10 новых удивительных открытий, связанных с черными дырами

4 Сентября 2018, Николай Хижняк 21

Черные дыры являются, пожалуй, самыми странными и загадочными объектами в известной нам Вселенной. Их никто не видел, но ученые уверены в том, что они существуют. Они не только предсказаны Эйнштейном, их присутствие косвенно подтверждается тем влиянием, которое они оказывают на окружающее их пространство-время. Кое-что нам об этих объектах все-таки известно, но еще больше – неизвестно. По мнению ученых, понимание феномена черных дыр и в частности тех процессов, что происходят в их центрах, позволит нам не только понять, но и даст нам возможность управлять самими фундаментальными силами природы, например, той же гравитацией.

Каждый год ученые сообщают об открытиях, связанных с черными дырами, шаг за шагом, позволяющих приблизится к понимаю их природы. Сегодня поговорим о десятке самых последних.

Множество черных дыр промежуточной массы

Среди семейства черных дыр, пожалуй, больше всех выделяются так называемые черные дыры средней (или промежуточной) массы. Это черные дыры, масса которых значительно больше, чем масса черных дыр звездной величины (от 10 до нескольких десятков масс Солнца), но гораздо меньше, чем у сверхмассивных черных дыр (от миллиона до сотен миллионов масс Солнца). Ранее предполагалось, что этот вид черных дыр встречается существенно реже двух других указанных классов, однако недавнее открытие опровергло это мнение.

В 2018 году ученые нашли место, где чаще всего встречаются такие объекты. По необъяснимым пока причинам чаще всего черные дыры средней массы встречаются в центрах маленьких галактик. Как только ученые это выяснили, редкий вид черных дыр перестал быть редким. Более того, это открытие, возможно, поможет решить еще одну загадку, связанную с черными дырами.

Одним из наиболее актуальных вопросов современной астрономии является природа сверхмассивных черных дыр. Ученые не могут понять, как некоторые из обнаруженных сверхмассивных черных дыр в относительно компактных галактиках очень быстро выросли в размерах с момента Большого взрыва. Указать на правильный ответ могут те самые черные дыры средней массы. Согласно одному из предположений, сверхмассивные черные дыры могли вырасти из черных дыр средней массы, согласно другому — они таким родились изначально. Но как? Точного ответа ученые предоставить пока не могут, но, похоже, начинают двигаться в правильном направлении.

Загадочные объекты рядом со Стрельцом А*

Стрелец А* — это сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре нашей галактики. В начале 2000-х рядом с ней ученые обнаружили два загадочных объекта. Их прозвали объектами G-класса и первоначально приняли за газопылевые облака. Загадка началась после того, как эти объекты приблизились к черной дыре. Вместо того чтобы быть разорванными мощной гравитацией сверхмассивной черной дыры, объекты G1 и G2 смогли каким-то образом уцелеть.

В 2018 году ученые обнаружили еще три объекта G-класса (G3, G4, G5) рядом со Стрельцом А*. Анализ собранных за 12 лет данных окончательно картину для астрономов не прояснил. Объекты привлекают к себе внимание своими необычными свойствами. Все пять G-объектов имеют характерные визуальные признаки газовых облаков, но при этом ведут себя как звезды с огромной массой.

Исходя из этого ученые сделали предположение, что столкнулись с очень редким типом звезд, нехарактерных для нашей галактики. Появление этих объектов ученые объясняют уникальными условиями в окрестностях сверхмассивной черной дыры: здесь под действием мощной гравитации может происходить схлопывание двойных звезд с образованием единого, крупного, окутанного толстыми газопылевыми оболочками объекта. Тем не менее ученые отмечают, что не все объекты имеют схожие орбиты вокруг черной дыры, поэтому точно объяснить природу увиденного явления они пока не могут.

Самая древняя черная дыра

Открытие самой древней черной дыры – это не просто вопрос возраста. Обнаружение этого старичка может помочь нам решить множество интересных загадок, связанных с той эпохой, когда первые звезды во Вселенной только начали зажигаться.

По мнению ученых, обнаруженная в 2017 году черная дыра ULAS J1342+0928 появилась на свет спустя всего около 690 миллионов лет после Большого взрыва. Когда возраст космоса составлял всего 5 процентов от нынешнего, масса этой черной дыры уже в 800 миллионов раз превышала массу нашего сегодняшнего Солнца.


Объект расположен примерно в 13,1 миллиарда световых лет от Земли и сформировался в ранний период становления Вселенной. Этот период часто называют эпохой реионизации, когда за счет гравитационного притяжения начали появляться первые звезды, галактики, скопления и сверхскопления галактик. Полная картина реионизации по-прежнему ученым непонятна, поэтому появившиеся в этот период черные дыры безусловно могут являться одними из самых интересных источников новой информации.

Как уже отмечалось выше, ученые также не могут понять, каким образом за столь короткий срок после Большого взрыва черные дыры смогли накопить огромное количество массы. Объекты подобные ULAS J1342+0928 могут пролить свет на этот вопрос, однако для того чтобы делать какие-то выводы, было бы неплохо найти хотя бы еще несколько подобных космических динозавров. К сожалению, черные дыры эпохи реионизации встречаются крайне редко.

Самая быстрорастущая черная дыра

В 2018 году ученые обнаружили самую «голодную» черную дыру в известной нам Вселенной. Каждый день ежесекундно она потребляет массу эквивалентную массе нашего Солнца, за счет чего еще и быстро разрастается. К счастью для нас, она находится очень далеко. Если бы этот монстр находился в центре Млечного Пути, то создаваемое им рентгеновское излучение стерилизовало бы Землю от любой жизни.

Когда ученые обнаружили первый свет от квазара J2157-3602, связанного с этой черной дырой, то его возраст был оценен в 12 миллиардов лет. Как только ученые подтвердили, что рядом с квазаром действительно находится черная дыра, ее масса уже составляла порядка 20 миллиардов солнечных масс. На данный момент астрономы не могут объяснить причину столько быстрого роста черной дыры.
Единственное, что известно об этом объекте, так это то, что его аппетиты разогревают окружающий газ и пыль до таких состояний, что их яркость легко затмит свет практически всех звезд на небе.

Скрытое скопление

В одном галактическом скоплении могут находиться сотни и даже тысячи галактик. Эти скопления рассматриваются учеными в качестве одних из самых больших объектов во Вселенной. Думаете такую громадину невозможно скрыть одним единственным космическим объектом? Ошибаетесь. Один квазар доказал обратное.

Обнаруженный объект получил название PKS1353-341 и изначально подразумевался отдельной галактикой, с невероятно яркой центральной областью. Однако астрономы Массачусетского технологического института в 2018 году открыли правду, которая скрывалась в течение нескольких десятилетий с момента обнаружения этого объекта. Оказалось, что объект представляет собой не галактику, а один единственный квазар (область раскаленного газа, окружающего сверхмассивную черную дыру), который находится в центре целого галактического скопления, расположенного в 2,4 миллиарда световых лет от Земли.

Квазар оказался настолько ярким, что в буквальном смысле затмил все окружающее пространство, содержащее сотни галактик. Ученые из MIT рассчитали его яркость и оказалось, что она в 46 миллиардов раз превышает яркость Солнца. По мнению исследователей, такая экстремальная яркость связана с поглощением центральной сверхмассивной черной дырой большого количества окружающего ее материала.

Двойные системы

Еще одной загадкой для ученых являются так называемые двойные, то есть парные черные дыры, оборачивающиеся вокруг друг друга. Случаи столкновения черных дыр ученые уже отмечали в прошлом. Два были определены в 2015 году, еще один – в 2017-м. Что удивительно, благодаря последнему ученые впервые стали прямыми свидетелями не менее редкого явления.

В полученном сигнале столкновения двух черных дыр были отмечены признаки гравитационной ряби пространства-времени — изменения гравитационного поля, распространяющегося подобно волнам. Обе черные дыры при этом не были уничтожены, но вместо этого слились в единое целое – сверхмассивную черную дыру, по размерам еще больше, чем ее прародители.

По поводу природы появления систем из двойных черных дыр у ученых имеется два предположения. Согласно одному, двойные черные дыры появляются при гибели двойных систем звезд. Согласно второй – черные дыры формируются независимо друг от друга и уже после, дрейфуя в космосе, притягиваются друг другу под действием гравитационных сил.

Смертоносный пузырь

В 2018 году физики предположили еще один сценарий апокалипсиса: Земля может быть уничтожена с помощью черных дыр. Годом ранее научный мир праздновал подтверждение открытия гравитационных волн – феномена, растягивающего и сжимающего ткань реальности. Эта сила смертоносна.

В новой теории, ученые из Принстонского университета предсказали один из сценариев того, что может произойти, если в результате высокоэнергетических космических катаклизмов (например, при слиянии двух черных дыр или двух нейтронных звезд), появившиеся гравитационные волны столкнуться между собой.

Гравитационные волны для иллюстрации примера часто сравнивают с кругами на воде, которые возникают, если бросить камень. Однако, если частица или объект движется со скоростью света, могут появиться плоские гравитационные волны. По мнению ученых, если волны будут достаточно большими, тогда их столкновение может создать гигантскую черную дыру, которая изменит пространство и время на огромной площади космического пространства.

Если это произойдет рядом с Землей, то не только всему живому, но и самой планете и всей Солнечной системе придет конец.

Черная дыра-изгой

Ученые не раз задавались вопросом о возможности «выброса» галактиками своих центральных черных дыр. Однако долгое время доказательств этого явления астрономы не могли обнаружить. Но в 2017 году галактика 3C186 преподнесла исследователям космоса настоящий сюрприз.

По мнению ученых, раньше галактика 3C186 представляла собой две отдельные галактики, которые в какой-то период своей истории слились в одну. Новая галактика обрела вполне явные очертания и форму, вместо предполагаемого беспорядочного строения, но главный сюрприз преподнес ее центр: ученые, полные надежд найти в нем сверхмассивную черную дыру, вообще ничего не нашли.

Позже черная дыра все-таки обнаружилась, только в 35 000 световых годах от галактического центра 3C186. Когда произошло столкновение двух звездных скоплений, столкнулись и их центральные галактические черные дыры, что в итоге привело к появлению сверхмассивной черной дыры. Данное событие, вероятнее всего, создало очень мощные гравитационные волны, которые эту новообразованную черную дыру и вытолкнули из галактики, объясняют ученые.

Сделать это, впрочем, оказалось не так-то просто, продолжают исследователи. Для выброса черной дыры из галактического центра потребовалось энергия, эквивалентная взрыву 100 миллионов сверхновых. Ученые до сих пор не разобрались в том, что же там произошло на самом деле, но уже становится понятным, что существуют силы, способные противостоять даже мощи самих черных дыр.

Что интересно, черная дыра-изгой продолжает двигаться к границам своей галактики. При текущих темпах она будет полностью выброшена за ее пределы примерно через 20 миллионов лет.

Обратный ход времени

Черные дыры образуются, когда происходит гравитационный коллапс (сжатие) достаточно массивной звезды, либо коллапс центральной части галактики или протогалактического газа. В этот момент в космос выбрасывается колоссальный объем гамма излучения. Последнее в свою очередь представляет собой наиболее яркое электромагнитное события, происходящие во Вселенной и до сих пор не до конца изучено учеными.

В 2018 году в пойманных сигналах гамма-излучения были обнаружены весьма странные признаки, которые, по мнению исследователей из NASA, можно интерпретировать как «обратный ход времени». Обычно при каждом событии гамма-выброса происходит излучение волны с определенной сигнатурой, которое никогда не повторяется. В обнаруженных же сигналах содержались аномалии, которые, как оказалось, невозможно объяснить с позиции ни одной теоретической модели. Эти сигналы представляли собой особые волнообразные структуры, которые были повернуты во времени так, как будто их начало находилось в конце вспышки, а конец — в первые мгновения выброса.

Для некоторых физиков подобного наблюдения оказалось достаточно для того, чтобы заявить о свидетельстве обратного хода времени. Согласно же другому и, скорее всего, более реальному объяснению, лучи гамма-выброса на своем пути могли столкнуться с некоей материей, наделившей волны сигнатурой, которая была принята учеными за обратный ход времени. Вполне возможно, что лучи ударились о некое скопление материи, которая подействовала на них как отражающая поверхность. Тем не менее не исключается возможность, что речь идет о совершенно новом законе физики, первым примером которого стали ученые в 2018 году.

Призраки погибших вселенных

В августе этого года британский физик Оксфордского университета Роджер Пенроуз сделал весьма громкое заявление. Он и его команда утверждают, что до появления нашей Вселенной, то есть до Большого взрыва, существовала другая вселенная. На такой вывод ученых натолкнул ряд наблюдаемых световых аномалий в микроволновом фоновом излучении, которые, по словам Пенроуза, представляют собой световые спирали, оставшиеся от черных дыр, принадлежавших предыдущей вселенной, существовавшей до Большого взрыва.

В одной из своих теорий еще более знаменитый британский физик Стивен Хокинг предположил, что черные дыры, после того, как потеряют основную массу своих частиц, пропадают. Эти гипотетические частицы носят название гравитонов. Они не имеют массы, электрического и иного заряда, но при этом обладают энергией и поэтому участвуют в гравитационном взаимодействии.

