В запутанных чертогах черных дыр сталкиваются две фундаментальные теории, описывающие наш мир. Существуют ли черные дыры на самом деле? Похоже, что да. Можно ли разрешить фундаментальные проблемы, которые всплывают при ближайшем рассмотрении черных дыр? Неизвестно. Чтобы понять, с чем имеют дело ученые, придется немного погрузиться в историю изучения этих необычных объектов. И начнем мы с того, что из всех сил, которые существуют в физике, есть одна, которую мы не понимаем вовсе: гравитация.
Несмотря на то, что черные дыры показываются во многих фантастических фильмах, астрофизики до сих пор не знают, как они выглядят на самом деле. Кажется, время неведения отчасти прошло — исследователи из Нидерландов провели сложные расчеты и выпустили видео, в котором черную дыру можно детально рассмотреть внутри виртуальной реальности. Проект осуществлен в рамках финансируемой Европейским союзом программы BlackHoleCam по изучению черных дыр.
Есть несколько способов создать черную дыру, от коллапса ядра сверхновой до слияния нейтронных звезд с коллапсом огромного количества вещества. Если брать нижний предел, черные дыры могут иметь 2,5 — 3 массы Солнца, но на верхнем пределе сверхмассивные черные дыры могут превышать массу в 10 миллиардов солнечных. Они, как правило, находятся в центрах галактик. Насколько они стабильны? Какая черная дыра иссякнет первой: большая и прожорливая или маленькая?
На самом деле, они давно подозревали, что в центре нашей галактики находится сверхмассивная черная дыра, и теперь у них есть убедительные доказательства, подтверждающие это. Используя Очень большой телескоп — массив из четырех отдельных телескопов, расположенных в пустые Атакама в Чили — ученые наблюдали за альфой Стрельца, объекта в центре Млечного Пути, который считают сверхмассивной черной дырой. Во время работы ученые наблюдали три ярких вспышки возле Sagittarius A*, которые замкнули контур на 280 миллионов километров всего за 45 минут. Это примерно 30% от скорости света.
Мы не раз писали о способности черных дыр поглощать практически любую материю Вселенной. Однако за последнее время наука смогла обнаружить целый арсенал других всевозможных особенностей этих объектов. Оказывается, они не только способны двигаться почти со световой скоростью и проявлять признаки настоящих космических маньяков, уничтожая и пожирая все на своем пути, но еще и демонстрировать существенно более гибкое поведение, чем мы привыкли от них ожидать. Сегодня поговорим о том, на что еще способны эти объекты.
В мае этого года мы сообщали о публикации работы Стивена Хокинга, в которой он рассматривал природу нашей Вселенной и назвал ее частью более обширной Мультивселенной. Статья была написана в соавторстве с бельгийским коллегой Томасом Хертогом из Левенского католического университета, но как оказалось, она является не единственной последней работой одного из величайших физиков современности. На днях была опубликована еще одна работа, которую Хокинг успел закончить буквально за несколько дней до своей смерти. Статью, описывающую выводы физика, пришлось дописывать уже ее соавтору, профессору Кембриджского университета Малькольму Перри.
Статистический анализ 740 вспышек сверхновых показал, что на черные дыры может приходиться не более 40 процентов объема темной материи, имеющейся во Вселенной, что в свою очередь забивает очередной гвоздь в крышку гроба теории о массивных астрофизических компактных объектах гало. Согласно данной теории, источником темной материи могут являться первичные черные дыры. Наблюдение двух американских ученых из Калифорнийского университета в Беркли ставят под сомнение данную теорию.
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.
Что такое темная материя? Как на самом деле появляются сверхмассивные черные дыры? На этот старый вопрос, возможно, ответят первичные черные дыры. Космологи из Лейдена и Китая определили новый способ, посредством которого могли бы рождаться эти гипотетические объекты сразу после Большого Взрыва. Их работа была опубликована в Physical Review Letters.
Международное сотрудничество Японии и Швеции помогло прояснить, как гравитация влияет на форму материи возле черной дыры в двойной системе Лебедь Х-1. Результаты их работы, опубликованные в Nature Astronomy в этом месяце, помогут ученым дальше понять физику сильной гравитации и эволюцию черных дыр и галактик. Рядом с центром созвездия Лебедя находится звезда, вращающаяся вокруг первой черной дыры, обнаруженной во Вселенной. Вместе они образуют двойную систему, известную как Cygnus X-1. Эта черная дыра также является одним из самых ярких источников рентгеновских лучей в небе. Однако геометрия материи, которая порождает этот свет, была неопределенной. Исследовательская группа раскрыла эту информацию, благодаря новой методике рентгеновской поляриметрии.
Некоторые физики считали, что по периметру черной дыры находится «стена огня», которая испепеляет все, что всасывается ее мощным гравитационным притяжением. Однако команда ученых из Университета штата Огайо рассчитала объяснение того, что произойдет с электроном, падающим в обычную черную дыру с массой нашего Солнца. «Вероятность того, что электрон попадет в фотон в излучении и сгорит, пренебрежимо мала. Еще меньше она в случае гигантских черных дыр, которые встречаются в космосе», говорит Самир Матур, профессор физики. Исследование появилось в Journal of High Energy Physics.
Результатом анализа данных за 26 лет астрономических наблюдений стало официальное подтверждение предсказанной общей теорией относительности особенности движения звезды в сильном гравитационном поле сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Об этом сообщается в статье научного журнала Astronomy & Astrophysics.
Когда в черную дыру попадает очередная неудачливая звезда, то не всегда вся ее материя и энергия засасываются внутрь. Иногда из центра черной дыры вырываются гигантские струи плазмы (джеты, или релятивистские струи), и ученые впервые получили изображение формирования и расширения этой структуры. О своих наблюдениях астрономы поделились в журнале Science.
Зрелищное слияние двух нейтронных звезд, которые породили гравитационные волны, зарегистрированное прошлой осенью, вероятно, кое-что скрывало: рождение черной дыры. Эта новорожденная черная дыра будет самой маломассивной черной дырой из всех, когда-либо найденных. Новый анализ рентгеновской обсерватории «Чандра» занял дни, недели и даже месяцы после обнаружения гравитационных волн обсерваторией LIGO в августе 2017 года.
Астрономы Колумбийского университета в Нью-Йорке обнаружили целую плеяду из нескольких тысяч обычных черных дыр, окружающих сверхмассивную черную дыру Стрелец А*, располагающуюся в центре нашей галактики. Ученые отмечают, что наблюдения за этими объектами помогут проверить теорию относительности Эйнштейна. О своей работе исследователи поделились в статье журнала Nature.
Несколько дней назад, 14 марта, этот мир покинул один из самых выдающихся физиков современности, Стивен Хокинг. Несмотря на свою тяжелую болезнь, Хокинг успел написать множество научных книг, многие из которых стали настоящими бестселлерами, всю свою жизнь сохранял оптимизм, являлся активным популяризатором науки и даже стал своего рода поп-иконой, благодаря своему участию в различных развлекательных шоу. К сожалению, на момент смерти он так и не нашел ответа на один из самых интересных вопросов, решением которого он очень активно занимался последние годы: возможна ли полная потеря информации для Вселенной?
Изучение нескольких десятков галактик, находящихся в радиусе нескольких миллиардов световых лет от нашей собственной, позволило открыть несколько черных дыр, которые многократно превышают наши ожидания по поводу того, насколько большими они могут вырастать. Последнее исследование не только помогает нам лучше понять эволюцию этих загадочных астрофизических объектов, но и открывает для нас новые интересные вопросы. Например, каким образом черные дыры становятся настолько невероятно массивными?
Черные дыры — пожалуй, самые загадочные объекты во Вселенной. Они настолько плотные, что сила тяготения не позволяет ничему, даже свету, покинуть пределы черной дыры. Физики обнаружили множество черных дыр, от небольших до сверхмассивных, массой в миллионы или миллиарды солнечных. Важное свойство горизонта событий — что свет не может его преодолеть — создает границу в пространстве: как только вы ее пересечете, вы обречены оказаться в сингулярности. Но что вы увидите, падая в черную дыру? Погаснет ли свет или останется? Физики знают ответ, и он вам понравится.
Астрофизики надеются, что в течение следующих 12 месяцев они получат то, что никому до этого не удавалось. То, что может изменить или по крайней мере дополнить наше представление о понимании Вселенной. Черные дыры – астрофизические объекты, обладающие настолько мощной силой притяжения, что ничто не способно от них убежать. Даже свет. Альберт Эйнштейн когда-то предсказал их существование в своей общей теории относительности, но до сегодняшнего дня их никто никогда не видел. Все наши знания о них носят лишь теоретический характер, если не считать наблюдения оказываемых ими эффектов на другие объекты в космосе. Но проект Event Horizon Telescope может это изменить.
Астрономы уже давно изучают центр Млечного Пути, в котором находится сверхмассивная черная дыра Стрелец A*, по массе превосходящая наше Солнце в 4 миллиона раз. Но благодаря развитию технологий, у ученых появляются новые инструменты для наблюдений, позволяющие рассмотреть центр Млечного Пути в новых подробностях. Поэтому в окружении Стрельца А* нередко обнаруживаются новые, невероятно удивительные детали.