Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Физик предсказал чёрные дыры

Чёрные дыры поглощают всё вокруг

Предсказания учёных тревожат сегодня всех кто озабочен судьбой нашей вселенной, какое будущее ждёт нашу планету?

Гравитация, одна из четырех фундаментальных физических сил, которые объединяют вселенную в том виде, в каком мы ее знаем (вместе с электромагнетизмом, слабой ядерной силой и сильной ядерной силой), – это то, что мы наблюдаем и ощущаем каждый день. На высшем уровне это сила, ответственная за видимую структуру нашего мира, Солнечной системы, галактики Млечный Путь и весь космос, насколько мы можем видеть с помощью наших телескопов.

Возможно, нигде не представлена ​​так полная сила гравитации, как в форме того, что мы стали называть черными дырами. Немецкий физик Карл Шварцшильд взял теорию общей теории относительности Эйнштейна и впервые использовал ее для формулировки математики, которая должна была описать черные дыры в 1916 году. Лишь в 1958 году американский физик Дэвид Финкельштейн дал нам современную концепцию черной дыры как сегодняшняя «черная дыра» – это место в космосе, где гравитационное притяжение было настолько велико, что из него не могут вырваться даже частицы света.

Уравнения поля Эйнштейна для общей теории относительности могут быть показаны как:

Rµν – 1/2 Rgµν = 8πGTµν

Rμν – тензор кривизны Риччи, R – скалярная кривизна, gμν – метрический тензор, G – гравитационная постоянная Ньютона, Tμν – тензор напряжения-энергии. Тензоры описывают геометрию объектов в пространстве-времени.

Черная дыра может быть математически показана в уравнении для радиуса Шварцшильда:

Rs = 2 • G • M / c²

Здесь Rs – радиус Шварцшильда, G – универсальная гравитационная постоянная, M – масса звезды, а c – скорость света (186 000 миль в секунду).

Ближайшая к нам черная дыра может быть звездой A в двойной системе V616 Mon, на расстоянии около 2800 световых лет от нас.

Наше собственное солнце недостаточно массивно, чтобы стать черной дырой. Примерно через 5 миллиардов лет у солнца иссякнет водородное топливо, солнце сначала медленно расширится до более холодного красного гиганта, который охватит 4 внутренние планеты, а затем будет разрушаться как тусклый белый карлик и в конечном итоге «растворится» в туманность.

Однако звезды, которые в 20 с лишним раз массивнее Солнца, имеют еще одну возможность загробной жизни: превращение в черную дыру. Как и в случае с более мелкими звездами, эти гигантские звезды также расходуют свой водород в течение космологического времени, превращая его в гелий. Когда водород исчезает, звезды сливаются с гелием и т. Д. Через более тяжелые элементы, такие как железо, до тех пор, пока синтез не перестанет генерировать достаточно энергии для поддержания внешних слоев звезды., Эти слои разрушаются внутрь и создают массивный звездный взрыв, известный как сверхновая. Одна звезда каждые 50 лет или около того – сверхновая в галактике Млечный Путь. В созвездии Ориона звезда, известная как Бетельгейзе, считается хорошим кандидатом на возникновение сверхновой. На расстоянии примерно 430 световых лет он будет слишком далеко, чтобы причинить земной жизни какой-либо вред, нам нужно было бы находиться в пределах 50 световых лет, чтобы беспокоиться о радиации, – но он станет самым ярким объектом на нашем ночном небе, кроме Луны.

После этого грандиозного взрыва уравнения Эйнштейна предсказывают, что если хотя бы в три раза останется масса нашего Солнца, гравитационной силы будет достаточно, чтобы оно снова собралось вместе и создало особенность: бесконечно малую точку в пространстве с бесконечной плотностью. Это черная дыра.

Все, что имеет массу, включая свет, будет притягиваться к черной дыре по мере приближения. Если масса приблизится достаточно, она скатится вниз в черную дыру, в конечном итоге увеличивая ее массу и увеличивая ее. Эта «точка невозврата» называется горизонтом событий.

Вы не заметите ничего особенного, если попадёте в чёрную дыру, кто-то, наблюдающий за вами на расстоянии, никогда не увидит, как вы пересекаете зону воздействия дыры. Вместо этого вы, казалось бы, замедлитесь и зависнете снаружи. Вы станете все тусклее и тусклее, краснее и краснее, пока не потеряете себя из виду. Что касается внешнего мира, то вы бы потеряли его навсегда.

-Стивен Хокинг

Космический телескоп Chandra X-Ray Observatory, находящийся на орбите на высоте 65 000 миль над Землей с 1999 года, обнаружил множество черных дыр в центре нашей галактики. Распространение черных дыр в нашем галактическом центре долгое время было теорией, и также считается, что центр почти каждой спиральной и эллиптической галактики содержит так называемую сверхмассивную черную дыру – особенность, которая может быть равна миллиарды солнечных масс. Местоположение этой сверхмассивной черной дыры соответствует компактному источнику астрономических радиоволн, называемому Стрелец A.

Хотя черные дыры кажутся пустыми объемами пространства, они определенно не являются. Они представляют некоторые из самых гигантских массовых коллекций во вселенной, и это «отсутствие», которое они создают, является просто иллюзией. Даже свет не может покинуть горизонт событий из-за огромного притяжения. Однако сэр Стивен Хокинг использовал квантовую физику в 1970-х годах, чтобы показать, что черные дыры не просто едят все без последствий: они также генерируют то, что стало называться «излучением Хокинга».

Различные группы физиков в последней четверти 20-го века предложили некоторые потенциальные способы сбора этой радиации Хокинга, включая достижение почти до зоны влияния дыры и собирать «ведрами» или опускание сверхсильных струн в поле излучения. Пределы современного материаловедения делают все эти идеи чисто теоретическими, но со временем и достаточным количеством знаний мы сможем разработать инструменты, способные выдержать как гравитационную силу черных дыр, так и экстремальный жар излучения Хокинга.

Считается, что две или более сверхмассивных черных дыр могут со временем слиться и создать чрезвычайно мощные космические артефакты, генерирующие энергию, называемые квазарами.

Помимо простого использования энергии черной дыры, мы могли бы также создать миниатюрные черные дыры за один день для использования в качестве источника энергии:

… Могут возникать намного меньшие мини черные дыры. Они могли бы сформироваться в очень ранней вселенной, если бы вселенная была хаотичной и нерегулярной. Черная дыра массой с гору будет излучать рентгеновские и гамма -лучи с мощностью около десяти миллионов мегаватт, что достаточно для обеспечения электроэнергией мира. Однако было бы нелегко использовать мини -черную дыру. Вы не можете держать её на электростанции, потому что она провалится через пол и окажется в центре Земли. Единственным способом было бы удерживать такую черную дыру на орбите вокруг Земли.

-Стивен Хокинг

Использование черных дыр как способа путешествовать на огромные расстояния может быть еще одним способом использования этих явлений. Идея моста Эйнштейна-Розена, или «червоточины», утверждает, что две точки в пространстве-времени, хотя они могут быть разделены многими световыми годами, могут быть связаны структурой между ними. Червоточина фактически основана на решении уравнений поля Эйнштейна и, как таковая, соответствует общей теории относительности и теоретически возможна.

Хотя мы смогли найти фактические доказательства существования черных дыр, доказать существование червоточин с использованием современных технологий совершенно невозможно. Возможно, единственным способом доказать такую ​​потенциально трансцендентную идею будет попытка пройти через одну из таких предполагаемых структур на судне, предназначенном для того, чтобы выдержать трудности прохода в черную дыру, будь то зонд или судно с экипажем.  Однако, даже если червоточина действительно существует там, где мы этого хотим, испытательное судно может оказаться в сотнях или тысячах световых лет от нас, оставляя какое-либо подтверждение успеха миссии некоторым обнадеживая ученых на многие поколения в будущем.

Расширение нашего базового понимания черных дыр и работы вселенной в целом – лучшее, на что мы можем надеяться для наших нынешних поколений. Возможно, однажды мы наконец-то найдем ответы на некоторые из наших величайших астрономических загадок. Сохранение Земли и человечества до тех пор должно быть приоритетом.

Будьте первым, кто оставит комментарий!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

При использовании материалов, активная ссылка на сайт ОРАКУЛ обязательна!