Что такое черная дыра и что находится внутри нее

Черные дыры – одно из самых загадочных явлений во Вселенной. Научный парадокс заключается в том, что они изучены, но остаются неясными. Научные и университетские издания пишут об исследованиях черных дыр.

Черная дыра — это объект с очень сильным гравитационным притяжением, от которого не может избавиться даже свет. Альберт Эйнштейн предсказал их существование в 1916 году.
Черные дыры образуются, когда умирают массивные звезды или коллапсируют газовые сгустки. Это звезды сверхмассивных и промежуточных масс. Сами по себе черные дыры невидимы, но их можно наблюдать по свечению поглощаемого ими материала.
Внутреннее строение черных дыр остается загадкой для ученых. Они состоят из «горизонта событий» и центральной сингулярности. Согласно теории Стивена Хокинга, черные дыры могут сжиматься, теряя энергию из-за «излучения Хокинга».

Их существование предсказал Альберт Эйнштейн

Что такое черная дыра? В НАСА заявили, что этот вид небесного тела имеет настолько сильную гравитацию, что даже свет не может покинуть его. На веб-сайте Чикагского университета добавляется, что черная дыра — это область в космосе, где огромное количество массы сжимается в крошечный объем, создавая очень сильное гравитационное притяжение.

В 1916 году Альберт Эйнштейн предсказал существование таких объектов в космосе в своей общей теории относительности. Этот термин впервые был использован в конце 1960-х годов, когда в созвездии Лебедя Млечного Пути были обнаружены признаки черной дыры. По данным сайта космической науки Space, считается, что в нашей галактике существуют миллионы черных дыр. В зависимости от качества их делят на три типа:

Звезды – от 3 до десятков солнечных масс.
Сверхмассивные – от 100 000 до миллиардов солнечных масс.
Промежуточные — от 100 до 10 000 солнечных масс.

В Млечном Пути есть сверхмассивная черная дыра. Его масса в 4 миллиона раз больше солнечной, и он находится на расстоянии 26 000 световых лет от Земли.

Только очень большие звезды становятся черными дырами

Space.com перечисляет два способа образования черных дыр:

Это результат гибели массивных звезд.
Во время коллапса скопления газа, вызванного слиянием космических объектов.

На веб-сайте НАСА процесс формирования черной дыры описывается следующим образом: Большая звезда умирает, когда в ее ядре заканчивается ядерное топливо. Он взрывается, разрушается, резко сжимается и выделяет большое количество световой энергии. Эти процессы могут происходить у звезд с массой, в 10-20 раз превышающей массу Солнца. Этого не может случиться с нашей звездой, потому что у нее недостаточно массы. Если раздробленное ядро хотя бы в 3 раза больше Солнца, никакая сила не сможет предотвратить его коллапс. Из-за гравитации большие массы сжимаются в маленькие пространства, разрывая ткань пространства и времени.

Черные дыры могут образоваться в течение нескольких секунд после коллапса. Но на формирование гигантских черных дыр с миллионами или миллиардами солнечных масс может уйти до миллиардов лет. Коллапс газа приводит к возникновению черных дыр с массами от 1 до 100 000 солнечных масс. Сам процесс, как и слияние черных дыр и других объектов, остается научной загадкой. Считается, что черные дыры существовали с тех пор, как существовала Вселенная, то есть они начали появляться одновременно с другими космическими объектами.

Черные дыры невидимы

По данным Гарвардского центра астрофизики CFA, сама черная дыра невидима. Но вдыхаемые материалы и газы имеют температуру, достигающую миллионов градусов. Это делает черные дыры самыми яркими объектами во Вселенной, видимыми на расстоянии миллиардов световых лет.

Астрономы изучают черные дыры косвенно, через это свечение и выбросы вещества, вращающиеся вокруг них. Их гравитационное влияние на другие звезды также помогает в изучении черных дыр. Их можно наблюдать с помощью телескопов НАСА «Хаббл», «Свифт» и других телескопов.

Сайт НАСА сообщает, что первое изображение черной дыры было получено в 2019 году. Для этого восемь наземных радиотелескопов объединены в одну антенну. Объектом исследования является М87, черная дыра в центре нашей галактики. Он весит более 6 миллиардов солнечных масс и покроет большую часть нашей Солнечной системы.

Как выглядит черная дыра? На фотографии изображен черный круг, вокруг которого обведен вращающийся диск из термолюминесцентного материала. Это яркое кольцо образовано изгибом света под действием сильной гравитации вокруг черной дыры.

Содержание и структура черных дыр неизвестны

Что находится внутри черной дыры? Краткий ответ ученых Чикагского университета: никто не знает. Это один из самых серьезных вопросов современной физики. Мы знаем только, что черные дыры состоят из двух частей:

Это «горизонт событий», который часто называют поверхностью черной дыры. В этих точках гравитация становится настолько сильной, что ничто, даже свет, не может ее избежать.
В центре черной дыры есть сингулярность. Это бесконечно малая и бесконечно плотная точка. Но ученые даже не могут предположить, как это выглядит.

Квантовые эффекты важны для изучения особенностей. Но теория квантовой гравитации еще не разработана, поэтому правильного описания сингулярности не существует. Ученые из Центра астрофизики CFA при Гарвардском университете разделяют ту же точку зрения. Они называют исследования черных дыр лабораторией по разработке теории квантовой гравитации, и соответствующая работа продолжается.

Черные дыры уменьшаются

Что более типично для черных дыр, так это их способность расти. Это происходит потому, что они поглощают вещества, оказавшиеся рядом с ними. Известно, что они разрушают звезды и поглощают их части, а также сливаются с другими черными дырами или звездами. Но это не может происходить бесконечно; они не могут поглощать целые галактики.

НАСА отмечает, что черные дыры могут сжиматься. Это явление открыл Стивен Хокинг. Он обнаружил, что эти объекты постоянно теряют крошечное количество энергии, которую они назвали «излучением Хокинга». Он исходил из того, что вакуум – это не пустое пространство, а море частиц, которые постоянно появляются и исчезают.

Если пара таких частиц образуется вблизи черной дыры, есть большая вероятность, что одна из них будет затянута в черную дыру, а другая улетит в космос. С этой ускользающей частицей часть энергии и массы самой черной дыры будет потеряна. Теория состоит в том, что черные дыры испаряются посредством «излучения Хокинга». Но это заняло бы больше времени, чем возраст всей Вселенной, — миллиарды лет.