Как сделать черную дыру из пластилина
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 04.10.2024
Астрофизики нашли чёрную дыру в карликовой галактике, которая не поглощает, а создаёт звезды.
А ведь обычно черную звезду описывают как монстра, который поглощает звёзды.
На галактику Henize 2-10 астрономы обратили внимание в 2011 году. Тогда они предположили, что там может быть чёрная дыра. Но из-за того, что галактика карликовая, между учёными возникли споры: они не были уверены, что такие маленькие галактики могут быть домом для чёрных дыр, соразмерных сверхмассивным гигантам. Галактика Henize 2-10 содержит в десять раз меньше звезд, чем Млечный Путь. Другие учёные предположили, что там могла взорваться сверхновая.
Этот эффект противоположен тому, что наблюдается в больших галактиках. Там вещество, падающее в чёрную дыру, уносится магнитными полями, образуя сверхгорячие струи плазмы. Эти джеты движутся со скоростью, близкой к скорости света. Газовые облака на их пути нагреваются настолько, что не могут достаточно остыть и образовать звёзды. Но в карликовой галактике Henize 2-10 отток был достаточно мягким и сжал газ в облаках до степени, оптимальной для звездообразования.
Это открытие должно помочь учёным понять, как именно формируются сверхмассивные чёрные дыры.
"К сожалению, мы не застали процесс образования первых чёрных дыр, а ответить на главный вопрос — откуда они взялись — очень хочется! И вот тут на помощь нам должны прийти карликовые галактики, которые могли сохранить какую-то память о тех событиях, затерявшихся в пространстве и времени.", - Эми Рейнс, астрофизик
Обнаруженная черная дыра находится в карликовой галактике Henize 2–10 — она расположена в 30 млн световых лет от нас и содержит в десять раз меньше звезд, чем Млечный Путь, которому принадлежат Земля, Солнце и все звезды, заметные на небе невооруженным глазом.
Астрономы говорят, что обнаруженный механизм отличается от того, что наблюдают в крупных галактиках. Там вещество, выбрасываемое из черной дыры, нагревается настолько, что встречающиеся ему на пути газовые облака тоже становятся горячими. Это подавляет звездообразование, так как небесные тела формируются из облаков холодного межзвездного газа.
Ученые считают, что изучение дыр в карликовых галактиках может пролить свет на зарождение первых черных дыр, появившихся, как принято считать, когда звезд во Вселенной было еще очень мало.
В 2017 году группа ученых под руководством профессора Майкла МакДональда из Массачусетского технологического института обнаружила черную дыру, способную производить звезды. Однако в их исследовании указывалась возможность дыры выбрасывать горячий газ, который путем преобразований порождает и газ холодный. Они не говорили о рождении дырой звезд напрямую.
В 2021-м ученые открыли черную дыру за пределами нашей галактики благодаря ее воздействию на одну из соседних звезд: дыра резко меняла скорость движения светила, а сила притяжения превратила ее в эллипс.
Черная дыра — это область внутри космоса с настолько сильной гравитацией, что она засасывает все вокруг, включая свет. Профессор РАН Сергей Попов объясняет, что у черных дыр нет одного четкого определения, и даже такое — это один из вариантов. Если спросить разных ученых — астрофизиков и физиков — они подойдут к ответу с разных сторон. Есть энциклопедические словари, которые закрепляют определения и дают конкретные ответы, но единственно верной формулировки не существует.
Сергей рассказывает, что в науке часто приживается какое-то словосочетание именно благодаря тому, что оно удобное. Дыра — потому что, если что-то туда попало, то не может выбраться назад. А черная — потому, что сам по себе этот объект ничего или практически ничего не излучает. Если представить пустую Вселенную, черный космос, и поместить там черную дыру, то ее невозможно будет увидеть. Она ничем не выделяется на фоне этой черноты.
Черные дыры как область пространства-времени
Черные дыры еще определяют как область пространства-времени. Сергей Попов объясняет, что все современные теории гравитации — теории геометрические. В них гравитация описывается как свойство пространства и времени. Имеется в виду, что между пространством и временем можно составить уравнение, это взаимосвязанные величины.
С начала ХХ века, с первых работ Эйнштейна по теории относительности, пространство и время объединены в некоторую сущность. Любые тела, не только массивные, но и самые маленькие, искривляют пространство вокруг себя и одновременно влияют на ход времени. Современные измерения позволяют определить, что в одном месте время идет не так, как в другом. Можно провести эксперимент и обнаружить эту разницу.
Черная дыра — это экстремальный способ воздействия на пространство — когда в одном месте собрали так много вещества или энергии, что пространство-время свернулись и образовали специфическую область. Можно говорить, что черная дыра — это объект, но с бытовой точки зрения объект — это что-то имеющее поверхность. Если идти по абсолютно темной комнате, можно наткнуться на стол, это будет объект с началом в конкретной точке. Если в абсолютно темной комнате или с завязанными глазами попасть в черную дыру, невозможно заметить ее границу. Потому что нет никакой твердой поверхности, человек сразу окажется внутри этой области.
Сергей сравнивает такой переход с государственными или областными границами. Если идти по лесу из одной страны в другую, то без указателей и карт невозможно заметить, в какой точке кончается одно государство и начинается другое. Лес в Финляндии ничем не отличается от леса в России, и нет никакой четкой границы, на которую можно наткнуться. И черная дыра — это такая область, где масса свернула пространство-время, и в итоге никакие предметы не могут ее покинуть, как только пересекут границу. Все, что туда попало, навсегда останется за горизонтом.
Черные дыры интересны в первую очередь как экстремальные объекты. Это максимально скрученное пространство-время, и многие эффекты становятся более заметны вблизи черных дыр. Начинают появляться принципиально новые физические феномены.
В теории гравитации стремятся подобраться как можно ближе к этим экстремальным объектам. Поэтому, говорит Сергей, изучение поведения вещества в окрестности черных дыр — очень интересная штука.
Как обнаружить черную дыру
В конце своей жизни массивные звезды могут превращаться в черные дыры. И на этапе, когда только пытались найти первые черные дыры, возник вопрос: как их можно обнаружить. Первая идея была такой: звезды, особенно массивные, нередко рождаются парами. Одна из таких звезд превращается в черную дыру, и мы перестаем ее видеть. При этом она продолжает существовать. Предполагалось, что мы сможем увидеть вращение соседней звезды вокруг этого невидимого объекта, при помощи вычислений измерить его массу и обнаружить, что в этом месте находится черная дыра.
Сергей Попов рассказывает, что исторически это был первый предложенный способ поиска. С 60-х годов ученые пытались искать их по такому методу, но ничего не обнаружили. Последние пару лет стали появляться возможные кандидаты на звание черных дыр, но ученые пока не уверены, что в паре с обычными звездами находятся именно они.
Если опять обратиться к черной дыре, которая соседствует со звездой, то вещество с обычной звезды может перетекать в дыру. Черная дыра своей гравитацией будет засасывать это вещество. Если представить, что в нее одновременно кинули два камня, они могут столкнуться над горизонтом на скорости почти равной скорости света. При таком столкновении выделится много энергии, которую можно заметить.
Но в звездах не камни, а газ. Когда разные слои газа трутся друг о друга, они нагреваются до миллионов градусов, и это тепло можно увидеть. С помощью такого способа в конце 60-х — начале 70-х годов, когда стали запускать первые рентгеновские детекторы в космос, открыли и первые черные дыры.
Почти все массивные звезды превращаются в черные дыры, но не все они находятся в двойных системах, или у них нет перетекания. В таком случае дыры ищут другим способом. Сергей рассказывает, что черная дыра сильно искажает пространство-время вокруг себя, но тут важна не столько масса, сколько компактность. Понять это легко, достаточно представить острый предмет. Это предмет с очень маленькой площадью. Если просто ткнуть куда-то пальцем, нельзя проткнуть поверхность, а если с такой же силой надавить на иголку, то проткнется палец, которым на нее давят. Так вот маленькие объекты при той же массе сильнее искривляют пространство-время вокруг себя. Такой эффект называется гравитационным линзированием.
Ученые наблюдают за звездой и вдруг замечают, что ее блеск растет, а потом совершенно симметрично спадает обратно. Со звездой ничего не произошло, но между нами и звездой пролетел массивный объект. И этот массивный объект, искажая пространство-время, собрал световые лучи.
Поэтому кажется, будто возрастает светимость звезды, а на самом деле просто больше ее света было собрано и попало к нам. Звезда с массой десять масс Солнца светила бы очень заметно, ученые бы ее не пропустили. А в таких наблюдениях появляется абсолютно темный объект с массой примерно десять солнечных. Что это может быть? Только черная дыра.
Если есть пара черных дыр, то, сливаясь, они будут порождать гравитационно-волновой всплеск. И в 2015 году впервые были обнаружены такие всплески гравитационного излучения. Это последний на сегодняшний день хороший способ поиска черных дыр.
Как сфотографировать черную дыру
Сергей Попов предлагает вспомнить фильмы или книги о человеке-невидимке. Его не видно, но если он надевает на себя одежду, мы видим одежду. Если пытается скрыться, то можно обсыпать его мукой или заметить следы. Черные дыры изучают примерно тем же способом. Ученые не видят горизонт событий и не видят недра черной дыры, поскольку ничто не может пересечь горизонт обратно в нашу сторону. Но они изучают поведение вещества вокруг.
То, что принято называть фотографией черной дыры, на самом деле — изображение вещества, движущегося вокруг черной дыры. Но в центре действительно возникает темная область, поскольку там находится черная дыра, из которой не может исходить свет.
По большей части черные дыры — маленькие объекты, находящиеся очень далеко от нас. Разглядеть черноту внутри яркой области удалось всего в одном случае. Для качественного снимка нужна была самая большая черная дыра в центре относительно близкой галактики. Дальше встала техническая задача — получить изображение с достаточной детализацией. Ни один телескоп сам по себе не может сделать такое изображение. Но если совместить несколько телескопов и разнести их на большие расстояния, то с точки зрения деталей они будут работать как один большой телескоп. Именно таким способом, при помощи нескольких телескопов, разбросанных почти по всему земному шару, удалось сделать снимок того, что все называют фотографией черной дыры в галактике М87. Такая фотография пока остается единственной.
Чтобы получить нечто похожее на снимок от других объектов, ученым нужны новые инструменты. Тем не менее есть прямые данные наблюдения поведения вещества вокруг разных черных дыр, практически вплоть до самого горизонта. До расстояния всего в несколько раз превышающих размер горизонта черной дыры.
Такой глубины не видели даже дрессированные дельфины.
Награда даёт автору 100 очк. Steam. Выдано несколькими (2) пользователями.
" data-tooltip-class="reaction_award_hover"> 2
Награда даёт автору 100 очк. Steam. Выдано несколькими (2) пользователями.
" data-tooltip-class="reaction_award_hover"> 2
Награда даёт автору 100 очк. Steam. Выдано 1 пользователем.
" data-tooltip-class="reaction_award_hover"> 1
| 1,069 | уникальных посетителей |
| 14 | добавили в избранное |
Чтобы создать дыру которая к слову не будет висеть бесконечно, а будет держаться около 10 секунд, и после исчезнет нам нужно ударить Decimator напряжением с силой 53+ (порверялось тестами, может быть не точно) для чего подойдёт Generator либо обычный либо индустриальный как показано ниже, просто дайте им соприкоснуться и всё.
Читайте также: