Космос под подошвой: какие сюрпризы таит черная бездна. Часть 1

В прошлом материале мы разбирались с вами, в какую нору можно залезть, чтобы вылезти в прошлом веке или на другом конце Вселенной. И так как мы уже опытные путешественники во времени, то настало время разобраться, что необычного содержит в себе пространство. Причем не простое, а космическое.


 

Вообще, прежде чем сесть на наш воображаемый звездолёт и приступить к подробному изучению космических аномалий, стоит решить на берегу: что считать за аномалию?

С классическими и давно устоявшимися научными системами дела обстоят гораздо проще: аномалия — это имеющийся факт, который не поддаётся общепринятым законам. Вот, например, в XVIII веке в науке существовала теория флогистона – горючего вещества, которое наполняет остальные предметы, делая их возгораемыми. Но на наше счастье в том же веке существовал еще и Антуан Лавуазье, который провел свои опыты по окислению металлов и нагреванию ртути, чем доказал, что горение имеет кислородный характер. Для последователей теории флогистона, которые тут же взбунтовались, эксперименты Лавуазье были чистой воды аномалией. Но, накопившись в достаточном количестве, такие аномалии сформировали новый круг научного знания, который мы теперь считаем классикой. Кто хочет больше узнать об этом – читайте «Структуру научных революций» Томаса Куна. А мы вернемся к нашим космическим баранам.

С одной стороны, человек уже давно поглядывает в космическую глубину. Иногда даже прикасается к ней. Но с другой стороны – наблюдаемый простор для изучения таков, что мы ещё даже не на пороге, а только постучались в дверь. Поэтому тут и там, в прессе и в научных исследованиях, появляются заявления о космических аномалиях, которые расходятся с существующими моделями и теориями. И сегодня мы кончиком мизинца затронем эту богатую тему.

Космос под подошвой: какие сюрпризы таит черная бездна. Часть 1
Художественный концепт черной дыры Лебедь x-1. Черная дыра втягивает материю с голубой звезды рядом с ним.
Credits: NASA/CXC/M.Weiss

Черные дыры

Да, мы уже говорили о массивных объектах, разбирая путешествия во времени. Но что такое черная дыра? Разберемся подробней.

Эти объекты родились из Теории Относительности и подтвердились уравнениями Шварцшильда. И сразу же они были выделены в отдельный класс космических объектов за свои характерные признаки.

Для настоящего ценителя черных дыр крайне важно знать два термина: гравитационный радиус и горизонт событий. И то и другое понятие объясняет, чем же так удивительны черные дыры.

Горизонт событий – это не название газеты и не вечер пятницы. Горизонт событий – это такое расстояние для объекта с огромной массой, за которое не будут проникать путешественники со световой скоростью и ниже. А так как в Общей Теории Относительности скорость света в вакууме — предельная, то за горизонт событий проникнуть не может ничто.

[mydoubleline]Грубо говоря, горизонт событий – это граница черной дыры.[/mydoubleline]

Гравитационный радиус, или радиус Шварцшильда – расстояние, на котором располагался бы горизонт событий тела, если бы оно было неподвижно, а масса тела была бы распределена равномерно. У Земли гравитационный радиус – 0,884 сантиметра.

Теперь перейдем к образованию черных дыр в условиях открытого космоса.

У нас есть объект с большой массой. Например, звезда в три раза тяжелее Солнца. Представим, что звезда дожила свой век и начала коллапсировать, то есть постепенно умирать. Масса у нее остается прежней, а термоядерные реакции затухают, и внутреннее давление падает. И вот наша звезда начинает сдуваться, сохраняя массу. Происходит уплотнение, и в определенный момент её реальный радиус совпадает с гравитационным. В пределах притяжения возникает горизонт событий, и наша вчерашняя звезда начинает пожирать все, даже солнечный свет. Черная дыра готова.

Говоря о черных дырах, нужно понимать целый ряд нюансов. Во-первых, коллапсирующая звезда должна иметь массу более 2,5 Солнц. Если масса меньше, то она превратится в белого карлика или пульсар, произойдет вспышка сверхновой звезды. В итоге будет дискотека, но не будет черной дыры.

Во-вторых, черная дыра в строгом смысле не черная. Сторонний наблюдатель не может её увидеть, так как она поглощает солнечные лучи. Космическую аномалию можно обнаружить только с помощью гравитационного линзирования или на фоне светящегося объекта.

В-третьих, Стивен Хокинг подкинул темной материи на вентилятор, математически доказав, что черные дыры не только поглощают всё и вся, но и кое-что излучают, например, элементарные частицы.

В-четвертых, эту часть статьи нужно читать под песню «Supermassive black hole» группы Muse.

Конечно, в теориях черных дыр еще масса особенностей и граней для исследования. Если вы не астрофизик-теоретик, а просто любите хорошее научно-популярное чтиво, то советую ознакомиться по этой теме с «Краткой историей времени» того же Хокинга или «Физикой невозможного» Мичио Каку. А мы, издалека рассмотрев черную дыру, поворачиваем звездолет и мчим дальше.

Космос под подошвой: какие сюрпризы таит черная бездна. Часть 1
Изображение закрытой спиральной галактики NGC 4319 и Квазара Маркарян 205 (МРК 205) (справа вверху).
NASA/ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Квазары

Если бы славянофил Хомяков, предлагавший заменить слово «калоши» на «мокроступы», жил сейчас, то он непременно называл бы квазар «типозвезда». Действительно, название происходит от слов quasistellar и radiosource. Квазар имеет классическую для разных космических причуд схему: по размерам он напоминает ничем не примечательный объект, а по одному свойству превышает все пределы. Если для черной дыры этим свойством была масса, то для квазара – светимость.

Свет от «космических маяков» настолько сильный, что земные астрономы обнаружили уже свыше 195 тысяч таких объектов, а некоторые видно с Земли в обычный телескоп.

Есть несколько теорий, откуда берутся квазары.

Первая гласит о том, что квазары – это галактики на ранней стадии развития. Вторая считает, что светящиеся объекты – ни что иное как черные дыры. Частицы разгоняются за счет колоссального магнитного поля и сталкиваются на огромных скоростях, создавая радиоизлучение. Эти всполохи сопровождаются мощнейшим свечением, видимым в далеких от квазара уголках Вселенной.

Квазары похожи по размерам на звезды, но превышают последние по силе света в разы. Так, если взять средний по силе квазар и наше Солнце, то за единицу времени квазар будет производить больше энергии в 10 триллионов раз. 10 триллионов — это единица с тринадцатью нулями. И это чертовски много.

Еще один штрих к портрету сверхкомпактных «прожекторов» Вселенной. Они не только очень сильно светятся, но ещё и удаляются от центра Вселенной с невероятной быстротой. Невероятная – это близкая к скорости света.

Космос под подошвой: какие сюрпризы таит черная бездна. Часть 1
Композитный рентгеновский, оптический и инфракрасный снимок сверхновой Кеплера. NASA/ESA/JHU/R.Sankrit & W.Blair / wikimedia.org

Сверхновая звезда

Мы оставляем квазары светить наедине с недоумевающими астрономами и едем дальше. А дальше у нас зрелище поистине драматичное и завораживающее – сверхновая.

Сверхновая – в разы более редкое, чем квазар, явление. Более того, все, что мы знаем о сверхновых, – это, по большей части, наблюдения за последствиями, а не за самими взрывами.

[mydoubleline]Так что же такое сверхновая? Сверхновая – это взрыв.[/mydoubleline]

По космическим меркам длится этот процесс всего ничего – около недели, но сопровождается огромным количеством выделяемой энергии и яркостью. Основная масса сверхновых — это бывшие звёзды, которых постиг все тот же гравитационный коллапс из раздела о черных дырах.

Постепенное затухание термоядерной реакции в звезде приводит к тому, что сверхгигант расслаивается. В ядре синтезируется железо, а на поверхности – гелий с водородом. В тот момент, когда между слоями теряется равновесие, энергия ядра, высвобожденная в ходе беспорядочных реакций, сбрасывает оболочку. Происходит взрыв.

