Чтобы что-то изучить, надо это сначала внимательно рассмотреть. Эта догма неплохо работала при Ньютоне, но в изучении черных дыр она поможет плохо: огромные сгустки гравитации в космосе (а также микроскопические, полученные в тоннелях БАКа) не выпускают свет за свои пределы, поэтому понять, что в них происходит, невозможно.
Тем не менее ученым удалось накопить какие-то знания про черные дыры — достаточно для того, чтобы человечество научилось находить их во Вселенной, создавать их на Земле, а также снимать неплохие фантастические фильмы.
1. Все черные дыры, скорее всего, были когда-то гигантскими звездами
Мы довольно хорошо понимаем, откуда берутся черные дыры, но не очень хорошо — почему. Черные дыры возникают, когда звезды очень большой массы, исчерпав свое ядерное горючее, под влиянием собственной массы коллапсируют сами в себя, сжимаясь до размеров гравитационного радиуса. И тогда на этом месте возникает черная дыра.
Гравитационный радиус (он же сфера Шварцшильда) у каждого тела свой. Поэтому, в принципе, любой объект можно превратить в черную дыру, если, сохраняя его массу, уменьшить объем до радиуса Шварцшильда. Допустим, для Земли этот радиус примерно равен 0,887 см, а для Солнца — 2,95 км. Другое дело, что ни наша планета, ни наше светило никогда не превратятся в черные дыры, так как недостаточно массивны для этого
2. Черные дыры бывают разных размеров
Самые маленькие — это «первичные черные дыры», но как раз из-за их небольшого размера ученым до сих пор не удалось их найти. Особенность первичных черных дыр в том, что они возникли не из звезд, а во время Большого взрыва. Такие черные дыры могут в теории беспрепятственно перемещаться по Вселенной и даже проходить сквозь космические объекты.
Второй вид черных дыр — это большие, возникшие из звезд, а третий — супермассивный, такие дыры обычно находятся в центре галактик, в том числе и нашей. Кстати, на заглавной фотографии удалось заснять именно сверхмассивную черную дыру — M 87.
3. Самая большая из найденных черных дыр в 4 млн раз больше Солнца
Она называется Стрелец А* и ожидаемо находится в созвездии Стрельца, на расстоянии 30 тысяч световых лет. Это и есть центр Млечного Пути.
На фото выше гигантское газовое облако летает вокруг Стрельца А*. Голубое пятно — газ, движущийся на нас, а красный — от нас. Прицел — место, где находится черная дыра.
4. Различают три типа черных дыр
Это звездные, сверхмассивные и реликтовые дыры. С первыми все более-менее понятно: они появились после «смерти» гигантских звезд.
Сверхмассивные — это черные дыры в центрах галактик. У ученых несколько гипотез их появления: они могли «вырасти» из меньших, засасывая в себя материю, либо появиться из массивного газового облака. Первая проблема в том, что для образования сверхмассивной черной дыры нужно невероятное количество материи. Вторая проблема — до сих пор не удалось найти черные дыры средней массы. Вероятно, что существует еще какой-то способ образования черных дыр, о котором исследователи пока не знают.
Реликтовые черные дыры — гипотетические объекты, размер которых крайне мал, даже меньше размера протона. Само собой, найти их не представляется возможным, но они должны были в изобилии появиться сразу после Большого взрыва.
5. Вокруг черных дыр возникает аккреционный диск
Аккреционный диск — это массивное завихрение вещества, находящегося вокруг черной дыры. Он может возникнуть, если вблизи черной дыры оказывается звезда и под воздействием гравитации ее буквально разрывает на части.
Зрелище не для слабонервных, но Дарту Вейдеру бы понравилось.
6. Черные дыры вовсе не засасывают в себя материю, как безумные пылесосы
Конечно, если ты припаркуешь свой звездолет слишком близко к черной дыре, можешь с ним распрощаться. (Примечательно, что прощаться с ним в качестве наблюдателя ты будешь вечно. Для тебя, наблюдателя, находящегося за зоной действия черной дыры, падение звездолета будет продолжаться, продолжаться и продолжаться.) Но стоит отметить, что черная дыра вовсе не такая кровожадная штука, как мы привыкли думать, нахватавшись обрывочных сведений из научно-фантастических произведений.
Если, скажем, на месте нашего Солнца завтра появится черная дыра ровно такой же массы, как наше светило, то на вращении планет это никак не скажется. Да, мы, конечно, умрем без солнечного света, но траектория полета Земли никак не изменится, и внутрь черной дыры ее на засосет.
7. Существует теория, что мы живем в черной дыре
Эта гипотеза не слишком популярна среди астрономов, но полностью отвергнуть они ее не могут. Существует теория, что Большой взрыв — процесс образования черной дыры, а за пределами нашей вселенной существует мета-вселенная, наполненная такими же черными дырами. Но, чтобы вырваться за пределы нашего горизонта событий, понадобится энергия, превышающая мощность Большого взрыва.
8. Наше Солнце черной дырой не станет
Минимальная масса звезды, которая превратится в черную дыру, должна превышать массу Солнца в 30—40 раз. Наше же светило ждет судьба белого карлика и не раньше, чем через 4 миллиарда лет.
9. Существование черных дыр было предсказано за два века, до обнаружения
Идея существования настолько массивного тела, что его гравитационное притяжение не даст свету покинуть поверхность, была высказана английским ученым Джоном Митчелом еще в 1784 году. Но самую первую черную дыру мы открыли только в 1971 году и назвали «Лебедь X-1» (Cyg X-1).
Впрочем, нашли Cyg X-1 еще в 1964-м как самый мощный источник рентгеновского излучения на небосводе, но астрономы долго не могли решить, что это такое. После тщательного изучения и перепроверки данных наконец стало ясно, что это и есть черная дыра.
10. Черные дыры могут испаряться
Эту теорию выдвинул астрофизик Стивен Хокинг. Он предположил, что черная дыра все же может излучать некоторые частицы за свои пределы, а значит, терять массу. Этот эффект называют «излучением Хокинга». При этом испарение сильнее, если черная дыра мала.
На галактическом уровне черные дыры теряют настолько незначительное количество энергии, что этим можно просто пренебречь. А вот если черная дыра микроскопическая, то эффект излучения Хокинга намного интереснее. Если все действительно так, как сформулировал физик, то возможно и создание сингулярного реактора, в котором источником энергии будут компактные черные дыры.
Сингулярный реактор очень полюбили фантасты: он встречается в «Звездных войнах», «Вавилоне-5» и «Звездном пути», но до реального еще далеко.
