3. Черные дыры и сингулярности. В научно-фантастической литературе и фильмах черная дыра обычно представляется этаким космическим Гаргантюа, безжалостно пожирающим пролетающие корабли с отважными блондинками и даже целые планеты.
Гаргантюа черная дыра обои - 65 фото
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. Описанные в голливудском блокбастере внешний вид, размеры и физические свойства черной дыры Гаргантюа, являющейся одним из центральных «персонажей» это фильма — его работа. Вымышленная черная дыра «Гаргантюа» (сцена из фильма «Интерстеллар»).© Paramount/Warner Brothers/The Kobal Collection.
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
Живые обои «Космическая черная дыра, туманный круг». Астрофизики Event Horizon смогли зафиксировать тень черной дыры в галактике М87 — кольцо излучения и материи на краю горизонта событий. Живые обои «Космическая черная дыра, туманный круг». Новости» Новости» Технологий " Изображение Межзвездной Черной дыры Гаргантюа оказалось не слишком Далеко от Реальности. 3-МИНУТНОЕ ЧТЕНИЕ. Посмотрите идеальное GIF-изображение по теме "Gargantua Black Black Hole", которое украсит любой чат. Находите лучшую анимацию в Tenor и делитесь ею с друзьями. Новости» Новости» Технологий " Изображение Межзвездной Черной дыры Гаргантюа оказалось не слишком Далеко от Реальности. 3-МИНУТНОЕ ЧТЕНИЕ.
Живые обои «Черная дыра Гаргантюа»
Черная дыра Интерстеллар 4k. Живые обои Черная дыра Гаргантюа / скачать на рабочий стол. 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».
Найден новый тип черной дыры, скрывающейся на «космическом заднем дворе» Земли
Новости черных дыр. Сверхмассивные черные дыры в центре масс галактик. 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. 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. 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. 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. Сверхмассивная чёрная дыра или плохо сфотографированный глазированный пончик Krispy Kreme?
ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ
Все это будет зависеть от деталей коллапса, в результате которого образовалась черная дыра, а также от особенностей последующего втягивания межзвездного водорода. Так что диаметр дыры просто нельзя рассчитать на основе той убогой информации, которая имеется в вашем распоряжении. Получив эти результаты, вы можете исследовать окрестности горизонта черной дыры. Не желая рисковать человеческой жизнью, вы отправляете десятисантиметровый робот по имени R3D3 со встроенным передатчиком, который должен передать результаты своих исследований на корабль. Робот получает довольно простое задание: с помощью ракетного двигателя он должен сойти с круговой орбиты вашего звездолета и начать падать к черной дыре. Падая, R3D3 будет передавать на корабль информацию о состоянии своих электронных систем и о пройденном расстоянии. Для этого может быть использован ярко-зеленый луч лазера.
Вы рассчитываете принять лазерный сигнал, расшифровать его для определения состояния аппаратуры и пройденного расстояния, а также измерить цвет длину волны излучения. Вы знаете, что, хотя лазер все время испускает зеленый луч, вы будете видеть его все более красным по мере приближения робота к горизонту черной дыры. Отчасти излучение «покраснеет» за счет того, что ему придется затратить энергию на преодоление сильного гравитационного поля черной дыры, и отчасти — из-за доплеровского смещения, связанного с удалением источника излучения от вас. Измеряя «покраснение» лазерного излучения, вы сможете рассчитать скорость падения робота. Итак, эксперимент начинается. R3D3 сходит с круговой орбиты и падает по радиальной траектории.
Как только он начинает падать, вы пускаете часы, по которым фиксируется время прихода лазерных импульсов. По истечении 10 с вы получаете от него сообщение, что все системы функционируют нормально и он уже опустился на 2600 км. Здесь и далее прим. Теперь вы должны быть предельно внимательны. Следующие несколько секунд окажутся решающими, поэтому вы включаете высокоскоростную регистрирующую систему для детальной записи всех приходящих сведений. Через 61 с R3D3 сообщает, что все системы пока функционируют нормально, горизонт — на расстоянии 8000 км и приближается со скоростью 15 тыс.
Проходит 61,6 с. Еще все в порядке, до горизонта осталось 2000 км, скорость — 30 тыс. А затем, в течение следующей 0,1 с вы с изумлением замечаете, что излучение из зеленого становится красным, инфракрасным, микроволновым, затем приходят радиоволны и наконец все исчезает. Через 61,7 с все кончено — лазерный луч пропал. R3D3 достиг скорости света и исчез за горизонтом. По мере того как возбуждение спадает и вы подавляете налет сожаления по поводу участи робота, ваше внимание вновь обращается к записанным данным.
В них зафиксированы подробности изменения окраски лазерного излучения. Вы знаете, что свет представляет собой колебания электромагнитного поля и что каждый цвет характеризуется своей собственной длиной волны. Там, в записях — история этого удлинения. Из них следует, что пока R3D3 падал, длина волны принимаемого вами излучения сначала менялась очень медленно, а затем все быстрее и быстрее. Следует предположить, однако, что длина волны продолжала все так же удваиваться и после этого, так что после огромного числа удвоений длина волны стала бесконечной и возле горизонта все еще испускались чрезвычайно слабые и длинноволновые сигналы. Означает ли это, что R3D3 так и не пересек горизонт и никогда не сможет сделать этого?
Вовсе нет. Эти последние сигналы с многократно удваивавшейся длиной волны будут бесконечно долго «выбираться» из «тисков» гравитационного поля черной дыры. Но слабые сигналы от него будут продолжать приходить, поскольку время их пребывания в пути оказалось бесконечно велико. Они — следы далекого прошлого. Подчеркнем, что реализовать такую систему отсчета на самом горизонте и внутри него невозможно. Поэтому никаких нарушений принципа причинности, конечно, не происходит.
После многочасового изучения данных, полученных от робота, и продолжительного сна, необходимого для восстановления сил, вы приступаете к следующему этапу исследований. На этот раз вы решаете самостоятельно обследовать окрестности горизонта событий, правда, рассчитываете сделать это с большей предосторожностью, чем ваш посланник: вместо свободного падения к горизонту, вы собираетесь снижаться постепенно. Попрощавшись с командой, вы влезаете в спускаемый аппарат и покидаете корабль, оставаясь сначала на той же круговой орбите. Затем, включая ракетный двигатель, слегка тормозите, чтобы замедлить свое орбитальное движение. При этом вы начинаете по спирали приближаться к горизонту, переходя с одной круговой орбиты на другую. Ваша цель — выйти на круговую орбиту с периметром, слегка превышающим длину горизонта.
Поскольку вы движетесь по спирали, длина вашей орбиты постепенно сокращается: от 1 млн км до 500 тыс. Находясь в состоянии невесомости, вы подвешены в своем аппарате, предположим, ногами — к черной дыре, а головой — к орбите вашего корабля и звездам. Но постепенно вы начинаете ощущать, что кто-то тянет вас за ноги вниз и вверх — за голову. Вы соображаете, что причина — притяжение черной дыры: ноги ближе к дыре, чем голова, поэтому они притягиваются сильнее. То же самое справедливо, конечно, и на Земле, но разница в притяжении ног и головы там ничтожна — меньше 10—6, так что никто этого не замечает. Двигаясь же по орбите длиной 80 тыс.
Несколько озадаченный вы продолжаете движение по закручивающейся спирали, но удивление быстро сменяется беспокойством: по мере уменьшения размеров орбиты, силы, растягивающие вас, будут нарастать все стремительнее. При длине орбиты 64 тыс. Скрипя зубами от натуги, вы продолжаете движение по спирали. При длине орбиты 25 тыс. Больше вы не в состоянии выдержать в вертикальном положении. Пытаетесь решить эту проблему, свернувшись калачиком и подтянув ноги к голове, уменьшив тем самым разность сил.
Но они уже настолько велики, что не дадут вам согнуться — снова вытянут вертикально вдоль радиального по отношению к черной дыре направления. Что бы вы ни предпринимали, ничто не поможет. И если движение по спирали будет продолжаться, ваше тело не выдержит — его разорвет на части. Итак, достичь окрестности горизонта нет никакой надежды... Разбитый, преодолевая чудовищную боль, вы прекращаете свой спуск и переводите аппарат сначала на круговую орбиту, а затем начинаете осторожно и медленно двигаться по расширяющейся спирали, переходя на круговые орбиты все большего размера, пока не доберетесь до звездолета. В изнеможении добравшись до капитанской рубки, вы изливаете свои беды бортовому компьютеру.
Вам рассказывали о растяжении в направлении от головы к ногам в процессе подготовки к полету. Это ведь те же самые силы, что вызывают океанские приливы на Земле». Но почему же робот R3D3 оказался столь стойким к действию приливных сил? Вы догадываетесь, что это произошло по двум причинам: он был изготовлен из сверхпрочного титанового сплава и имел размеры, значительно меньшие, чем ваши. Его высота, помнится, равнялась 10 см и, стало быть, приливная сила, действующая на него, была, соответственно, гораздо слабее. Но затем вы приходите к неутешительному выводу: даже проткнув горизонт, R3D3 должен был продолжать падать в область со все возрастающими приливными силами.
Вы вспоминаете, что еще в 1965 г. Пенроуз использовал законы ОТО Эйнштейна для доказательства того, что такая сингулярность «проживает» внутри любой черной дыры, а в 1969 г. Лившицем, И. Халатниковым и В. Это были «золотые годы» теоретических исследований черных дыр. Но одна ключевая особенность их поведения ускользнула тогда от физиков, они лишь догадывались о ней.
И только гораздо позже, в 2013 г. Чтобы изучить сингулярность, наблюдатель не только вынужден погибнуть — ему даже не удастся накопленный столь дорогой ценой опыт передать обратно, во внешнюю часть Вселенной. Не желая платить столь высокую цену за личное знакомство с сингулярностью, вы решаете ограничиться исследованием окрестностей черных дыр. К счастью, вы припоминаете что большое разнообразие явлений может наблюдаться и снаружи от черной дыры, в непосредственной близости от ее горизонта. Вы решаете изучить эти явления в первую очередь и сообщить о результатах своих исследований на Землю, во Всемирное географическое общество. Черная дыра Гадес обладает слишком большими приливными силами, которые не позволяют приблизиться к ее горизонту, но, согласно законам Эйнштейна, величина приливных сил вблизи горизонта обратно пропорциональна квадрату массы черной дыры.
Для черной дыры с массой в 100 тыс. Иными словами, такая дыра должна быть весьма «комфортабельной» — никаких болевых ощущений. Достижим ли горизонт? Итак, вы начинаете строить планы следующего этапа путешествия: визит к ближайшей черной дыре с массой 100 тыс. Mслн из атласа черных дыр Уиткомба,— к черной дыре, расположенной в центре нашей Галактики — Млечного Пути. Ваш план полета предполагает создание такой тяги ракетных двигателей, которая обеспечивала бы ускорение всего в 1 g, так что вы и ваша команда будете ощущать внутри звездолета силу притяжения, равную земной.
Вы разгонитесь по направлению к центру Галактики в течение половины пути, а вторую половину будете замедлять движение с отрицательным ускорением —1 g. Все путешествие длиной 30100 св. Вы предупреждаете Всемирное географическое общество, что следующее сообщение от вас прийдет из окрестностей галактического центра, после того как вы исследуете находящуюся там черную дыру с массой в 100 тыс. Члены общества должны пребывать в анабиозе около 60211 лет, если они хотят дождаться повторного сообщения 30103 года, пока вы доберетесь до центра Галактики, и 30108 лет, пока сообщение достигнет Земли. К сожалению, это так. Гораздо приятнее Вселенная в фантастических фильмах, где звездолеты переносят путешественников через галактики за времена, непродолжительные с любой точки зрения.
Действительно, в 60-е годы XX в. Но более пристальное изучение физических законов привело к заключению, что ни одно из таких путешествий не реализуемо.
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. Фильм "Интерстеллар" был основан на книге лауреата Нобелевской премии астрофизика Кипа Торна, и физические свойства Гаргантюа занимают центральное место в сюжете этого голливудского фильма. Даже не трясет?
Она обнаружила, что при всех условиях объект, падающий во вращающуюся черную дыру, не будет испытывать бесконечно больших эффектов при прохождении через так называемую сингулярность внутреннего горизонта дыры. Это сингулярность, которую объект, входящий во вращающуюся черную дыру, не может обойти или избежать.
И когда мы говорим о солнечных системах, мы обычно думаем о той, которую называем своим домом, с нашим Солнцем и сопутствующими ему планетами. А как насчет самой большой солнечной системы во Вселенной? Что ж, ученые недавно обнаружили систему, которая действительно затмевает нашу собственную. Они назвали его «Гаргантюа» в честь вымышленной черной дыры в фильме «Интерстеллар». Система состоит из массивной звезды, которая примерно в 100 раз больше нашего Солнца, и меньшей звезды-компаньона, которая примерно в 10 раз больше нашего Солнца.
Эта фантазия может оказаться ближе к реальности, чем предполагалось ранее. Черные дыры - это, пожалуй, самые загадочные объекты во Вселенной. Они являются следствием того, что гравитация безгранично давит умирающую звезду, приводя к образованию настоящей сингулярности - это происходит, когда вся звезда сжимается в одну точку, образуя объект с бесконечной плотностью. Эта плотная и горячая сингулярность пробивает дыру в самой ткани пространства-времени, возможно, открывая возможность для гиперпространственных путешествий. То есть, короткий путь через пространство-время, позволяющий преодолевать расстояния космического масштаба за короткий промежуток времени. 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.
«Интерстеллар» с точки зрения науки
Не забывайте делиться своими впечатлениями и оценками, и не пропускайте другие качественные изображения, которые мы предлагаем: Милые обои на ватсап , Темние обои на телефон в разделе Обои. Давайте вместе окунемся в праздничную атмосферу и насладимся этой коллекцией!
Экарт и Р. Генцель наблюдали движение отдельных звёзд в окрестностях центра нашей Галактики [17]. Наблюдения проводились в инфракрасных лучах, для которых слой космической пыли вблизи ядра галактики не является препятствием. В результате удалось точно измерить параметры движения 39 звёзд, находящихся на расстоянии от 0,13 до 1,3 светового года от центра галактики. Только в 1960 году Дж. Оорт и Г. В 1966 году Д.
Даунс и А. Максвелл, обобщив данные по радионаблюдениям в дециметровом и сантиметровом диапазонах, пришли к выводу, что малое ядро Галактики представляет собой объект диаметром 10 пк, связанный с источником Стрелец-А [19]. К началу 1970-х годов благодаря наблюдениям в радиоволновом диапазоне было известно, что радиоисточник Стрелец-А имеет сложную пространственную структуру. В 1974 году Б. Балик и С. Сандерс провели на 43-метровом радиотелескопе Национальной радиоастрономической обсерватории NRAO картографирование радиоисточника Стрелец-А на частотах 2,7 и 8,1 ГГц с разрешением 2" [21]. Было обнаружено, что оба радиоисточника представляют собой компактные образования диаметром менее 10" 0,4 пк , окружённые облаками горячего газа. Начало наблюдений в инфракрасном диапазоне править Вплоть до конца 1960-х годов не существовало эффективных инструментов для изучения центральных областей Галактики, поскольку плотные облака космической пыли, закрывающие от наблюдателя галактическое ядро, полностью поглощают идущее из ядра видимое излучение и значительно осложняют работу в радиодиапазоне. Ситуация коренным образом изменилась благодаря развитию инфракрасной астрономии, для которой космическая пыль практически прозрачна.
Ещё в 1947 году Стеббинс и А.
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. Поэтому фраза, на которой Андрей базирует свои умозаключения, "время падения кого-либо чего-либо в черную дыру бесконечно в системе отсчета, связанной с удаленным наблюдателем", вообще говоря, неверна.
На самом деле физически корректная формулировка выглядит так: "время падения кого-либо чего-либо в статическую черную дыру бесконечно в системе отсчета, связанной с удаленным статическим наблюдателем". Иными словами, ее применимость ограничена идеализированным случаем, когда характеристики дыры неизменны во времени то есть заведомо не тогда, когда она растет или испаряется , а любое падающее тело предполагается пробным, достаточно малым, чтобы пренебречь изменениями дыры, вызванными его падением. В тех же физических ситуациях, о которых говорит Андрей, как сама дыра, так и пространство -время в ее окрестности не могут считаться статическими.
Вследствие этого статических по отношению к дыре наблюдателей как таковых просто не существует. Все наблюдатели движутся и все равноправны, а "время падения кого-либо чего-либо в черную дыру", измеренное по их часам, либо конечно в их системах отсчета, либо не определено например, когда наблюдатель находится вне светового конуса падающего на дыру тела. Вот таков краткий вариант ответа.
Чтобы понять такие вещи на более глубоком уровне, необходим серьезный математический аппарат изложенный, например, в книге Хокинга и Эллиса : диаграммы Картера-Пенроуза, конформные отображения, топология многообразий и многое другое. Системы единиц В системах единиц физических измерений часть единиц принимаются за основные, а все остальные становятся производными от них. Так, например, в СИ основные единицы механики - метр, килограмм и секунда.
А единица силы, ньютон, имеющая размерность кг. Размер основных единиц выбирается произвольно; их выбор определяет величину коэффициентов в уравнениях. Во многих областях физики удобнее пользоваться так называемыми естественными системами единиц.
Система названа в честь немецкого физика Макса Планка, предложившего ее в 1899 году. Она используется в космологии и особенно удобна для описания процессов, в которых одновременно наблюдаются и квантовые, и гравитационные эффекты, например в теории черных дыр и теории ранней Вселенной. Поэтому и говорят, что тело находится в пределах светового конуса, или светоподобной гиперповерхности.
Литература Грищук Л. Новиков И. Физика черных дыр.
Рубаков В. Классические калибровочные поля.
Подобный союз привел к одному неожиданному последствию, благодаря которому фильм, наверное, впервые в истории человечества, помог ученым раскрыть одно ранее не известное свойство черных дыр. Как рассказали представители Double Negative, изначально они пытались воссоздать черную дыру при помощи тех же моделей, которые используются астрофизиками и космологами. Вместо того чтобы следить за движением отдельных лучей, используя эйнштейновские уравнения, мы начали отслеживать пути и искажение в формах целых пучков лучей.
Победит ли кордицепс человечество? Правда и вымысел в фантастических фильмах и сериалах
Так как квазары не затягивают с молниеносной скоростью все соседние объекты, а лишь удерживают их в своем гравитационном радиусе, они не пропадают, а начинают еще больше пылать, ведь их температура стремительно растет. Что же касается обычных черных дыр, которые существуют в открытом космосе, то их название полностью оправдано. Размеры относительно невелики, но при этом сила гравитации колоссальна. Они попросту «съедают» свет, не выпуская из своих берегов ни единого кванта. 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». Просматривая эту картину, сложно понять, почему выбрано именно это название и где связь. Но в первоначальном сценарии планировали создать три черных дыры, две из которых носили бы названия Гаргантюа и Пантагрюэль, взятые из сатирического романа Франсуа Рабле. После внесенных изменений осталась лишь одна «кроличья нора», для обозначения которой было выбрано первое наименование. Стоит заметить, что в фильме черная дыра изображена максимально реалистично. Так сказать, дизайном ее внешнего вида занимался ученый Кип Торн, который базировался на изученных свойствах данных космических тел.
Как мы узнали о черных дырах? Если бы не теория относительности, которая была предложена Альбертом Эйнштейном в начале ХХ века, никто бы, наверное, даже не обратил внимания на эти загадочные объекты. Сверхмассивная черная дыра расценивалась бы как обычное скопление звезд в центре галактики, а рядовые, маленькие, вовсе бы осталась незамеченными. Но сегодня, благодаря теоретическим расчетам и наблюдениям, которые подтверждают их правильность, мы можем наблюдать такой феномен, как искривление пространства-времени. Современные ученые говорят, что найти «кроличью нору» не так уж и сложно. Вокруг такого объекта материя ведет себя неестественно, она не только сжимается, но порой и светится. Вокруг черной точки образуется яркий ореол, который виден в телескоп. Во многом природа черных дыр помогает нам постичь историю становления Вселенной. В их центре находится точка сингулярности, подобная той, из которой ранее развился весь окружающий нас мир.
Доподлинно неизвестно, что может случиться с человеком, который пересечет горизонт событий.
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. Фильм "Интерстеллар" был основан на книге лауреата Нобелевской премии астрофизика Кипа Торна, и физические свойства Гаргантюа занимают центральное место в сюжете этого голливудского фильма. Даже не трясет? Она обнаружила, что при всех условиях объект, падающий во вращающуюся черную дыру, не будет испытывать бесконечно больших эффектов при прохождении через так называемую сингулярность внутреннего горизонта дыры. Это сингулярность, которую объект, входящий во вращающуюся черную дыру, не может обойти или избежать. Мало того, при правильных обстоятельствах эти эффекты могут быть пренебрежимо малы, что позволяет пройти через сингулярность довольно комфортно.
На самом деле, падающий объект может вообще не испытывать никаких заметных воздействий.
Поскольку телескопы создавали огромное количество данных — примерно по 350 терабайт в день, — информацию нельзя было передать по интернету, поэтому ученые хранили их на десятках жестких дисков. И это снимок с невероятным масштабом Галактика M87. Для сравнения: масса сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути оценивается в 4,3 миллиона масс Солнца. Но также она находится очень далеко от Земли — в 55 миллионах световых лет для сравнения: расстояние до галактики Андромеда оценивается в 2,52 миллиона световых лет. В итоге расстояние на небе, которое занимает черная дыра в M87, составляет всего 20 микросекунд. Чтобы понять, что это значит, представьте 50-копеечную монету, которую наблюдают с расстояния в 3,5 километра: угол между глазом и краями монеты составит 1 угловую секунду. А угловая микросекунда в миллиард раз меньше угловой секунды.
У довольно крупного Млечного пути ее масса оценивается в 4 млн солнц. А теперь представьте небольшую галактику NGC 1277 в 230 млн световых лет от нас. Наблюдения за движением звезд в ее центре показали, что они вращаются вокруг центра огромной массы. Масса дыры составляет невероятные 17 млрд солнц, а размеры вдесятеро больше диаметра орбиты Плутона.
«Интерстеллар» с точки зрения науки
| Победит ли кордицепс человечество? Правда и вымысел в фантастических фильмах и сериалах | 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. |
| Зачем ученым фото черной дыры? 10 фактов, которые помогут разобраться в сложном вопросе | это название одной из чёрных дыр в фильме "Интерстеллар", то есть это не физический термин, а, тысызыть, литературный (сценарий фильма - это всё ж литературное произведение. Мда). |
| «Интерстеллар» с точки зрения науки | Кино | Мир фантастики и фэнтези | Астрофизики Event Horizon смогли зафиксировать тень черной дыры в галактике М87 — кольцо излучения и материи на краю горизонта событий. |
| Звезды могут поглощать черные дыры — нестандартная гипотеза - Телеканал "Наука" | Для планеты черная дыра в этом случае может выступать в роли холодного светила. |
| Путешествие среди чёрных дыр | 1) Почему черная дыра Гаргантюа в фильме выглядит именно так? |
Почему черная дыра называется Гаргантюа
Черные дыры — это объекты, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна. Они имеют столь огромную массу, что ни свет, ни материя не способны вырваться за пределы гравитационного влияния. А граница, за которую уже ничто не способно выбраться, называется горизонт событий. 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.
Последующее десятилетие характеризовалось постепенным ростом разрешающей способности оптических приборов и выявлением всё более подробной структуры инфракрасных источников. К 1985 году стало ясно, что наиболее вероятным местом нахождения центральной чёрной дыры является источник, обозначенный как IRS 16. Были обнаружены также два мощных потока ионизированного газа, один из которых вращался по круговой орбите на расстоянии 1,7 пк от центра Галактики, а второй — по параболической на расстоянии 0,5 пк. Камера диапазона 1—2,5 мкм обеспечивала разрешение 50 угловых мкс [ источник не указан 2053 дня ] на 1 пиксель матрицы. Кроме того, был установлен 3D-спектрометр на 2,2-метровом телескопе той же обсерватории. С появлением инфракрасных детекторов высокого разрешения стало возможным наблюдать в центральных областях галактики отдельные звёзды. Изучение их спектральных характеристик показало, что большинство из них относятся к молодым звёздам возрастом несколько миллионов лет. Вопреки ранее принятым взглядам, было установлено, что в окрестностях сверхмассивной чёрной дыры активно идёт процесс звездообразования.
Полагают, что источником газа для этого процесса являются два плоских аккреционных газовых кольца, обнаруженных в центре Галактики в 1980-х годах. Однако внутренний диаметр этих колец слишком велик, чтобы объяснить процесс звездообразования в непосредственной близости от чёрной дыры. Звёзды, находящиеся в радиусе 1" от чёрной дыры так называемые «S-звёзды» имеют случайное направление орбитальных моментов, что противоречит аккреционному сценарию их возникновения. Предполагается, что это горячие ядра красных гигантов, которые образовались в отдалённых районах Галактики, а затем мигрировали в центральную зону, где их внешние оболочки были сорваны приливными силами чёрной дыры [30]. По состоянию на октябрь 2009 года разрешающая способность инфракрасных детекторов достигла 0,0003" что на расстоянии 8 кпк соответствует 2,5 а. Число звёзд в пределах 1 пк от центра Галактики, для которых измерены параметры движения, превысило 6000 [31]. Рассчитаны точные орбиты для ближайших к центру Галактики 28 звёзд, наиболее интересной среди которых является звезда S2. За время наблюдений 1992—2021 , она сделала почти два полных оборота вокруг чёрной дыры, что позволило с большой точностью оценить параметры её орбиты. Ретроградная ньютоновская прецессия орбит, которая присутствовала бы при наличии достаточно большой распределённой массы вблизи перицентров, не наблюдается; это означает, что почти вся масса, влияющая на движение звёзд, сосредоточена в центре.
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. Черные дыры кто открыл. Там, за горизонтом Черная дыра — это самоподдерживающееся гравитационное поле, сконцентрированное в сильно искривленной области пространства-времени изображение с сайта www. С некоторой долей образности можно сказать, что это самоподдерживающееся гравитационное поле, сконцентрированное в сильно искривленной области пространства-времени. Ее внешняя граница задается замкнутой поверхностью, горизонтом событий. Если звезда перед коллапсом не вращалась, эта поверхность оказывается правильной сферой, радиус которой совпадает с радиусом Шварцшильда.
Физический смысл горизонта очень нагляден. Световой сигнал, посланный с его внешней окрестности, может уйти на бесконечно далекую дистанцию. А вот сигналы, отправленные из внутренней области, не только не пересекут горизонта, но и неизбежно «провалятся» в сингулярность. Горизонт — это пространственная граница между событиями, которые могут стать известны земным и любым иным астрономам, и событиями, информация о которых ни при каком раскладе не выйдет наружу. Как и положено «по Шварцшильду», вдали от горизонта притяжение дыры обратно пропорционально квадрату расстояния, поэтому для удаленного наблюдателя она проявляет себя как обычное тяжелое тело. Кроме массы, дыра наследует момент инерции коллапсировшей звезды и ее электрический заряд. А все остальные характеристики звезды-предшественницы структура, состав, спектральный класс и т. Отправим к дыре зонд с радиостанцией, подающей сигнал раз в секунду по бортовому времени. Для удаленного наблюдателя по мере приближения зонда к горизонту интервалы времени между сигналами будут увеличиваться — в принципе, неограниченно. Как только корабль пересечет невидимый горизонт, он полностью замолчит для «наддырного» мира.
Однако это исчезновение не окажется бесследным, поскольку зонд отдаст дыре свою массу, заряд и вращательный момент. Черная дыра. Чем на самом деле являются чёрные дыры Лаконичное объяснение феномена звучит так. Чёрная дыр — это пространственно-временная область, чье гравитационное притяжение настолько велико, что её не может покинуть ни один объект, в том числе световые кванты. Когда-то чёрная дыра была массивной звёздой. Пока термоядерные реакции поддерживают в её недрах высокое давление, всё остаётся в норме. Но со временем запас энергии истощается и небесное тело, под действием собственной гравитации, начинает сжиматься. Завершающий этап этого процесса — схлопывание звездного ядра и образование чёрной дыры. Выбрасывание черной дырой струи на высокой скорости 2. Диск материи перерастает в чёрную дыру 3.
Чёрная дыра 4. Детальная схема региона чёрной дыры 5. Размер найденных новых наблюдений Самая распространённая теория гласит, что подобные феномены есть в каждой галактике, в том числе и в центре нашего Млечного пути. Огромная сила притяжения дыры способна удерживать вокруг себя несколько галактик, не давая им удаляться друг от друга. Черная дыра простым языком. Черные дыры простым языком Не так давно по научным меркам объект под названием черная дыра был сугубо гипотетическим и описывался лишь только поверхностными теоретическими выкладками. Но прогресс технологий не стоит на месте, и сейчас в существовании черных дыр уже ни у кого не вызывает сомнений. Про черные дыры написано не мало, но зачастую их описания крайне трудно понимать обычному обозревателю. В данной статье попробуем разобраться с этим весьма интересным объектом. Черная дыра обычно образуется вследствие смерти нейтронной звезды.
Нейтронные звезды обычно очень массивные, яркие и крайне горячие, если сравнивать с нашим Солнцем, то это как лампочка от фонарика и гигантский прожектор на кучу мегаватт, которые используют при съемках кинофильмов. Нейтронные звезды, крайне не экономные, они используют огромные запасы ядерного топлива за относительно малые промежутки времени, по сути как малолитражка и какой-нибудь гелик, если опять таки сравнить с нашей звездой. Сжигая ядерное топливо, в ядре образуются новые элементы, более тяжелые, можно смотреть таблицу Менделеева, водород превращается в гелий, гелий в литий и тд.
Горизонтом событий будущего обладает наблюдаемая часть Вселенной. Подробнее об этих «разновидностях» горизонта событий будет рассказано ниже. Путешествие в бездну Горизонт Событий черной дыры Чёрные дыры являются крайне удобной площадкой для изысканий физиков теоретиков и иллюстрации многих труднообъяснимых явлений. Так в популярной науке известен классический пример, описывающий падение выдуманного звездолёта на чёрную дыру и наблюдение за ним стороннего наблюдателя. Этот пример наглядно описывает некоторые особенности горизонта событий. Согласно теории относительности, для пассажира звездолёта путь до горизонта событий ничем не будет примечателен. Он будет двигаться с нарастающим ускорением, пока не достигнет скорости света на горизонте событий.
Иную картину увидит наблюдатель. Для него растягивающийся силуэт звездолёта будет замедляться по мере приближения к чёрной дыре. У самого горизонта событий он и вовсе застынет навеки. Науке неизвестно, что произойдёт со звездолётом после пересечения этой черты. Вероятнее всего, с точки зрения пассажира звездолёта, преодолев световой барьер, он продолжит своё ускорение. Стоит отметить, что вся масса чёрной дыры должна быть сосредоточена в её центре, бесконечно мелкой сингулярности. Поэтому остальное пространство чёрной дыры является просто областью, ограниченной горизонтом событий. Разный взгляд на пустоту Можно ли увидеть черную дыру? Другими словами, термин «радиус чёрной дыры» не обозначает радиус материального объекта. Это радиус области, внутри которой не действует известная физика.
Попав в неё, наш звездолёт не только не сможет вырваться назад, но и неизбежно попадёт в её центр. В данном случае интересная особенность горизонта событий заключается в том, что с точки зрения наблюдателя никакой сингулярности не существует. Всё то, что попало в чёрную дыру для нашего внешнего мира навсегда останется у края горизонта событий. То есть, с нашей точки зрения, вся масса чёрной дыры сосредоточена не в центре, а по периферии. Звездолёт не только не достигнет центра, но и не пересечёт границы чёрной дыры. Для тех же, кто попал в чёрную дыру, пересечение горизонта событий пролетит со скоростью света. Путешествие до сингулярности будет проходить при ещё больших нарастающих скоростях, что также нарушает законы нашей физики. В конечном итоге любое тело, угодившее в чёрную дыру, неизбежно станет частью сингулярности.