489

Что такое горизонт событий?

Что такое горизонт событий? Сингулярность, Черная дыра, Горизонт событий, Космос, Астрономия, Исследования, Стивен Хокинг, Длиннопост

Изучением черных дыр всерьез физики занялись не так давно — хотя сама концепция их существования появилась еще в позапрошлом веке. Но идея присутствия где-то в космосе таких объектов казалась настолько фантастической и недоказуемой, что практически не рассматривалась всерьез. В этой статье — рассказ об истории открытия «застывших звезд» и о том, что происходит с пространством и временем на границах черной дыры.

Долгая история неверия


В 1783 году священник из английской деревни Торнхилл Джон Митчелл представил в журнал «Философские труды Лондонского Королевского общества» свою статью. В ней он писал, что достаточно массивная и компактная звезда будет иметь столь сильное гравитационное поле, что свет не сможет уйти от нее далеко — он будет затянут обратно за счет гравитационного притяжения. Митчелл считал, что таких объектов в космосе может быть очень много, но увидеть их невозможно — так как их свет поглощается ими же. Тем не менее теоретически их гравитационное притяжение можно обнаружить. Статья не вызвала ажиотажа в научном сообществе и прошла практически незамеченной.


Спустя несколько лет французский ученый Пьер-Симон Лаплас, незнакомый с работой Митчелла, выдвинул схожую гипотезу. Он опубликовал ее в своем труде «Система мира», однако после второго издания теория из книги исчезла — по всей видимости, Лаплас решил, что о такой дурацкой идее и говорить не стоит.

Что такое горизонт событий? Сингулярность, Черная дыра, Горизонт событий, Космос, Астрономия, Исследования, Стивен Хокинг, Длиннопост

Жизненный цикл звезды чем-то похож на человеческий — она рождается и умирает. Вначале огромное облако газа (преимущественно водорода) в космосе начинает сжиматься под воздействием собственной гравитации, его молекулы все чаще сталкиваются друг с другом, и их скорости увеличиваются. Газ разогревается, и при определенной температуре возникает реакция термоядерного синтеза, в результате которой образуется гелий. В ходе реакции выделяется тепло и излучается свет. Так возникает звезда. Тепло создает дополнительное давление, которое уравновешивает гравитационное притяжение, и звезда перестает сжиматься — в стабильном состоянии она может существовать более миллиона лет. Но рано или поздно запасы реагирующего водорода у звезды иссякают, и она начинает остывать и сжиматься.


Тут сравнение с человеческой жизнью заканчивается, потому что дальнейшая судьба светила зависит от его массы. Из небольших звезд получаются белые карлики, объекты с плотностью в сотни тонн на кубический сантиметр. В космосе их обнаружено довольно много, и наше Солнце со временем пополнит их ряды. Из более крупных светил образуются нейтронные звезды. Их размер куда меньше, чем у белых карликов, зато плотность составляет сотни миллионов тонн на кубический сантиметр.


И, наконец, если масса звезды достаточно велика, то образующаяся нейтронная звезда под воздействием гравитации сжимается все сильнее и сильнее, пока не станет черной дырой.

Что такое горизонт событий? Сингулярность, Черная дыра, Горизонт событий, Космос, Астрономия, Исследования, Стивен Хокинг, Длиннопост

Одним из важнейших достижений Эйнштейна было открытие природы гравитации. Ученый показал, что она, по сути, является искривлением пространства. Под воздействием массивных объектов оно «проминается», как натянутая эластичная ткань, на которую положили тяжелый предмет. Продолжая это сравнение, можно сказать, что точно так же в виде тяжелого шара можно представить и Солнце, а Земля, будучи значительно более мелким шариком, не притягивается к нему, а всего лишь вращается в получившейся воронке (с той только разницей, что настоящий шарик со временем скатился бы вниз).


Так же можно представить и рождение черной дыры — шар на натянутой эластичной ткани становится все более маленьким и плотным, и ткань все сильнее прогибается под его весом, пока наконец он не становится настолько маленьким, что она просто смыкается над ним и он пропадает из поля зрения. Примерно так происходит и в реальности: пространство-время вокруг звезды свертывается, и она пропадает из Вселенной, оставляя в ней лишь сильно искривленную область пространства-времени. В самой же черной дыре искривление пространства-времени становится бесконечным — такое состояние физики называют сингулярностью, и в нем нет ни пространства, ни времени в нашем понимании.

