Рубрика «чёрные дыры» - 9

Массивная черная дыра за 10 лет полностью «съела» соседнюю звезду - 1

Ученые из НАСА на днях опубликовали информацию о массивной черной дыре, которая постепенно «откусывает по кусочку» от соседней звезды. Это самый долгий срок наблюдений за подобным процессом за всю историю астрономии. Исследователи обнаружили черную звезду при помощи космической рентгеновской обсерватории «Чандра», спутника Swift и XMM-Newton.

Когда крупные объекты вроде звезд приближаются к черной дыре слишком близко, та может буквально разорвать звезду на части вследствие события приливного горизонта. Как только светило попадает в гравитационное поле черной дыры, та начинает потихоньку вбирать в себя вещество звезды, отбрасывая часть материи, причем этот процесс может продолжаться долго — десятки лет.
Читать полностью »

Возможно, величайшим открытием Стивена Хокинга, и причиной, по которой он так известен среди физиков, было то, что чёрные дыры не живут вечно.

image

Они излучают свою энергию на чрезвычайно долгих временных промежутках через процесс, открытый в 1974 году и известный, как излучение Хокинга. На этой неделе один из читателей задал следующий вопрос:

С момента открытия излучения Хокинга в научных публикациях оно описывается, как постепенное испарение чёрных дыр из-за спонтанного возникновения запутанных частиц рядом с горизонтом событий. Говорят, что одну частицу засасывает в ЧД, а другая улетает и становится излучением Хокинга. Из-за этого излучения ЧД постепенно теряют массу, и в результате полностью исчезают. Вопрос в том, если одна частица падает в ЧД, а вторая улетает, почему ЧД становится меньше? Не должна ли она наоборот, набирать массу?
Читать полностью »

Чёрные дыры – загадка Вселенной: регионы пространства, в которых очень большая масса концентрируется в таких небольших объёмах, что ничто не может убежать из её гравитационного притяжения, даже свет. Неважно, какую энергию или скорость наберёт объект внутри горизонта событий ЧД, он никогда не сможет вырваться и повлиять на Вселенную снаружи.

image

Именно это и делает вопрос нашего читателя интересным:

Как это возможно, что сверхмассивные чёрные дыры становятся квазарами, когда «пожирают» слишком много и слишком быстро? Можно было бы ожидать, что всю материю просто засосёт внутрь.

Это одно из самых странных явлений, которые можно представить: ЧД, объект, притяжения которого ничто не может избежать, порождает класс ярчайших из всех наблюдаемых объектов.
Читать полностью »

Одним из самых удивительных открытий астрофизики стало обнаружение гигантских чёрных дыр. Оказалось, что чёрные дыры формируются не только из сколлапсировавших ядер очень массивных звёзд, массой до 100 солнечных.

image

Сверхмассивные чёрные дыры, существующие в центрах галактик, имеют массу в миллионы, а иногда и миллиарды раз превышающую солнечную. Такая ЧД существует и в центре нашей Галактики. Пока что её можно было наблюдать лишь косвенно, но это не устраивает нашего читателя, спрашивающего:

Насколько я понимаю, в центре нашей галактики есть массивная чёрная дыра. Как близко нужно подобраться к ней, чтобы увидеть? Я думаю, не нужно быть слишком близко к горизонту событий, но раз вокруг неё есть столько звёзд, а вся пыль и обломки засасываются в ней, вряд ли её можно увидеть с достаточно большого расстояния, даже если находится сверху или снизу плоскости галактики.

Для начала расскажем, откуда нам известно о существовании чёрной дыры в центре нашей Галактики.
Читать полностью »

Физика полна невероятных теорий и идей. Одними из наиболее интересных являются квантовая запутанность и червоточины. Первая, предсказанная квантовой механикой, описывает таинственную связь между удаленными элементарными частицами за рамками стандартных взаимодействий. Вторые, предсказанные Общей теорией относительности (ОТО), представляют собой «туннели», связывающие отдаленные участки пространства-времени. В последнее время появились работы (в частности Хуана Малдацена из Принстона и Леонарда Сасскинда из Стэнфордского университета), предлагающие эквивалентность этих двух, на первый взгляд, абсолютно разных явлений.

image

Читать полностью »

ВВЕДЕНИЕ

В прошлой статье «Замкнутая Вселенная – как это получается, как это объяснить попроще, и почему из нее невозможно выйти» я попытался объяснить в рамках курса общей физики свойства замкнутой Вселенной. То, что наша Вселенная является с очень большой вероятностью замкнутой, следует из данных по измерению постоянной Хаббла, средней плотности вещества, возрасту звезд и уравнений общей теории относительности (далее ОТО). Правда, пока превышение измеренной плотности над критической, при которой Вселенная была бы бесконечной, невелико – всего 2%. Потому дискуссии по этому вопросу лучше отложить до тех пор, пока не будет новых данных. Тем не менее, если для образования замкнутого мира конечного объема (а в самом начале — микроскопического) можно предложить несколько возможных механизмов, то для появления открытой вселенной бесконечных размеров объяснения придумать довольно сложно. Между тем многочисленные экспериментальные подтверждения Большого взрыва доказывают, что начало у Вселенной было. Сейчас мы рассмотрим вопрос, как может возникнуть именно замкнутая вселенная (не обязательно наша), описанная в предыдущей статье. Варианты тут могут быть разные, например, была модель возникновения замкнутого мира в результате квантовой флуктуации. Однако после открытия Хокингом в 1974 г. испарения черной дыры появился менее экзотический механизм. В 1976 г. Я.Б. Зельдович предположил, что в результате испарения возникает замкнутая Вселенная.
Как и в предыдущей статье, предполагается определенный минимум знаний по физике, непременно ОТО, хотя бы в небольшом объеме. Здесь материал намного сложнее, так что необходимых знаний требуется гораздо больше. Школьного курса физики будет недостаточно. Чтение популярных книг по космологии не заменит вузовского курса физики, по каким-то причинам не усвоенного в институте. Читать полностью »

Может ли жидкий аналог чёрной дыры направить физиков к открытиям в области квантовой гравитации, или же это ненужное отвлечение?

image
«red herring», т.е. «копчёная селёдка» – фразеологизм для обозначения отвлекающего манёвра (селёдка использовалась, чтобы сбить со следа охотничьих собак).

В 1972 году на лекции в Оксфордском университете молодой физик Уильям Унру попросил аудиторию представить рыбу, кричащую от страха во время преодоления водопада. Пусть вода падает так быстро, что в какой-то определённой точке обгоняет скорость звука. Тогда, после того, как рыба пройдёт эту точку, вода будет падать вниз быстрее, чем звуковые волны распространяться по ней вверх, и рыбу уже нельзя будет услышать в верховьях реки.

Унру пояснил, что нечто подобное происходит, когда вы падаете в чёрную дыру (ЧД). Когда вы приближаетесь к одному из этих сверхплотных объектов, ткань пространства-времени искривляется всё сильнее, что эквивалентно усилению гравитации, согласно ОТО Эйнштейна. В точке невозврата, известной, как «горизонт событий», кривизна пространства-времени становится столь сильной, что сигналы уже не могут выкарабкаться по ней наружу. В пределах горизонта событий остаётся даже свет, пойманный гравитацией ЧД, из-за чего ЧД невидимы.
Читать полностью »

Судя по всему, Эйнштейн ошибся дважды, когда сказал, что Бог не играет в кости. Бог не только однозначно играет в них, но иногда ещё и запутывает нас, кидая их там, где мы их не можем увидеть.
— Стивен Хокинг

Каждую неделю я просматриваю присланные вами вопросы, и отдаю предпочтение тем, что поддерживает нас через краудфандинг Patreon, особенно когда их вопросы хороши. За неделю до написания статьи прошло объявление о том, что Стивен Хокинг решил информационный парадокс чёрных дыр, хотя работа пока ещё не опубликована. Наш читатель и спонсор Дениер хочет знать:

Как теория Хокинга о хранении чёрными дырами информации на оболочке горизонта событий отличается от того, что Сасскинд говорил много лет назад? Неужто Хокинг повёл себя, как Стив Джобс и объявил новым то, что на Android уже давно появилось? Или это действительно что-то новое?

Чёрные дыры (ЧД) – это интересные объекты, так что вернёмся к началу и поговорим о том, что представляет собой этот парадокс.

Спросите Итана №103: решили ли мы информационный парадокс? - 1
Читать полностью »

Парадокс Хокинга - 1

Суть проблемы, которую сформулировал Хокинг, заключается в следующем: при формировании и последующем распаде черных дыр теряется информация об их детальном составе.

Инфракрасное смещение

Чтобы объяснить суть парадокса, рассмотрим электромагнитные волны. Они бывают разной частоты, и самым низким частотам отвечают радиоволны. Если увеличить частоту, это будет уже инфракрасное излучение. Потом мы получим волны из видимого (светового) спектра. Далее за пределами видимого спектра будет ультрафиолетовое излучение, рентгеновские волны и, наконец, гамма-излучение.

Если мы поставим источник излучения на некотором расстоянии от какого-либо массивного космического объекта и будем следить за испускаемым им светом на большом расстоянии от центра гравитации, то увидим так называемое инфракрасное смещение. Наблюдаемая частота излучения вдалеке от гравитирующего тела будет несколько ниже излученной в его окрестности. Это объясняется тем, что энергия фотонов (электромагнитных волн) прямо пропорциональна их частоте. Фотон, по мере того как преодолевает гравитационное притяжение, совершает работу, соответственно, теряет энергию, поэтому его частота понижается.
Читать полностью »

Лабораторные чёрные дыры помогают учёным изучать квантовые свойства Вселенной - 1

Чёрные дыры – это песочница для физиков. В них можно наблюдать и проверять самые ненормальные и фундаментальные концепции физики. Но пока не существует способа изучать чёрные дыры напрямую; эти объекты не испускают излучения, такого, как видимый свет или рентген, которое бы могли уловить телескопы. К счастью, физики придумали, как можно сымитировать условия, существующие в чёрных дырах, в лаборатории – и, создавая аналоги ЧД, они начинают раскручивать самые удивительные загадки физики.

Джефф Стейнхауэр, исследователь с физической кафедры Израильского технологического института (Техниона) недавно привлёк к себе внимание, объявив об успешном использовании аналога чёрной дыры для подтверждения теории Стивена Хокинга от 1974 года об испускании ЧД электромагнитного излучения, известного, как излучение Хокинга. Хокинг предсказал, что это излучение будет идти благодаря спонтанному созданию пар частица-античастица на горизонте событий, в точке на краю ЧД, за которую ничего, даже свет, не может убежать. Согласно теории, одна из частиц попадает в ЧД, а другая убегает в космос [на самом деле всё немного сложнее, и объяснено по ссылке выше – прим. перев.]. Эксперимент Стейнхауэра впервые продемонстрировал поддерживающие вычисления Хокинга спонтанные флюктуации.
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js