e-rukovodstvo.ruВ связи с относительно недавним ростом интереса к научно-популярным фильмам об освоении космоса современный зритель слышал о таком явлении, как черная дыра. Однако фильмы явно не дают представление обо всех существующих научных теориях. Поэтому представление многих современных людей об этих явлениях либо совершенно поверхностные, либо полностью ошибочные. Сегодня мы попробуем разобраться в этом вопросе.
Уравнение Эйнштейна
Применяя его к черным дырам, мы определяем необходимые для изучения параметры, которых всего три: масса, электрический заряд и угловое движение. Решение Керра-Ньюмана было рассчитано в 1965 году и в настоящее время является наиболее полным, и сегодня используется учеными-исследователями.
Формирование черной дыры
Существует несколько теорий образования и появления черной дыры, самая известная из которых — это гибель звезды нужной массы в результате гравитационного коллапса. Такое сжатие может положить конец эволюции звезд с массой, превышающей три солнечные энергии. По завершении термоядерных реакций в таких звездах они становятся чрезмерно плотными. Если давление газа внутри звезды не способно компенсировать гравитацию, то процесс, называемый коллапсом, продолжается.
Есть и другой сценарий, который пытается объяснить происхождение черной дыры. Это сжатие межзвездного газа. То есть вместо того, чтобы образоваться новой галактике, происходит формирование черной дыры. Недостаточное внутреннее давление или иные силы поворачивают ход событий в другую сторону.
Структура и физика, просто о сложном
При всей своей сложности, этот объект содержит только два упомянутых ранее элемента: сингулярность и горизонт событий. При этом большинство существующих физических теорий здесь практически или совсем не работают. Сингулярность остается загадкой для ученых. Черная дыра — это некая граница, за которой возможность вернуться обратно пропадает. Если объект «падает» в сингулярность черной дыры, значит он перестает быть таковым.
Размер имеет значение
Массу в данном случае определяют границей Оппенгеймера-Волкова, согласно которой нижний предел массы составляет от 2,5 до 3 масс солнца. Самая тяжелая из существующих на сегодняшний день имеет массу 21 миллиард масс солнца. Радиус ЧД можно рассчитать исходя из минимальной массы. Если радиус гравитации Солнца около 3 км, то у черной дыры примерно 9 километров. Это не укладывается в голове.
При относительно небольших цифрах речь идет об огромных объектах, которые притягивают все вокруг. Однако теория немного расходится с практикой, ученые не обнаружили такие маленькие черные дыры. Есть и еще одна интересная закономерность: чем тяжелее черная дыра, тем меньше ее плотность. В общем здесь сплошная область загадок, большинство из которых остаются пока без отгадок.
Что будет, если вы попадете в черную дыру
На самом деле это вряд ли возможно на практике, но если допустить подобное событие, то оно приведет к растяжению тела. Возьмем гипотетического космонавта, который, вытянув ноги вперед, падает в черную дыру в скафандре. Пересекая горизонт события, космонавт не поймет даже, что у него нет возможности вернуться. В какой-то момент космонавт достигает точки (немного за горизонтом событий), где начинает деформироваться тело.
Здесь тоже есть свои сложности, поскольку воздействие на тело будет осуществляться неоднородно. На ноги космонавта оказывают значительно большее гравитационное воздействие, чем, например, на голову. Тогда из-за силы тяжести, а точнее приливных сил, ноги падают быстрее и тело постепенно удлиняется. Чтобы описать феномен, был придуман довольно необычный термин — спагетти. При дальнейшем растяжении тело может распасться на атомы.
Можно только догадываться, что почувствует человек в этой ситуации. При этом нужно заметить, что его ощущения будут меняться в зависимости от особенностей (веса и плотности ЧД). То есть, если черная дыра весит три солнечных массы, то она немедленно растягивает / разрывает тело. Массивная черная дыра имеет меньшую приливную силу, и есть предположения, что некоторые физические материалы могут «терпеть» такую деформацию довольно долго, не теряя своей структуры. Конечно, это не говорит о том, что в таких условиях можно выжить.
Как известно, около огромных объектов время течет иначе, а это значит, что время для космонавта течет намного медленнее, чем для землян. В этом случае он может пережить не только своих друзей, но и саму Землю.
Заключение
Феномен черной дыры еще плохо изучен, у ученых есть немало вопросов, которыми занимаются целые научные сообщества, и новые факты порой не отвечают на них, а ставят дополнительные. И фантасты не оставляют эту тему, дополняя ее вымыслами. В любом случае физикам еще многое предстоит выяснить, а мы будем следить за новыми открытиями. Может быть, мы больше узнаем про формирование и существование черных дыр во Вселенной с появлением более совершенной техники.
Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание
