Чорні діри

Чорні діри та виявлення їх у Всесвіті

Злиття чорних дір яке супроводжується випромінюванням гравітаційних хвиль

    Чорна діра - це космічний об’єкт із надзвичайно сильною гравітацією (силою тяжіння), яка притягує до себе все довкола. Із цих «руйнівних обіймів» не в змозі вирватися жодна найшвидша частинка, навіть світло. Вчені вважають, що чорні діри є в центрі більшості галактик. Втім, «побачити» її неможливо. Виявити чорну діру можна лише за зміною простору довкола себе, тобто лише за результатом її взаємодії з іншою матерією.

Природа їх появи наступна. З плином часу 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 «ущільнюватися». При чому, ступінь концентрації частинок такого ядра порівняльна із концентрацією нуклонів в ядрі атома. Ці перетворення спричиняють вибух наднової зірки, але якщо така «перероджена» зоря все ще матиме масу, яка перевищує межу Опенгеймера, то 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. Якщо уявити собі чорну діру із масою нашої планети, то вона була б у діаметрі всього лишень 9 мм (!), чорна діра із нашого Сонця матиме ромір 3 км.

Злиття двох чорних дір

Поняття  чорних дір тісно пов’язане із поняттям – простору-часу. Фізики довели, що час є не просто абстрактним поняттям, він може змінюватися, вигинатися, скручуватися, будучи неоднаковим в різних місцях космосу. Десь час іде повільніше, а десь пришвидшено.

Чорна діра змінює простір довкола себе, притягуючи його. Уявімо собі що космос, його простір і час – це натягнуте гумове полотно, планети – кульки, які 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 неоднорідним, нелінійним. 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.

Харчування чорної діри

Сила тяжіння чорної діри змушує інші об’єкти, які хоча б трішки потрапляють під її вплив, 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, котрі однаково приречені бути поглинутими 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.

Виявлення чорної діри за власним рухом зір

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, котрі, 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.