Скачайте видеоклип Черная Дыра Гаргантуа прямо сейчас. И найдите в библиотеке роялти-фри стоковых видеоматериалов iStock еще больше видео Чёрная дыра, доступных для простого и быстрого скачивания. Эта черная дыра вовсе не похожа на Гаргантюа — аналог из фильма Нолана с МакКонахи в главной роли. На рисунке 8.1 показана быстро вращающаяся черная дыра (назовем ее Гаргантюа) на фоне звездного поля, какой она предстала бы перед вами, находись вы в экваториальной плоскости Гаргантюа. Черная дыра Интерстеллар 4k. Во многом это благодаря тому, что Гаргантюа – сверхмассивная черная дыра, массой не менее 100 миллионов масс солнца, с радиусом в одну астрономическую единицу.
Почему черная дыра называется Гаргантюа
Изучив орбитальное вращение этого «бублика», вы определяете массу черной дыры – 2·109 Mслн, т. е. примерно в тысячу раз меньше, чем масса Гаргантюа, но гораздо больше массы любой черной дыры в Млечном Пути. Кинематограф и сверхмассивная черная дыра. Гаргантюа – этот термин человечество стало широко употреблять по отношению к черным дырам после того, как на экраны вышел фильм «Интерстеллар». Группа международных астрономов, используя космический телескоп Gaia, обнаружила огромную черную дыру, расположенную относительно недалеко от Земли.
Почему первое изображение черной дыры не похоже на то, что было в "Интерстеллар"
В заключение отметим, что система Гаргантюа — поистине впечатляющее открытие, и нетрудно понять, почему ученые решили назвать ее в честь вымышленной черной дыры в «Интерстеллар». С массивной звездой, меньшей звездой-компаньоном и двумя. Изучаем свойства чёрных дыр: откуда они берутся, каких размеров бывают и что в реальности сделали бы с планетой Миллер из «Интерстеллара». Скачайте видеоклип Черная Дыра Гаргантуа прямо сейчас. И найдите в библиотеке роялти-фри стоковых видеоматериалов iStock еще больше видео Чёрная дыра, доступных для простого и быстрого скачивания.
Что такое Гаргантюа?
Сверхмассивная чёрная дыра — чёрная дыра с массой 105—1011 масс Солнца. Сверхмассивные чёрные дыры обнаружены в центре многих галактик, включая Млечный Путь[2][3]. Кинематограф и сверхмассивная черная дыра. Гаргантюа – этот термин человечество стало широко употреблять по отношению к черным дырам после того, как на экраны вышел фильм «Интерстеллар». Гаргантюа — это сверхмассивная черная дыра, ставшая популярной в массовой культуре после фильма Интерстеллар, именно в неё затянуло Купера к концу фильма. Я постарался графически обыграть маршруты, будто это лучи света вокруг горизонта событий черной дыры. Новости развлекательной игровой тематики и индустрии кино. Черная дыра в центре галактики M87, очерченная излучением раскаленного газа, который, вращаясь вокруг нее, образует кольцо. Новости черных дыр. Сверхмассивные черные дыры в центре масс галактик.
Гаргантюа черная дыра - 85 фото
Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал образ Гаргантюа в том же "Интерстелларе". Похожие. Следующий слайд. космос гаргантюа / чёрная дыра / Интерстеллар Creative Land. Живые обои «Космическая черная дыра, туманный круг».
Почему первое изображение черной дыры не похоже на то, что было в "Интерстеллар"
Иногда звезда обращается вокруг чёрной дыры на таком расстоянии, где приливные силы не так сильны, чтобы полностью разорвать звезду, но они всё равно стягивают с неё газ и материал. Звезда продолжает обращаться вокруг чёрной дыры до тех пор, пока не теряет слишком много газа и материала, и наконец истощается. Swift J0230 — одно из таких событий. Прибор заметил яркую вспышку света в галактике, расположенной на расстоянии 500 млн световых лет от Земли в созвездии Треугольника. После первого наблюдения вспышки XRT продолжал наблюдать галактику и зафиксировал ещё девять дополнительных вспышек, которые происходили каждые несколько недель.
Осталось дело за малым — придумать, как осуществить полет до черной дыры и разместить что-то в ее эргосфере , не попав за горизонт событий. В ближайшем будущем человечество едва ли сможет добывать энергию подобным способом, но это не означает, что исследования бесполезны. Помимо непосредственной «выкачки» энергии, изучение черных дыр позволит лучше понять происхождение вспышек рентгеновского излучения от черных дыр, представляющих собой огромные выбросы излучения в космос.
Исследование таких явлений помогает проектировать космические зонды и корабли с учетом агрессивных факторов космической среды. Современные теории по добыче энергии из черных дыр В 1969 году физик и математик из Оксфордского университета Роджер Пенроуз представил публике «процесс Пенроуза» , где описал, что энергия теоретически может быть извлечена из области за пределами эргосферы черной дыры, внутри которой пространство-время искажается под действием вращения этой самой дыры. Расчеты Пенроуза показали, что если частица разделится внутри эргосферы на две части, одна из которых упадет в горизонт событий, а другая ускользнет от гравитационного притяжения черной дыры, то энергия, выделяемая удаляющейся частицей, может быть извлечена. Но для реализации процесса необходимо, чтобы две новорожденные частицы обладали скоростью, превышающей половину скорости света, вот только такие события настолько редки, что это не позволит получить значительные объемы энергии. Предложенный механизм был экспериментально подтвержден советским ученым Яковом Зельдовичем, переработавшим теорию «процесса Пенроуза» еще в 1971 году. Он предложил заменить черную дыру вращающимся металлическим цилиндром и направить на нее искривленные лучи света. Если бы цилиндр вращался с нужной скоростью, свет отражался бы обратно с дополнительной энергией, извлекаемой из вращения цилиндра, из-за эффекта Доплера.
