Унесенные разумом
Есть ли во вселенной что-то более странное, чем черные дыры? Эти странные, гравитационные чудовища не только деформируют пространство и время; просто думать о них растягивает и изгибает воображение людей. И наряду со всеми ошеломляющими качествами, о которых вы, возможно, слышали, - их потрясающей массой, их невероятно маленьким размером - черные дыры имеют массу еще более диковинных свойств, которые менее известны. Мы рассмотрим некоторые из самых поразительных характеристик и теоретических возможностей, касающихся этих космических странностей.
Черные дыры могут иметь волосы
В 1960-х годах физик Джон Уилер предположил, что черные дыры "не имеют волос", что означает, что каждый конкретный космический объект может отличаться от своих собратьев только по его вращению, угловому моменту и массе. Любая другая дифференцирующая информация о черной дыре считается «волосами», и считается, что она исчезает за непроницаемым горизонтом событий черной дыры, границей вокруг черной дыры, за пределы которой ничто, включая свет, не может выйти.
Переход к 2016 году, когда знаменитый физик Стивен Хокинг предположил, что черные дыры действительно имеют роскошную прическу, сделанную из призрачных частиц с нулевой энергией, и что эта огромная агломерация содержит информацию о материале, который израсходовала черная дыра. Эта гипотеза не была доказана, но может помочь решить давний парадокс о том, что происходит с газом и пылью, которая упала в пасть черной дыры.
Черные дыры производят фонтаны
Ничто не должно быть в состоянии избежать мощного гравитационного захвата черной дыры. Но это относится только к материалу, который оказался очень близко к краю отверстия. На самом деле многие черные дыры окружены потоками газа и пыли, которые окружают дыру подобно воде, спускающейся в канализацию. Трение в этом материале генерирует тепло, которое создает взбалтывающие, похожие на шторм структуры в газе и пыли. Недавние наблюдения показывают, что это движение также создает изогнутые кольца, которые окружают внутренние столбы материи, которые стреляют прямо в воздух, сильно напоминающие фонтаны.
Черные дыры могут испариться
Квантовая механика предоставляет частицам еще один способ избежать черной дыры. Согласно теории, пары субатомных частиц постоянно мигают и исчезают вокруг горизонта событий черной дыры. Время от времени конфигурация выровнена в правильном направлении, чтобы один из партнеров упал в черную дыру. Идентичный спутник частицы затем отбрасывается с очень высокой скоростью, лишая черную дыру крошечной энергии. Это производит то, что известно как излучение Хокинга, после Стивена Хокинга, который открыл явление. Поскольку энергия равна массе, этот процесс на самом деле может привести к сокращению черной дыры и в конечном итоге к испарению в течение длительных периодов времени.
Черные дыры могут быть окружены огненной стеной
Одна из проблем, связанных с излучением Хокинга, заключается в том, что оно создает загадки для физиков. Субатомные частицы, производимые этим излучением, запутаны, что означает, что то, что происходит с одним, немедленно ощущается другим. Так что же чувствует тот партнер, который не упал в черную дыру, когда его партнер раздавлен в бесконечно плотной точке? Никто не знает. Одна теория гласит, что черная дыра разрывает запутывание частиц, результат, который - согласно законам квантовой механики - будет производить безумное количество энергии. Это, в свою очередь, означало бы, что все черные дыры окружены плавающими стенами огня.
Черная дыра может зашифровать информацию, или нет
Трудно увязать разрушающую массу черных дыр с законами квантовой механики, согласно которым информация о частицах никогда не может быть уничтожена. Но материал, который выходит за пределы черной дыры, должен навсегда потеряться во вселенной. Этот проводник известен как информационный парадокс черной дыры; До настоящего времени ученые ускользали от резолюции. Недавние исследования показывают, что информация, которая скремблируется внутри черной дыры, может передаваться партнерам по уходящим частицам в излучении Хокинга; однако однозначного ответа на этот парадокс не найдено.
Черные дыры могут быть темной материей
Вскоре после Большого взрыва Вселенная должна была породить множество крошечных черных дыр. Поскольку эти объекты были бы массивными объектами, которые не излучают свет, некоторые физики предположили, что эти изначальные черные дыры могли бы объяснить темную материю, таинственный материал, из которого состоит подавляющее большинство материи в космосе. Но идея противоречива, учитывая, что данные Лазерной интерферометровой гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) исключают вселенную, заполненную множеством мельчайших черных дыр. Возможно, там по-прежнему скрываются черные дыры среднего размера, хотя наблюдения показывают, что они составляют не более 1-10% темной материи.
Материя может путешествовать в будущее в черной дыре
Черные дыры сталкиваются с проблемой бесконечности - масса черной дыры раздавливается до бесконечно плотной точки, которая бесконечно мала по размеру. Физически это не имеет никакого смысла, поэтому исследователи искали альтернативные рамки, чтобы справиться с черными дырами. Одно из предложений известно как гравитация с квантовой петлей, которая предполагает, что ткань пространства-времени очень сильно изогнута вблизи центра черной дыры. Это приведет к тому, что часть дыры простирается в будущее, а это значит, что вещество, в которое она попала, будет путешествовать во времени. До сих пор эта расширяющая сознание идея остается теоретической.
Ученые могли заметить черные дыры из другой вселенной
Один высоко спорное наблюдение предполагает, что наша Вселенная является опоздавший. Более ранние вселенные могли существовать до нашей эры и содержали черные дыры. Известный физик-математик Оксфордского университета Роджер Пенроуз утверждал, что космическое фоновое излучение - энергетическая реликвия Большого взрыва - содержит отпечатки этих черных дыр, существовавшие до того времени. Другие ученые утверждают, что данные Пенроуза - не что иное, как случайный шум, но возможность остается интригующей.
У нас скоро будет фото черной дыры
Через несколько дней физики собираются выпустить первое в мире изображение черной дыры. Этот сверхмассивный зверь скрывается в сердце нашей галактики Млечный Путь; захват его фотографии был целью телескопа горизонта событий. Этот инструмент на самом деле представляет собой глобальную сеть радиотелескопов по всей Земле, которые объединили свои силы, чтобы приблизиться к галактическому центру, чем когда-либо прежде. Телескоп должен быть в состоянии определить тень черной дыры по всему окружающему ее материалу, и изображения ожидаются 10 апреля.