Когда одна вселенная погибает и появляется новая, эти гравитоны, как считает, Пенроуз, становятся частью новой вселенной. Ученый и его коллеги убеждены, что обнаружили эти уцелевшие «остатки» в микроволновом фоновом излучении. Они назвали обнаруженные световые аномалии «точками Стивена Хокинга». Если наблюдения ученых подтвердятся, нас ждет серьезная редактура теории Большого взрыва.

Поделиться своим мнением об этих открытиях вы можете не только в комментариях, но и в нашем официальном Telegram-чате Hi-News.ru.

10 новых удивительных открытий, связанных с черными дырами

21 комментарий Оставить свой

  1. Congroo-desu

    Что не так с G-классом?

  2. Kvazar666

    Последнее "открытие" полнейшая наркомкния.

    • Congroo-desu

      Kvazar666, Мы же в симуляции, проблем быть не должно

  3. Congroo-desu

    G-класс. Что с ним?

  4. kirfoton

    Черные дыры... Мне понятно, почему у ч. дыры есть горизонт событий. Потому что слишком близко к сингулярности настолько сильная гравитация, что первая и вторая космические скорости согласно расчётам должны быть больше скорости света, а эта скорость - предел. Но вот вопрос, с которым я еще не разобрался : почему говорят, что приливные силы на границе дыры равны бесконечности ? Ведь бесконечной силе соответствует бесконечная энергия и масса - чего не наблюдается в реальности...

    • Kvazar666

      kirfoton, Ничего тебе не понятно, горизонт событий это граница между бытием и небытием, за ним не существует ни времени, ни простоанства ни энергии(положительной), это во первых. Во вторых о какой "реальности" идет речь, вы были у ГС, или что? На самом деле все происходило БЫ в точности так как вы сказали - до бесконечности, но дело в том, что в реальном мире не существует бесконечностей, это вам не математика, в фтзике всегда и везде все куда то упирается вверху или в низу. Так вот исходя из современных представлений любая энергия имеет свой гравитационный радиус в том числе и энергия того, что падает на ЧД, короче дабы не морочить вам голову скажу так, все что падает на ЧД обречено само превратится в ЧД еще до пересечения ГС, даже фотоны. А сама ЧД представляет из себя область пространства времени без пространства времени и горизонт событий это что-то вроде скорости света, его не возможно не только пересечь, но даже достигнуть.

      • Tech

        Kvazar666, Нужно добавлять в каждом предложении слово "кажется" и "возможно"

        • Kvazar666

          Tech, Я могу это добавить по поводу самой возможности существования ГС и ЧД, о чем я не ручаюсь.Но если они существуют то все будет в точности так как я это описал выше.

      • kirfoton

        Kvazar666, короче, ясное дело, что дело тёмное...

  5. soso

    Иди-ка сюда детка,вот тебе конфетка!
    Дядя Петя, ты дурак?

  6. Baksov

    Новый обзор из цикла "В гостях у сказки".

  7. Razik

    Уважаемый автор,
    Лора Хоутон-Мерсини математически доказала невозможность существования чёрных дыр. По прошествии нескольких лет после публикации её выкладок нет ни одного опровержения по поводу её научной работы. Складывается впечатление, что научный мир не желает отказываться от, на мой взгляд, спекуляций в этой области астрофизики. Буду весьма благодарен за ссылки, опровергающие вывод Лоры Хоутон-Мерсини.

    • Kvazar666

      Razik, Не читал ее опровержения, но я так же более чем уверен, что существование ГС-ЧД мало вероятным. Но эта проблема является лишь частью гораздо более глобальной прблемы, проблема не правильной интерпретации принципа эквивалентности массы и энергии, но это я пока далеко забежалл наперед... Дело в том, что гравитационный коллапс в результате которого должна образоваться ЧД это своего рода замкнутое кольцо, где гравитация(читай - замедление времени в пространчтве) порождает больше энергии в собственной системе отсчета коллапсирующей массы, а энергия порождает еще больше гравитации, и в определенный момент этот замкнутый круг разрывается образованием горизонта событий - граница 0 времени. Так -что, само существование черных дыр является следствием того общепринятого мнения, что любая энергия во всех ее проявлениях "искривляет простраство-время".
      А теперь на секудочку представим, что это не так, и только энергия обладающая массой покоя может замедлять время в пространстве , в таком алучае не будет никпкого замкнутого кольца при гравитационном коллапсе и горизонт событий не образуется. Я как раз являюсь приверженцем второго варианта.

  8. macss

    Что такое ЧД? Это тоннель в Шаре Галактики! Шириной
    около 10 км и длинной около 6 световых лет. За
    стенами тоннеля, в шаре Галактика находится "темная материя"
    под гигантским давлением. Внутри тоннеля, на расстоянии
    около 2,5 св.лет от входа, со стороны северного и южного
    полюса, находятся нейтронные звезды диаметром около 10км.
    Причина образования ЧД: Шар Галактики диам. 6 св.лет
    катится по своей орбите со скоростью 120 км/сек. Так как
    внутри Галактики находится "темная материя" в жидком
    состоянии то на полюсах Галактики, где скорость вращения
    равна нулю, по законам Гидродинамики образуются Воронки.
    Если из ванны с водой вытащить пробку, то неизбежно образуется
    воронка, по одним и тем же законам гидродинамики.
    В случае с Галактикой это происходит под влиянием скорости
    движения/вращения Галактики.
    Звезда по имени Солнце превращается в ЧД??? Не смешите
    мои тапочки! Где Масса Галактики? Где скорость вращения/движения?
    Что за Мусор в виде Солнечной Системы на орбите?
    Ох уж эти сказочники! Умеют мозги запудрить!

  9. markda

    Не перестаю удивляться количеству и качеству написанного Вами бреда, спасибо за веселье

    • macss

      markda, Деменция! В двух словах: "Крыша поехала!"
      Первым признаком является отрицание всего и вся!
      Вторым признаком является Тремор/дрожание пальцев рук.
      Начинается с безымянного пальца левой руки!
      Третьим... пока подождем!

  10. [email protected]

    Мне вот интересно, учёные обнаружили черную дыру массой примерно в 800 миллионов солнц на расстоянии в 13,1 млрд.с.л., но ведь это испускаемый ею свет достиг нас спустя такое время, а какова эта дыра сейчас в режиме онлайн вот что интересно и какова её масса теперь и вообще существует ли она сейчас??? Вот в чем вопрос?

  11. [email protected]

    Да и вообще эта черная дыра, не остатки ли предыдущей вселенной?

  12. Darter88

    Я так понял ,что гравитоны Хокинга обладающей энергией, но не имеющий массу глубоко насрала на ОТО и СТО Эйнштейна! Значит Эйнштейн мошенник-плагиатор, не?

  13. SU666OTA

    После чтения статьи осталось глубокое (подсознательное?) впечатление, что именно Чёрные Дыры (всевозможных модификаций! …:)) владеют и распоряжаются нашей Вселенной…
    Среди разнообразных открытий современной астрофизики для меня, дилетанта, остаётся открытым вопрос:
    А нет ли случайно среди огромного, неисчислимого множества наблюдаемых галактик, звёздных скоплений или любых других Вселенских образований таких, что образованы не из "традиционного" вещества, а из АНТИвещества, антиматерии ???
    Насколько мне известно, парадокс "перекоса", абсолютного преобладания материи над антиматерией в нашей Вселенной остаётся необъяснимым, но если уж фантазировать вволю, что называется от души, то почему бы не предположить, что это преобладание является локальным? То есть захватившим гигантскую часть Мироздания, но всё же не повсеместным? И если среди наблюдаемых звёздных миров какой-то один (?) чудом (а вдруг!) всё-таки образован из антиматерии, каким образом этот необыкновенный факт можно подтвердить или опровергнуть – дистанционно, на расстоянии МИЛЛИАРДОВ световых лет ???
    Собственно говоря, с темой чёрных дыр эти рассуждения↑ связаны очень просто:
    Предположив существование в нашей Вселенной звёздных скоплений, образованных из антиматерии, логично предположить и существование чёрных дыр из той же антиматерии/антивещества, не так ли? Позвольте наконец задать вопрос, ради которого я и развернул эти↑ предварительные рассуждения:
    Что произойдёт при СТОЛКНОВЕНИИ (прямом, лобовом!) двух чёрных дыр – "нормальной" и "аномальной", то есть образованной из АНТИвещества?
    Моего воображения недостаточно, чтобы представить последствия такого фантастического, воистину невероятного события. Но где-то на краю сознания рисуется картина страшная и апокалиптическая!…:(( Не случится ли нового Большого Взрыва – ну не сáмого Большого, но такого, что всю прилегающую часть Вселенной уж точно искорёжит!
    •• P.S.••
    Очень жаль, что задать свой сакраментальный вопрос Стивену Хокингу я так и не успел… Но может быть, кто-нибудь из "знатоков", прочитавших мой обширный комментарий, мне сможет всё-таки ответить? Жду с нетерпением!…:))
    ★Æ★

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.