Что такое горизонт событий? Сингулярность, Черная дыра, Горизонт событий, Космос, Астрономия, Исследования, Стивен Хокинг, Длиннопост
Из-за происходящего искривления лучи света, идущие от звезды, меняют свои траектории. Если представить себе эти лучи как конусы, вершина которых — у звезды, а «подошва» — это круг расходящегося света, то можно сказать, что в процессе коллапса эти конусы постепенно все больше наклоняются внутрь, к звезде. Наблюдателю, смотрящему на этот процесс, будет казаться, что свечение становится все более тусклым и красным (это потому что красный свет имеет наибольшую длину волны). В конце концов искривление (то есть гравитационное поле) станет настолько сильным, что ни один луч света не сможет выйти наружу.


Согласно теории относительности, ничто не может двигаться быстрее света, и это означает, что начиная с этого момента ничто не может выбраться за пределы этого гравитационного поля. Эту область пространства, из которой нет выхода, и называют черной дырой. Ее граница определяется по траектории тех световых лучей, которые первыми потеряли возможность выйти наружу. Она называется горизонтом событий черной дыры — так же как, глядя из окна, мы не видим, что находится за горизонтом, так и условный наблюдатель не может понять, что происходит внутри границ невидимой мертвой звезды.

Что такое горизонт событий? Сингулярность, Черная дыра, Горизонт событий, Космос, Астрономия, Исследования, Стивен Хокинг, Длиннопост

Убеждение, что ничто не может покинуть черную дыру, было незыблемым до 70-х годов XX века. А в 1974 году Стивен Хокинг предположил, что черные дыры в результате квантовых процессов все же излучают разнообразные элементарные частицы, преимущественно фотоны. В 2010-х годах разные группы ученых в лабораторных условиях подтвердили его предположение. При этом в природе такого излучения пока не было обнаружено, как, впрочем, и самих черных дыр — Нобелевская премия за их открытие еще ждет своего счастливчика.


Канал: https://www.youtube.com/channel/UC-RyhIEG3is1Sfe70-dHYQw

Группа: https://vk.com/club66650642

Найдены возможные дубликаты

+18

В смысле, чёрных дыр не обнаружено?

раскрыть ветку 18
+24

Потому что всё что здесь написано это ГИПОТЕЗА. Да что там черные дыры, даже планет в других звездных системах никто никогда не видел, они существуют ГИПОТЕТИЧЕСКИ по каким-то внешним признакам типа "мерцания" звезды или каким-то гравитационным эффектам но НИКТО и НИКОГДА еще не видел планет вращающихся вокруг других звёзд. Прикинь. И в астрофизике и астрономии такое на каждом шагу.

раскрыть ветку 15
+10

Что за бред, теория- это возможность существования, а наличие других планет и черных дыр доказано давно, а если вы считаете, что доказательством является исключительно визуальный контакт, то есть видение нашим ниочемным спектром, то это бред, 99% научных открытий не поддается варианту- " пока не увижу не поверю" - верх ограничннности

раскрыть ветку 3
+7

Недавно засекли гравитационные волны, которые возникли при соединении двух чёрных дыр в одну. Вроде бы.

раскрыть ветку 9
-1
Гравитация, как говорится, тоже теория. И, с другой стороны, опровергнуть существование чайника Рассела на 100% нельзя. Как и доказать. Но все равно плюсану за дотошность))
+1

Ученые, сука, осторожные.) Все что обнаружено считается ТЕОРЕТИЧЕСКИ черной дырой ))

раскрыть ветку 1
0

Теоретически здесь означает, что некоторые измерения с позиции экспериментально доказанной и подтвержденной опытом теории (А здесь понятие теории берется из математической логики, где теория - множество формул, которое в данном случае непротиворечиво на модели для которой определена. А в физике все описывается моделями, которые имеют границы применимости и моделируют - описывают - нашу вселенную) позволяют в рамках существующей модели сделать выводы, в данном случае черные дыры предсказаны ОТО и измерения их подтверждают, но их никто ещё прямо не зафиксировал. Так что теоретически не означает - "ну может да, а может нет", а означает - "имеются данные, которые в рамках теории предсказывают существования черных дыр"

+5

Горизонт событий - это моё окно! За ним движения, праздники, фейерверки. А внутри почти бездвижный я и монитор передомной.

раскрыть ветку 1
+4
И никто за ним тебя не замечает.
Иллюстрация к комментарию
+22

Совершенно пустой пост для мультяшек, доказано давно существование дыр, их местоположение сотен если не тысяч уже известно (если не считать тех, что в центе галактик). Бред сивой кобылы а не пост. Хотя есть теория у меня , что автор через черную дыру попал к нам из годов эдак 50-х... тогда все ясно

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 3
+3
этот пост чистая реклама паблика
раскрыть ветку 1
0

— В общем, горизонт событий — это офигенно сложно, если в общем рассказывать, врать не буду, ну чисто для сколлапсировавшего объекта — гравитация настолько сильная на конкретном, типа, расстоянии, что никакая информация от объекта на волю уже не поступает, все в него валится, из него — ничего. Кванты света и прочая электромагнитноволновая шняга — не излучается.

0

Плюс тебе за клевую картинку)

+5
Я так и не прочел что такое горизонт событий. Зачем тогда нужно было так называть пост?
раскрыть ветку 2
+13

"Эту область пространства, из которой нет выхода, и называют черной дырой. Ее граница определяется по траектории тех световых лучей, которые первыми потеряли возможность выйти наружу. Она называется горизонтом событий черной дыры..."


Или я не прав?

раскрыть ветку 1
0

Не прав, так как не обяснено что за события, и видно ли их с другой точки.

+3

Священник опубликовал научную статью... Видимо Джону Митчеллу не сказали, чем на самом деле занимаются священники...

раскрыть ветку 2
0
..священники-католики
раскрыть ветку 1
0

Глава священников,  спустя 200 лет только признал, что Земля круглая.
Еретики матьих.

+2
Спасибо за простое объяснение, простым смертным вроде меня всегда было интересно "как" появляются чёрные дыры.
Алсо, кто-нибудь может представить ситуацию, будь у вас в руке кубик 1см³, Земля бы притягивалась к нему, или он к Земле? Хотя это имхо странный вопрос ввиду того, что они как-бы всё-равно будут сближаться с одинаковой скоростью относительно друг друга.
И что тогда будет, когда кубик коснется земной поверхности? Пробьет кубическую дыру, дойдёт до центра Земли(ну или Земля дойдёт своим центром до него)?
раскрыть ветку 5
+3

Немного отвлеченно, но мне так объяснили, насколько тяжелая на самом деле вода: вот метр (разводим руки) - это же немного, да? Кубик со стороной метр - небольшой же кубик, верно? А если это кубик воды, он весит тонну. Блять, ебучую ТОННУ!!!

+4

Есть видео, в котором отвечают на твой вопрос: https://www.youtube.com/watch?v=yfeNgR5b8d8

раскрыть ветку 1
0

кстати очень интересное видео

+1

чтобы удерживать кубик 1см.куб. плотностью нейтронной звезды - нужна сила, с которой гравитация нейтронной звезды его сжимает. уберите эту силу - что будет?

Ответ - большой бабах.

0
Кубик с плотностью чего? Или кубик массой со что?
0

Кто от кого улетает - корабль от земли или земля от корабля?

0
есть теория что к черным дырам применимы свойства микромира а значит есть вероятность что она может "терять вес" и с временем исчезнуть.. 
0

"в виде тяжелого шара можно представить и Солнце, а Земля, будучи значительно более мелким шариком, не притягивается к нему, а всего лишь вращается в получившейся воронке (с той только разницей, что настоящий шарик со временем скатился бы вниз)."

А почему Земля со временем не приближается к Солнцу, Луна к Земле и т.д.?

раскрыть ветку 1
0

Шарик испытывает трение, и его линейная скорость постоянно уменьшается, Земля в первом приближении не испытывает трения при движении в космосе. Луна же замедляется из-за действия приливных сил и постепенно отдаляется от Земли. Из-за этого, к слову, вращение Земли так же замедляется

0
Ну хоть наконец-то стало понятно на примере шара на ткани
раскрыть ветку 1
+1
Смотри ещё прикол. Если нарисовать на ткани окружность и её радиус, а потом в центр окружности положить шарик, то при растягивании ткани число пи (это, напомню, отношение длины окружности к радиусу) для данной окружности начнёт отличаться от обычного (3,14...). На этом построена геометрия лобачевского, у которого параллельные прямые пересекаются, как раз из-за гравитационных возмущений.
0

>пространство-время вокруг звезды свертывается, и она пропадает из Вселенной

Дочитал до этого места, дальше читать перехотелось. К автору вопрос: у тебя пруфы есть или ты перед тем как опубликовать сенсацию и получить нобелевку решил словить плюсов на пикабу?

0
1783 год... Священник... Рассуждает о гравитации звёзд...
Я из этого понял только то, что, по видимому, нихрена не знаю о 18 веке.
раскрыть ветку 1
0
Библиотеки изначально были прерогативами монастырей. Именно священослужители были на заре европейской науки основным костяком ученого сообщества. Потому что только у них было достаточно времени, что бы обсуждать и практически изучать проблемы мироздания. Остальным надо было круглый год хозяйство вести, что бы не помереть, ну или военную лямку тащить.
0
Тут сравнение с человеческой жизнью заканчивается, потому что дальнейшая судьба светила зависит от его массы

У человека жизнь тоже часто зависит от массы (

0
Воды 80 процентов, дохера истории, ничего по делу нет, минус поставил.
ещё комментарии
-4

"пространство-время вокруг звезды свертывается, и она пропадает из Вселенной, оставляя в ней лишь сильно искривленную область пространства-времени. В самой же черной дыре искривление пространства-времени становится бесконечным — такое состояние физики называют сингулярностью, и в нем нет ни пространства, ни времени в нашем понимании."


Автор забылдобавить что всё что написано это всего лишь ГИПОТЕЗА, так как никто точно не знает чтоже такое Черная Дыра. В общем из разряда "мне сегодня такое приснилось! Ща расскажу!"

раскрыть ветку 5
0

а я себя настроил на ту инфу, которую показали в интерселларе и мне стало легче жить.

раскрыть ветку 1
0

Легче жить от чего? От того что тебе показали бредятину с "нырком" в черную дыру? Да там весь фильм можно разобрать на косяки потому что по сути это не научная фантастика а Мелодрама.

0

Между обоснованной научной теорией и "мне сегодня такое приснилось! Ща расскажу!" - громадная разница. Видимо, научно-популярные посты всегда привлекают воинствующих мракобесов...

раскрыть ветку 2
-1

Всё что мы здесь читаем это ТЕОРЕТИЧЕСТКАЯ физика и не более. И Хокинг занимается тоже Теоретической физикой и все прочие. Ты понимаешь что такое теория?

раскрыть ветку 1
-9

Один джентльмен придумал, что скорость света у него максимально возможна, а не максимальная из измеренных.  При помощи этой теории из простого уравнения натянул сову на глобус. Логично, если скорость является постоянной, то надо растягивать-сжимать остальное, т.е. массу, время и пространство.
На основании этого фантазма  - нарисовали кучу картинок про всякую хрень типа черной дыры и искривление пространства-времени.

А потом:

"При этом в природе такого излучения пока не было обнаружено, как, впрочем, и самих черных дыр"

Великолепно!

раскрыть ветку 21
+1

вы путаете причину и следствие. то что скорость света конечна и является максимально возможной знали до Эйнштейна.
А что черных дыр не обнаружено - так вы просто не в курсе. Их давно уже обнаружили

раскрыть ветку 20
0
Голос с заднего ряда:

Сверхсветовые скорости вполне себе благополучно существуют. Скорость света является максимальной лишь для частиц/волн/чего-либо ещё, несущих информацию и энергию.

раскрыть ветку 1
раскрыть ветку 1
-7

Интересно, если Вам не известно то, что двигается быстрее скорости света то как Вы можете отрицать, что такое не возможно в принципе?


Не надо путать шумиху о черных дырах с обнаружением черных дыр.
И интерпретацию результатов в рамках ОТО с доказательствами этой ОТО. ;)

"Поэтому наблюдаемые данные анализируются и интерпретируются, прежде всего, в контексте ОТО ...


Поэтому утверждения о непосредственных доказательствах существования чёрных дыр, в том числе и в этой статье ниже, строго говоря, следует понимать в смысле подтверждения существования астрономических объектов, таких плотных и массивных, а также обладающих некоторыми другими наблюдаемыми свойствами, что их можно интерпретировать как чёрные дыры общей теории относительности."
(c) wiki

раскрыть ветку 15
ещё комментарии
ещё комментарии
Похожие посты
Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: