webdonsk.ruКак сделать черную дыру в innovation inc космический корабль
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 03.09.2024
Чёрные дыры в теории относительности
Наиболее полное описание чёрной дыры появилось лишь в 1915 году — с публикацией общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
Учёные чаще всего описывают чёрную дыру как область с колоссальным по силе гравитационным полем, по форме напоминающим чашу.
Выводы астрофизиков, изучавших чёрные дыры, долгое время сводились к тому, что любой тесный контакт предмета или организма с этой областью пространства-времени, вероятнее всего, приведёт к их уничтожению.
Астрономы из Университета Колорадо в Боулдере (США) обнаружили, что сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики J1354, расположенной.
Небольшие чёрные дыры, как правило, вращаются. И в этих условиях шанс, что попавший туда живой организм выживет, фактически нулевой. Поскольку на объект кроме продольных приливных сил будут действовать ещё и скручивающие силы.
Сингулярность и горизонт Коши
Современные физики, работающие в различных областях теории относительности, считают, что помимо горизонта событий у чёрных дыр есть внутренний горизонт Коши. Это гипотетическая граница, за которой перестаёт работать привычная теория детерминизма (учение о закономерности и причинной обусловленности всех событий и явлений. — RT).
Учёные из Калифорнийского университета в Беркли (США) провели детальное исследование чёрных дыр и всего, что с ними связано, и представили ряд любопытных выводов.
Американские физики говорят, что за горизонт Коши им пока заглянуть не удалось, но математические модели демонстрируют, что события там могут разворачиваться по совершенно непредсказуемым сценариям.
Согласно труду Эйнштейна, в центре чёрной дыры находится так называемая сингулярность — точка пространства-времени, в которой привычные законы физики перестают работать. При этом гравитация в ней велика настолько, что всё попадающее туда сразу же уничтожается.
Новая теория
Однако физики из Калифорнийского университета в Беркли предположили, что вблизи сверхмассивных заряженных чёрных дыр заглянуть в сингулярность всё-таки можно благодаря тому, что гравитация у их краёв более слабая. А значит, их горизонт событий можно пересечь.
По словам авторов исследования, Вселенная быстро расширяется. Это означает, что энергия может распределяться равномернее, чем считалось раньше. Если предположения американских физиков верны, то в сверхмассивной чёрной дыре можно очень быстро пройти через горизонт Коши и избежать сингулярности в её центре.
Полёт к внеземным океанам: ЕКА построит аппарат для поиска воды на спутниках Юпитера
Олег Заславский в беседе с RT пояснил гипотезу американцев о возможности выживания в чёрной дыре. По словам эксперта, при достижении горизонта событий массивной чёрной дыры человек или любой другой объект действительно будут находиться в относительной безопасности.
Физик также подтвердил, что пройти через горизонт Коши в заряженных чёрных дырах теоретически возможно, и этот процесс можно сравнить с воздействием ударной волны на поверхность жидкости.
Авторы исследования отмечают, что их выводы касаются только чёрных дыр с электрическим зарядом. Однако при этом они подчёркивают, что поведение и состав этих объектов такие же, как и у существующих вращающихся чёрных дыр.
Ученые долго сомневались, бывают ли черные дыры в центре небольших галактик, как в середине крупных звездных скоплений. Ответ дала галактика Henize 2–10. Она содержит всего 10% от количества звезд в нашем Млечном Пути. Маленькая галактика находится в 30 млн световых лет от нас (по космическим меркам не очень далеко) в южном созвездии Пиксид.
Научная статья опубликована 19 января в Nature, кратко о результатах исследования сообщили в НАСА.
Огромные черные дыры в середине больших галактик препятствуют звездообразованию и даже могут засасывать в себя звезды. Из-за того что черная дыра в галактике Henize 2–10 по космическим критериям считается крошкой, она, наоборот, создает условия для рождения звезд.
От черной дыры, словно пуповина, к зоне активного звездообразования протянулся яркий газ. Он течет не очень быстро: по космическим стандартам — немногим больше 1,6 млн км/ч. Поток газа врезается в существовавший там до появления черной дыры газовый кокон, примерно как вода из шланга врезается в кучу жидкой грязи, образуя завихрения и водовороты. По всему пути газового потока и появились скопления новорожденных звезд.
Сверхмассивные же черные дыры разгоняют свои газовые облака в виде джетов слишком сильно — почти до скорости света. В этом случае газ не успевает остыть достаточно, чтобы начать образовывать звезды.
Кроме того, изучение карликовых черных дыр в будущем может пролить свет на происхождение этих объектов в целом.
В четверг, 9 декабря, ракета SpaceX Falcon 9 доставила на орбиту космический аппарат NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). Запуск был выполнен в 9:00 по московскому времени со стартового комплекса 39A Космического центра NASA им. Кеннеди во Флориде.
Источник изображения: Ball Aerospace
Запуск прошёл в штатном режиме, космический аппарат отделился от ракеты на 33-й минуте полёта. Примерно через минуту спутник развернул солнечные батареи. IXPE вышел на орбиту вокруг экватора Земли на высоте около 600 км. Примерно через 40 минут после запуска операторы миссии получили с него первые данные телеметрии.
Обсерватория IXPE, созданная совместно с Итальянским космическим агентством, является первой миссией NASA, посвященной измерению поляризации рентгеновских лучей от самых экстремальных и неизведанных объектов во Вселенной — остатков сверхновых, сверхмассивных черных дыр, нейтронных звёзд и других высокоэнергетических объектов. Стоимость проекта составляет около $214 млн.
IXPE имеет три современных космических телескопа со специальными поляризационно-чувствительными детекторами. Он пополнит ряд других исследовательских спутников NASA, таких как космический телескоп Chandra, орбита которого намного выше, чем у IXPE.
Его первой целью будет Крабовидная туманность (Crab Nebula), остаток сверхновой звезды. Мартин Вайскопф (Martin Weisskopf), главный исследователь IXPE, сообщил на предстартовой пресс-конференции 7 декабря, что внутри Крабовидной туманности находится импульсный маяк, который на самом деле является остатками звезды, создавшей туманность.
Знаменитый физик ещё в середине 70-х заявил, что не всё бесследно исчезает за горизонтом событий. Чтобы проверить это, исследователи создали собственную "чёрную дыру" прямо в лаборатории. Спокойно, туда никто не провалился и не провалится. Это подтвердил нам ведущий сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев, который знал Хокинга лично.
Фото © NASA, © AP Photo/Matt Dunham, FILE
А между прочим, излучение Хокинга — это не совсем излучение Хокинга. Да простят нас его поклонники, но это как минимум излучение Грибова — Хокинга. Да-да, англичанина все знаем, а наш соотечественник широко известен почему-то в куда более узких кругах. Звали его Владимиром Наумовичем, и он, с вашего позволения, ещё до Хокинга отстаивал теорию о том, что чёрные дыры при всей своей черноте кое-что всё-таки излучают.
В 1973 году прославленный физик из Великобритании приехал в Советский Союз, где его носили на руках — и не только потому, что гость был настоящим гением, а ещё и потому, что нигде не было пандусов.
Стивен Хокинг в Сергиевом Посаде, 1981 год. Фото © Андрей Зельников / Журнал "Фома"
Я носил его на руках по лестницам Кремлёвского дворца, когда он посещал там концерт. Я нёс его, а проходивших мимо посетителей приходилось просить помочь поднять коляску, она была очень тяжёлая из-за аккумулятора
Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований
Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований. Фото © Кадр из видео YouTube / "Роскосмос ТВ"
Профессор Докучаев рассказал, что в конце 70-х — начале 80-х годов Хокинг бывал в СССР каждый год и увлечённо беседовал с ещё одним советским коллегой — Яковом Зельдовичем, у которого тоже была идея об испарении чёрных дыр. Британец за неё ухватился, довёл до ума и через год поведал об этом миру. Так что, можно сказать, речь идёт об излучении Грибова — Зельдовича — Хокинга.
У любого научного достижения есть предвестники. Зельдович в каком-то смысле подтолкнул Хокинга к этому решению, когда обнаружил, что любое вращающееся тело должно спонтанно излучать частицы и при этом замедляться
Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований
Вот. Со справедливостью разобрались. Теперь к делу. Что же это вообще такое? Начнём с чёрной дыры. Откуда она берётся? Как вариант, в неё может превратиться какая-нибудь звезда после своей смерти. Всё в ней схлопывается и сжимается, а в таком плотном сгустке притяжение становится настолько мощным, что перестаёт выпускать даже свет. И долгое время считалось, что уж если что попало в цепи её гравитации, то шансов выбраться никаких. "Поверхность", если можно так выразиться, этого жуткого пылесоса называют горизонтом событий, что там происходит внутри — это науке неизвестно, наука ещё пока не в курсе дела. А проверять это экспериментально как-то не очень хочется. Тем более рассказать-то как? Информация тонет безвозвратно.
Внутри чёрной дыры пространство становится временем, а время — пространством. Очень возможно, что там целые вселенные, что это порталы в параллельные миры
Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований
Могущество чёрных дыр самую малость поколебала квантовая механика. Ведь жителям этого микромира сам чёрт не брат. Попытки поймать их в ловушку, как нас с вами, им просто смешны. Эти частицы прекрасно себя чувствуют в той пустоте, которую мы наивно считали вакуумом. На самом деле там творится что-то невообразимое. Частицы возникают, исчезают и проходят через препятствия, непреодолимые с точки зрения нормальной науки. И вообще хоть какого-то здравого смысла.
В квантовой механике частицы — это не твёрдые шарики, а волны. По-настоящему это просто волны, просто из-за маленькой длины волны мы их воспринимаем как частицы. Поэтому они вполне могут проходить через препятствия
Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований
В общем, выяснилось, что возле этого самого горизонта событий квантовые частицы любят прогуливаться не поодиночке, а парами. С собой берут свои полные противоположности, античастицы. К примеру, электрон обязательно захватит приятеля–позитрона. Он такой же, как электрон, только положительно заряжен, а не отрицательно. Казалось бы, дополняют друг друга. Но вступать в такой союз под самым носом у чёрной дыры, как ни крути, не лучшая идея. Один из двоих проваливается. Но другому удаётся спастись. И это один вариант природы данного излучения.
Но есть и второй, ещё более фантастический, по которому частицы вырываются прямо изнутри чёрной дыры. Как? Проходят по невидимому "туннелю". Эффект так и называется — квантовое туннелирование. По словам Вячеслава Докучаева, это явление давно стало частью нашей повседневной жизни, в любом транзисторе происходит.
Прохождение электронного пучка через барьер с помощью туннелирования. Фото © Wikipedia
Если вы будете биться о стену, то в принципе квантовая механика сможет вам дать ответ, когда вы сквозь неё пройдёте, просто вам потребуется время возраста Вселенной. А квантовой частице хватит мгновения
Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований
Вот этот трюк и решили проверить в Израильском техническом университете. Профессор Джефф Штейнхауэр вместе с целой командой совершил маленькое чудо в своей лаборатории: они сотворили свою "чёрную дыру", вернее её "акустическую" версию. Почему акустическую? Потому что в роли частиц света — фотонов — выступили кванты звука — фононы.
Взяли рубидий и охладили почти до абсолютного нуля, а абсолютный ноль —это у нас –273 градуса, если что. То есть ничего холоднее во всей Вселенной не существует. И хотя на первый взгляд кажется, что в таком состоянии любую материю сковывает насмерть, на самом деле оказывается, что внутри этого конденсата атомы носятся со сверхзвуковой скоростью. Вокруг этого вихря возникает своеобразный горизонт событий, и скрывшиеся за ним звуковые волны назад уже не возвращаются. Но главное, что около него с частицами звука происходит именно то, что вещал Хокинг о частицах света: возникают пары, одну затягивает в пучину, а другая "уносит ноги". Получается такое музыкальное излучение Хокинга.
Это достаточно далёкая от теории Хокинга вещь, я лично не считаю это её подтверждением. Это как сравнение с воронкой, в которую стекает жидкость, и вот часть волн при этом выходит наружу, то есть по аналогии. Но эффект Хокинга намного сложнее
Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований
И, наконец, самое главное: зачем нам, собственно, всё это нужно? Задавать такой вопрос учёным, честно говоря, совестно — ими движет только жажда познания. Для них ничего важнее нет. Именно это любопытство меняет наши представления о мире.
Когда Ньютон открыл закон всемирного тяготения, люди тоже спрашивали, какая польза от этого открытия. А через сто лет капитаны английских кораблей благодаря этому открытию смогли определять координаты без компаса, а Англия стала владычицей морей
Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований
Практическое применение излучению Хокинга на сегодняшний день найти трудно. Но ведь это на сегодняшний. Кто знает, может, мы научимся управлять силами гравитации или, скажем, вырабатывать электричество из энергии чёрной дыры. Кстати, сам мистер Стивен говорил, что в принципе ничего невозможного в этом нет.
Читайте также: