли зафиксировать нафото белую дыру ввиде вспышки.
Характеристики вспышки гипотетической белой дыры отличаются отпрежде известных различных вспышек звезд. Ученые считают, что мгновенный распад белой дыры похож наБольшой взрыв, новомного раз меньше. Такому взрыву было присвоено название Малый взрыв. Онхарактерен тем, что когда происходит, изнеоткуда появляется множество энергии иматерии.
Светится ли черная дыра? Часть светящегося диска черной дыры Гаргантюа вблизи и пролетающий над ним космолет «Эндюранс».
Светится не черная дыра, а диск вокруг нее, состоящий из раскаленного газа, который дыра «забирает» у звезд при помощи сил гравитации, когда разрывает их на части. Иллюстрация из книги «"Интерстеллар". Наука за кадром» Нет, в черной дыре нечему светиться, так как она состоит только лишь из искаженного времени и пространства — и больше ничего. В фильмах можно увидеть, что вокруг черных дыр есть сияющие диски, мерцания и лучи. На самом деле это звезды и туманности, свет которых дыра тоже искривляет — отсюда и причудливые световые узоры. Правда ли, что черная дыра искривляет время?
Космический модуль «Рейнджер», идущий на снижение к планете Миллер. Наука за кадром» Да, это так. Если человек провалится в черную дыру, он почти перестанет стареть: чем ниже он будет лететь, тем сильнее будет замедляться время. Как на планете Миллер в фильме «Интерстеллар», которая находилась возле черной дыры Гаргантюа: час по времени Миллера равен семи земным годам. Таким образом, можно улететь в космос молодым и прилететь всего на пару лет старше, а на Земле пройдут сотни лет. Можно ли передать сообщение на Землю, угодив в черную дыру?
Сигналы, которые будут посланы после пересечения горизонта событий, не могут выйти наружу, так как в черной дыре все стремится вниз, к сингулярности.
Океан и его обитатели получились такими, что глаз не оторвать. Правда Референсом при создании подводной фауны Пандоры были образы доисторических животных Земли с некоторыми кэмероновскими модификациями. В результате рыбы и млекопитающие, с одной стороны, выглядят экзотично, с другой — узнаваемо. Кэмерон достаточно последовательно изображает подводных животных с шестью конечностями и парой дополнительных глаз, что идет в русле наших представлений об эволюции. Если сухопутные животные имеют дополнительную пару лапок, то и их водные родственники тоже должны. То есть эволюционно они разошлись гораздо дальше друг от друга, чем современные человеческие расы. Шестиногость пандорианской фауны не является чем-то невероятным. По словам палеоантрополога Станислава Дробышевского, земная эволюция тоже могла пойти по этому пути. В древности в наших океанах плавали рыбки акантоды, у которых росло до семи пар плавников.
Они вполне могли развиться во что-то многоножковое, и только по стечению обстоятельств и условий окружающей среды оказались тупиковой ветвью. Отсюда мы узнаем, почему у прямоходящих хвостатых осталось только четыре конечности: две верхние просто срослись. Однако открытым остается вопрос: как так получилось, что древолазающим существам не нужна дополнительная пара глаз, характерная для остальных животных планеты? Прекрасный прибор, позволивший бы точнее прицеливаться во время прыжков с ветки на ветку. У племени меткайина есть духовные братья тулкуны, похожие на наших китов. Однако на Пандоре эти млекопитающие обладают разумом: у них есть речь, искусство, наука, законы. Они не создают ничего, поскольку ластами это делать затруднительно, но в их высоком интеллекте сомневаться не приходится. Тут, конечно, напрашиваются параллели с земными китообразными. Есть предположения, что наши дельфины могут обладать разумом, но пока однозначных доказательств этому нет. И совершенно точно нам еще очень далеко до осознанного разговора с дельфинами или китами.
Так что в образе тулкунов Джеймс Кэмерон, видимо, воплотил мечту о возможности поболтать с этими смышлеными морскими обитателями, которые могли бы поведать много интересного. Прибытие Однажды на Землю прибывают корабли пришельцев и в полной тишине зависают в разных точках планеты. Правительства, естественно, срочно поднимают армии, но агрессивных действий со стороны инопланетян не следует, поэтому нужно как-то контактировать. Для этого желательно понять, как общаться, и власти США обращаются к высококлассному лингвисту Луизе Бэнкс. Ей предстоит освоить язык, который абсолютно не вписывается в рамки человеческих. Один из самых сложных и восхитительных научно-фантастических фильмов поставлен по повести Теда Чана «История твоей жизни», в которой лингвистические экзерсисы проработаны еще тщательнее. Вопрос о существовании пришельцев мы сразу выносим в область базового фантастического допущения, которое позволяет нам сосредоточиться на мысленном эксперименте. Лингвист Александр Пиперски в лекции из цикла «Ученые против мифов» сделал несколько интересных наблюдений по мотивам «Прибытия». Правда По сюжету фильма Луиза Бэнкс расшифровывает язык пришельцев-гептаподов, в результате чего неожиданно получает дополнительный бонус. Дело в том, что представленные в картине инопланетяне не оперируют понятиями времени, и их письменный язык — тоже.
Поэтому Луиза вместе с языком некоторым образом осваивает и мышление его носителей и, как следствие, получает возможность немножко видеть будущее. Разумеется, в реальности нет языка, который позволит вам видеть будущее, это просто красивый мысленный эксперимент. Но в то же время существует гипотеза лингвистической относительности Сепира — Уорфа, которая предполагает, что язык оказывает влияние на то, как мы мыслим, и есть реальные эксперименты, которые показывают, что некоторая зависимость есть. Миф Самым фантастическим явлением «Прибытия» Александр Пиперски назвал профессию главной героини.