Впрочем, не все сверхновые – это взрывы массивных звёзд. Во Вселенной существует ряд так называемых «двойных галактик». В таких галактиках сразу две звезды – белый карлик и его компаньон. В ходе тесного сотрудничества, первый постепенно пожирает своего товарища, увеличиваясь в размерах. Затем он достигает массы примерно в 1,4 Солнц и все происходит, как в песне: «Вот и все, и нет Билла, жадность Билла погубила». Точнее, жадность Билла превратила. А превращает жадность белого карлика в нейтронную звезду, параллельно высвобождая целое море энергии. Термоядерный взрыв, сопровождающий преобразование, характеризуется как сверхновая.

Долгое время наблюдение за сверхновыми было осложнено несовершенством наших аппаратов и скоротечностью самих взрывов. Но теперь, когда человечество с надеждой глядит в космос во все приборы, обнаружение сверхновой под силу даже обывателю. Попробуйте, возможно, и вам удастся обнаружить такую красоту.

Космос бесконечен, и разнообразных сюрпризов в нем таится больше, чем может уместить одна статья. Поэтому здесь мы встанем на якорь, и продолжим бороздить просторы Вселенной в следующей части.

 

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

16 КОММЕНТАРИИ

  1. This is the info (http://tinyurl.com/) perfect webpage for anyone who really wants to understand this topic.
    You know so much its almost tough to argue with you (not that I really will need to…HaHa).
    You certainly put a new spin on a subject that has been discussed for a long
    time. Excellent stuff, just excellent!

  2. I think this info, http://tinyurl.com/y78eojy5,
    is one of the most significant information for me.
    And i am glad reading your article. But should remark on some general things, The site style is perfect, the articles is really excellent : D.

    Good job, cheers

  3. Hi there everyone, it’s my first go to see at this web page, and article is truly fruitful in favor of me, keep up posting such content.

    Feel free to visit my web page :: info or [tinyurl.com]

  4. Howdy! I’m at work browsing your blog from my new
    iphone 4! Just wanted to say I love reading
    your blog and look forward to all your posts! Carry on the fantastic work!

    Look into my web-site … airline flights

  5. I know this if off topic but I’m looking into starting my own weblog and was wondering what all is required to get setup?
    I’m assuming having a blog like yours would cost a pretty penny?

    I’m not very web smart so I’m not 100% certain. Any recommendations or advice would be
    greatly appreciated. Kudos

    Review my site: the cheapest flights

  6. Cool blog! Is your theme custom made or
    did you download it from somewhere? A theme like yours with a few
    simple adjustements would really make my blog stand out.
    Please let me know where you got your theme. Kudos

    Here is my blog post :: cheap flight

  7. Hello i am kavin, its my first occasion to commenting anywhere, when i read this piece of writing i
    thought i could also create comment due to this good article.

    Look at my web site :: discount flights

  8. Today, I went to the beachfront with my children. I found a sea shell
    and gave it to my 4 year old daughter and said «You can hear the ocean if you put this to your ear.» She put the shell to her ear
    and screamed. There was a hermit crab inside and it pinched her ear.
    She never wants to go back! LoL I know this is totally off topic
    but I had to tell someone!

    Also visit my blog post :: find cheap flights

  9. I’m really enjoying the design and layout of your website.
    It’s a very easy on the eyes which makes it
    much more pleasant for me to come here and visit more often. Did you hire out a
    developer to create your theme? Great work!

    my homepage gamefly

  10. What’s Happening i am new to this, I stumbled upon this I’ve found
    It absolutely useful and it has helped me out loads.
    I’m hoping to contribute & aid other customers like its
    helped me. Great job.

    Here is my blog post … info on (http://tinyurl.com/yywpd35f)

  11. I blog often and I really appreciate your content. This article has truly peaked my interest.
    I will take a note info of (tinyurl.com) your blog and keep checking for new information about once per week.
    I opted in for your Feed too.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Новые статьи