Изучая мир, дети, а затем и повзрослевшие уже люди, постепенно расширяют свои горизонты, вовлекая в круг своих интересов все более глобальные понятия. Когда дело доходит до изучения Космоса и Вселенной, одним из первых вопросов становится – почему черная дыра черная? Чтобы дать ответ на него, необходимо хоть немного разобраться в природе этого явления.
Почему образуются черные дыры
Любой предмет во Вселенной устроен из частиц, составляющих его материю. Обладая определенным зарядом, они удерживаются на расстоянии друг от друга, не разлетаясь в пространстве, но и не слипаясь между собой.
Применительно к звездам происходит тоже самое. Частицы материи, из которых они состоят, сохраняют свое положение благодаря излучаемой светилом энергии термоядерных реакций. Но, поскольку она имеет конечное значение, с течением времени она иссякает и начинается процесс уплотнения материи. В результате происходит медленное, но неотвратимое сжимание звезды, сопровождающееся нарастанием плотности составляющего ее вещества.
Такое катастрофическое «схлопывание» светила называется коллапсом. Итогом становится появление небесного тела небольшого размера с огромной массой. Для большей наглядности такого явления достаточно представить себе Земной шар, вес которого вмещен в сферу диаметром 1 см.
Чтобы образовалась устойчивая черная дыра, исходная масса схлопывающейся звезды должна быть не меньше тройной массы нашего Солнца. Ученые называют цифры гораздо большие. Для возникновения новой дыры масса коллапсирующего светила должна быть больше солнечной минимум в 10 раз.
Почему черная дыра неплотная
Из курса физики каждому известно, что любые предметы, обладающие массой, способны притягивать другие объекты. И чем масса больше, тем сильнее возникающее вокруг них поле, в приложении к крупным космическим объектам названное гравитацией. Благодаря наличию гравитационного поля, вокруг звезд вращаются планеты, которые, в свою очередь, имеют спутники.
При возникновении черной дыры сила гравитационного поля достигает огромных значений, что приводит к искривлению пространства-времени. Центр новообразования получил название сингулярность, а расстояние от него до границы, или горизонта событий, называется радиус Шварцшильда. Для Солнца, превратившегося в новую черную дыру, этот показатель соответствовал бы 3 км.
Это позволяет говорить о том, что черная дыра не что иное, как область Вселенной, в которой прекращают действовать обычные законы физики, а любая материя в обычном понимании исчезает. Время внутри этого объема останавливается, а линейное пространство скручивается. Это является ответом на вопрос, часто возникающий при знакомстве с подобным космическим явлением, – почему в черной дыре нет времени?
Почему черная дыра черная
Черная дыра также является небесным телом. Только ее ядро имеет настолько огромную массу, что возникшее вокруг него гравитационное поле способно притягивать частицы материи со скоростью, превышающую скорость света. Поскольку световые лучи представляют собой поток квантов, они также подвергаются воздействию силы притяжения. Попадая в горизонт событий (зону, где гравитация становится больше скорости света), световые частицы не могут противостоять гравитационному полю и поглощаются черной дырой. В результате образуется область полной темноты, из которой не выходит никакого света. Вот почему черная дыра черная — для наблюдателя она выглядит как непроглядное пятно на фоне окружающей Вселенной.
Почему невозможно обнаружить черную дыру
Полное поглощение любых частиц и лучей, попадающих в горизонт событий, приводит к тому, что черную дыру невозможно увидеть с помощью всевозможных приборов. Не имея отражения, не испуская никаких излучений видимого спектра, она остается невидимой.
Обнаружить ее можно только благодаря искажениям окружающего пространства, вызванным воздействием гравитационного поля. А также наблюдая за расположенными рядом с ней космическими телами и частицами.
Единственным излучением, которое можно уловить с помощью современной аппаратуры являются рентгеновские лучи. Этот вид энергии способен преодолеть горизонт событий и показать, в каком месте Вселенной когда-то произошло «схлопывание» сверх тяжелой звезды.
Самое загадочное явление Вселенной
Несмотря на то, что ученые активно прорабатывают различные теории о природе черных дыр, информации о них все еще недостаточно. И исследователи не могут полностью гарантировать истинность своих научных выкладок. В большинстве своем – это математические расчеты и допущения. И даже ответ на простой «детский» вопрос «почему черная черная дыра?» – это кропотливо просчитанные математические анализы и теории.
