Какво представляват черните дупки?
Черните дупки са масивни космически обекти. Почти невъзможно е да ги видите, защото
Черните дупки не са черни топки, както сме свикнали да ги виждаме. Те са прозрачни, но оставят черна сянка. Това дори не е дупка, а сферичен абсорбер на всичко, което попада под влиянието на неговата гравитация.
Как се появяват черните дупки?
Звезди, които надвишават масата и размера на нашето Слънцемного пъти, в края на живота си, те експлодират и образуват или неутронна звезда, или започват да се свиват силно, сякаш "падат" навътре, бързо намалявайки размера им при постоянна маса. Плътността на материята в сгъстима точка става много висока, съответно гравитацията се увеличава значително. Когато размерът на звездата стане толкова малък и плътността е толкова висока на едно място, тя "пада" навътре, което води до черна дупка.
Черна дупка, например, с маса от едно Слънце ще бъде по-малка по размер от нашата звезда.
Въпреки това, малки звезди като нашето Слънценяма да се превърнат в черна дупка в края на жизнения си цикъл - масата им е недостатъчна дори за експлозия и образуване на свръхнова. Ще има експлозия, разбира се, но на последния етап малките звезди се превръщат в бели джуджета - много малки и горещи звезди, които също скоро ще изчезнат.
В момента знаем за четири различни начина, по които се образуват черни дупки.
- Най-добре проучен е този, свързан със звездатаколапс. Достатъчно голяма звезда образува черна дупка след спирането на ядрения си синтез, защото всичко, което вече би могло да бъде синтезирано, е синтезирано. Когато налягането, създадено от синтеза, престане, материята започва да пада към собствения си гравитационен център, ставайки все по-плътна. В крайна сметка тя става толкова гъста, че нищо не може да преодолее гравитационния ефект върху повърхността на звездата: така се ражда черна дупка. Тези черни дупки се наричат „черни дупки със слънчева маса“ и са най-често срещаните.
- Следващият често срещан тип черна дупкаса "свръхмасивни черни дупки", които могат да бъдат намерени в центровете на много галактики и които имат маси около милиард пъти по-големи от черните дупки на слънчевата маса. Все още не е известно със сигурност как точно се образуват. Смята се, че някога са започнали като черни дупки със слънчева маса, които в гъсто населените галактически центрове са консумирали много други звезди и са нараствали. Те обаче изглежда поглъщат материята по-бързо, отколкото предполага тази проста идея, а как точно го правят, все още е обект на изследване.
- По-спорна идея бяха първичните черни дупки,които биха могли да се образуват от почти всяка маса при големи колебания на плътността в ранната Вселена. Въпреки че е възможно, е трудно да се намери модел, който да ги произвежда, без да ги създавате прекалено.
- И накрая, има идеята, че Големият адронколайдерът може да образува малки черни дупки с маси, близки до масата на Хигс бозона. Това работи само ако нашата Вселена има допълнителни измерения. Досега няма потвърждение в полза на тази теория.
Колко големи са черните дупки?
Можете да си представите хоризонта на черна дупка като сфера и нейният диаметър ще бъде право пропорционален на масата на черната дупка. Следователно, колкото повече маса пада в черна дупка, толкова по-голяма става черната дупка.
В сравнение със звездни обекти, черни дупкималка, защото масата се компресира в много малки обеми под въздействието на неудържимо гравитационно налягане. Радиусът на черна дупка с маса на планетата Земя например е само няколко милиметра. Това е 10 000 000 000 пъти по-малко от настоящия радиус на Земята.
Радиусът на черна дупка се нарича радиус на Шварцшилд по името на Карл Шварцшилд, който първо извежда черните дупки като решение на общата теория на относителността на Айнщайн.
Къде са черните дупки?
Най-често те са разположени в центъра на галактиките. Те имат голяма гравитационна сила, благодарение на която успяват да държат звездните системи на много голямо разстояние, образувайки галактиките, които познаваме днес.
В центъра на нашия Млечен път също имасвръхмасивна черна дупка, наречена Стрелец A *. Той е 4,02 милиона пъти по-тежък от Слънцето и радиусът му е ≈ 45 астрономически единици (една астрономическа единица = едно разстояние от Земята до Слънцето).
В допълнение към свръхмасивните черни дупки в центровете на галактиката има и „местни“, които се образуват след смъртта на масивни звезди.
Какво има вътре в черна дупка?
Никой не знае със сигурност. Общата теория на относителността предсказва, че в черна дупка има сингулярност, място, където приливните сили стават безкрайно големи и след като преминете през хоризонта на събитията, не можете да отидете никъде другаде освен в сингулярността. Съответно е по-добре общата теория на относителността да не се използва на тези места - тя просто не работи. За да кажем какво се случва вътре в черна дупка, се нуждаем от теория за квантовата гравитация. Общоприето е, че тази теория ще замени сингулярността с нещо друго.
Защо вътре в черна дупка може да има вселени?
Има много хипотетични черни дупки -с или без електрически заряд, въртящ се или неподвижен, заобиколен от материя или плаващ в празно пространство. Някои от тези хипотетични черни дупки вероятно съществуват в нашата Вселена. Например, въртяща се черна дупка, заобиколена от падаща материя, е доста често срещан тип на тези обекти.
Но някои други видове черни дупки сачисто теоретично. Тяхното поведение и свойства могат да бъдат описани, разчитайки само на математически методи. Такъв обект е електрически заредена черна дупка, заобиколена от анти-де Ситър пространство. Този тип пространство има постоянна отрицателна геометрична кривина и е подобна по форма на седло.
Няма такова пространство във нашата Вселенасъществува, но съществуването му на теория отваря много интересни ефекти, които могат да бъдат изследвани. Една от причините, поради които си струва да се проучи, е, че заредените черни дупки имат много общо с въртящите се черни дупки, които съществуват във нашата Вселена.
Авторите на новото изследване установихаче когато такива черни дупки станат относително студени, те създават „мъгла“ от квантови полета около повърхността си. На повърхността на обекта тази мъгла се поддържа от гравитацията на черната дупка, но се изтласква навън от електрическото поле. В резултат на това в такава мъгла се образува свръхпроводяща среда. В допълнение към обичайния хоризонт на събитията, такива черни дупки имат и вътрешен хоризонт. Благодарение на това заредените черни дупки могат да бъдат проникнати, без да бъдат разкъсани на атоми.
Ученые показали, что по ту сторону заряженной черна дупка можете да очаквате загадъчни ефекти. Изследователите установили, че най-вътрешните региони на свръхпроводяща черна дупка могат да представляват разширяваща се вселена - място, където пространството може да се простира и деформира с различна скорост в различни посоки.
Освен това в зависимостОт температурата на черната дупка в някои от тези области на пространството може да предизвика нов кръг от трептения, които след това ще създадат друг участък от разширяващо се пространство, което ще предизвика нов кръг от трептения, които след това ще създадат нов раздел на разширяващото се пространство и така нататък до безкрайност. Това ще бъде фрактална мини-Вселена, безкрайно повтаряща се с намаляване на размера.
Прочетете също
На 3-ти ден от заболяването повечето пациенти с COVID-19 губят обонянието си и често страдат от хрема
Вижте най-близките снимки на повърхността на Слънцето
Ледникът на Страшния съд се оказа по-опасен, отколкото учените смятаха. Казваме основното