Вселенная + Черная дыра

Чёрные дыры часто представляют как космических "пожирателей", затягивающих всё в свою бездну. Однако самое страшное происходит задолго до пересечения горизонта событий. Вблизи сверхмассивной чёрной дыры, такой как Стрелец A, пространство искривлено настолько сильно, что привычные законы химии перестают работать. Материя распадается не только из-за приливных сил или нагрева, но и из-за фундаментального искажения самой геометрии реальности.

Граница, где известная нам химия перестаёт существовать

На расстоянии около ста миллионов километров от горизонта событий Стрельца A кривизна пространства достигает критических значений. Если бы мы попытались измерить отношение длины окружности к диаметру в этой области, оно уже не равнялось бы числу пи ≈ 3.14. Вместо этого мы получили бы другое значение.Чем ближе к горизонту событий мы бы приближались, тем сильнее искажалось бы пространство. Например на расстоянии 12.6 млн км от горизонта событий соотношение диаметра к длине окружности составляло бы уже 2.5, а не 3.14. Я не покушаюсь на число пи (это константа), но в искривленном пространстве выглядело бы так, что пи другое.

В таких условиях электронные орбитали атомов, обычно описываемые сферическими гармониками, искажаются. В результате электроны больше не удерживаются на своих местах, и атомы начинают распадаться.

Разрушение молекул и структуры вещества

Первыми жертвами становятся сложные молекулы. Вода, основа жизни, перестаёт быть стабильной. Угол между атомами водорода, обычно составляющий примерно 104.5 градуса, изменяется настолько, что вероятно молекула воды диссоциирует на кислород и водород. Белки, ДНК, липиды — любые сложные органические соединения — рассыпаются на составные части задолго до того, как гравитация разорвёт тело на части.

Но разрушение не останавливается на молекулах. Даже простые атомы не могут сохранить свою структуру. Электроны, лишённые стабильных орбит, либо покидают атомы, превращая их в ионы, либо начинают двигаться по хаотическим траекториям. В результате вещество, которое ещё недавно было частью живого организма, превращается в разреженную плазму из ядер и свободных электронов.

Конец атомарной структуры

Возможно, что на ещё меньших расстояниях от чёрной дыры искажение пространства затрагивает даже атомные ядра. Сильное взаимодействие, которое в нормальных условиях удерживает протоны и нейтроны вместе, ослабевает. Ядра распадаются, и материя переходит в состояние кварк-глюонной плазмы — первозданной формы вещества, которая существовала лишь в первые мгновения после Большого взрыва.

К моменту, когда остатки материи достигают горизонта событий, от исходной структуры не остаётся ничего. Ни молекулы, ни атомы, ни даже протоны — только элементарные частицы.

Заключение

Падение в чёрную дыру — это не просто "исчезновение за горизонтом". Это постепенная, необратимая деконструкция самой материи, вызванная искривлением пространства-времени. Химия, физика, даже ядерные силы — всё перестаёт работать так, как мы знаем. И самое пугающее, что этот процесс начинается задолго до того, как мы достигнем горизонта событий и гравитация разорвёт тело на части. Чёрная дыра не просто убивает — она стирает саму возможность существования сложных структур.

Если где-то во Вселенной существуют области с настолько сильной кривизной пространства, то там невозможна не только жизнь, но и сама стабильная материя в привычном нам виде.

С момента, как Альберт Эйнштейн предложил свою общую теорию относительности, черные дыры стали предметом как восхищения, так и тревоги в научном сообществе. Особенно интересует одна загадочная особенность: сингулярность в центре этих загадочных объектов. Это место, где законы физики, как мы их знаем, кажутся несостоятельными.

Но не будем даваться в панику. Исследователи ведут активную работу над альтернативными моделями, которые обошли бы эту неприглядную проблему. Свежая статья, опубликованная в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, представляет результаты работы Института фундаментальной физики вселенной (IFPU) в Триесте. В ней обсуждаются две альтернативные модели черных дыр, а также предлагаются наблюдательные тесты, которые могут помочь в понимании этих глубоких космических тайн.

Загадка черных дыр и сингулярностей?

Как сказал Стефано Либерати, один из авторов статьи, "здесь обитают львы" – другая метафора для описания трудных мест, как сингулярность в центре черных дыр. Чтобы понять весь контекст, стоит немного углубиться в историю. В 1915 году Эйнштейн обнародовал свою первую основополагающую работу, а в том же году немецкий физик Карл Шварцшильд вывел решение уравнений Эйнштейна, которое открыло двери к пониманию черных дыр.

С тех пор черные дыры стали символами физической теории, интересной и пугающей одновременно. Сингулярность, которая возникает в центре черной дыры, стала флагманом проблем, вызвавшей долгие споры среди ученых. Если эта точка реальна, значит, общая теория относительности теряет свою силу в экстремальных условиях.

Тем не менее, несмотря на все споры, научные доказательства черных дыр только накапливаются. Все началось с награжденных Нобелевской премией исследований, связанных с гравитационными волнами и удивительными изображениями, полученными Телескопом горизонта событий. Но, к сожалению, эти свидетельства не предоставили окончательных ответов по вопросу сингулярностей.

Новая эпоха: исследование без сингулярностей.

"Мы можем описывать физику черных дыр лишь до некоторого расстояния от центра. За этим пределом лежит тайна," – подчеркивает Либерати. Именно поэтому ученые стремятся найти парадигму, в которой сингулярности "заживляются" из-за квантовых эффектов. В рамках новой работы Либерати и его команда предложили две модели, которые могут освободить нас от необходимости говорить о сингулярностях.

Примечательно, что статью можно рассматривать как расширение совместных обсуждений среди экспертов. Это не просто работа одной группы — это синтез идей от молодых и опытных исследователей, которые собрались на семинаре IFPU. С таким подходом они надеются не только совместно решить сложные вопросы, но и обменяться свежими взглядами и идеями.

Две альтернативы: объекты без сингулярностей.

В своей работе авторы описали три основные модели: стандартная черная дыра с сингулярностью, регулярная черная дыра, якая устраняет сингулярность, и имитатор черной дыры, который может воспроизводить внешние характеристики черной дыры, но не имеет ни сингулярности, ни горизонта событий.

Каждая из этих моделей имеет потенциал и уникальные особенности, которые могут помочь в их будущем различении. Наблюдения, собранные за последние годы, были значительными, но до сих пор не давали полной картины. Теперь ученые стремятся изучить, как наблюдательные тесты могут помочь различить эти модели и, возможно, раскрыть тайны, скрытые в недрах черных дыр.

Обнадеживающее будущее: на пороге новых открытий!

Текущие знания не позволяют точно сказать, какие именно отличия нам следует искать, но ожидания теоретических достижений и численных симуляций воодушевляют. Эти исследования могут стать основой для новых наблюдательных инструментов, разработанных специально для альтернативных моделей.

«Наше открытие высоко ионизированного неонового излучения в ядре М83 стало неожиданностью», — отметила Свея Эрнандес, ведущий автор нового исследования, проводимого в рамках AURA для Европейского космического агентства в Институте космических телескопов в Балтиморе, США. «Эти сигнатуры требуют значительных объемов энергии для своего образования — больше, чем способны генерировать обычные звезды. Это настоятельно указывает на наличие AGN, который до сих пор оставался неуловимым».

«До появления Уэбба у нас просто не было инструментов для обнаружения таких слабых и высоко ионизированных газовых сигнатур в ядре М83», — добавила Свея. «Теперь, благодаря его невероятной чувствительности в среднем инфракрасном диапазоне, мы наконец-то можем исследовать эти скрытые глубины галактики и раскрыть то, что когда-то было невидимо».

