Черные дыры - это темные пятна в ткани пространства-времени, невероятно плотные особенности с такой сильной гравитацией, что ничто не может вырваться из их когтей. Они тратят свое время на то, чтобы поглотить материю. Подойдите достаточно близко к черной дыре, и вы получите космические спагетти, растянутые на кусочки, затянутые внутрь, чтобы никогда не возвращаться. Просто и понятно, правда?
Но, как оказалось, черные дыры - это больше, чем космические пылесосы. В 2019 году физики заглянули в бездонную тьму и сфотографировали первую в мире картину черной дыры. Они также узнали больше о том, как работают эти странные и ненасытные звери. От их склонности приобретать и терять волосы, к их таинственным внутренностям и к тому, к чему они могут привести, - вот 14 новых вещей, которые мы узнали о черных дырах в 2019 году.
Незабываемое изображение
После многих лет ожидания это было здесь! Ученые в 2019 году сделали абсолютно незабываемый снимок черной дыры M87, находящейся в самом сердце галактики Дева А, на расстоянии около 53 миллионов световых лет. Первый в мире крупный план сингулярности, снятый сетью телескопов по всему миру, известный как телескоп Event Horizon, выглядит как зернистое крошечное пятно, окруженное нечетким оранжевым кольцом. Но это маленькое пиксельное изображение на самом деле является черной дырой размером с солнечную систему и в 6,5 миллиардов раз больше массы нашего Солнца.
Огненное оранжевое свечение, окружающее его черное сердце, разграничивает его горизонт событий, кольцо материи, которое кружится вокруг черной дыры непосредственно перед тем, как упасть. Поскольку оно трется о другую материю на высоких скоростях, оно производит энергию и светится, образуя аккреционный диск - отсюда оранжевое кольцо.
Черные дыры отрастают волосы, затем снова лысеют
В этом году мы узнали, что у черных дыр есть волосы, но в большинстве случаев они такие же лысые, как битки. Что именно это значит? Исторически физики полагали, что особенности были лысыми или безликими, то есть они имели только три свойства: массу, момент импульса и электрический заряд. Все, что эти небесные Pac-Mans потребляли в течение жизни, было заперто за горизонтом событий, и никакой информации о привычках питания черной дыры позже найти не удалось.
Но в 2016 году покойный физик Стивен Хокинг вместе с другими опубликовал статью, в которой говорится, что у черных дыр есть «волосы» или отличительные черты. Эти волосы были тонкими сдвигами на горизонте событий, а также на горизонте Коши - точке, в которой причина и следствие переворачивались - что делало черные дыры отличимыми друг от друга. По крайней мере, как утверждается в исследовании 2018 года, это относится к так называемым «крайним» черным дырам или тем, у которых максимальный электрический заряд. Ранее в этом году физики обнаружили, что даже у не очень экстремальных - тех, кто вращается с почти максимальной скоростью, но без заряда, или тех, у кого максимально возможный заряд, но без вращения - также могут быть волосы.
Но, как выяснилось, в то время «Живая наука» сообщала, что черные дыры мимолетно прорастают в пучки тонких «волосков», которые они в конечном итоге теряют.
Прямо сейчас вопрос о том, больше ли черные дыры похожи на мистера Т или Хизер Локлир, является чистой догадкой. Но самый большой в мире детектор гравитационных волн может вскоре найти доказательства, подтверждающие одну теорию другой, говорят эксперты.
Невозможно большая черная дыра
В ноябре ученые заявили, что обнаружили черную дыру на расстоянии 15 000 световых лет, настолько огромную, что ее не должно быть. Они предположили его существование, обнаружив звезду примерно в 8 раз массивнее нашего Солнца, которая, казалось, кружила в области темного пустого пространства. Основываясь на том, сколько вертелась эта звезда, они вычислили, что звезда, вероятно, кружила вокруг черной дыры, в 70 раз превышающей массу нашего Солнца; Ранее ученые считали, что звездные черные дыры, или те, которые образуются после коллапса массивной звезды, могут иметь массу не более чем в 30 раз больше, чем у нашего Солнца - по крайней мере, в галактиках с химическим составом, подобным нашему.
«Это открытие заставляет нас пересмотреть наши модели формирования черных дыр звездной массы», - сказал директор лазерного интерферометра по гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) и профессор Университета Флориды Дэвид Рейтц, который не принимал участия в исследовании. заявление в то время.
О той невозможной черной дыре ...
К сожалению, большую часть времени результаты, которые, кажется, бросают вызов законам физики, не выдерживают. Эта черная дыра, которая выросла до невероятно большой, в конце концов, вероятно, была невозможна, согласно нескольким статьям, опубликованным в базе данных arXiv в декабре.
Невероятно большая черная дыра, вероятно, была просто черной дырой обычного размера, и исследовательская группа, которая сначала сократила числа, просто ошиблась в интерпретации светового излучения, исходящего из двойной системы черная дыра / звезда. Путая запутывание света от звезды-компаньона слабым излучением, которое исходит от аккреционного диска черной дыры или кольца материи, окружающего ее рот, исследователи переоценили массу черной дыры как минимум в два раза, исследования, опубликованные в arXiv, обнаружили ,
Черные дыры как галактические дающие жизнь
Черные дыры - суперзлодеи в эпической истории вселенной. Они убивают без разбора. И ничто в пределах досягаемости не безопасно от них.
Но могут быть и другие космические убийцы с каменным лицом. Черные дыры могут быть двигателями жизни для галактик. Согласно ноябрьскому исследованию, в своих безумных кушаньях черные дыры также посылают пузырьки раскаленного горячего турбулентного газа через космос. Исследование показало, что эта горячая плазма может поддерживать живые галактики, которые иначе остыли бы и умерли. Другое исследование, опубликованное в мае, обнаружило, что излучение, испускаемое черными дырами, может питать инопланетную жизнь - пока она существует в зоне Златовласки не слишком далеко и не слишком близко к центру галактики. Как показывают эти исследования, когда эти черные дыры питаются, их излучение и свет могут приводить в действие фотосинтез и способствовать формированию биомолекулярных строительных блоков жизни.
Черные дыры могут вообще не быть черными дырами
Или, может быть, черные дыры просто неправильно поняли. Мол, в основном неправильно поняли. Дикая теория, предложенная математиком и физиком этим летом, предполагает, что черные дыры, какими мы их знаем, могут не существовать.
Согласно Эйнштейну, черные дыры - это бесконечно маленькие, бесконечно плотные пятнышки, известные как сингулярности, где математика общей теории относительности нарушается. Но согласно новому исследованию, общее математическое упрощение, используемое для анализа теории относительности, может иметь недостаток. В результате черные дыры могут вообще не быть особенностями. Вместо этого они могут быть карманами пространства, наполненными темной энергией. И это может объяснить некоторые неожиданные находки самого крупного в мире охотника за гравитационными волнами.
Мини черные дыры существуют
Черные дыры, конечно, могут быть большими, но могут ли они быть крошечными? Оказывается, крошечные черные дыры, размером примерно с половину известных, могут существовать в космосе. Чёрные дыры обычной массы примерно в 5-6 раз больше массы нашего Солнца.
В ноябре астрономы, смотрящие на окраины Млечного Пути, на расстоянии около 10 000 световых лет, обнаружили слабые свидетельства появления черной дыры, массой которой примерно в 3,3 раза больше Солнца. Это слишком велико, чтобы быть нейтронной звездой, но меньше, чем любая известная черная дыра. Такие черные дыры были предсказаны, но никогда не были замечены раньше.
Черная дыра Млечного Пути имеет вспышку
Говоря о Млечном Пути, сверхмассивная черная дыра в нашей домашней галактике - нечто очень странное. Как правило, аккреционный диск черной дыры светится больше, когда он более активен, потому что большее количество вещества соприкасается и создает трение. В мае все было спокойно для центральной черной дыры Млечного Пути, Стрельца А *.
Затем астрономы заметили странную вспышку, когда черная дыра светилась самыми яркими астрономами, когда-либо виденными, по крайней мере, в инфракрасном спектре.
Неясно, что это за странная вспышка, но ученые думают, что вспышка была вызвана тем, что пыльный объект или звезда сильно брились со Стрельцом А *.
Самые большие черные дыры образовались в оснастке
Массивные небесные объекты, такие как Стрелец А *, выглядят так, как будто они должны были сформироваться навсегда, но оказывается, что самые большие черные дыры во вселенной, вероятно, образовались в мгновение ока, говоря космически.
Опубликованное в июне исследование показало, что сверхмассивные черные дыры могли образоваться в первые 800 миллионов лет истории Вселенной - и все, что для этого понадобилось бы, - это большое газовое облако. По мере того как газовые облака накапливались и гравитационно связывались, они могли бы разрушиться под действием собственного веса, образовав маленькую черную дыру без какой-либо сверхновой звезды. Эти так называемые «черные дыры прямого коллапса» в таком случае продолжали бы поглощать материю стремительными темпами, увеличившись в 10 000 раз за период всего 150 миллионов лет.
В этот момент они просто остановились, оставив сверхмассивные черные дыры, усеивающие нашу вселенную сегодня.
НЛО летят из черных дыр
Что страннее, чем черная дыра? НЛО, летящий из одного. В этом случае, однако, НЛО означает сверхбыстрый отток, и это горячий ветер, который, кажется, вытекает из аккреционного диска черной дыры.
Исследование, опубликованное в августе, обнаружило, что эти НЛО могут объяснить, почему пространство около сердца галактик относительно не хватает материи. Исследование показало, что НЛО из сверхмассивных черных дыр в центрах галактик могут действовать как снегоочистители, выталкивая все лишнее вещество в непосредственной близости от черной дыры дальше от ее периферии.
Планета 9 на самом деле может быть черной дырой
Говоря о неопознанных объектах, таинственный небесный объект в нашей солнечной системе, известный как Планета 9, может быть черной дырой размером с грейпфрут.
Есть некоторые странные объекты, выходящие за пределы Нептуна, которые ведут себя так, как будто они управляются гравитацией какого-то близлежащего объекта, который мы не можем видеть. Они движутся по орбите от других восьми планет и, кажется, ориентированы в другой плоскости.
Некоторые теоретики сделали расчеты и пришли к выводу, что там есть планета с шаткой орбитой, которая примерно в 10-20 раз превышает массу Земли. Но в исследовании, опубликованном в октябре, другие ученые, которые делали отдельные вычисления, обнаружили, что крошечная изначальная черная дыра, примерно такая же большая, как грейпфрут, также может объяснить странное поведение этих транснептуновых объектов.
Отправка сообщений через черную дыру заставит ее испариться
Черные дыры могут быть червоточинами в альтернативной вселенной. Но не пытайтесь отправить сообщение через червоточину кому-то в этой инопланетной вселенной.
В августе ученые обнаружили, что отправка даже крошечного сообщения через черную дыру изменит черную дыру, заставляя ее испаряться. Первое сообщение, которое будет передано через червоточину, уменьшит принимающую черную дыру на 30%, а каждое последующее сообщение будет сокращать черную дыру еще больше - при этом все меньше и меньше информации. После нескольких передач в сообщении не будет никакой информации, и получающая черная дыра исчезнет.
Инопланетяне могли стрелять лазерами по черным дырам
Pew! Pew! Pew! Черные дыры могут не только питать жизнь инопланетным мирам; они также могут позволять инопланетянам перемещаться по галактике. При стрельбе лазерами по черным дырам продвинутые инопланетяне могли бумеранговать фотоны или легкие частицы вокруг гравитационных ям, окружающих черные дыры. Эти фотоны будут вращаться вокруг и возвращаться к приемнику, но в процессе они будут поглощать часть импульса черной дыры и превращать его в энергию. Когда фотон вернулся, инопланетяне могли преобразовать эту энергию в импульс, чтобы усилить свое движение по галактике, и процесс мог повторяться снова и снова.
Возможно, мы сможем спасти вас от черной дыры
Когда вы перемещаетесь за горизонт событий черной дыры, время замедляется, вы растягиваетесь, как спагетти, и рветесь в клочья, верно? Не так быстро. Может быть способ спасти людей от этих смертельных ловушек смерти, по крайней мере, в соответствии с одной новой умозрительной теорией.
Согласно этой теории, может быть способ запутать две черные дыры. (Квантовое запутывание - это странный эффект, обычно наблюдаемый только в крошечных субатомных масштабах, в котором две частицы или объекты неразрывно связаны на огромных расстояниях.) Никому еще не удавалось запутать объекты, которые видны невооруженным глазом, но при условии, что было способ запутать два массивных объекта, таких как черные дыры, может быть возможно использовать их как способ мгновенного телепортации между двумя локациями. В этом случае, если вы случайно попали в черную дыру, может быть способ вытащить вас - хотя бы в другое время и в другом месте.
Вращающиеся черные дыры могут сделать для мягкого гиперзвукового путешествия
Пристегнитесь, наденьте наушники с шумоподавлением и расслабьтесь - вы собираетесь запрыгнуть во вращающуюся черную дыру. Конечно, есть очень большой шанс, что вас разорвут в клочья и больше никогда не увидят, но, по крайней мере, некоторые физики считают, что проникновение во вращающуюся черную дыру может быть совсем другим опытом. На самом деле, вращающиеся черные дыры больше похожи на нежные порталы времени.
Давайте предположим, что червоточины существуют, и что в них проходят черные дыры. Некоторые типы сверхмассивных черных дыр, такие как нежный гигант в центре нашей галактики, вращаются не очень сильно. И новые расчеты показывают, что путешествие в такую черную дыру даже не приведет к ухабистой поездке, потому что ее медленное вращение будет означать незначительное сжатие и растяжение и будет находиться в пределах диапазона напряжений, которые может выдержать космический корабль.
