Таємниці космічних чорних дір

Від самих перших припущень про їх існування (а їх зробив Джон Мітчел ще у далекому 1783 р.), до самих перших теорій про чорні діри (сформулював таку теорію Ейнштейн у 1916 р.) минули цілі століття. Та лише зараз, з новітніми технологіями, ми зуміли не лише довести це явище як факт, а й наблизитися до глибшого його розуміння.

Отже, що таке чорна діра? Це об’єкт із надзвичайно сильною силою гравітації (силою тяжіння), яка притягує до нього все довкола. Із цих «руйнівних обіймів» не в змозі вирватися жодна сама швидка частинка, навіть світло. Вчені вважають, що чорні діри є в центрі більшості галактик. Втім, «побачити» їх по суті неможливо. Виявити чорну діру можна лише порахувавши, яким чином вона змінює простір довкола себе, тобто нам видно лише результат її взаємодії із іншою матерією.

То звідки ж вони беруться, спитаєте ви? Сьогодні науковці знають відповідь і на це інтригуюче запитання. Природа їх появи наступна – уявіть собі зірку, що перевищує масу нашого сонця у 10 разів. Як ми знаємо, зірки з часом «гаснуть», змінюючись і перетворюючись у щось інше. Так відбувається й тут. Коли така надмасивна зірка спалює ресурс своєї енергії, в її ядрі виникають умови, які дозволяють нейтрону стати стабільним. В результаті стабілізації нейтрона, велика частина електронів безперешкодно поєднується з вільними протонами. В результаті цих фізичних змін, тиск газу цієї зірки більше не в змозі утримувати її в рівновазі, а це, у свою чергу, впливає на ядро цієї зірки так, що воно починає «згущуватися». При чому, степінь концентрації частинок такого ядра порівняльна із ядром атома. Ці перетворення спричиняють спалах наднової зірки, але якщо така «перероджена» зоря все ще матиме масу, яка перевищує межі Опенгеймера-Волкова, процес її розпаду не зупиниться. Густина енергії в її ядрі прямуватиме до безкінечності, що по суті і є ознакою чорної діри. Зявившись, вона без перестанку поглинатиме все довкола, збільшуючись при цьому в розмірах. Буде «зливатися» з іншими чорними дірами, стаючи від цього надмасивною, а це – мільйони мас нашого з вами сонця. Щоб вам легше було уявити собі ці сухі цифри, ось вам простий приклад, якщо уявити собі чорну діру із масою нашої планети, то вона була б діаметрі всього лишень 9 мм.! А тепер уявіть собі наскільки руйнівною буде чорна діра, якщо її маса в мільйони разів більша, ніж маса нашого сонця!

Розібравшись із суттю даного явища, ми не встигли згадати про головне – вчені вивели нове поняття – простору-часу, а чорні діри тісно із ним пов’язані. Інакше кажучи, фізики порахували і довели, що час, не просто абстрактне поняття, а теж така собі матерія, яка може змінюватися, вигинатися, скручуватися, будучи неоднаковою в різних місцях космосу. А те, що десь час іде повільніше, а в інших місцях пришвидшений – вже давно не фантазії багатої уяви письменників-фантастів, а наша з вами науково доведена реальність.

То чому ж так відбувається, і до чого тут ці чорні діри, спитаєте ви? А ось до чого. Чорна діра змінює простір довкола себе, притягаючи його. Уявіть собі що космос, його простір і час – це таке собі натягнуте гумове полотно, планети – ніби кульки, які, впавши на нього, деформують його своєю вагою. Таким чином, все, що лежить на полотні, змінює його собою, роблячи вигини і опуклості в часі і просторі, від чого він стає неоднаковим, нелінійним. Так от, чим більша маса предмету, кинутого на полотно, тим більшою буде і деформація простору довкола нього. Багато маленьких кульок на полотні зберігають певну «рівновагу», кожна вигинає собою простір, але при цьому вони залишаються на своїх місцях. Але щойно ви кинете туди велику кулю, вона настільки прогне полотно, що всі інші кульки миттю скотяться в її напрямку. Власне це і робить із усім довкола чорна діра. Або ж, уявіть її як воронку води на дні ванни, тільки у випадку із чорною дірою, то це така воронка, яка може поглинати безкінечну кількість води і ще при цьому розширюватися.

Практично ж це явище в космосі виглядає наступним чином – надзвичайна сила тяжіння чорної діри змушує інші об’єкти, які хоч трошки потрапляють під дію її впливу, дуже швидко рухатися по своїх орбітах і ця швидкість постійно зростатиме. Для прикладу, Меркурій обертається довкола сонця із швидкістю 48 км./с., тоді яка швидкість руху небесних тіл в центрі нашої галактики становить 4800 км./с.! Такі неймовірні швидкості призводять до зіткнення між собою космічних об’єктів, які однаково приречені бути поглинутими незримими силами чорної діри.

Отож, ви вже зрозуміли, що чорна діра кардинально змінює простір довкола себе, але ви не задумувались над тим, що простір і час – не різні поняття, а нероздільні одне від одного. Якщо якась сила деформує простір, вона тим самим водночас деформує і час. Для нас з вами це означає, що в космосі існує така певна «точка», де час буквально стоїть, зупиняється. Можете вважати, що там його просто немає. Стан «замороження часу» можливий тому, що відбувається уповільнення часу під дією гравітації, що пояснюється теорією відносності Ейнштейна. Бо сила тяжіння в чорній дірі достатня для того, щоб уповільнити час, а в точці горизонту подій чорної діри він зовсім зупиняється. Горизонтом подій вважається така точка, після перетину якої об’єкт ніколи більше не зможе «покинути» чорну діру і «вийти» з-під її впливу – це гіпотетично, бо практично, об’єкт буде знищений силою її гравітації задовго до того, як зможе до цього горизонту подій наблизитись.

Попри такий «фаталізм» для всього, що стане на шляху чорної діри, є часточки, які все ж в змозі перетинати горизонт подій – це субатомні частинки, які вилітають назовні завдяки лініям магнітного поля чорної діри. Досі ми дивилися на чорну діру як на щось страшне і невідворотне, та варто знати й інше – активність чорних дір перебуває у стані досконалого балансу і рівноваги із кількістю зірок: потоки частинок, які виходять із чорних дір, з часом розширюються до величезних газових хмар, які, охолоджуючись, можуть утворювати нові зірки.

Все це мимоволі наштовхує на думку, що за настільки грандіозними і досконалими «проектами», яким наповнений наш всесвіт, неодмінно повинен стояти геніальний архітектор, який і придумав для нас цей прекрасний світ.

Читати також:

Новий вид вітрових генераторів

Новий вид вітрових генераторів

Коли ми чуємо про вітрові генератори, перше, що спадає на думку, це великі вітряки з лопастями, які стоять десь в степах. Величезні...

У чому секрет небиткого скла?

У чому секрет небиткого скла?

Очевидно, що у скла, яке важко розбити, безліч переваг. Таке скло значно безпечніше, що вже говорити про те, що термін його служби...