Наука для всех простыми словами

Самый лучший сайт c познавательной информацией.

Черная дыра простыми словами. Сбежать из черной дыры

11.08.2017 в 19:55

Черная дыра простыми словами. Сбежать из черной дыры

Не в этой вселенной!
Черные дыры представляют собой объекты, у которых так много материи сосредоточено в одной точке, что ничто - даже свет - не может выйти из определенной области вокруг них. Это было особенностью ньютоновой гравитации; это особенность общей теории относительности Эйнштейна; и когда у нас будет полная квантовая теория гравитации, мы в полной мере ожидаем от нее того же

Черная дыра простыми словами. Сбежать из черной дыры. Когда достаточно массивная звезда умирает и ее ядро коллапсирует, проходя стадию атомов, ядер, нейтронов и свободных кварков, происходит забавное событие: даже двигаясь со скоростью света, ничто не может покинуть эту область пространства.
Преодолевая этот порог, все сжимается в сингулярность в центре этой бывшей звезды. Так рождается черная дыра, и следующие триллионы лет она будет расти, пожирая все, до чего сможет дотянуться.
Вы могли бы подумать, что в чем-то подвох:
Возможно, сингулярности можно избежать.
Возможно, она пожирает не все, что преодолевает ее горизонт событий.
Возможно, если проявить смекалку, можно сбежать изнутри.
Но нет, все это непреложные истины. Никакого "Возможно". И несмотря на заявления Стивена хокинга о том, что может существовать возможный выход, никакая смекалка не позволит чему-либо, что попало в черную дыру, ее покинуть.
Скорость убегания - забавная штука: она говорит, что в конкретной области пространства есть гравитационная "Тяга", и если ваша скорость превысит определенный порог - скорость убегания - вы сможете ее преодолеть. При более низком ее значении скорость позволит вам оставаться на стабильной орбите, где вы не будете убегать, но будете вечно падать и никогда не упадете. И если ваша скорость будет недостаточно велика, вы упадете на гравитационный источник, от которого пытаетесь убежать.
Что это означает, если ваша скорость убегания больше скорости света? Поскольку ничто не может превышать скорость света, это значит, что нет никакой возможности сбежать. И более того. Таким образом, если вы внутри горизонта событий и хотите приложить силу, чтобы "Вытолкнуть" что-то, что пытается вас сдавить, вы не сможете. Приложить силу или вытолкнуть означает передвинуть частицу наружу. Но все частицы скоростью света ограничены. И если скорость убегания больше скорости света, вы не сможете преодолеть точку, в которой вас сдавливает; вы не сможете выйти из сингулярности. Кроме того, и это забавно, из этого следует, что как только вы упадете за пределы горизонта событий черной дыры, вы будете видеть сингулярность во всех направлениях. Сингулярность неизбежна.
Это также означает, что если вы подойдете к горизонту событий и попытаетесь что-то опустить за его пределы, словно потрогать кончиком пальца воду, его уже не вернуть. Часть вашего тела за пределами горизонта событий все еще будет затягиваться, но часть внутри уже нельзя будет вернуть; нет никакого способа извлечь из черной дыры материал - даже частицы - переносчики сил - засосанный в сингулярность. Вашей единственной надеждой будет то, что кто-то милостивый рядом отрубит вам ногу.
Почему же в таком случае Стивен хокинг заявил, что есть возможность сбежать из черной дыры? Почему он сказал, выступая в гарварде:
"Они не являются вечными тюрьмами, как думали раньше. В том случае, если вы чувствуете, что попали в черную дыру, не сдавайтесь. Выход".
Потому потому что он не о вас говорил. говорил об информации, которая составляет вас на момент падения: когда вы пересекаете горизонт событий. Когда объекты падают в черную дыру, они обладают информацией любого сорта: будь то материя или антиматерия, барионы или Лептоны, электроны или мюоны, нейтрино или нейтроны. Но согласно общей теории относительности (классической, во всяком случае), черная дыра обладает тремя информационными свойствами: массой, электрическим зарядом и угловым моментом.
Знаменитый "Информационный Парадокс Черной Дыры" заключается в том, что когда черная дыра наконец распадается (благодаря излучению хокинга), остается лишь полная энергия, электрический заряд и угловой момент; все остальное случайно. Другими словами, вся лишняя информация уничтожается. Последняя работа хокинга говорит о вещах куда менее фантастических, чем побег из черной дыры; она говорит о том, что всякий раз, когда новая частица падает в черную дыру, она меняет информацию, закодированную на поверхности черной дыры. И поскольку поверхность черной дыры (или площадь поверхности) зависит от массы и энергии внутри нее, эта информация должна выходить наружу, перемолотая, но закодированная в излучении хокинга. Подобно тому, как сожженная книга содержит информацию на страницах (хотя и не в очень удобном формате), выходящее излучение хокинга может содержать информацию о том, что упало в черную дыру.
Это далеко от побега из черной дыры, но представляет собой возможное решение информационного парадокса, как ни крути. Тем не менее, если вы полны решимости выбраться из черной дыры, есть только один способ сделать это, который подчиняется известным законам физики: не попадайте туда. Источник: hi - News ( наука@Science_Newworld).

Что такое чёрная дыра простыми словами. Черные дыры простым языком

Что такое чёрная дыра простыми словами. Черные дыры простым языкомНе так давно (по научным меркам) объект под названием черная дыра был сугубо гипотетическим и описывался лишь только поверхностными теоретическими выкладками. Но прогресс технологий не стоит на месте, и сейчас в существовании черных дыр уже ни у кого не вызывает сомнений. Про черные дыры написано не мало, но зачастую их описания крайне трудно понимать обычному обозревателю. В данной статье попробуем разобраться с этим весьма интересным объектом.
Черная дыра обычно образуется вследствие смерти нейтронной звезды. Нейтронные звезды обычно очень массивные, яркие и крайне горячие, если сравнивать с нашим Солнцем, то это как лампочка от фонарика и гигантский прожектор на кучу мегаватт, которые используют при съемках кинофильмов. Нейтронные звезды, крайне не экономные, они используют огромные запасы ядерного топлива за относительно малые промежутки времени, по сути как малолитражка и какой-нибудь гелик, если опять таки сравнить с нашей звездой. Сжигая ядерное топливо, в ядре образуются новые элементы, более тяжелые, можно смотреть таблицу Менделеева, водород превращается в гелий, гелий в литий и тд. Продукты распада ядерного синтеза, аналогичны дыма из выхлопной трубы, за исключением, что могут повторно использоваться. И вот так звезда набирает обороты, пока дело не доходит до железа. Накопления железа в ядре — это как рак… Оно начинает убивать ее изнутри. Из-за железа масса ядра стремительно растет и в конце концов сила гравитации становится больше сил ядерных взаимодействий и ядро буквально падает, что приводит к взрыву. В момент такого взрыва освобождается колоссальное количество энергии, причем возникают два направленных луча гамма-излучения, как-будто лазерная пушка с двух концов выстреливает во вселенную, причем все что находится на пути таких лучей на расстоянии около 10 световых лет пронизывается этой радиацией. Естественно ничто живое не выживает от таких лучей, а что по-ближе вовсе сгорает. Данное излучение считается наиболее сильным во всей вселенной, большей энергией разве что обладает энергия большого взрыва. Но не все так плохо, все что было в ядре испускается в космос и в дальнейшем используется для создания планет, звезд и прочее. Давление от силы взрыва сжимает звезду до крохотных размеров, учитывая ее былые размеры плотность становится невероятно огромной. Крошка от гамбургера сделанная из такого вещества будет весить больше нашей планеты. В следствии чего получается черная дыра, которая обладает невероятной гравитацией и черной называется потому что даже свет не может вырваться из нее.
Законы физики рядом с черной дырой уже не работают в том представлении, в котором мы привыкли. Пространство-время искривляется и все события протекают уже совсем по другому. Словно пылесос, черная дыра поглощает все что находится около нее: планеты, астероиды, свет и прочее. Ранее считалось, что черная дыра ничего не излучает, но как доказал Стивен Хоукинг, черная дыра излучает антивещество. То есть, поедает вещество, выделяет антивещество. К слову, если соединить вещество и антивещество, получаем бомбу которая выделит энергию E=mc2, ну тобишь самое мощное оружие на планете. Коллайдер полагаю затем и построили, чтобы попробовать такое получить, так как при столкновении протонов внутри данной машины, также возникают миниатюрные черные дыры, которые быстро испаряются, что хорошо для нас, иначе могло бы быть, как в фильмах про конец света.
Ранее думали, что если кинуть в черную дыру человека, то ему труба — порвет на субатомы, но как оказалось, по некоторым уравнениям, есть определенные траектории путешествия сквозь черную дыру, чтоб чувствовать себя нормально, правда не ясно, что будет за ней, другой мир или ничего. Область вокруг черной дыры, которая интересна, называется горизонтом событий. Если туда полететь, не зная волшебное уравнение, то будет конечно не очень. Наблюдатель будет видеть, как космический корабль влетает в горизонт событий и крайне медленно потом отдаляется, пока не застынет в центре. У самого же космонавта дела будут идти крайне по другому, искривленной пространство будет лепить из него, как из пластелина различные формы, пока наконец не разорвет все на субатомы. Но для внешнего наблюдателя, космонавт навсегда останется улыбающимся и махающим в иллюминатор, застывшим изображением.

Что будет если попасть в черную дыру. Спираль и копии звезд

Если бы можно было посмотреть на черную дыру со стороны, стало бы понятно, что она имеет сферическую форму, а не плоскую, как, например, «портативная черная дыра» из мультфильма про Вилли Койота.

Черная дыра, согласно классической теории, постоянно вращается (скорость вращения достигает скорости света), а из-за сильной гравитации она притягивает огромное количество газа и пыли, формирующих своеобразный диск, крутящийся по спирали. Именно он и должен попасться на глаза человеку, приблизившемуся к черной дыре.

Что будет если попасть в черную дыру. Спираль и копии звезд А вот физики, принимавшие участие в создании фильма «Интерстеллар», пришли к выводу, что человек мог бы увидеть копии звезд или даже целой галактики, так как своим вращением черная дыра провоцирует искажение света и отражает свое окружение.

Исходя из этих рассуждений, исследователи смоделировали свой вариант черной дыры для фильма.

Оказавшийся в черной дыре человек смог бы также увидеть ее тень, окруженную кольцом света. К слову, тень черной дыры – именно то, за чем охотятся ученые вот уже много лет. Если бы им действительно удалось увидеть ее, это стало бы прямым доказательством существования этого явления.

Что такое черная дыра для детей. Черные дыры — объяснение для детей

черная дыра – объяснение для детей: описание с фото, как найти в космосе Вселенной, как появляются, смерть звезды, сверхмассивные черны дыры галактик.

Для самых маленьких родители или в школе должны объяснить , что воспринимать черную дыру как пустое место – грубейшая ошибка. Наоборот, в ней сконцентрировано невероятное количество материи, которая замкнута в маленьком пространстве. Чтобы объяснение для детей было более красочным, просто представьте, что вы взяли звезду в 10 раз массивнее Солнца и попытались впихнуть в область размером с Нью-Йорк. Из-за такого давления, гравитационное поле обретает настолько большую силу, что никто и даже световой луч не может вырваться. С развитием технологий НАСА удается все больше узнать об этих загадочных объектах.

Начать объяснение для детей можно с того, что термина «черная дыра» не существовало до 1967 года (ввел Джон Уилер). Но до этого уже несколько веков упоминалось о существовании странных объектов, которые своей плотностью и массивностью не выпускают свет. Их даже предсказал Альберт Эйнштейн в общей теории относительности. Она доказала, что при смерти массивной звезды остается небольшое плотное ядро. Если звезда по массе в трое превышает солнечную, то сила тяжести превозмогает остальные силы, и мы получаем черную дыру.

Что такое черная дыра для детей. Черные дыры — объяснение для детей

Процесс формирования черной звезды

Конечно, важно объяснить детям , что исследователи лишены возможности наблюдать эти особенности напрямую (телескопы находят лишь свет, рентгеновское излучение и прочие формы электромагнитного излучения), так что ждать фото черной дыры не приходится. Но можно высчитать их местоположение и даже определить размер из-за влияния, которое они оказывают на окружающие объекты. Например, если она пройдет сквозь облако межзвездной материи, то в процессе начнет втягивать вещество внутрь – аккреция. То же самое повторится, если вблизи пройдет звезда. Правда звезда может разорваться.

В момент притягивания вещество нагревается и ускоряется, выпуская в пространство рентгеновские лучи. Недавние открытия заметили несколько мощных всплесков гамма-лучей, демонстрируя процесс пожирания дырой соседних звезд. В этот момент они стимулируют рост одних и останавливают у других.

Смерть звезды – начало для черной дыры

Большая часть черных дыр появляется из остаточного материала умирающих крупных звезд (взрыв сверхновой). Меньшие по размеру звезды превращаются в плотные нейтронные, которым не хватает массивности, чтобы удерживать свет. Если масса звезды больше солнечной в 3 раза, то она становится кандидатом на пост черной дыры. Важно объяснить детям одну странность. Когда звезда разрушается, то ее поверхность приближается к воображаемой поверхности (горизонт событий). Время на самой звезде становится медленнее, чем у наблюдателя. Когда поверхность настигла горизонта событий, то время замирает, и звезда больше не может разрушаться – замороженный разрушающийся объект.

Что такое черная дыра для детей. Черные дыры — объяснение для детей

Черные дыры в центрах сливающихся галактиках

Более крупные черные дыры способны появляться после звездного столкновения. После запуска в декабре 2004 года телескопу НАСА удалось заметить сильные мимолетные световые вспышки – гамма-излучения. После этого Чандра и Хаббл собрали данные о событии и поняли, что эти вспышки могли быть следствием столкновения черной дыры и нейтронной звезды, что порождает новую черную дыру.

Хотя в процессе образования дети и родители уже разобрались, но загадкой остается один момент. Кажется, будто дыры существуют в двух разных масштабах. Есть множество черных дыр – остатки массивных звезд. Как правило, они в 10-24 раз массивнее Солнца. Ученые постоянно видят их, если посторонняя звезда приближается критически близко. Но большинство черных дыр существуют изолированно и их просто нельзя заметить. Однако, если судить по количеству звезд, обладающих достаточным размером, чтобы стать кандидатом на черную дыру, то в Млечном Пути таких черных дыр должно присутствовать десятки миллионов миллиардов.

Что такое черная дыра для детей. Черные дыры — объяснение для детей

Есть также и сверхмассивные черные дыры, которые в миллион и даже миллиард раз превосходят по размерам наше Солнце. Полагают, что такие монстры обитают в центрах практически всех крупных галактик (и в нашей).

Для самых маленьких будет интересно узнать, что долгое время ученые полагали, будто среднего размера для черных дыр не существует. Но данные Чандры, XMM-Newton и Хаббла показывают, что они есть.

Возможно, сверхмассивные черные дыры появляются из-за цепной реакции, вызванной столкновением звезд в компактных скоплениях. Из-за этого накапливается очень много массивных звезд, которые разрушаются и производят черные дыры. Затем эти скопления занимают галактический центр, где черные дыры сливаются и превращаются в сверхмассивного представителя.

Вы уже могли понять, что у вас не получится полюбоваться на черную дыру в высоком качестве в режиме онлайн, потому что эти объекты не выпускают свет. Но детям будет интересно изучить фото и схемы, созданные на основе контакта черных дыр и обычной материи.

Черная дыра для чайников. Как устроена черная дыра?

Сегодня мы поговорим о таинственных и могущественных черных дырах. Эти космические объекты до сих пор остаются настоящей загадкой для многих астрономов и физиков. Само их существование вызывает некоторый первобытный страх, ведь наши скудные знания об их фантастическом строении и силе свидетельствует о том, насколько мало мы знаем о нашем общем доме – вселенной.

Для начала дадим определение. Черная дыра – это область пространства, где сила гравитации настолько мощна, что ни свет, ни вещество не в состоянии покинуть область дыры. Чтобы преодолеть притяжение «черных гигантов» скорость объекта должна превышать скорость света, что само по себе невозможно.

• Горизонт событий

Черная дыра для чайников. Как устроена черная дыра?

Представьте себе, что вы летите на космическом корабле в какой-нибудь далекой галактике и вдруг, неожиданно, приблизились к черной дыре. Первое, что вы почувствуете – это сильнейше притяжение, создаваемое «горизонтом событий» – границей черной дыры, которую не может преодолеть даже свет. На самом деле после преодоления «горизонта событий» ничто не может существовать, но представим, что вас не расщепило на мельчайшие частицы, вы остались живы и отправились дальше.

• Сингулярнность

Область после «горизонта событий» называется сингулярность – это точка, где вещество, оставшееся от когда-то сверхмассивной звезды, за короткий промежуток времени сжимается до бесконечно больших значений плотности и тяготения. Английский физик Стивен Хокинг считает сингулярность местом «где разрушается классическая концепция пространства и времен». Поэтому, если бы вы нашли способ преодолеть «горизонт событий», то вас бы ожидал грандиозный финал: вечная жизнь вне времени и пространства или моментальная смерть.

• Масса

Черные дыры могут иметь массу, превышающую сотни тысяч масс нашего солнца. Такой огромный вес она получает после того, как некогда «живая» звезда после миллиардов лет жизни начала терять свое ядерное топливо. В результате таких процессов ядро звезды начинает неумолимо сжиматься, выделяя огромное количество энергии. В конечном итоге она превращается в черную дыру.

По предположениям ученых самая большая черная дыра находится в галактике  IC 1101. Ее масса составляет 17 миллиардов солнечных масс  – это 17% от тяжести всей галактики IC 1101! Существует еще один кандидат на место самой большой черной дыры во вселенной. Он находится в блазаре – особом виде внегалактических объектов. Внутри такого блазара существует «черный гигант» весом в 18 миллиардов солнечных масс. Эта дыра настолько огромна, что по ее орбите вращается еще одна черная дыра меньшего объема.

Видео ЧТО ТАКОЕ ЧЕРНАЯ ДЫРА? МЫ ЖИВЕМ ВНУТРИ ЧЕРНОЙ ДЫРЫ?

Открытие черных дыр. Множество черных дыр промежуточной массы

Открытие черных дыр. Множество черных дыр промежуточной массы

Среди семейства черных дыр, пожалуй, больше всех выделяются так называемые черные дыры средней (или промежуточной) массы. Это черные дыры, масса которых значительно больше, чем масса черных дыр звездной величины (от 10 до нескольких десятков масс Солнца), но гораздо меньше, чем у сверхмассивных черных дыр (от миллиона до сотен миллионов масс Солнца). Ранее предполагалось, что этот вид черных дыр встречается существенно реже двух других указанных классов, однако недавнее открытие опровергло это мнение.

В 2018 году ученые нашли место, где чаще всего встречаются такие объекты. По необъяснимым пока причинам чаще всего черные дыры средней массы встречаются в центрах маленьких галактик. Как только ученые это выяснили, редкий вид черных дыр перестал быть редким. Более того, это открытие, возможно, поможет решить еще одну загадку, связанную с черными дырами.

Одним из наиболее актуальных вопросов современной астрономии является природа сверхмассивных черных дыр. Ученые не могут понять, как некоторые из обнаруженных сверхмассивных черных дыр в относительно компактных галактиках очень быстро выросли в размерах с момента Большого взрыва. Указать на правильный ответ могут те самые черные дыры средней массы. Согласно одному из предположений, сверхмассивные черные дыры могли вырасти из черных дыр средней массы, согласно другому — они таким родились изначально. Но как? Точного ответа ученые предоставить пока не могут, но, похоже, начинают двигаться в правильном направлении.