Изображения чёрной дыры в представлении художника.
Чёрная дыра — это место в космосе, где сила притяжения настолько велика, что даже свет не может из неё выбраться.
Такая огромная сила притяжения возникает из-за того, что материя сжата в крошечное пространство. Это может произойти, например, когда звезда подходит к концу своего жизненного цикла.
Хотя мы не можем видеть сами чёрные дыры (так как они поглощают весь свет), космические телескопы с особыми инструментами могут их обнаружить. Учёные наблюдают за поведением звёзд и материи, находящихся очень близко к чёрным дырам.
Насколько велики чёрные дыры?
Чёрные дыры бывают разных размеров и делятся на три основных типа. Первичные чёрные дыры — самые маленькие, они размером с атом, но имеют массу с большую гору. Звёздные чёрные дыры — самый распространённый тип, их масса может быть в 20 раз больше массы Солнца, и они помещаются в шар диаметром около 16 километров.
Первое в истории изображение тени чёрной дыры Стрелец A*, находящейся в центре нашей галактики Млечный Путь. Получено в радиодиапазоне при помощи телескопа «Горизонт событий» (10 апреля 2019 года)
В нашей галактике Млечный Путь существует множество таких чёрных дыр. Сверхмассивные чёрные дыры — самые крупные, они имеют массу более миллиона Солнц и поместились бы в шар размером со всю Солнечную систему. В центре каждой большой галактики находится такая сверхмассивная чёрная дыра. В центре нашей галактики находится чёрная дыра под названием Стрелец A*, масса которой равна примерно четырём миллионам Солнц.
Более четкое изображение сверхмассивной черной дыры Стрелец A*, полученное в 2021 году.
Как образуются чёрные дыры?
Процесс образования чёрной дыры зависит от её типа. Первичные чёрные дыры, как полагают учёные, появились в ранней Вселенной вскоре после Большого взрыва. Звёздные чёрные дыры возникают, когда центр очень массивной звезды схлопывается. Этот процесс также приводит к появлению сверхновой — взрывающейся звезды, которая выбрасывает часть своей массы в космос. Сверхмассивные чёрные дыры, по мнению учёных, образовались одновременно с галактиками, в которых они находятся. Размер такой чёрной дыры напрямую связан с размером и массой галактики.
Сверхмассивная чёрная дыра, изображённая EHT, находится в центре эллиптической галактики M87, расположенной примерно в 55 миллионах световых лет от Земли. Это изображение было получено с помощью FORS2 на Very Large Telescope | ESO
Если чёрные дыры «чёрные», то откуда учёные знают, что они существуют?
Хотя мы не можем видеть сами чёрные дыры из-за того, что они поглощают весь свет, учёные могут наблюдать их влияние на окружающее пространство. Они изучают движение звёзд и газа вокруг чёрных дыр. Когда звезда вращается вокруг определённой точки в космосе, учёные могут выяснить, вращается ли она вокруг чёрной дыры. Когда чёрная дыра находится рядом со звездой, возникает высокоэнергетическое излучение. Научные приборы могут улавливать это излучение. Иногда гравитация чёрной дыры настолько сильна, что притягивает внешние слои газа звезды, образуя аккреционный диск. При этом газ нагревается до очень высоких температур и испускает рентгеновское излучение во всех направлениях, которое могут измерять телескопы НАСА.
Может ли чёрная дыра уничтожить Землю?
Нет, чёрные дыры не представляют угрозы для Земли. Они не блуждают по Вселенной, случайно поглощая миры, — они подчиняются законам гравитации, как и все остальные объекты во Вселенной. Чтобы чёрная дыра могла повлиять на нашу планету, она должна находиться очень близко к Солнечной системе, что крайне маловероятно. Если бы на месте Солнца вдруг появилась чёрная дыра такой же массы, Земля не упала бы в неё. Такая чёрная дыра обладала бы такой же гравитацией, как и наше Солнце, и планеты продолжали бы вращаться вокруг неё точно так же, как сейчас вращаются вокруг Солнца.
Изображения чёрной дыры в представлении художника.
Превратится ли Солнце когда-нибудь в чёрную дыру?
Нет, наше Солнце никогда не превратится в чёрную дыру. У него недостаточно массы для этого. Через миллиарды лет, когда Солнце подойдёт к концу своего жизненного цикла, оно станет красной гигантской звездой. Затем, когда оно израсходует всё своё топливо, оно сбросит внешние слои и превратится в светящееся газовое кольцо — планетарную туманность. В конце концов от Солнца останется только остывающий белый карлик.
Изображения чёрной дыры в представлении художника.
Как в NASA изучют чёрные дыры?
НАСА использует специальные космические аппараты для изучения чёрных дыр: рентгеновскую обсерваторию «Чандра», спутник «Свифт» и космический гамма-телескоп «Ферми», запущенный в 2008 году для изучения гамма-лучей — самой энергичной формы света.
«Чандра» — это космическая рентгеновская обсерватория NASA.
Космический гамма-телескоп «Ферми»
Эти космические аппараты помогают учёным лучше понять происхождение, эволюцию и судьбу Вселенной.
Изучением чёрных дыр занимаются разные специалисты. Астрофизики — это учёные, изучающие физику Вселенной, интересующиеся тем, как возникла Вселенная, как она развивается и как устроена.
Изображения чёрной дыры в представлении художника.
Компьютерные учёные разрабатывают программное обеспечение для анализа данных и создают алгоритмы обработки информации с телескопов. Они сыграли ключевую роль в получении первого в истории изображения чёрной дыры.
Автор: Осипов Илья Александрович, лектор «Смоленского Планетария» имени Ю. А. Гагарина. (2022-2024)
