Какво е черна дупка?

Очарователни и неразбрани, черните дупки са региони в космоса с толкова мощна повърхностна гравитация, че дори светлината не може да избяга. Неговата граница се нарича хоризонт на събитията и се счита за точка без връщане.

След като материята стигне до хоризонта на събитията, тя ще бъде засмукана в сингулярността на черната дупка, която, според учените, е безкрайно малка и плътна точка, където законите на физиката вече не важат. Черните дупки не се виждат, така че учените могат да разпознаят присъствието им само по това как е засегната заобикалящата материя.

Джон Мишел го предложи първи

Алберт Айнщайн понякога погрешно се приписва на откриването на черни дупки, но Джон Мишел, професор от Кеймбриджския университет, е този, който идва с идеята през 1783 г. В крайна сметка Мишел започва да пита колко бързо ще трябва да се движи снаряд, за да избегне гравитационното привличане на звезда с 500 пъти диаметъра на Слънцето. Тази идея е възродена от Алберт Айнщайн, който я издига на друго ниво със своята теория на относителността. По-късно Карл Шварцшилд използва теорията на относителността на Айнщайн, за да изчисли, че всяка маса може да се превърне в черна дупка, ако се компресира достатъчно плътно.

Когато теорията стана реалност

Наблюдавани от рентгеновия спътник Uhuru през 1971 г., астрономите, изучаващи съзвездието Cygnus, откриха рентгенови лъчи от това, което те подозираха, че е черна дупка, известна като Cygnus X-1. Намира се на над 6000 светлинни години от Земята и с около 15 пъти по-голяма маса от Слънцето, това е една от най-тежките звездни черни дупки, откривани някога. Тъй като се върти 800 пъти в секунда, областта около него се е превърнала в пространствено-времеви вихър.

Видове черни дупки

Изследванията показват, че може да има три вида черни дупки: звездни, свръхмасивни и миниатюрни. Когато масивни звезди умират и се срутват, резултатът е звездна черна дупка. Звездните черни дупки са приблизително между 10 и 20 пъти по-голяма от масата на Слънцето. В сравнение със звезда, свръхмасивните черни дупки са милиони до милиарди пъти по-големи от Слънцето. Те съществуват в центъра на много големи галактики и може да имат роля в образуването на галактики. Миниатюрни черни дупки никога не са били открити, но се предполага, че са част от Големия взрив.

Въртене в черните дупки

Измерването на въртене на област от пространство без твърда повърхност е трудно. Поради поведението на близките обекти учените са научили, че някои черни дупки се въртят, докато други не. Невъртяща се черна дупка - известна като черна дупка на Шварцшилд - има сингулярност и хоризонт на събития. Въртящите се черни дупки, черните дупки на Кер, са по-чести и се образуват от свита въртяща се звезда. Те имат същите части като Schwarzschild, плюс ергосфера и статично ограничение.

Откриване на Стрелец A*

През 1974 г. учените откриха, че в центъра на галактиката Млечния път, на 25 640 светлинни години от Земята, се намира свръхмасивна черна дупка, наречена Стрелец A*. Sgr A* има газ с много милиони градуса около себе си и маса от приблизително четири милиона пъти повече от Слънцето. Учените потвърдиха, че Sgr A* наистина е бил там, като наблюдават малка орбитираща звезда S2, която влиза в гравитационния кладенец на черната дупка на всеки 16 години, както и нейните изригвания, пътуващи с около 30 процента от скоростта на светлината.

цветове в хола

Нарастване

Когато обект пада към черна дупка, се образуват отломки от газ, плазма или прах. Потокът, който създават, се нарича акреционен диск. Чрез гравитационно привличане един към друг те образуват много обекти, включително планети, звезди и черни дупки. Когато газът спира с висока скорост в свръхмасивни черни дупки, струи от енергийни частици изстрелват от центъра. Смята се, че натрупването играе роля в този процес, защото е по-ефективен източник на енергия.

Наблюдаване на директен колапс

През 2009 г. космическият телескоп Хъбъл наблюдава звездата с 25 слънчева маса N6946-BH1, която гори над милион пъти по-ярко от нормалното в продължение на няколко месеца. Очакването беше, че ще стане свръхнова. Вместо това той експлодира и образува черна дупка. Директен колапс се получава, когато звезда се поддаде на собственото си гравитационно привличане, докато умира и се срива в себе си, за да образува черна дупка. Учените изчисляват, че между 10 и 30 процента от масивните звезди се провалят по този начин.

NCG 4889

НАСА заявява, че свръхмасивните черни дупки имат маси, по-големи от един милион енергия от слънчева маса. Въпреки това, черната дупка в галактиката NGC 4889 има диаметър от приблизително 130 милиарда километра. Той е бил в латентно състояние от милиарди години, позволявайки на звездите да се образуват и да обикалят в мир. Но ако се сблъска с друга галактика, може да се активира отново. За щастие тази свръхмасивна черна дупка е на 300 милиона светлинни години и не представлява заплаха за галактиките Млечния път или Андромеда.

Сливане на черни дупки

Още през 2011 г. изследователите всъщност уловиха случай на сливане на черни дупки в NGC 3393. Изглеждаше, че черната дупка в сърцето на галактиката е била погълната от по-голяма дупка с само 490 светлинни години между тях. Когато черните дупки се сливат, това може да бъде насилствено явление, при което обекти и материя се изтръгват или дори се изхвърлят. Въпреки това, с незначителни сливания като това, това се оказа сравнително спокойно събитие.

Феноменът Бяла дупка

Черните дупки са толкова мощни, че нищо не избяга от хоризонта на събитията, освен ако не се движат по-бързо от скоростта на светлината. Но какво да кажем за регион от пространството, където нищо не може да влезе в хоризонта на събитията? Белите дупки са теоретичната противоположност на черните дупки. През 2014 г. физиците-теоретици Карло Ровели и Франческа Видото предположиха, че мъртвите черни дупки, които вече не могат да се свиват, ще умрат и ще се превърнат в бели дупки. Все още се формират и отговарят въпроси за тяхното потенциално съществуване и какво би се случило, ако се срещнат с черни дупки.