Как создать черную дыру

Вторая космическая скорость - это скорость, которая потребуется относительно небольшому объекту, чтобы преодолеть гравитационное притяжение небесного тела и выйти за пределы замкнутой орбиты вокруг этого тела.

По его расчетам, тело с плотностью Солнца и радиусом в один солнечный радиус будет иметь на своей поверхности вторую космическую скорость, равную скорости света.

В этом случае даже тело с плотностью Солнца и радиусом в один солнечный радиус будет иметь вторую космическую скорость, равную скорости света.

В этом случае даже свет не покинет поверхность такого тела, а значит, это тело будет только поглощать входящий свет и останется невидимым для наблюдателя - своего рода черным пятном на фоне темного космоса. <Как бы то ни было, концепция сверхмассивного тела, предложенная Мишелем, не вызывала особого интереса вплоть до работ Эйнштейна. Напомним, что последний определил скорость света как предельную скорость передачи информации. Кроме того, Эйнштейн расширил теорию гравитации для скоростей, близких к скорости света в ОТО. В результате применение ньютоновской теории к черным дырам стало неактуальным. Интерактивная модель черной дыры открывается в новом окне Уравнение Эйнштейна В результате применения ОТО к черным дырам и решения уравнений Эйнштейна были выявлены основные параметры черной дыры, которых всего три: масса, электрический заряд и импульс.

Следует отметить значительный вклад индийского астрофизика Субраманиана Чандрасекара, который создал фундаментальную монографию: "Математическая теория черных дыр". В ней решение уравнений Эйнштейна представлено четырьмя вариантами для четырех возможных видов черных дыр: ЧД без вращения и без заряда - решение Шварцшильда. Одно из первых описаний года черной дыры с использованием уравнений Эйнштейна, но без учета двух из трех параметров тела.

Решение немецкого физика Карла Шварцшильда позволяет рассчитать внешнее гравитационное поле сферического массивного тела. Особенностью концепции BH немецкого ученого является наличие горизонта событий и скрывающейся за ним сингулярности. Также Шварцшильд впервые вычислил гравитационный радиус, получивший его имя, определив радиус сферы, на которой будет располагаться горизонт событий для тела с заданной массой.

Решение Рейсснера-Нордстрема представляет собой невращающийся беззарядный БН. Решение, выдвинутое в последние годы, которое учитывает возможный электрический заряд черной дыры. Этот заряд не может быть таким большим, как хотелось бы, и ограничивается результирующим электрическим отталкиванием. <Последнее должно быть компенсировано гравитационным притяжением. BH с вращением и без заряда - это решение Керра. Вращающаяся керровская черная дыра отличается от статической черной дыры наличием так называемой эргосферы об этом и другом. BH с вращением и с зарядом - решение Керра-Ньюмана.

Это решение было рассчитано в м и на сегодняшний день является наиболее полным, поскольку учитывает все три параметра БН. Однако до сих пор предполагается, что в природе черные дыры имеют пренебрежимо малый заряд. Образование черной дыры Первое прямое визуальное изображение сверхмассивной черной дыры и ее тени в центре галактики M87 Существует несколько теорий о том, как образуется и появляется черная дыра, наиболее известной из которых является возникновение путем гравитационного коллапса звезды с достаточной массой.

Это сжатие может положить конец эволюции звезд с массой более трех солнечных масс. После завершения термоядерных реакций внутри таких звезд начинается ускоренное сжатие в сверхплотную нейтронную звезду. Если давление газа нейтронной звезды не сможет компенсировать гравитационные силы, то есть масса звезды превысит t. Второй сценарий, описывающий рождение черной дыры, - это сжатие протогалактического газа, то есть межзвездного газа, находящегося на стадии превращения в галактику или какое-то скопление.

В случае недостаточного внутреннего давления для компенсации тех же гравитационных сил, может возникнуть черная дыра. Два других сценария остаются гипотетическими: возникновение BH в результате Большого взрыва - то есть возникновение в результате ядерных реакций при высоких энергиях. Эксперименты на коллайдерах являются примером таких реакций.

Структура и физика черных дыр Структура черной дыры по Шварцшильду включает только два элемента, упомянутых ранее: сингулярность и горизонт событий черной дыры. Кратко говоря о сингулярности, можно отметить, что через нее невозможно провести прямую линию, и что в ее пределах большинство существующих физических теорий не работают. Таким образом, физика сингулярности остается загадкой для ученых и сегодня. Горизонт событий черной дыры - это определенная граница, перейдя которую физический объект теряет способность вернуться обратно за ее пределы и непременно "проваливается" в сингулярность черной дыры.

Реалистичная концепция аккреционного диска вокруг сверхмассивной черной дыры Структура черной дыры несколько усложняется в случае решения Керра, а именно при наличии вращения BH. Решение Керра подразумевает, что у дыры есть эргосфера. Эргосфера - это определенная область за пределами горизонта событий, внутри которой все тела движутся в направлении вращения черной дыры. Эта область еще не является захватывающей, и ее можно покинуть, в отличие от горизонта событий.

Эргосфера, вероятно, является неким аналогом аккреционного диска, представляющего собой вращающуюся материю вокруг массивных тел. Если статичную шварцшильдовскую черную дыру представить в виде черной сферы, то керровская ЧД, из-за наличия эргосферы, имеет форму сплюснутого эллипсоида, именно такими мы часто видели ЧД на рисунках, в старых фильмах или видеоиграх. Рассмотрим далее некоторые свойства черных дыр, которые часто интересуют читателя: Сколько весит черная дыра?

Максимальная масса нейтронной звезды и минимальная масса черной дыры определяются пределом Оппенгеймера-Волкова, согласно которому нижний предел массы ЧД равен 2. Самая тяжелая черная дыра, обнаруженная в галактике NGC, имеет массу 21 миллиард солнечных масс.

Но не стоит забывать и о БХ, гипотетически возникающих в результате ядерных реакций при высоких энергиях, например, в коллайдерах. Размер черной дыры. Минимальный радиус BH можно вычислить из минимальной массы 2. Если гравитационный радиус Солнца, то есть области, где будет находиться горизонт событий, составляет около 2,95 километра, то минимальный радиус БН с массой 3 солнечных масс будет около девяти километров.

Если гравитационный радиус Солнца, то есть области, где будет находиться горизонт событий, составляет около 2,95 километра.

О таких относительно небольших размерах не может быть и речи, когда речь идет о массивных объектах, притягивающих все вокруг себя. Средняя плотность черной дыры зависит от двух параметров: массы и радиуса. Однако такие маленькие черные дыры еще не были обнаружены учеными. Большинство обнаруженных черных дыр имеют массу, превышающую массу Солнца. Существует интересная закономерность, согласно которой чем массивнее черная дыра, тем меньше ее плотность. Более того, изменение массы на 11 порядков влечет за собой изменение плотности на 22 порядка.

Черная дыра с массой, превышающей массу Солнца, может иметь среднюю плотность меньше, чем плотность воздуха. Исходя из этих расчетов, логично предположить, что образование черной дыры происходит не за счет сжатия материи, а за счет накопления большого количества материи в определенном объеме. Температура черной дыры также обратно пропорционально зависит от ее массы.

Эта температура напрямую связана с излучением Хокинга. Спектр этого излучения совпадает со спектром идеально черного тела, то есть тела, поглощающего все падающее излучение. Спектр излучения абсолютно черного тела зависит только от его температуры, тогда температуру БН можно определить по спектру излучения Хокинга.

Как упоминалось выше, это излучение тем мощнее, чем меньше черная дыра. В то же время излучение Хокинга остается гипотетическим, поскольку оно еще не наблюдалось астрономами. Из этого следует, что если излучение Хокинга существует, то температура наблюдаемых черных дыр настолько мала, что не позволяет зарегистрировать указанное излучение.

Температура квантовых черных дыр, с другой стороны, может достигать порядка К, а при их быстром испарении около 1. Но, к счастью, для создания таких гипотетических объектов потребуется энергия, в разы превышающая ту, что достигнута сегодня на Большом адронном коллайдере. Кроме того, подобные явления никогда не наблюдались астрономами. Из чего состоит БГ? Еще один вопрос волнует как ученых, так и тех, кто просто интересуется астрофизикой - из чего состоит черная дыра?

На этот вопрос нет однозначного ответа, поскольку невозможно заглянуть за горизонт событий, окружающий любую черную дыру. Кроме того, как уже говорилось ранее, теоретические модели черной дыры предусматривают только три ее компонента: эргосферу, горизонт событий и сингулярность. Логично предположить, что эргосфера содержит только те объекты, которые были притянуты черной дырой и теперь вращаются вокруг нее - различные виды космических тел и космического газа.

Горизонт событий - это лишь тонкая неявная граница, за которой те же космические тела необратимо притягиваются к последнему крупному компоненту ЧД - сингулярности. Природа сингулярности сегодня не изучена, и говорить о ее составе пока рано.

Согласно некоторым предположениям, черная дыра может состоять из нейтронов. Если следовать сценарию возникновения ЧД в результате сжатия звезды до нейтронной звезды и ее последующего сжатия, то вполне вероятно, что основная часть черной дыры состоит из нейтронов, из которых состоит сама нейтронная звезда.

Простыми словами: когда звезда коллапсирует, ее атомы сжимаются так, что электроны соединяются с протонами, образуя тем самым нейтроны. Такая реакция действительно имеет место в природе, и при образовании нейтрона испускаются нейтрино.

Однако это всего лишь предположение. Что произойдет, если попасть в черную дыру? Спагеттификация Падение в астрофизическую черную дыру вызывает растяжение тела.

Например, рассмотрим гипотетического астронавта-самоубийцу, который направляется в черную дыру в одном лишь скафандре ногами вперед. Пересекая горизонт событий, астронавт не замечает никаких изменений, хотя пути назад нет. <В какой-то момент астронавт достигает точки, расположенной немного позади горизонта событий, где его тело начинает деформироваться. Поскольку гравитационное поле черной дыры неоднородно и представлено возрастающим градиентом силы к центру, ноги астронавта будут подвергаться гравитационному воздействию в заметно большей степени, чем, например, голова.

Тогда, в силу гравитационных, а точнее, приливных сил, ноги будут "падать" быстрее. Таким образом, тело начинает постепенно вытягиваться в длину. Для описания такого явления астрофизики придумали довольно креативный термин - спагеттификация. Дальнейшее растяжение тела, скорее всего, приведет к его распаду на атомы, которые рано или поздно достигнут сингулярности. Что будет чувствовать человек в этой ситуации, остается только догадываться. Стоит отметить, что эффект растяжения тела обратно пропорционален массе черной дыры.

Известно, что вблизи массивных объектов время течет медленнее, а это значит, что время для космонавта-самоубийцы будет течь гораздо медленнее, чем для землянина. В таком случае он может пережить не только своих друзей, но и саму Землю. Чтобы определить, насколько замедлится время для космонавта, потребуются расчеты, но, исходя из вышесказанного, можно предположить, что космонавт будет падать в БГ очень медленно и может просто не дожить до того момента, когда его тело начнет деформироваться.

Примечательно, что для стороннего наблюдателя все тела, подлетевшие к горизонту событий, будут оставаться на краю этого горизонта до тех пор, пока их изображение не исчезнет. Причиной такого явления является гравитационное красное смещение.

Несколько упрощая, можно сказать, что свет, падающий на тело астронавта-смертника, "застывшего" у горизонта событий, будет менять свою частоту из-за замедления времени.

Поскольку время идет медленнее, частота света уменьшится, а длина волны увеличится. В результате этого явления на выходе, то есть для внешнего наблюдателя, свет будет постепенно смещаться в сторону низкочастотного - красного.

После того, как время замедлится, частота света уменьшится, а длина волны увеличится.

Навигация

thoughts on “Как создать черную дыру

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *