Слідство теорії Ейнштейна
У 1916 році Карл Шварцшильд передбачив чорні дірки як теоретичний.
Гамма-сплески
У 1930-х роках індійський астрофізик СубраманіанЧандрасекар вивчав, що відбувається із зіркою, коли вона витратить все «паливо». Він виявив, що кінцевий результат залежить від маси зірки. Якщо ця зірка дійсно велика, скажімо, з масою 20 Сонць, то її щільне ядро колапсує аж до чорної діри.
Гамма-сплески, які виявили за допомогою наземного обладнання. (Зображення надано NASA / Swift / Cruz deWilde)
Все це відбувається неймовірно швидко,лічені секунди і вивільняє величезну кількість енергії у вигляді гамма-сплеску. Цей спалах може випромінювати в космос стільки енергії, скільки випромінює звичайна зірка за весь час свого життя. І телескопи на Землі засікли кілька таких подій, коли народжуються чорні дірки, незважаючи на відстань у мільярди світлових років.
гравітаційні хвилі
Чорні дірки не завжди існують ізольовано.іноді вони виникають парами, обертаючись довкола один одного. Коли вони це роблять, гравітаційна взаємодія між ними створює бриж у просторі-часі, яка поширюється у вигляді гравітаційних хвиль. До речі, це ще один прогноз теорії відносності Ейнштейна.
Враження художника від гравітаційних хвиль.Чорні діри, що обертаються навколо одна одної, створюють брижі в просторі-часі, яка поширюється назовні у вигляді гравітаційних хвиль. (Зображення надано R. Hurt / Caltech-JPL)
Такі обсерваторії, як LIGO і Virgo, дають вченимможливість виявляти ці хвилі. Про перше відкриття, пов'язаному з злиттям двох чорних дір, фізики оголосили ще в 2016 році. У міру підвищення чутливості детектора вчені виявляють і інші події, які викликали гравітаційні хвилі. Наприклад, зіткнення між чорною дірою і нейтронної зіркою, яка сталася далеко за межами Чумацького Шляху на відстані від 650 млн до 1,5 млрд світлових років від Землі.
невидимий супутник
Ще один доказ існування чорних дірок— їхній гравітаційний вплив на інші зірки. При спостереженні за звичайною на парою зірок HR 6819, що обертаються, в 2020 році, астрономи помітили дива в їх русі.
Відбиток художника показує орбіти об'єктів в потрійній системі HR 6819. (Зображення надано Л. Кальсада / ESO)
Їх можна пояснити хіба що присутністютретього, повністю невидимого об'єкта. Вчені вирахували його масу - вона виявилася в чотири рази більше, ніж у Сонця - і зрозуміли, що це може бути тільки чорна діра. До речі, вона з найближчих до Землі, знаходиться всього в 1000 світлових років від неї.
рентгенівський об'єкт
Найпершим об'єктом, який вчені визналичорною діркою, став об'єкт Лебідь X-1 (Cygnus X-1, або Cyg X-1). Це джерело рентгенівського випромінювання в сузір'ї Лебедя, відкритий в 1964 році. Практично відразу астрономи припустили, що джерелом випромінювання є чорна діра, яка знаходиться в подвійній системі разом з блакитним надгігантом. Однак багато фахівців вважали, що всі докази її існування є непрямими, а Лебідь X-1 може являти собою, наприклад, нейтронну зірку. Британський астроном і популяризатор науки Стівен Хокінг в 1974 році уклав парі, що це не так.
Основна перешкода тому, щоб визнати Лебідь X-1 чорною дірою - це невизначеність відстані до об'єкта. Проте у 2011 році астрономи його вирахували.
Чорна діра Cygnus X-1 витягує матеріал з масивної блакитної зірки-компаньйона. (Зображення надано NASA / CXC)
Автори нової роботи аналізували дані,зібрані масивом радіотелескопів Very Long Baseline Array. Згідно з вченими, відстань до Лебідь X-1 дорівнює 6050 світлових років ±400 світлових років. При цьому маса блакитного надгіганта в 19 разів більша за масу Сонця, а самого джерела рентгенівського випромінювання - в 14,8 разів більше сонячної маси.
Нове значення маси набагато більше критичногомежі, який розділяє нейтронну зірку і чорну дірку (після «смерті» велика зірка може перетворитися на один з цих об'єктів). Таким чином, у новій роботі представлені докази того, що найперша чорна діра дійсно є такою.
Надмасивні чорні діри
Дані вчених свідчать про те, що крімзвичайних чорних дір існують і надмасивні. У кожної з них є мільйони або навіть мільярди сонячних мас і вони ховаються в центрах галактик з самого початку історії Всесвіту.
У центрі нашої галактики знаходиться надмасивна чорна діра в області, відомої як Стрілець А.
(Зображення надано: ESA - C. Carreau)
За даними НАСА, центральні чорні діри вгалактиках оточені аккреционного дисками, які виробляють інтенсивне випромінювання на всіх довжинах хвиль світла. У вчених є свідчення того, що одна з них - масивний і компактний об'єкт Sgr A * (Стрілець А *) - знаходиться в центрі Чумацького Шляху. Чим ближче до нього зірки, тим сильніше вони обертаються - до 8% від швидкості світла. За поточними оцінками, центральна чорна діра Чумацького Шляху становить близько 4 млн сонячних мас.
спагетіфікація
Ще одне свідчення існування чорних дір -це спагетіфікація. Під час цього процесу величезна гравітаційна сила чорної діри розтягує об'єкт на тонкі нитки. Зазвичай це відбувається із зіркою, яка наблизилася до чорної діри. У жовтні 2020 астрономи стали свідками спагетіфікація. Вони побачили спалах світла від зірки, коли чорна діра розірвала її на частини. Це сталося в галактиці на відстані 215 млн світлових років від Землі.
І наостанок - пряме зображення
У квітні 2019 року вчені отримали перше в історії пряме зображення надмасивної чорної діри в центрі активної галактики Месьє 87.
аккреційний диск
Ця фотографію астрономи зробили за допомогоютелескопа Event Horizon. Насправді це не один інструмент, а велика мережа телескопів, розкиданих по всьому світу. На фотографії чітко видно темну тінь чорної діри з масою 6,5 млрд сонячних на тлі помаранчевого світіння навколишнього її аккреционного диска.
Читати далі
Подивіться на оновлені винищувачі F-15: вони несуть 24 ракети класу «повітря-земля»
Космічний корабель в кілька кілометрів: все, що відомо про новий проект Китаю
До 2100 року 95% поверхні океанів стануть непридатні для життя
LIGO (англ. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) - лазерно-інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія.
Virgo - франко-італійський детектор гравітаційних хвиль, розташований в EGO (Європейська гравітаційна обсерваторія).