En supermassiv kropp med fyra miljoner solmassor har upptäckts nära centrum av vår galax. Det är riktigt osynligt, oudläsbart och immateriellt.
Finger till himlen?
En grupp tyska fysiker från Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics gjorde nyligen ett sensationellt uttalande: de fick bevis på att det finns ett svart hål i vår Galaxy.
"I ungefär tjugo år har vi observerat rörelsen för flera dussin stjärnor nära galaxens centrum, beläget på ett avstånd av 27 tusen ljusår från solen," säger gruppledaren Reinhard Hansel. - Områdena från dessa stjärnor indikerar att massakoncentrationen som finns i mitten utan tvekan är ett svart hål.
Hotar detta vår Galaxy? Kommer rymdsmonsteret att äta jorden?
Det visade sig att det hittills inte finns några svar på dessa frågor. Enligt direktören för State Astronomical Institute. PK Sternberg Moskva State University Motsvarande medlem av den ryska vetenskapsakademin Anatoly Cherepashchuk, iakttagande av banorna, kan inte ett svart hål beräknas.
- För att bevisa att kroppen som ligger i mitten av vår galax är ett svart hål måste du göra två saker, - förklarade forskaren för reportrar. - Först visar experimentellt att radien för denna kropp är lika med den så kallade gravitationsradie för ett svart hål med en given massa (och för en svart kropp med fyra miljoner solmassor är den lika med cirka sju solradie). Och för det andra för att bevisa att denna kropp inte har en fast yta utan istället en händelseshorisont.
Kampanjvideo:
Enligt Cherepashchuk är båda dessa uppgifter i princip genomförbara, och om 20 år, hoppas han, kommer forskare att kunna säga säkert om det är ett svart hål eller inte.
I allmänhet skjuts frågan: att vara eller inte vara vår galax i två decennier. Under tiden, låt oss lära känna detta monster bättre.
Den mest onda platsen
Det finns inget mer mystiskt och skrämmande föremål i rymden än ett svart hål. En fras inspirerar redan oöverskådlig rädsla: den målar bilden av en alltför konsumtande avgrund. Före henne är inte bara vanliga människor i vördnad, utan astrofysiker är också i vördnad.”Av alla skapelser av det mänskliga sinnet, från mytologiska enhörningar och drakar till vätebomben, kanske det mest fantastiska är det svarta hålet. Ett hål i rymden med mycket specifika kanter, i vilket allt kan falla och från vilket ingenting kan komma ut. Ett hål i vilket gravitationskraften är så stor att även ljus fångas och hålls i denna fälla. Ett hål som böjer utrymmet och snedvrider tiden. Liksom enhörningar och drakar verkar svarta hål vara attribut till science fiction eller antika myter snarare än verkliga objekt. Förekomsten av svarta hål följer emellertid oundvikligen av fysiska lagar. Det kan finnas miljoner av dem bara i vår Galaxy, säger Kip Stephen Thorn, en berömd forskare, chef för avdelningen vid California Institute of Technology (USA), en medlem av US National Academy of Sciences, en medlem av NASA Scientific Council, om svarta hål.
Förutom deras fantastiska kraft har svarta hål en fantastisk förmåga att ändra utrymme och tid inom sig själva. De vrids först in i en slags tratt, och sedan, efter att ha passerat en viss gräns i djupet av hålet, förfaller de till kvanta. Inuti det svarta hålet, bortom kanten av denna speciella gravitationsavgrund, där det inte finns någon utgång, flödar fantastiska fysiska processer, nya naturlagar manifesteras.
Enligt många experter är svarta hål de största energikällorna i universum. Vi ser dem förmodligen i avlägsna kvasarer, i exploderande galaktiska kärnor. Det antas att svarta hål i framtiden kommer att bli energikällor för mänskligheten.
Världens slut är här
Hur bildas svarta hål? Enligt astrofysiker uppstår de flesta efter stora stjärns död. Om massan för en stjärna är dubbelt så stor som solen, kan stjärnan vid slutet av sitt liv explodera som en supernova. Men om massan av ämnet som lämnats efter explosionen fortfarande överstiger två solmassa, bör stjärnan kollapsa i en liten tät kropp, eftersom gravitationskrafter helt undertrycker varje inre motstånd mot kompression. Forskare tror att det är i detta ögonblick som en katastrofal gravitations kollaps leder till uppkomsten av ett svart hål. De tror att med slutet av termonukleära reaktioner kan stjärnan inte längre vara i stabilt tillstånd. Sedan för en massiv stjärna finns det bara en oundviklig väg - vägen till universell och fullständig sammandragning, som gör den till ett osynligt svart hål.
Varför är de osynliga?
- Själva namnet "svarta hål" antyder att detta är en klass av objekt som inte kan ses, - förklarar chefen för radioastronomiavdelningen vid State Astronomical Institute uppkallad efter Sternberg, kandidat för fysikaliska och matematiska vetenskaper Valentin Esipov. - Deras gravitationsfält är så starkt att om det på något sätt var möjligt att komma nära det svarta hålet och rikta strålen från det kraftfullaste strålkastaren bort från ytan, så kunde man inte se detta strålkastare ens på ett avstånd som inte överskred avståndet från jorden till solen.
Även om vi kunde koncentrera allt solens ljus i detta kraftfulla sökljus, skulle vi inte se det, eftersom ljuset inte skulle kunna övervinna påverkan av det svarta hålets gravitationsfält på det och lämna dess yta. Det är därför en sådan yta kallas den absoluta händelseshorisonten. Det representerar gränsen till ett svart hål. Och vad gömmer sig där utomlands?
Låt oss gå till helvetet
Den mest intressanta beskrivningen av "inre" i ett svart hål tillhör den redan nämnda amerikanska fysikern och astronomen Kip Stephen Thorne.”Föreställ dig att du är kapten för ett stort rymdskepp i stjärnklass. -föreslår forskaren i sin bok "Resa mellan svarta hål". - På anvisningarna från Geografiska samhället måste du undersöka flera svarta hål belägna på stora avstånd från varandra i interstellärt utrymme och använda radiosignaler för att överföra en beskrivning av dina observationer till jorden.
Efter att ha varit på väg i fyra år och 8 månader bromsar ditt skepp i närheten av det närmaste svarta hålet till jorden, kallad Hades (helvetet) och ligger nära stjärnan Vega. Närvaron av ett svart hål märks på TV-skärmen: väteatomer utspridda i det interstellära utrymmet dras inåt av dess gravitationsfält. Överallt kan du se dem rör sig, sakta bort från hålet och snabbare och snabbare när du kommer närmare det. Detta liknar vattenfallet i Niagara Falls, förutom att atomerna faller inte bara från öst, utan också från väster, norr, söder, från ovan och under - från överallt. Om du inte gör någonting, dras du också inåt.
Så med den största omsorg måste du överföra rymdskeppet från banan med fritt fall till en cirkulär bana runt det svarta hålet (liknande banorna från konstgjorda satelliter som kretsar runt jorden) så att centrifugalkraften i din rörelsebana kompenserar för det svarta hålets allvar. Känner du dig säker, sätter du på fartygets motorer och förbereder dig för att studera det svarta hålet.
Först av allt, genom teleskop, observerar du elektromagnetisk strålning som avges av fallande väteatomer. Långt ifrån det svarta hålet är de så kalla att de bara avger radiovågor. Men närmare hålet, där atomerna faller snabbare, kolliderar de då och då, värms upp till flera tusen grader och börjar ge ut ljus. Ännu närmare det svarta hålet, rör sig mycket snabbare, värms de upp på grund av kollisioner till flera miljoner grader och avger röntgenstrålar.
När du pekar dina teleskop "inåt" och fortsätter att närma sig det svarta hålet kommer du att "se" gammastrålar som släpps ut av väteatomer uppvärmda till ännu högre temperaturer. Slutligen, mitt i centrum, hittar du den mörka skivan i själva svarta hålet.
Ditt nästa steg är att noggrant mäta längden på fartygets omloppsbana. Detta är ungefär 1 miljon km, eller halva längden på Månens bana runt jorden. Sedan tittar du på de avlägsna stjärnorna och ser dem rör sig som du. Genom att observera deras uppenbara rörelse upptäcker du att du behöver 5 minuter. 46 s för att göra en revolution runt det svarta hålet. Detta är din "omloppsperiod".
Genom att känna till revolutionens period och längden på dess bana kan du beräkna massan på det svarta hålet Hades (helvetet). Det blir 10 gånger mer soligt. Detta är i själva verket den totala massan som samlats i det svarta hålet genom sin historia och inkluderar stjärnans massa, som ett resultat av kollapsen, för vilket cirka två miljarder år sedan det svarta hålet bildades, massan av allt interstellärt väte som dras in i det sedan det föddes, och också massan av alla asteroider och förlorade rymdskepp som föll på den.
De mest intressanta är egenskaperna på ytan eller horisonten - gränsen, på grund av att allt som faller i hålet inte längre kan återvända. Gränser som förhindrar att ett rymdskepp och till och med någon form av strålning kommer ut: radiovågor, ljus, röntgenstrålar eller gammastrålar …
Även om du kan beräkna alla dess egenskaper från utsidan utifrån massan och vinkelmomentet i ett svart hål, kan du inte veta någonting om dess inre. Det kan ha en störd struktur och vara mycket asymmetrisk. Allt detta kommer att bero på detaljerna i kollapsen som bildade det svarta hålet, liksom på kännetecknen för den efterföljande insamlingen av interstellärt väte, så att hålets diameter helt enkelt inte kan beräknas.
Med dessa resultat kan du utforska närheten av svarthålets horisont …
Efter att ha sagt farväl till teamet klättrar du in i nedstigningsfordonet och lämnar fartyget, kvar först i samma cirkulära bana, fortsätter fysikern Thorn. - Broms sedan något för att bromsa din rörelse genom att slå på raketmotorn. I det här fallet börjar du spiral närmare horisonten och flytta från en cirkulär bana till en annan. Ditt mål är att gå in i en cirkulär bana med en omkrets något längre än horisonten. När du rör dig i en spiral minskar längden på din bana gradvis - från 1 miljon km till 500 tusen, sedan till 100 tusen, 90 tusen, 80 tusen. Och sedan börjar något konstigt hända.
När du befinner dig i ett tillstånd av viktlöshet, är du upphängd i din apparat, låt oss säga, med dina fötter - till ett svart hål och med ditt huvud - till ditt skepps och stjärnornas bana. Men gradvis börjar du känna att någon drar benen upp och ner - i huvudet. Du inser att orsaken är det svarta hålets dragning: benen är närmare hålet än huvudet, så de lockas starkare. Detsamma gäller naturligtvis på jorden, men skillnaden i attraktion av benen och huvudet där är försumbar, så ingen märker det. När du rör dig i en bana som är 80 tusen km lång över det svarta hålet, känner du denna skillnad ganska tydligt - skillnaden i attraktion är 1/8 av jordens tyngdkraft (1/8 g). Centrifugalkraften som genereras av din orbitalrörelse kompenserar för lockets attraktion i hålets mittpunkt, vilket gör att du kan flyta fritt med tyngdkraften.men dina ben kommer att påverkas av ett överskott på 1/16 g, medan huvudet tvärtom kommer att dra till sig svagt, och centrifugalkraften kommer att dra upp den med exakt samma extra acceleration av -1/16 g.
Lite förbryllad fortsätter du längs den spiralformiga spiralen, men överraskningen ger snabbt plats att oroa sig: när bana blir större kommer krafterna som sträcker dig att öka allt snabbare. Med en omloppslängd på 64 tusen km kommer skillnaden att vara 1/4 g, med 51 tusen km -1/2 g och vid 40 tusen km når den totala jordvikten. Genom att skrapa tänderna från ansträngningen fortsätter du att röra sig i en spiral. Med en omloppslängd av 25 tusen km kommer dragkraften att vara 4 d, dvs. fyra gånger din vikt under markbundna förhållanden och vid 16 tusen km -16 g. Du kan inte längre stå upprätt. Du försöker lösa detta problem genom att krulla upp i en boll och dra dina ben upp till huvudet och därmed minska skillnaden i makt. Men de är redan så stora att de inte tillåter dig att böjas - de kommer igen att förlängas vertikalt (längs den radiella riktningen med avseende på det svarta hålet).
Oavsett vad du gör, så hjälper ingenting. Och om spiralrörelsen fortsätter kommer din kropp inte att tåla den - den kommer att rivas isär. Så det finns inget hopp om att nå horisonten …
Överväldigad, att övervinna den monströsa smärtan, stoppar du nedstigningen och överför enheten först till en cirkulär bana, och börjar sedan försiktigt och långsamt att röra sig i en expanderande spiral och flytta in i cirkulära banor av ökande storlek tills du når rymdskeppet."
Thornes berättelse låter som en fantasi hittills. Och det beräknas för den tid då en person kommer att uppnå en sådan framgång i utvecklingen av teknik och teknik att intergalaktiska flygningar och konstruktionen av ringvärldar runt svarta hål kommer att bli verklighet. Och enligt de mest optimistiska prognoserna från futurologer kommer detta att bli möjligt tidigare än om 50 år.
Nej killar, det är inte så …
Det måste erkännas att många forskare fortfarande förnekar att det finns svarta hål. När allt kommer omkring deras upptäckt och studier sker vid spetsen av pennan. Och nyligen har ett ännu mer oväntat antagande dykt upp att svarta hål inte är hål alls, men vissa föremål, mer besläktade med Bose-Einstein-kondensatbubblor (tillståndet för aggregering av materia, vars grund är bosoner, kyld till temperaturer nära absolut noll). Den här nya hypotesen framfördes av forskaren Emil Mottola från The Theoretical Branch of Los Alamos National Laboratory, tillsammans med medförfattare Pavel Mazur vid University of South Carolina i USA.
Forskarnas förklaring introducerar en radikalt ny titt på naturen hos svarta hål, som inte presenteras som "hål" i rymden, där materia och ljus förklaras oförklarligt i händelsehorisonten, utan snarare som sfäriska tomrum omgiven av en speciell form av materia som aldrig tidigare varit känd på jorden. Mazur och Mottola kallar dessa föremål inte svarta hål, utan gravitationsstjärnor.
Inuti en gravitationsstjärna vänds utrymme och tid, som i det svarta hålmodellen.
Mottola och Mazur antyder till och med att universum vi lever i kan vara det inre skalet på en jätte gravitationsstjärna.
S. Kuzmina. "Ryska rymden"
