Черная дыра — не разрушитель, а созидатель. Объясняю, как она удерживает галактики и создает новые элементы

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Наука и космос

Спросите любого человека, что такое черная дыра, и ответ будет примерно одинаковым: космический монстр, бездонный пылесос, пожирающий звезды и планеты. В массовой культуре черная дыра — синоним конца, абсолютной и неотвратимой гибели. А что, если я скажу, что без этих «монстров» наша Вселенная, возможно, и не существовала бы в том виде, в котором мы ее знаем? Оказалось, что пока киношники пугают нас разрушением, настоящая наука открыла в черных дырах поразительные созидательные функции.

Шкала масс компактных объектов во Вселенной (относительно массы Солнца). Как видно, черные дыры — это не однородное явление, а целый класс объектов: от «малышей» звездной массы до сверхмассивных гигантов в центрах галактик, чья масса может превышать солнечную в миллиарды раз.
Автор: NASA/JPL-Caltech Источник: images.nasa.gov

Галактический «дирижер». Как черная дыра удерживает Млечный Путь от распада

Главный миф о черной дыре — в том, что она работает как пылесос, хаотично засасывая все вокруг. В корне неверно. Черная дыра — всего лишь объект с невероятно большой массой, сконцентрированной в очень малом объеме, и подчиняется он тем же законам гравитации, что и Солнце или Земля.

В центре почти каждой крупной галактики, включая наш Млечный Путь, находится сверхмассивная черная дыра. Наша, например, называется Стрелец А* и весит примерно как четыре миллиона Солнц. Ее главная роль — не поглощать, а управлять. Она работает мощнейшим гравитационным «стержнем», вокруг которого вращаются и удерживаются вместе миллиарды звезд. Более того, последние исследования показывают, что именно активность этих центральных гигантов регулирует темп звездообразования в галактике. Выбрасывая мощные джеты (струи плазмы), черная дыра «перемешивает» облака межзвездного газа, то сжимая их и запуская формирование новых звезд, то наоборот, разогревая и рассеивая, временно прекращая процесс. Она не просто якорь, а настоящий термостат и «дирижер» галактической жизни.

Орбиты звезд, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец А* в центре нашей галактики (реконструкция ESO). Эта сложная гравитационная «паутина» наглядно демонстрирует, как центральный объект управляет движением миллиардов звезд, не давая галактике распасться.
Автор: ESO/MPE/Marc Schartmann Источник: commons.wikimedia.org

Двигатель квазара. Как черная дыра становится самым ярким объектом во Вселенной

А вот и главный парадокс: как самое черное тело, не испускающее даже свет, может быть самым ярким? И снова все дело в гравитации.

Светится не сама черная дыра, а вещество, которое на нее падает, образуя так называемый аккреционный диск. Представьте гигантский водоворот из газа и остатков звезд, вращающийся вокруг черной дыры с бешеной скоростью. Из-за колоссального трения и сжатия вещество в диске разогревается до миллионов градусов и начинает сиять во всех диапазонах. Самые мощные из таких объектов называют квазарами. Аккреционный диск квазара может светить ярче сотен галактик, подобных нашей.

И здесь кроется еще один созидательный аспект. Именно в этих адских условиях рождаются тяжелые элементы. Мощнейшее излучение и магнитные поля квазаров «выдувают» эти элементы далеко в межгалактическое пространство. Грубо говоря, железо в нашей крови, кальций в костях, кремний в компьютерах — все эти элементы были когда-то синтезированы либо в недрах звезд, либо в огненных «горнилах» вокруг черных дыр, а затем разнесены по Вселенной. Черная дыра не только светит, но и «засеивает» космос строительными материалами для будущих планет и жизни.

Художественная реконструкция квазара от Европейской южной обсерватории (ESO). Виден раскаленный до миллионов градусов аккреционный диск и мощный джет — струя плазмы, выбрасываемая со скоростью, близкой к световой.
Автор: ESO/L. Calçada Источник: commons.wikimedia.org

Излучение Хокинга. Как черная дыра «возвращает долги» Вселенной

Утверждение «из черной дыры ничто не может вырваться» тоже оказалось не совсем верным. Великий Стивен Хокинг теоретически доказал, что черные дыры на самом деле не абсолютно черные — они очень-очень медленно «испаряются».

Если объяснять по-простому, работает механизм следующим образом. Согласно квантовой физике, вакуум не является пустотой. В нем постоянно рождаются и тут же исчезают пары «виртуальных» частиц и античастиц. Но если такая пара рождается прямо на границе черной дыры (горизонте событий), может произойти поразительная вещь: одна частица падает внутрь, а вторая улетает в космос, становясь уже реальной. Для внешнего наблюдателя процесс выглядит так, будто черная дыра что-то излучила.

Само излучение Хокинга несет в себе глубочайший смысл. Оно объединяет три основы физики: общую теорию относительности (гравитация), квантовую механику (виртуальные частицы) и термодинамику (излучение). Существование этого процесса означает, что у черной дыры есть температура (хоть и ничтожно малая) и что она подчиняется законам энтропии. Все это был гигантский шаг к созданию «теории всего». Так что черная дыра стала не просто объектом, а ключом к пониманию самых фундаментальных законов мироздания.

Вывод: не монстр, а фундаментальная шестерёнка мироздания

Так что же такое черная дыра? Явно не просто космическая аномалия и «монстр-разрушитель» из голливудского кино. Скорее, фундаментальный и необходимый элемент нашей Вселенной. Черные дыры:

  • «Строят», удерживают и регулируют жизнь галактик.
  • «Зажигают» квазары и рассеивают по космосу тяжелые элементы, необходимые для жизни.
  • Являются ключом к пониманию фундаментальных законов физики.

Реальность, как это часто бывает, оказалась куда сложнее, изящнее и интереснее любого мифа.

Изображение в превью:
Автор: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
Источник: commons.wikimedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
О разном интересном.

13 комментариев

b
Большинство проблем астрофизики решается с помощью черных дыр.
Однако, пару лет назад наблюдали сближение облака газа с центром нашей галактики, думая, что увидят аккрецию, а ее вообще не оказалось.
Но астрофизики продолжают использовать в каждой бочке затычку.
A
Если X7 — то там часть затянуло, а часть выдуло.
1
Одна частица уходит в черную дыру, вторая улетает...
Закон нарушаем? Закон сохранения массы
1
Закон сохранения массы это такой же упрощённый закон для макромира, как и вся классическая механика. Мы наблюдаем его нарушение даже при взрыве ядерной бомбы, когда часть материи переходит в энергию.
Здесь все дело в искаженном пространстве и релятивистских скоростях в окрестностях черной дыры, одну частицу может затянуть к горизонту событий, а другую вытолкнуть, в других условиях частица и античастицы сразу бы аннигилировали и мы бы этого не заметили, но тут они просто не успевают этого сделать.
g
Там не частица и античастица, а частицы с пложительной и отрицательной массой. Вроде так.
5
Черная дыра как костер. Если сидеть рядом, он обогреет, накормит и даст защиту. А если сесть на него жопой, то будет больно.
п
Конца научному Фашизму в Науке и головах придурков — Небудет! Ни понимания, ни стремления к этому не идёт! Тупые Болваны, захватившие весь Мир науки и СМИ, упорно остаются профанам и множат этот Мир глупости и Заблуждений!
Столько ошибок, как в этй статье, это уже слишком! Белиберда Животных из вашего Мира. Зачем вам-Идиоты знания и фантазии про ЧД? Лучше ничего не делайте и не пишите про них, про «Великого» Хокинга, второго, после Эйнштейна, врага Человечества!
Ни грамма Истины в вашем представлении о ЧД и связанных с ними предметов и событиях!
Вы не хотите даже услышать действительно существующие в природе объекты и явления! Зачем вам Животным знать Истину, вы довольствуйтесь вашей правдой, которую ошибочно принимаете без доказательств и проверок, как и многое другое! А надо понять и изменить лишь малое и поставить все с головы на ноги! И наука начнет работать! А сейчас ваши Заблуждения в теории науки противостоят
117717719865875715203@google
Тебе кто интернет в палату провел?
п
Вы, Неучи Темные!
Не умеете Мыслить и не обладаете научными Системами обсуждения, работы, понимания, проверки и ответственности! У вас животных примитивов нет ничего, чтобы Мыслить и быть Разумными! Вы Тупые Примитивы, выжившие в природе и уничтожившие стремление к Мышлению! Вы поймёте это, когда уже будет поздно, но и это вам не поможет. Вы уже ничего не сможете сделать!
A
Все тупо верят в теории как будто это реально так. Даже в такую чушь поверили как искривление пространства)
A
Почему сейчас все эти бредовые теории, типа теорию черных дыр, воспринимают как действительность?
п
Потому что сейчас хозяева мира уничтожают Мышление людей! Формируют быдло для обмана и грабежа или пушечного мяса.
109985656388322472701@google
Говорить и рассказывать о черных дырах, это всё равно что говорить о вкусе пироженного которого никогда не ел, рассказывать о тонкостях его вкуса и состоящих ингредиентов

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Нейтронные звёзды перед столкновением деформируются не так, как считалось: физики обнаружили три релятивистских механизма, которых не было в моделях

Нейтронная звезда — один из самых плотных объектов во Вселенной. При диаметре около двадцати километров её масса составляет порядка полутора солнечных. Вещество внутри сжато до...

Недостроенный детектор на дне моря поймал нейтрино, которое не смог поймать IceCube. Новая физика или случайность?

В феврале 2023 года детектор ARCA — часть строящегося на дне Средиземного моря нейтринного телескопа KM3NeT — зарегистрировал частицу экстремальной энергии. Мюон прошил...

Обзор наушников CCA Xyrra: скорость и драйв в ультрабюджетном сегменте

Компания CCA, в отличии от Knowledge Zenith, решила зайти с немного иной стороны, и вместо планарного излучателя, как у KZ Duonic, установила арматурный 30118, зато самого последнего...

Обзор увлажнителя воздуха РЕДМОНД HF2213S: Создай свой климат со смартфона

Увлажнение воздуха в доме особенно важно в отопительный сезон, когда окна обычно закрыты, а горячие батареи сильно сушат воздух. Увлажнитель помогает поддерживать оптимальную влажность без лишних...

Почему кухонная вытяжка начинает шуметь сильнее обычного, и как решить эту проблему

Кухонная вытяжка — один из тех бытовых приборов, к которому быстро привыкают. Пока она работает тихо и незаметно, на неё редко обращают внимание. Но если однажды привычный звук...