Наблюдения телескопа Джеймса Уэбба в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием инструмента MIRI позволили астрономам заглянуть сквозь пелену космической пыли и выявить характерные признаки высоко ионизированного газа в небольших скоплениях, расположенных вблизи галактического ядра. Энергия, необходимая для формирования этих сигнатур, значительно превышает ту, которую могут обеспечить сверхновые или другие звездные процессы, что делает активное галактическое ядро (AGN) наиболее вероятным объяснением. Тем не менее, альтернативные сценарии, такие как экстремальные ударные волны в межзвёздной среде, продолжают изучаться.

«Телескоп Уэбб совершает революцию в нашем понимании галактик», — отметила соавтор исследования Линда Смит из Института науки космического телескопа. «На протяжении многих лет астрономы искали черную дыру в М83, но безуспешно. Теперь у нас, наконец, есть убедительная подсказка, указывающая на то, что она может существовать».

«Это открытие демонстрирует, как Уэбб делает неожиданные прорывы», — продолжила Смит. «Астрономы думали, что исключили наличие AGN в М83, но теперь у нас есть новые доказательства, которые ставят под сомнение прежние предположения и открывают новые горизонты для исследований».

Команда планирует провести дополнительные исследования с использованием других обсерваторий, таких как Аткамская большая миллиметровая/субмиллиметровая антенная решетка (ALMA) и Очень большой телескоп (VLT), чтобы глубже исследовать природу газа и подтвердить наличие сверхмассивной черной дыры в М83. Эти дополнительные наблюдения помогут определить, действительно ли вновь обнаруженное излучение происходит от AGN или же в игре находятся другие высокоэнергетические процессы.

Данное исследование демонстрирует способность телескопа Уэбба раскрывать скрытые структуры в галактиках и открывает новые перспективы для открытий в области астрофизики черных дыр. По мере того как астрономы продолжают расширять границы возможностей Уэбба, самые неуловимые загадки Вселенной становятся все более четкими.

Темная материя — это одна из самых больших загадок космоса и в этом видео мы погружаемся в её таинственный мир. Может ли она быть старше самой Вселенной? Узнайте, как темная материя управляет движением звезд и галактик, оставаясь при этом невидимой для наших глаз. Узнайте также, как темный заряд влияет на поведение черных дыр и как это может изменить наше понимание темной материи. Исследования показывают, что она могла появиться еще до Большого взрыва и, возможно, будет существовать вечно, даже после гибели всех звезд. Откроем секреты, которые скрывает эта загадочная субстанция, и рассмотрим последние теории о её происхождении и природе.

Сколько учиться: есть базовый курс на 6 месяцев и расширенный — на 8.

1С — язык программирования для работы с продуктами одноименной компании. Он помогает автоматизировать бизнес-процессы и разрабатывать бизнес-ориентированные приложения. В России с 1С работают и большинство компаний, как небольших, так и крупных.

За полгода вы научитесь работать с платформой и писать код на языке 1С, поработаете с отчетами и системой компоновки данных, научитесь создавать механизмы бухгалтерского учета. Вас ждет девять итоговых работ и выпускной проект.

Начать учиться бесплатно>>

Python-разработчик буткемп

Сколько учиться: 4 месяца

Курс включает восемь блоков. Первый и второй — знакомство с Python, остальные — более глубокое погружение в тему. Например, бэкенд на Django, изучение алгоритмов и структуры данных, разбор асинхронностей и нюансов работы с Flask.

Формат буткемп — это интенсивное обучение. Нагрузка в неделю составит около 30 часов, вы можете рассчитывать на поддержку наставников.

Начать учиться бесплатно>>

Системный администратор

Сколько учиться: 6 месяцев

Сисадмин отвечает за исправность информационной инфраструктуры компании. В зоне его ответственности компьютерные системы, сети, серверы, ПО и безопасность данных.

На протяжении всего обучения вы будете знакомиться с Linux, приложениями с открытым исходным кодом, сетевыми протоколами и системами хранения данных.

Начать учиться бесплатно>>

Чем интенсивнее курс, тем быстрее начинается этап поиска работы. В нашем Карьерном центре мы поддерживаем студентов: помогаем оформлять резюме и портфолио, проходить собеседования, предлагаем вакансии и стажировки от 4000+ партнеров. Стартуйте в IT уверенно!