КосмосЧёрные дыры 20.12.2021  

Что современная наука может рассказать нам о таких загадочных объектах, как черные дыры

В конце своей эволюции звезда массой более восьми солнечных масс, исчерпав водород и гелий, начинает синтезировать более тяжелые элементы до тех пор, пока её ядро не станет беспорядочно сжиматься и не достигнет критического размера. Слои звезды потеряют равновесие, ядро уплотнится и нагреется, это приведёт к коллапсу и выделению огромного количества энергии.

Вспышка сверхновой

Если ударная волна сможет пробиться наружу и сбросить вещество внешних оболочек звезды, мы увидим вспышку сверхновой, а на месте старой звезды останется маленький массивный объект — нейтронная звезда. Её масса обычно сравнима с массой Солнца, но радиус при этом — лишь 10–20 км. Для сравнения, радиус Солнца — 696 340 км.

Нейтронная звезда

Если же силы ударной волны не хватило, чтобы сбросить вещество, внешние оболочки звезды начнут аккрецировать (прирастать и падать) на образовавшийся после коллапса компактный объект внутри звезды. Масса такого объекта сильно увеличится, и он станет черной дырой. В этом случае вспышки сверхновой не произойдет, и мы увидим лишь то, что звезда «исчезла».

Что такое «черная дыра»? Это компактный астрономический объект, размер которого соответствует размеру его горизонта, и у которого отсутствует поверхность. Ничто из того, что попало за границу черной дыры, так называемого «горизонта событий», не может выбраться обратно, даже свет. Поэтому этот объект для наблюдателя будет выглядеть абсолютно черным. Что происходит за горизонтом событий мы узнать не можем. Доказать наличие самого горизонта тоже очень трудно, поскольку для наблюдателя все события вблизи горизонта замирают.

Астрономы выделяют несколько типов черных дыр. Два из них реально существуют — это черные дыры звездных масс, о которых мы сейчас говорим, и сверхмассивные черные дыры, находящиеся в центре большинства галактик, включая нашу. Их масса составляет от 100 тысяч до 100 млрд масс Солнца. Общепринятой теории образования таких черных дыр еще нет.

Есть еще два гипотетических типа черных дыр — это первичные черные дыры, которые должны были возникать в молодой Вселенной, когда вещество обладало высокой плотностью; их появление предсказывают многие космологические модели. А также промежуточные черные дыры, массы которых находятся в промежутке между массами звездных и сверхмассивных черных дыр. Пока астрономам известен только один объект-кандидат на это звание, массой около 100 солнечных масс.

Доказано ли существование черных дыр? Да. Ученые нашли и продолжают находить объекты, которые полностью соответствуют характеристикам черных дыр. Теория о черных дырах является общепринятой, а альтернативные теории уже никем всерьёз не рассматриваются. Никто из профессионалов не сомневается, что в центре нашей галактики находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А* массой 4 млн солнечных масс и радиусом 22 000 000 км. Она также является самой изученной черной дырой.

Стрелец А*

В 2020 году учёные Роджер Пенроуз из Великобритании, Райнхард Генцель из Германии и Андреа Гез из США получили Нобелевскую премию по физике за открытие, что «образование черной дыры является надежным предсказанием общей теории относительности». Они с высокой точностью отследили орбиты объектов, обращающихся вокруг Стрельца А*, и независимо друг от друга пришли к одному и тому же выводу: Стрелец А* — это, вне всяких сомнений, сверхмассивная черная дыра. Вокруг нее-то и движется наша галактика, Солнечная система, а с ней и наша прекрасная Земля.

Читайте также: