Черная дыра: что внутри? Интересные факты и исследования

Черная дыра: что внутри? Интересные факты и исследования

Черные дыры являются одними из самых удивительных и в то же время пугающих объектов нашей Вселенной. Возникают они в тот момент, когда в звездах, имеющих огромную массу, заканчивается ядерное топливо. Ядерные реакции прекращаются и светила начинают остывать. Тело звезды сжимается под действием гравитации и постепенно она начинает притягивать к себе более мелкие объекты, трансформируясь в черную дыру.

Черные дыры как область пространства-времени

Черные дыры еще определяют как область пространства-времени. Сергей Попов объясняет, что все современные теории гравитации — теории геометрические. В них гравитация описывается как свойство пространства и времени. Имеется в виду, что между пространством и временем можно составить уравнение, это взаимосвязанные величины.

С начала ХХ века, с первых работ Эйнштейна по теории относительности, пространство и время объединены в некоторую сущность. Любые тела, не только массивные, но и самые маленькие, искривляют пространство вокруг себя и одновременно влияют на ход времени. Современные измерения позволяют определить, что в одном месте время идет не так, как в другом. Можно провести эксперимент и обнаружить эту разницу.

Черная дыра — это экстремальный способ воздействия на пространство — когда в одном месте собрали так много вещества или энергии, что пространство-время свернулись и образовали специфическую область. Можно говорить, что черная дыра — это объект, но с бытовой точки зрения объект — это что-то имеющее поверхность. Если идти по абсолютно темной комнате, можно наткнуться на стол, это будет объект с началом в конкретной точке. Если в абсолютно темной комнате или с завязанными глазами попасть в черную дыру, невозможно заметить ее границу. Потому что нет никакой твердой поверхности, человек сразу окажется внутри этой области.

Сергей сравнивает такой переход с государственными или областными границами. Если идти по лесу из одной страны в другую, то без указателей и карт невозможно заметить, в какой точке кончается одно государство и начинается другое. Лес в Финляндии ничем не отличается от леса в России, и нет никакой четкой границы, на которую можно наткнуться. И черная дыра — это такая область, где масса свернула пространство-время, и в итоге никакие предметы не могут ее покинуть, как только пересекут границу. Все, что туда попало, навсегда останется за горизонтом.

Черные дыры интересны в первую очередь как экстремальные объекты. Это максимально скрученное пространство-время, и многие эффекты становятся более заметны вблизи черных дыр. Начинают появляться принципиально новые физические феномены.

В теории гравитации стремятся подобраться как можно ближе к этим экстремальным объектам. Поэтому, говорит Сергей, изучение поведения вещества в окрестности черных дыр — очень интересная штука.

Концентрические кольца вокруг «звезды-невидимки»


Внутри черной дыры

Много лет назад одним из крупнейших астрофизиков современности, Кипом Торном, было сделано предположение о том, что вокруг звезд, так называемых черных дыр, должны образовываться концентрические кольца в виде радужного ореола. Так как если притянутый гравитационным полем луч света проходит достаточно близко, для возможности воздействия на него силы тяжести, но при этом достаточно далеко, чтобы не позволить ей захватить себя навечно, он может двигаться определенное время вокруг этой черной дыры, излучая небольшое количество света. Однако чтобы наблюдать данное явление, необходимо чтобы черная дыра находилась относительно недалеко и позади нее располагалась яркая звезда.

Что происходит в центре чёрной дыры?

Сингулярность в центре чёрной дыры – это область, где материя сжимается до бесконечно крошечной точки, а все представления о времени и пространстве полностью рушатся. И, вообще, сингулярности на самом деле не существует. Что-то должно заменить сингулярность, но мы не совсем уверены в том, что же это может быть.

Давайте рассмотрим некоторые варианты.

Звезды Планка

Возможно, глубоко внутри чёрной дыры материя не сжимается до бесконечно крошечной точки. Вместо этого там может существовать наименьший из возможных конфигураций объект (наименьшее возможное объёмное тело).

Читать еще:  Лунный календарь садовода и огородника на 20 декабрь 2021 года

И такой объект получил название звезда Планка. Этот теоретический объект был предложен в рамках теории петлевой квантовой гравитации, которая сама по себе является весьма гипотетической идеей, пытающейся объяснить квантовую природу гравитации. В мире петлевой квантовой гравитации пространство и время квантуются – Вселенная вокруг нас состоит из крошечных дискретных частей, но в таком невероятно крошечном масштабе, что наши движения кажутся плавными и непрерывными.

Эта теоретическая фрагментарность пространства-времени даёт нам два преимущества. Во-первых, она доводит идею о квантовой механике до её окончательного заключения, объясняя гравитацию естественным образом. Во-вторых, она делает невозможным образование сингулярностей внутри чёрных дыр.

Иллюстрация, показывающая эволюцию Вселенной, начиная от Большого Взрыва слева, и до появления космического микроволнового фона. После образования первых звёзд заканчиваются космические тёмные века, за которыми следует образование галактик. Авторы и права: CfA / M. Weiss.

Когда материя сжимается под огромным гравитационным весом коллапсирующей звезды, она встречает сопротивление. Дискретность пространства-времени не позволяет материи достичь чего-либо меньшего, чем длина Планка (примерно 1,68^10 -35 метров, так что … это действительно крохотный объект). Весь материал, который когда-либо попадал в чёрную дыру, сжимается в шар, диаметр которого не намного больше, чем значение длины Планка. Совершенно микроскопический, но определённо не бесконечно маленький.

Сопротивление продолжающемуся сжатию в конечном итоге не даёт материалу схлопнуться и создать чёрную дыру. К тому же из-за экстремальных эффектов замедления времени вокруг чёрных дыр, с нашей точки зрения, во внешней Вселенной, этот процесс растягивается на миллиарды или даже триллионы лет.

Гравастары

Ещё одна попытка заменить сингулярность – та, которая не опирается на непроверенные теории квантовой гравитации – известна как гравастар. Это настолько теоретическая концепция, что моя программа проверки орфографии даже не распознала это слово.

Разница между чёрной дырой и гравастаром заключается в том, что вместо сингулярности гравастар заполнен тёмной энергией. Тёмная энергия – это вещество, которое пронизывает пространство-время, заставляя его расширяться. Это звучит как научная фантастика, но это реально: тёмная энергия в настоящее время заставляет всю нашу Вселенную расширятся с ускорением.

Тёмная энергия, нормальная и тёмная материя. Авторы и права: NASA.

Когда материя падает на гравастар, она фактически не может проникнуть за горизонт событий (из-за всей этой тёмной энергии внутри) и поэтому просто висит на поверхности. Но за пределами этой поверхности гравастары выглядят и действуют как обычные чёрные дыры.

Однако недавние наблюдения слияния чёрных дыр, проведённые с использованием детекторов гравитационных волн, потенциально исключили существование гравастаров, поскольку слияние гравастаров будет давать другой сигнал, нежели тот, который наблюдался при слиянии чёрных дыр, а такие устройства, как LIGO и Virgo, с каждым днём ​​находят всё больше и больше примеров этих слияний. Хотя гравастары не являются чем-то запретным для нашей Вселенной, они определённо находятся на тонком льду.

Что насчёт вращения?

Звезды Планка и гравастары могут иметь удивительные имена, но реальность их существования вызывает сомнения. Так что, возможно, есть более приземлённое объяснение сингулярностей, основанное на более тонком и реалистичном взгляде на чёрные дыры в нашей Вселенной.

Идея единой точки бесконечной плотности исходит из нашей концепции неподвижных, невращающихся, незаряженных, довольно скучных чёрных дыр. Настоящие чёрные дыры – гораздо более интересные персонажи, особенно когда они вращаются.

В качестве одного из возможных способов путешествовать во времени, исследователями были предложены червоточины. Авторы и права: Shutterstock.

Вращение чёрной дыры вытягивает сингулярность в кольцо. И согласно общей теории относительности Эйнштейна, как только вы проходите через кольцевую сингулярность, вы попадаете в червоточину и вылетаете через белую дыру (полярная противоположность чёрной дыры , куда ничего не может проникнуть, но откуда выбрасывается материя со скоростью света) в совершенно новую и захватывающую область Вселенной.

Однако, тут существует одна проблема: внутренности вращающихся чёрных дыр катастрофически нестабильны.

Проблема с вращающимися чёрными дырами заключается в том, что … ну, они вращаются. Сингулярность, растянутая в кольцо, вращается с такой фантастической скоростью, что обладает невероятной центробежной силой. А в общей теории относительности достаточно сильные центробежные силы действуют как антигравитация: они не тянут, а толкают.

Читать еще:  Квантовый узел из алмаза

Мощная гравитация чёрной дыры изменяет траекторию по которой движется свет в разных частях аккреционного диска. Авторы и права: NASA’s Goddard Space Flight Center / Jeremy Schnittman.

Это создаёт границу внутри чёрной дыры, называемую внутренним горизонтом. За пределами этой области излучение падает внутрь к сингулярности, что объясняется сильным гравитационным притяжением. Однако, затем излучение выталкивается антигравитацией, возникшей вблизи кольцевой сингулярности, и поворотной точкой является внутренний горизонт. Если бы вы смогли увидеть внутренний горизонт, то вы бы столкнулись со стеной бесконечно мощного излучения – накопившегося там за всю историю Вселенной и выброшенного вам в лицо менее чем за мгновение ока.

Формирование внутреннего горизонта разрушит чёрную дыру. Но вращающиеся чёрные дыры, безусловно, существуют в нашей Вселенной, так что это говорит нам о том, что наши теории неверны.

Что на самом деле происходит внутри чёрной дыры? Мы не знаем – и самое страшное в том, что мы никогда не узнаем.

Понравилось? Расскажи друзьям:

Что такое воздуходувка?

В Млечном Пути обнаружена загадочная полость шириной 500 световых лет

В данных “Свифта” обнаружена нейтронная звезда

Комментарии 5

Существует (ПОКА !) несколько определений понятия ВАКУУМА и в них нет такого категоричного утверждения , какое Вы делаете в последнем предложении своей публикации. На мой взгляд, вся Ваша публикация буквально напичкана странными утверждениями, которые сами себе противоречат. Например, в самом начале читаем , что нейтрино не обладает ни зарядом , ни массой, а в самом конце заявляете, что чёрная дыра состоит из невероятно огромного числа (!) нейтрино. По-вашему получается, что эти самые чёрные дыры не должны иметь массы….В школе нас неправильно информируют насчёт ВАКУУМА и , причём специально, чтобы не подвергать сомнениям фундаментальные на настоящий момент ,, истины’’. Сами посудите-как себе представить Пространство любого масштаба ,, исключив’’ из него материю в любом ее виде? Нет материи, полей, частиц, квантов энергии, фотонов и т. д. — нет и самого пространства, оно как бы ,, схлопывается’’ , конечно , только в нашем воображении, превращается в ничто. Это не физика , а философия!

А кто вам доказал, что черная дыра имеет массу? Все, что туда «падает» (в ч.д.) превращается в «0», а вернее в поле, то есть в «элемент» без массы, энергии и времени…. Но поле продолжает расти и воздействовать на окружающее пространство! Вас кругом окружают поля электрические, магнитные и прочие но ВЫ их никак не ощущаете без специальных приборов, и в тоже время пытаетесь о них судить….

Всё то, что Вы изобразили здесь — полнейшая чепуха. Чёрная дыра это одна из воронок гиперболоида вращения спиральных галактик. К примеру южная. Это втягивающая воронка. Северная же воронка — Балдж (общепринятое название). А ещё — белая дыра. Гиперболоид вращения (космический торнадо) вращается со скоростью больше, чем скорость света (фотоны закручиваются и мы не видим света). А порождает гиперболоид вращения (выталкивает в северную воронку) — нейтронные звёзды. Может быть об этом Вы господа неучи и узнаете.

Не имеющие смысла к существованию воронки и гиперболоиды вращения обсуждать не имеет смысла, так же как и какие-то непонятные полюса. Это все равно как верить в «базон Хигса», что является элементарным переходным процессом!

Нейтрино — это не то, о чем Вы думаете! НЕЙТРИНО — всего лишь сгусток свернутого первичного поля, ввиду чего не имеет ни массы, ни заряда, а в определенном сочетании с энергией (фотоны, масса покоя которых тоже ноль) образует само вещество. Таким образом, неверен сам первоначальный подход к теории, не говоря уже о практике. И только уразумев, что НЕЙТРИНО — свернувшийся, при искривлении первичного вакуума, кусок первичного поля. (вспомните шарики в теории РЕШЕТКИ) можно будет решить многие проблемы, если не все. Если хорошо вникнуть в данную теорию «нейтрино — кусок первичного поля» это объяснит наличие, воздействие и взаимодействие других известных сил, силовых полей и ядерных взаимодействий.
Стабильными частицами являются фотон и нейтрино. Масса фотона равна нулю. Масса нейтрино равна нулю. Фотон имеет свою энергию, а энергия нейтрино равна нулю.
Нейтрино – это часть (кусок) пространства (первичного поля) перемещающаяся в общем пространстве и обладающая всеми его свойствами, оно способно концентрироваться при получении энергии в мюоны и т.д. Существующее разнообразие нейтрино говорит о его информационности, т.е. возможно определение его происхождения и возможно построение с его помощью неких информационных структур и элементов в любом месте пространства вселенной…
Фотон – сгусток движущейся энергии, причем движущиеся фотоны создают в пространстве вокруг себя поле, как бы ввинчиваясь в пространство. При этом теряется ничтожно малая часть энергии фотона, что обуславливает его остывание.
Относительно стабильными являются протоны, нейтроны, электроны – они связаны между собой, образуются за счет энергии и пространства (т.е. фотонов и нейтрино), которые сочетаются друг с другом в различной пропорции. Протоны, нейтроны, электроны являются наиболее их устойчивыми пропорциями сочетаний, и в конечном итоге сами образуют свои комбинации атомов, химических элементов и вещества, обуславливаются их свойства.
Согласно минимуму энергии и пространства протоны, нейтроны, электроны – это их основная форма совместного существования, хотя последние так же распадаются, результатом чего в конечном итоге является энергия в виде фотонов и куски поля в виде нейтрино.
Первичный вакуум был однороден по времени и расстоянию во всех направлениях. Затем, вследствие искривления пространства, возник участок с большей ко всему другому пространству энергией, и изменилась структура пространства, что дало первичную энергию и первую точку свернувшегося искривленного пространства (нейтрино). Последнее вызвало цепную реакцию возникновения фотонов и нейтрино по всему вакууму. О количественных пропорциях этих элементов пространства судить не представляется возможным. Но результатом можно считать всю окружающую нас видимую и невидимую вселенную.

Читать еще:  Этот сверхпроводник может быть ключом к совершенно другому типу квантового компьютера

Также имеются и другие загадки классической физики, объяснение которых возможно с учетом наличия и влияния НЕЙТРИНО в структуре атомных ядер различных элементов. Существуют различные вещества с фазовыми переходами, например, сегнетоэлектрики, диэлектрики, диамагнетики, магнетики и другие, в том числе термодинамические процессы. Нейтрино также обуславливает любую энтропию, то есть неоднородность расположения и движения частиц.
Энтропия — функция, устанавливающая связь между макро- и микро- состояниями; единственная функция в физике, которая показывает направленность процессов. Энтропия — функция состояния системы, которая не зависит от перехода из одного состояния в другое, а зависит только от начального и конечного положения системы.
В том числе действие Нейтрино отражается и в теории магических ядер – He, O, Ca, Sn, Pb, Ur, Th.
Кстати, и все имеющиеся в физике постоянные обусловлены наличием и присутствием во всех ядах, атомах и веществе сгустка свернувшегося первичного поля – НЕЙТРИНО!
А так называемый БОЗОН ХИГГСА (а также всякие другие бозоны) не является частицей, а просто элементарный переходный процесс…. и «подержать» его не получится. В любом случае результатом всех процессов будет образование, в том числе, некоторого количества нейтрино, также как и при всех других ядерных реакциях. Т.е. в результате выбрасывается излишний элемент поля…….И ПРАВИЛЬНЕЕ БУДЕТ ИЗУЧАТЬ НЕЙТРИНО- ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ И ЗНАЧЕНИЕ В ПОСТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА…
И, наконец. Ядерная энергия (атомная энергия) — это энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях. Энергия связи — энергия, которая требуется, чтобы разделить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи. Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, неодинакова для разных химических элементов и, даже, изотопов одного и того же химического элемента. Наличие нейтринного взаимодействия и воздействия как раз и обуславливает эту энергию связи, ведь во всех этих реакциях выделяются «излишки» нейтрино.

Последняя и самая вероятная версия ЧЕРНЫХ ДЫР — это скопление НЕЙТРИНО. То есть огромная масса НЕЙТРИНО, которые как стало известно в последнее время представляют из себя куски свернувшегося первичного поля. Так вот вся эта масса (причем в каждом случае разная по объему и размерам) и ведет себя соответственно полю, все поглощает и преобразует опять же в поле, так как оно было первично! Т.е. все получилось из ничего и в конце становится ничем — ВАКУУМОМ!

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему: