7 занимательных вопросов о черных дырах
Черные дыры завораживают и будоражат воображение самим фактом своего существования. Что скрывается за горизонтом событий и почему эти космические хищники продолжают ставить ученых в тупик? Рассказываем то, о чем вы могли не знать.
1. Как выглядит черная дыра
Черные дыры настолько массивны и вращаются так быстро, что искажают пространство-время, не позволяя ничему вырваться из их гравитационного притяжения. Поскольку черная дыра поглощает свет, она отбрасывает «тень» — темную область на фоне светящегося аккреционного диска, которая выглядит почти как идеальный круг.
По этой причине сложно изобразить черную дыру в художественных фильмах. Максимально реалистично черные дыры впервые показали в голливудской картине «Интерстеллар». Их внешний вид был рассчитан с помощью уравнений — этим занимался известный физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии Кип Торн, которого попросили быть научным консультантом фильма.
2. Похожа ли черная дыра на вихрь
В какой-то степени — да, черные дыры похожи на вихрь. Лучше всего эта аналогия работает для вращающихся черных дыр, которые, в отличие от неподвижных, действительно закручивают пространство вокруг себя.
Представьте воронку смерча: ближе к центру воздух вращается быстрее, а на окраинах — медленнее. Нечто похожее происходит и с черной дырой. Сама дыра — это не просто комок материи, а область чудовищно искривленного пространства-времени. Это искривление и создает эффект гигантского космического водоворота. Ближе к центру пространство «закручивается» с огромной скоростью, и любой объект, попавший в эту область, будет неизбежно затянут в спираль, подобно автомобилю, подхваченному торнадо.
Таким образом, вихрь — это отличная метафора, чтобы понять, как гравитация черной дыры управляет движением всего, что оказывается рядом с ней.
3. Можно ли сфотографировать черную дыру
Черную дыру можно сфотографировать, но это не так просто. Первое в истории фото черной дыры удалось сделать в 2019 году проекту Event Horizon Telescope. Хотя изображение получилось размытым, оно показало, что черная дыра выглядит как темная сфера, окруженная святящимся кольцом.
«По мере приближения газового облака к черной дыре оно ускоряется и нагревается, — пояснял Джозеф Питерс, астрофизик из Оксфордского университета. — Чем быстрее и горячее становится облако, тем ярче оно светится. В конце концов газовое облако оказывается достаточно близко, чтобы притяжение черной дыры растянуло его в тонкую дугу».
Изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики Messier 87, находящейся на расстоянии около 55 млн световых лет от Земли, облетело весь мир. Чтобы его получить, астрономы использовали данные, собранные за несколько лет с помощью восьми телескопов, синхронизированных по всему миру. Таким образом, это реконструированное изображение, а не фотография.
4. Куда пропадает звезда, которая стала черной дырой
Когда у массивной звезды заканчивается топливо, ее ядро под действием собственной гравитации катастрофически сжимается. Если масса ядра достаточна, коллапс останавливается, только когда оно сжимается в точку с бесконечной плотностью — сингулярность. Вещество внешних оболочек звезды падает на эту сингулярность, и ее гравитационное поле становится полем черной дыры. Так что можно сказать, что черная дыра — это и есть «труп» звезды.
5. Правда ли, что черная дыра искривляет время
Для внешнего наблюдателя время около горизонта событий практически останавливается, в то время как для того, кто находится в сильном гравитационном поле, оно течет нормально. Это не фантастика, а подтвержденное наукой явление, которое, например, учитывают GPS-спутники на орбите Земли.
Эйнштейн показал, что гравитация — это не просто сила притяжения, а искривление самого пространства-времени. Чем массивнее объект, тем сильнее он искривляет ткань реальности вокруг себя. А время является частью этой ткани.
Приведем аналогию. Представьте себе упругую натянутую простыню — это и есть пространство-время. Если положить на нее тяжелый шар, он создаст воронку. Если вы запустите маленький шарик рядом с этой воронкой, он покатится по искривленной поверхности, как бы «притягиваясь» к тяжелому шару. Шарик движется по прямой, но в искривленном пространстве эта «прямая» становится кривой. Точно так же «изгибается» и время.
6. Правда ли, что черная дыра искривляет пространство
Черная дыра искривляет не только время, но и пространство: получается что-то вроде батута, который прогнулся под лежащим на нем тяжелым камнем. Ученые смогли выяснить это благодаря теории относительности Эйнштейна, которая однозначно предсказывает многие космические явления. Черная дыра — это не просто объект в пространстве, а гигантская гравитационная «воронка», чья форма определяет движение всего, что оказывается рядом.
7. Почему черная дыра — это космический хищник
Черные дыры называют космическими хищниками за их способность необратимо поглощать все, что оказывается слишком близко. Их гравитационное поле действует как смертельная ловушка: у каждой дыры есть «территория» — горизонт событий, пересечение которой означает гибель для любого объекта, будь то планета, звезда или даже свет. Как лев не отпускает добычу, так и черная дыра не выпускает ничего из-за своего горизонта.
Процесс «поедания» тоже напоминает охоту хищника. Под действием чудовищной гравитации приближающиеся объекты разрываются на раскаленные потоки газа, которые формируют светящийся диск перед окончательным падением в бездну. При этом дыры растут, поглощая материю, оставаясь вершиной пищевой цепи Вселенной — они способны даже «пожирать» друг друга при столкновениях.
Материал впервые опубликован в 2021 году, обновлен и переработан в 2025.