В 2020 году ученые из университета Глазго смогли найти способ продемонстрировать эффект, описанный Пенроузом и Зельдовичем. Они заменили лучи света звуковыми волнами, ведь такой эксперимент намного проще провести в лабораторных условиях. Ученые создали систему с кольцом динамиков, которая скручивает звуковые волны, которые затем направляются к вращающемуся звукопоглотителю, сделанному из пены.
Ранее исследователи полагали, что любой космический корабль, пытающийся использовать черную дыру в качестве портала такого типа, должен будет считаться с природой в ее худшем проявлении. Горячая и плотная сингулярность заставит космический корабль пережить последовательность все более неприятных приливных растяжений и сжатий, прежде чем он полностью испарится. Полет через черную дыру Моя команда из Массачусетского Дартмутского университета и коллеги из колледжа Джорджия Гвиннетт показали, что все черные дыры не созданы равными. Это происходит потому, что сингулярность, с которой придется столкнуться космическому кораблю, очень мягкая и может обеспечить очень спокойное прохождение. Причина, по которой это возможно, заключается в том, что соответствующая сингулярность внутри вращающейся черной дыры технически "слабая", и поэтому не повреждает объекты, которые с ней взаимодействуют. Сначала этот факт может показаться интуитивно понятным.
Но можно представить его как аналог обычного опыта быстрого проведения пальцем по пламени свечи, температура которого составляет почти 2 000 градусов, и при этом не обжечься. Мы с моим коллегой Лиором Бурко исследуем физику черных дыр уже более двух десятилетий. В 2016 году моя аспирантка Кэролайн Мэллари, вдохновленная блокбастером Кристофера Нолана "Интерстеллар", решила проверить, сможет ли Купер герой Мэтью Макконахи выжить после падения в глубины Гаргантюа - вымышленной сверхмассивной, быстро вращающейся черной дыры, масса которой в 100 миллионов раз больше массы нашего Солнца.
Точки над «I» В науке между фактом и почти фактом — огромная дистанция. На рубеже тысячелетий большинство астрономов были практически уверены, что черные дыры существуют, но лишь наступившее столетие стало временем решающих доказательств. После открытия в 2008 году черной дыры в центре Галактики следующий успех пришел в 2015-м, когда были зарегистрированы гравитационные волны от слияния черных дыр. Алексей Старобинский: «В XXI веке возник новый способ изучения черных дыр — с помощью гравитационно-волновой астрономии. Прибор состоит из двух зеркал, расстояние между которыми с большой точностью измеряется с помощью лазера. Гравитационные волны, испускаемые при слиянии черных дыр, изменяют геометрию пространства, а значит, и расстояние между зеркалами. То, что наблюдали исследователи, отлично описывается теорией: большинство событий — это слияние черных дыр в составе двойных систем.
Мы видим, как две черные дыры вращаются вокруг друг друга по почти кеплеровской орбите, за исключением самой последней стадии перед слиянием, постепенно теряют энергию в виде гравитационных волн и в конце концов сливаются. Новым для астрономов оказалось только то, что типичная масса таких черных дыр — около 30—50 солнечных, а не 10, как ожидалось. Предстоит еще подумать о том, откуда взялись такие массивные звезды. Все, что мы видим, происходит очень-очень далеко. Ни в нашей Галактике, ни даже в Туманности Андромеды ни одного такого события наблюдать не удалось. Речь идет о расстояниях от 100 до 1000 мегапарсек, тогда как до ближайшего сверхскопления галактик в созвездии Девы от нашей «местной группы» всего 10 мегапарсек». Регистрация гравитационных волн была отмечена особой нобелевской премией в 2017-м. Наконец, в 2019 году достигнут последний потрясающий успех. Астрономы объединили в единую сеть восемь радиотелескопов, разбросанных по разным континентам. Будь эта система оптическим телескопом, она позволила бы из Москвы читать газету, раскрытую во Владивостоке.
С помощью такого инструмента исследователи заглянули в сердцевину галактики М87. Изображение было настолько подробным, что впервые позволило разглядеть не только яркий диск вещества, падающего на черную дыру, но и саму виновницу торжества в его центре. Говоря точнее, астрономы увидели так называемую тень черной дыры, которая образуется из-за воздействия ее гравитации на фотоны. Если смотреть с Земли, их угловые размеры примерно одинаковы, и астрономы пытались разглядеть и запечатлеть оба эти объекта. Увы, наша родная черная дыра оказалось застенчивой, и получить ее изображение помешали облака пыли. А вот фото ее «сестры» из соседней галактики облетело научно-популярные СМИ. Читайте также Можно ли уничтожить черную дыру? Парадоксы и перспективы Даже далекие от физики люди слышали, что существование черных дыр порождает парадоксы. При этом сам факт, что из-под гравитационного радиуса нет пути назад, не более парадоксален, чем банальные утверждения «человек смертен» или «прошлого не изменишь». На самом деле, парадоксы возникают не в самой теории Эйнштейна, а на стыке этой теории и квантовой механики.
Например, куда-то девается информация об угодивших в черную дыру материи и излучении, а квантовая механика такой потери не допускает. Алексей Старобинский реагирует на упоминание о парадоксах сдержанным смешком: «Если буквально, можно сказать, наивно применять аксиомы квантовой механики, то возможно прийти к выводу, что информация вроде бы должна сохраняться, а потому вокруг горизонта событий возникнет огненная стена — слой частиц с планковской то есть очень высокой энергией. Однако ничего подобного при слиянии черных дыр мы не наблюдаем. Мы не видим ни высокоэнергетичных частиц, ни незатухающего сигнала гравитационных волн после момента слияния. Я специально спрашивал об этом тех, кто участвует в экспериментах. А вот некоторые теоретики все это видят, поскольку берут чужие экспериментальные данные, но не чувствуют, какой колоссальной работы над погрешностями измерений требует правильная обработка этих данных. Я бы сказал, что парадоксы возникают, только если квантовую механику применять к тому, что происходит вокруг черной дыры, мягко говоря, немножко тупо». Может ли изучение черных дыр принести физике что-то еще, кроме очередного — с огромной точностью — подтверждения правоты Эйнштейна? Старобинский надеется, что да: «Сейчас астрономия большей частью работает на себя, но кое-что от нее может перепасть и фундаментальной физике. Открытие черных дыр разнообразной массы — это похоже на описание все новых видов животных в биологии: все это остается в рамках фундаментальных представлений.
Мы лишь подтверждаем ОТО в том, что касается гравитации, и Стандартную модель с точки зрения физики элементарных частиц. Однако при этом астрономия четко говорит нам, что существует темная материя. Мы не знаем, из чего она составлена. Хотя наиболее популярная гипотеза — наличие новых частиц вне Стандартной модели; существует теоретическое предсказание, что частично она может состоять из первичных черных дыр. Предсказан даже диапазон их масс — порядка массы астероида.
Черные дыры. Kак умирают чёрные дыры?
Дело в том, что мы видим эту галактику в том состоянии, в котором она существовала примерно 12 миллиардов лет назад, через 1,3 миллиарда лет после Большого Взрыва. Этого времени, как сегодня считают астрофизики, просто не должно было хватить для того, чтобы эта дыра достигла современных гаргантюанских размеров, даже если бы она беспрерывно поглощала максимальные количества материи, допустимые с точки зрения теории. Обед Гаргантюа Астрономы НАСА нашли один из возможных ответов на этот вопрос, наблюдая за окрестностями W2246-0526 при помощи микроволнового телескопа ALMA, способного следить за движением даже самых холодных скоплений газа и пыли. Эти снимки неожиданным образом показали, что черная дыра-"гаргантюа" и сама W2246-0526 были соединены толстыми линиями из холодного газа и пыли с тремя спутниками этого "звездного мегаполиса". Их наличие, в свою очередь, говорит о том, что ярчайшая галактика Вселенной сейчас разрывает на части своих ближайших соседей и высасывает из них весь газ, пыль и темную материю. Почти вся эта материя, как обнаружили ученые, попадает не на окраины W2246-0526, а в ее центральную часть, где ее захватывает притяжение черной дыры.
Тем же образом вторичные изображения звезд циркулируют вокруг вторичных изображений полярных звезд например, вдоль двух желтых кривых. Почему в случае невращающейся черной дыры рис. На самом деле они все же циркулируют вдоль замкнутых кривых, но внутренний край этих кривых находится так близко к краю тени, что его невозможно увидеть. Вращение Гаргантюа завихряет пространство, и этот вихрь сдвигает внутреннее кольцо Эйнштейна наружу, проявляя его и показывая полный путь движения вторичных изображений желтые кривые на рис. В пределах внутреннего кольца Эйнштейна движения узора звезд еще более сложны.
Звезды в этой области являются изображениями третьего и более высоких порядков для всех звезд во Вселенной — звезд, первичные изображения которых видны снаружи внешнего кольца Эйнштейна, а вторичные — между внутренним и внешним кольцами. На рис. Этот луч формирует для камеры изображение звезды, на которую указывает синяя стрелка.
Сама же черная дыра при этом станет интенсивно испаряться, возвращая энергию в окружающее пространство в виде потоков субатомных частиц. Таким образом, законы черных дыр, вкупе с законами квантовой механики, неизбежно означают существование экспериментального предела дробления материи. В этом смысле достижение "чернодырного" порога на коллайдерах будущего будет неизбежно означать конец старой доброй физики элементарных частиц - по крайней мере, в том виде, как она понимается сейчас то есть как непрерывное пополнение музея элементарных частиц новыми экспонатами. Но вместо этого откроются новые перспективы. Ускорители будут служить нам уже как инструмент исследования квантовой гравитации и "географии" дополнительных измерений Вселенной против существования которых на данный момент пока не выдвинуто каких-либо убедительных аргументов. Фабрики черных дыр на Земле? Итак, мы выяснили, что ускорители элементарных частиц в принципе способны производить микроскопические черные дыры. Вопрос: какую они должны развивать энергию, чтобы получать хотя бы одно такое событие в месяц? До недавнего времени считалось, что эта энергия чрезвычайно велика, порядка 1016 тераэлектронвольт для сравнения: LHC сможет дать не больше 15 ТэВ. Однако если окажется, что на малых масштабах менее 1 мм наше пространство-время имеет число измерений больше четырех, порог необходимой энергии значительно уменьшается и может быть достигнут уже на LHC. Причина заключается в усилении гравитационного взаимодействия, когда вступят в игру предполагаемые дополнительные пространственные измерения, не наблюдаемые при нормальных условиях. В случае же существования дополнительных измерений ускоренный рост Fграв экономит значительную часть необходимой энергии. Все вышесказанное никоим образом не означает, что мини-дыры будут получены уже на мощностях LHC - это произойдет лишь при самом благоприятном варианте теории, которую "выберет" Природа. Кстати, не следует преувеличивать их опасность в случае получения 4 - по законам физики они быстро испарятся. Иначе Солнечная система давно прекратила бы свое существование: в течение миллиардов лет планеты бомбардируются космическими частицами с энергией на много порядков выше достигаемых на земных ускорителях. Черные дыры и космологическая структура Вселенной Теория струн и большинство динамических моделей Вселенной предсказывают существование особого типа фундаментального взаимодействия - глобального скалярного поля ГСП. В масштабах планеты и Солнечной системы его эффекты крайне малы и труднообнаружимы, однако в космологических масштабах влияние ГСП возрастает неизмеримо, так как его удельная доля в средней плотности энергии во Вселенной может превышать 72 процента! Например, от него зависит, будет ли наша Вселенная расширяться вечно или в конце концов сожмется в точку. Глобальное скалярное поле - один из вероятнейших кандидатов на роль "темной энергии", о которой так много пишут в последнее время. Черные дыры появляются в этой связи весьма неожиданным образом. Можно показать, что необходимость их сосуществования с глобальным скалярным полем накладывает взаимные ограничения на свойства черных дыр. В частности, наличие черных дыр накладывает ограничение на верхний предел эффективной космологической постоянной параметра ГСП, ответственного за расширение Вселенной , тогда как ГСП ограничивает нижний предел их масс а значит, энтропии и обратной температуры T-1 некой положительной величиной. Иными словами, черные дыры, будучи "локальными" 5 и, по меркам Вселенной, крошечными объектами, тем не менее самим фактом своего существования влияют на ее динамику и другие глобальные характеристики опосредованно, через глобальное скалярное поле. Эпилог Эйнштейн однажды сказал, что человеческий разум, однажды "расширенный" гениальной идеей, уже никогда не сможет сжаться до первоначального состояния 6. Это прозвучит немного парадоксально, но исследование предельно сжатого состояния материи было, есть и долгое время будет одним из главных путей и стимулов расширения границ человеческого интеллекта и познания фундаментальных законов мироздания. Ответом было: "Назовите это энтропией - тогда в дискуссиях вы получите солидное преимущество - ибо никто не знает, что такое энтропия в принципе". Так родилось понятие "энтропии по Шеннону" англ. Shannon entropy , ныне широко используемое в теории информации. Ну что ж, уровни незнания могут быть разными - от полного невежества до глубокого понимания всей сложности проблемы. Попытаемся несколько улучшить наш уровень незнания энтропии. Статистическая энтропия, введенная Людвигом Больцманом Ludwig Boltzmann в 1877 году, - это, грубо говоря, мера количества возможных состояний системы. Предположим, мы имеем две системы, состоящие из ящиков и одного шарика в каждой из них. Первая система "ящики плюс шарик" имеет только 1 ящик, вторая - 100 ящиков. Вопрос - в каком ящике находится шарик в каждой системе? Ясно, что в первой системе он может быть только в одном ящике. Помните формулу "Энтропия есть логарифм числа возможных состояний"? Тогда энтропия первой системы равна log1, то есть нулю, что отражает факт полной определенности кстати, это одна из причин, почему в определении энтропии был использован логарифм. Что касается второй системы, то здесь мы имеем неопределенность: шарик может находиться в любом из 100 ящиков. В этом случае энтропия равна log100, то есть не равна нулю. Ясно, что, чем больше ящиков в системе, тем больше ее энтропия. Поэтому и говорят часто об энтропии как о мере неопределенности, ибо наши шансы "зафиксировать" шарик в конкретном ящике уменьшаются по мере увеличения их числа. Мы могли бы заменить шарики электронами, а ящики - вакансиями в твердом теле или даже какими-то абстрактными категориями , как, например, в теории информации , а понятие энтропии по-прежнему было бы применимо и полезно. Ранее считалось, что термодинамическая энтропия не может быть применима к черным дырам, но Бекенштейн и Хокинг показали, что это не так, при должном определении понятий T и S см. Его автор, Андрей, обратил внимание на несколько парадоксальных, по его мнению, аспектов физики ЧД: "Во всех книгах про черные дыры […] сказано, что время падения кого-либо чего-либо в черную дыру бесконечно в системе отсчета, связанной с удаленным наблюдателем. А время испарения черной дыры в этой же системе отсчета конечно, то есть тот, кто будет туда падать, не успеет этого сделать, потому что черная дыра уже испарится. Это прекрасная иллюстрация главной дилеммы научно-популярной литературы - пытаясь упростить изложение, авторы книг вынуждены поступаться уровнем математической строгости.
Это отталкивание похоже на гравитацию, только в обратном направлении. Такую форму искусственной гравитации вы испытываете, когда едете вокруг кривой малого радиуса и вам кажется, что вас отталкивает наружу, от центральной точки кривой. Во вращающемся космическом корабле стены для вас становятся полом. Вращающаяся черная дыра в космосе Астрономы, хотя и косвенно, наблюдали в нашей Вселенной вращающиеся черные дыры. Никто не знает, что находится в центре черной дыры, но у ученых есть для этого название — сингулярность. Вращающиеся черные дыры искажают пространство вокруг себя по-иному в отличие от неподвижных черных дыр. Этот процесс искажения называется "увлечение инерциальных систем отсчёта" или эффект Лензе-Тирринга, и оно влияет на то, как будет выглядеть черная дыра, искажая пространство, и что более важно пространство-время вокруг нее. Черная дыра, которую вы видите в фильме, достаточно сильно приближена к научному понятию. Космический корабль "Эндюранс" направляется к Гаргантюа - вымышленной сверхмассивной черной дыре массой в 100 миллион раз больше Солнца. Она находится на расстоянии 10 миллиардов световых лет от Земли, и вокруг нее вращается несколько планет. Гаргантюа вращается с поразительной скоростью 99,8 процентов от скорости света. Аккреционный диск Гарагантюа содержит газ и пыль с температурой поверхности Солнца. Диск снабжает планеты Гаргантюа светом и теплом. Сложный вид черной дыры в фильме связан с тем, что изображение аккреционного диска искривлено гравитационным линзированием. На изображении появляется две дуги: одна образуется над черной дырой, а другая под ней.
«Гаргантюа́»
В массовой культуре черная дыра Гаргантюа стала символом невероятной притягательной силы, магической силы, которая может забрасывать людей в другие миры. Полученный снимок представляет изображение аккреционного диска, явления, происходящего в непосредственной близи от еще видимых границ материи, притягиваемой черной дырой, у горизонта событий. Аккреционный диск представляет собой кольцо газа и пыли, вращающееся вокруг черной дыры. Ее размеры в несколько миллиардов раз больше, чем у Солнца. Представляет собой гигантский воронковидный объект, который путешествует по пространству и поглощает все, что попадает на его пути. Если бы вы попали внутрь черной дыры, вы бы уже никогда не смогли выбраться из ее объятий, так как скорость света не позволит этого.
Мэллари также обнаружил особенность, которая не была полностью оценена ранее: эффект сингулярности в контексте вращающейся черной дыры привел бы к быстро увеличивающимся циклам растяжения и сжатия космического корабля. Но для очень больших черных дыр, таких как Гаргантюа, сила этого эффекта была бы очень мала. Поэтому космический корабль и все находящиеся на его борту люди не смогут его обнаружить. Важным моментом является то, что эти эффекты не увеличиваются беспредельно; фактически, они остаются конечными, хотя напряжения на космическом корабле имеют тенденцию к неограниченному росту по мере приближения к черной дыре. В контексте модели Мэллари есть несколько важных упрощающих предположений и вытекающих из них предостережений. Главное допущение заключается в том, что рассматриваемая черная дыра полностью изолирована и поэтому не подвержена постоянным возмущениям со стороны такого источника, как другая звезда в ее окрестностях или даже падающее излучение. Хотя это предположение допускает важные упрощения, стоит отметить, что большинство черных дыр окружены космическим материалом - пылью, газом, излучением. Поэтому естественным продолжением работы Мэллари было бы проведение аналогичного исследования в контексте более реалистичной астрофизической черной дыры. Подход Мэллари, заключающийся в использовании компьютерной симуляции для изучения влияния черной дыры на объект, очень распространен в области физики черных дыр.
Генцель смотрел 27 лет, Гез — 22 года. За это время звезда совершила почти полтора оборота по орбите. При этом радиус горизонта для объекта такой массы очень должен быть очень велик и составлять 0,1 астрономической единицы».
Объект таких размеров и такой массы, 4 миллиона солнечных, не может быть ничем иным, как черной дырой. В 2008 году обе группы астрономов сообщили об этом в статьях, а в 2020-м Генцель и Гез удостоились за свою работу Нобелевской премии, которую они и разделили с Пенроузом. Читайте также Может ли черная дыра уничтожить Землю?
Наши ближние Существование черных дыр в миллионы и миллиарды звездных масс ниоткуда не следовало, однако они, как оказалось, есть в каждой галактике. Но как же быть с «обычными» дырами, про которые астрофизики, по крайней мере, знали, откуда они могли бы взяться? Их открытие принесла, едва зародившись в середине 1960-х, рентгеновская астрономия.
Объясняет Алексей Старобинский: «Рентгеновские источники стали первыми кандидатами в черные дыры. Откуда берется это рентгеновское излучение? Это объекты в составе двойных звездных систем — массивная звезда и черная дыра, вращающиеся вокруг друг друга.
Звездное вещество захватывается черной дырой, падает на нее, разогревается и светится в рентгеновском диапазоне. Мы больше не сомневаемся, что такие объекты есть». Удивительно, что первый же детально исследованный космический источник рентгеновских лучей Лебедь X-1, расположенный в созвездии Лебедя и открытый еще в 1964-м, стал первым кандидатом в черные дыры звездной массы, и сейчас его «чернодырный» статус практически не вызывает сомнений.
Лебедь Х-1 — двойная система из черной дыры массой примерно в 15 солнечных и звезды, голубого гиганта, в 20 солнечных масс, расположенных друг от друга ближе, чем Меркурий от Солнца. Этот завораживающий космический аттракцион находится от нас на расстоянии 6000 световых лет. Для сравнения: до черной дыры в центре Галактики от нас 25 800 световых лет.
Читайте также Если бы Земля превратилась в Черную дыру, что изменилось бы в динамике Солнечной системы? Точки над «I» В науке между фактом и почти фактом — огромная дистанция. На рубеже тысячелетий большинство астрономов были практически уверены, что черные дыры существуют, но лишь наступившее столетие стало временем решающих доказательств.
После открытия в 2008 году черной дыры в центре Галактики следующий успех пришел в 2015-м, когда были зарегистрированы гравитационные волны от слияния черных дыр. Алексей Старобинский: «В XXI веке возник новый способ изучения черных дыр — с помощью гравитационно-волновой астрономии. Прибор состоит из двух зеркал, расстояние между которыми с большой точностью измеряется с помощью лазера.
Гравитационные волны, испускаемые при слиянии черных дыр, изменяют геометрию пространства, а значит, и расстояние между зеркалами. То, что наблюдали исследователи, отлично описывается теорией: большинство событий — это слияние черных дыр в составе двойных систем. Мы видим, как две черные дыры вращаются вокруг друг друга по почти кеплеровской орбите, за исключением самой последней стадии перед слиянием, постепенно теряют энергию в виде гравитационных волн и в конце концов сливаются.
Новым для астрономов оказалось только то, что типичная масса таких черных дыр — около 30—50 солнечных, а не 10, как ожидалось. Предстоит еще подумать о том, откуда взялись такие массивные звезды. Все, что мы видим, происходит очень-очень далеко.
Ни в нашей Галактике, ни даже в Туманности Андромеды ни одного такого события наблюдать не удалось. Речь идет о расстояниях от 100 до 1000 мегапарсек, тогда как до ближайшего сверхскопления галактик в созвездии Девы от нашей «местной группы» всего 10 мегапарсек». Регистрация гравитационных волн была отмечена особой нобелевской премией в 2017-м.
Наконец, в 2019 году достигнут последний потрясающий успех. Астрономы объединили в единую сеть восемь радиотелескопов, разбросанных по разным континентам. Будь эта система оптическим телескопом, она позволила бы из Москвы читать газету, раскрытую во Владивостоке.
С помощью такого инструмента исследователи заглянули в сердцевину галактики М87. Изображение было настолько подробным, что впервые позволило разглядеть не только яркий диск вещества, падающего на черную дыру, но и саму виновницу торжества в его центре. Говоря точнее, астрономы увидели так называемую тень черной дыры, которая образуется из-за воздействия ее гравитации на фотоны.
Если смотреть с Земли, их угловые размеры примерно одинаковы, и астрономы пытались разглядеть и запечатлеть оба эти объекта. Увы, наша родная черная дыра оказалось застенчивой, и получить ее изображение помешали облака пыли. А вот фото ее «сестры» из соседней галактики облетело научно-популярные СМИ.
Поскольку пространство изгибается вокруг черной дыры, можно осмотреть ее дальнюю сторону и увидеть часть газового диска, которая в противном случае была бы скрыта дырой. Вокруг нее вращаются планеты Миллер и Манн , а также безымянная нейтронная звезда. Звезда главной последовательности Пантагрюэль находилась в пределах годового полета от Гаргантюа вместе с обитаемой планетой Эдмундс. Гаргантюа находится в пределах нескольких недель космического полета к Червоточине.
В книге Кипа Торна «The Science of Interstellar» он упоминает, что Гаргантюа не имеет струи джета или перегретого синего аккреционного диска, что указывает на то, что она, вероятно, не пожирала звезду миллионы лет.
Обои: черная дыра, Гаргантюа, темный - 3840x2160
В пределах внутреннего кольца Эйнштейна движения узора звезд еще более сложны. Звезды в этой области являются изображениями третьего и более высоких порядков для всех звезд во Вселенной — звезд, первичные изображения которых видны снаружи внешнего кольца Эйнштейна, а вторичные — между внутренним и внешним кольцами. На рис. Этот луч формирует для камеры изображение звезды, на которую указывает синяя стрелка. Камера движется вокруг Гаргантюа против часовой стрелки.
Лучи света, формирующие изображения звезд, на которые указывают синие стрелки Модель Double Negative, та же, что на рис. Последовательно изучая эти рисунки, можно многое понять о гравитационном линзировании. Имейте в виду: действительное направление к звезде — вверх и вправо внешние концы красных лучей. Стрелка, идущая от значка камеры, указывает на изображение звезды.
Вчера ученые продемонстрировали изображение этого феномена — не фотографию, а реконструированное изображение "тени", которую черная дыра отбрасывает на свет, находящийся по другую сторону. Представленная черная дыра выглядит почти так, как и ожидали ученые, полагаясь на теорию относительности. Слева — изображение черной дыры в центре M87.
В центре — изображение, полученное путем симуляции, справа — размытое изображение симуляции для соответствия разрешению телескопа. Однако обычные люди, складывающие впечатления о черных дырах на основе фильмов, могли ожидать что-то подобное кадру из "Интерстеллар": Однако в действительности разница не столь большая, как кажется. Изображение, представленное в "Интерстеллар", почти корректно.
Главное отличие в том, что вокруг центра вымышленной черной дыры находится полоса материи, которой нет на M87. Причина в том, что мы наблюдаем за объектом со стороны одного из полюсов, а не с экваториальной части. Диск материи вокруг M87 просто скрыт с нашей позиции.
Можете распознать какие-нибудь пары? Тень черной дыры на картинке состоит из направлений, из которых ни один луч не может прийти в камеру; посмотрите на треугольную зону, подписанную "тень" англ. Все лучи, которые "хотят быть" в тени, ловит и глотает черная дыра. По мере движения камеры вправо по орбите рисунок 8. На этом рисунке выделены две отдельные звезды. Одна обведена красным та же звезда обведена на рисунке 8. Другая - внутри желтого маркера. Мы видим два изображения каждой звезды: одно снаружи розовой окружности, другое внутри. Розовая окружность называется "кольцо Эйнштейна".
По мере движения камеры вправо изображения движутся вдоль красной и желтой кривых. Изображения звезд снаружи кольца Эйнштейна давайте назовем их первичными изображениями движутся так, как и можно было бы ожидать: плавно слева направо, но отклоняясь от черной дыры по мере движения. Можете объяснить, почему отклонение происходит от дыры, а не к ней? Изменение звездного узора, видимого камерой по мере ее движения вправо по орбите на рисунке 8. Это можно понять, вернувшись к верхней картинке на рисунке 8. Правый луч проходит рядом с черной дырой, так что правое изображение звезды находится рядом с ее тенью. В более ранний момент времени, когда камера находилась левее, правому лучу приходилось проходить еще ближе к черной дыре, чтобы изогнуться сильнее и добраться до камеры, так что правое изображение было совсем близко к краю тени. В противоположность этому, в более ранний момент времени левый луч проходил довольно далеко от дыры, так что был почти прямым и создавал изображение довольно далеко от тени. Теперь, если вы готовы, вдумайтесь в последующее движение изображений, запечатленное на рисунке 8.
Линза Быстро Вращающейся Черной Дыры: Гаргантюа Пространственный вихрь, создаваемый быстрым вращением Гаргантюа, меняет гравитационную линзу. Звездные узоры на рисунке 8. В случае Гаргантюа струение рисунок 8. Снаружи от внешнего кольца звезды струятся вправо например, вдоль двух красных кривых , как и в случае невращающейся черной дыры на рисунке 8. Однако пространственный вихрь сосредоточил струящийся поток в узкие высокоскоростные полосы вдоль заднего края тени дыры, резковато изгибающиеся у экватора. Вихрь также создал турбуленции в струении замкнутые красные кривые. Вторичное изображение каждой звезды видно между двумя кольцами Эйнштейна. Каждое вторичное изображение обращается по замкнутой кривой например, по двум желтым кривым , и обращается оно в направлении, противоположном красному струящемуся движению снаружи от внешнего кольца. Рисунок звездного струения, каким его видит камера рядом с быстро вращающейся черной дырой вроде Гаргантюа.
В этой модели команды по визуальным эффектам Double Negative дыра вращается со скоростью 99,9 процентов от максимально возможной, а камера находится на круговой экваториальной орбите с окружностью вшестеро больше окружности горизонта. Есть две совсем особые звезды в небе Гаргантюа с выключенной гравитационной линзой. Одна лежит точно над северным полюсом Гаргантюа, другая - точно под ее южным полюсом. Это аналоги Полярной звезды, которая располагается точно над северным полюсом Земли. Я разместил пятиконечные звезды на первичных красные и вторичных желтые изображениях полюсных звезд Гаргантюа. Кажется, что все звезды в небе Земли обращаются вокруг Полярной звезды по мере того, как нас влечет по кругу вращение Земли. Сходным образом у Гаргантюа все первичные звездные изображения обращаются вокруг красных изображений полюсных звезд по мере движения камеры по орбите дыры, но траектории их обращения например, две красные кривые-турбуленции сильно искажены пространственным вихрем и гравитационной линзой. Аналогично, все вторичные звездные изображения обращаются вокруг желтых изображений полюсных звезд например, вдоль двух искаженных желтых кривых. Почему в случае невращающейся черной дыры рисунок 8.
Вообще-то, они таки обращаются по замкнутой кривой в случае невращающейся черной дыры.
Ситуация коренным образом изменилась благодаря развитию инфракрасной астрономии, для которой космическая пыль практически прозрачна. Ещё в 1947 году Стеббинс и А.
Уитфорд, используя фотоэлемент, сканировали галактический экватор на длине волны 1,03 мкм, однако не обнаружили дискретного инфракрасного источника [22]. Мороз в 1961 году провёл аналогичное сканирование окрестностей Sgr A на волне 1,7 мкм и тоже потерпел неудачу. В 1966 году Е.
Беклин сканировал район Sgr A в диапазоне 2,0-2,4 мкм и впервые обнаружил источник, по положению и размерам соответствовавший радиоисточнику Стрелец-А. В 1968 году Е. Беклин и Г.
В середине 1970-х годов начинается исследование динамических характеристик наблюдаемых объектов. В 1976 году Е. Воллман спектральными методами использовалась линия излучения неона Ne II с длиной волны 12,8 мкм исследовал скорость движения газов, в области диаметром 0,8 пс вокруг галактического центра.
По полученным данным Воллман предпринял одну из первых попыток оценить массу объекта, предположительно находящегося в центре галактики. Обнаружение компактных инфракрасных источников править Дальнейшее увеличение разрешающей способности телескопов позволило выделить в газовом облаке, окружающем центр Галактики, несколько компактных инфракрасных источников. В 1975 году Е.
Нейгебауэр составили инфракрасную карту центра Галактики для длин волн 2,2 и 10 мкм с разрешением 2,5", на которой выделили 20 обособленных источников, получивших название IRS1—IRS20 [26]. Четыре из них 1, 2, 3, 5 позиционно совпали с известными по радионаблюдениям компонентами радиоисточника Sgr A. Природа выделенных источников долгое время обсуждалась.
Наука и магия Интерстеллара, или почему фильм Криса Нолана является научной фантастикой
Ярчайшая галактика Вселенной, W2246-0526, расположенная в созвездии Водолея, недавно разорвала на части и поглотила останки сразу трех своих спутников, что может объяснять невероятную силу ее сияния. Мы даже не пытались искать следы "каннибализма". Космические хот-доги Эйзенхардт и его коллеги открыли галактику W2246-0526 три года назад, изучая снимки, полученные космическим телескопом WISE во время "холодной" фазы его работы в 2010 году. Все они относятся к категории так называемых гиперярких инфракрасных галактик, крайне необычных объектов, существовавших в ранней Вселенной. Астрономы называют такие галактики "хот-догами" из-за окружающей их толстой "шубы" из горячей пыли hot dust-obscured galaxy, hot DOG , скрывающей их от взора оптических телескопов. В общей сложности им удалось найти около 20 ранее неизвестных объектов этого типа, в том числе и нового рекордсмена, измерить их яркость, массу и свойства сверхтяжелых черных дыр в их центрах.
Согласно предположениям, этот факт открывает возможность использовать эти объекты для гиперпространственных путешествий. Конечно же, более ранние научные исследования на этот счет говорили о том, что любой объект, например, космический корабль, или живое существо, которые решат использовать черную дыру в качестве портала, очень быстро об этом пожалеют. Бесконечная гравитационная сингулярность и высокие температуры приведут к тому что объект будет растягиваться и сжиматься до тех пор, пока полностью не испарится. Путешествие сквозь черную дыру Научная команда профессора физики Гаурава Ханна из Университета штата Массачусетс в Дортмунде США и их коллеги из Колледжа Гвиннетт в штате Джорджия смогли показать, что не все черные дыры одинаковы. Объясняется это тем, что у больших и вращающихся черных дыр сингулярность действует несколько иначе, «нежнее» или «слабее» и поэтому имеется вероятность того, что она не будет повреждать те объекты, которые будут с ней взаимодействовать.
На первый взгляд этот может показаться бредом, однако ученые приводят в качестве объясняющей аналогии простой эксперимент с быстрым перемещением руки над горящей свечей. Попробуйте сами и увидите, что огонь вас не будет обжигать. Гаурав Ханн и его коллега Лиор Бурко занимаются вопросами физики черных дыр более двадцати лет. В 2016 году Кэролайн Маллари, одна из аспиранток Ханна, вдохновленная блокбастером режиссера Кристофера Нолана «Интерстеллар» решила научным методом проверить, действительно ли главный герой фильма смог бы выжить при падении в гигантскую вращающуюся черную дыру Гаргантюа, обладающую массой в 100 миллионов раз превосходящую солнечную. Сам фильм, напомним, был поставлен по книге нобелевского лауреата по астрофизике Кипа Торна.
Есть модели «червоточин», которые позволяют отправиться в другую Вселенную, а отличить отдаленную часть нашего мира от чужого будет непросто. Марс все-таки ближе, а Сатурн — намного дальше В одном из эпизодов Купер просит напарника-робота озвучить маршрут путешествия. Робот отвечает, что путь до Марса займет восемь месяцев, а до Сатурна всего 14 месяцев.
В действительности до Марса можно добраться всего за шесть месяцев при идеальном раскладе по расчетам NASA , а вот эффективность химических ракетных двигателей не позволяет быстро летать до Сатурна — быстрее трех лет и двух месяцев туда не добраться этот рекорд поставил аппарат Кассини, совершивший для этого пять гравитационных маневров — изменений траектории и скорости полета за счет гравитационных полей космических объектов. Людей в этом ограничивает длительность полета, набор скорости при помощи гравитационных маневров занимает гораздо больше времени. Источник: kinomania. И вот при подлете к «червоточине» знания Купера о ней испаряются. Ромилли приходится объяснять ему, что она выглядит как сфера, а не как дыра из-за сгибов в пространстве. Но действительно ли кто-то согнул наше пространство как лист бумаги? И можно ли так просто дать единственное объяснение представленной кротовой норе? В фильме говорят, что она гиперпространственная, имеет пять измерений в нашем пространстве их четыре.
В настоящий момент имеются три самые популярные модели таких «червоточин», только две из них гиперпространственные.
По словам Хайно Фальке, ученые решили сосредоточиться на галактике M87, поскольку черная дыра в центре нашей Галактики двигается, а поле зрения телескопа ограниченно. Как отмечает сайт Европейской южной обсерватории, благодаря своей огромной массе и относительной близости к Земле черная дыра в центре галактики M87 является для земного наблюдателя одной из крупнейших по своим угловым размерам, что и сделало ее идеальной мишенью для EHT. Непрерывные наблюдения за черной дырой продолжались в течение 10 суток в апреле 2017 года.
При этом астрофизикам сопутствовала удача: во всех точках Земли, где стоят телескопы, была ясная погода. Каждый из телескопов собрал по 500 ТБ информации. На расшифровку и анализ полученных данных у ученых ушло два года. При изучении результатов наблюдений ученые прибегли к помощи суперкомпьютеров в обсерватории Хайстак Массачусетский технологический институт, США и Институте радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне Германия.
Между тем в состав EHT в 2018 году добавился еще один телескоп GLT, миллиметровый телескоп в Гренландии, который серьезно увеличит базу интерферометра. Что хотели узнать астрофизики Предполагалось, что совместная работа телескопов поможет разглядеть тень черной дыры - это и удалось достичь.