287

Кратко о черных дырах и их "возможностях"

Кратко о черных дырах и их "возможностях"

И так, мы узнали о скорости света и его значении, теперь давайте попробуем понять, что же такое эта «Черная дыра» о которой так часто говорят, но, забегу вперед, так никто и не видел…. Ученые лишь на 95% уверены, что они есть.

Скажу сразу тем, кто будет использовать данный пост в разрешении споров или чего-то подобного, не надо. Эта тема, если не полностью, то ее большая часть составляет теории и гипотезы, но многие из них относительно подтверждены.


Происхождение


Первое что нам нужно понять, это то, как она появляется. Изначально черная дыра является звездой, но большой массы, есть определенная граница этой массы, преодолевая которую звезда может стать черной дырой. В течение жизни звезды она постоянно эволюционирует и в конце происходит 2 варианта


1. Если звезда не превышает прежде сказанную массу, то происходит взрыв, высвобождая огромную энергию, используемую для продолжения строительства вселенной, можем сопоставить это с перегноем от растений, они погибают чтобы дать жизнь другим.


2. Если же все-таки превышает, то происходит коллапс, то есть также высвобождение энергии, но здесь из-за большой массы в ее центре слишком большая сила гравитации, что заставляет всю материю пытающуюся вырваться наружу, вернуться обратно в невероятно плотный и сжатый объект. Он и вызывает настолько сильное притяжение, что ему не может сопротивляться даже свет, именно он и называется «Черной дырой».


Внешний вид


Теперь вспомним, как мы видим предметы: вид и цвет предмета, это не более чем свет, отраженный от этого предмета в оптический фиксатор, у нас это глаза. А теперь обратимся к предыдущему пункту, оттуда мы знаем, что из черных дыр свет не выходит, что это означает? Верно, это означает, что мы ее не увидим. Я прикрепил картинку в начале поста, наиболее приближенную к реальности, но и она не передает настоящего представления о них. Я не просто так сказал слово «представление», ведь черную дыру никто и никогда не видел. Мы можем фиксировать ее гравитационную силу на пространство вблизи себя, и, возможно мы увидим это искривление вокруг нее, но не более. Их показывают с черным центром, но сделано это, как и многое находящееся в космосе, для более легкого представления, но выглядит это на самом деле, нет так.


Свойства границ


Горизонт событий – это некая граница черной дыры, имеющая две бесконечности пространства-времени (сложно понять для нашего разума, поэтому просто примите это, а для чего это вы поймете в следующем пункте). Первая бесконечность относиться к прошлому, а вторая к будущему.


Находясь непосредственно на горизонте событий, тело двигается к центру черной дыры и, проходя его, не может вернуться обратно во внешнее пространство. Предмет, попавший внутрь горизонта событий, вероятно, попадает в сингулярность*, а перед этим разрывается под силой притяжения черной дыры, и больше никогда не сможет вернуться обратно…


*Сингулярность – точка пространства-времени, в которой гравитация стремиться к бесконечности (данный факт понятен лишь математической формулой)


Но!


Одна из важнейших проблем ученых, в том, что законы, которым подчиняются объекты со значительной массой (От бактерий до бесконечного увеличения массы) не подходят для объектов с невероятно маленькой массой (От атомов до бесконечного уменьшения массы). Так вот, изучением законов, управляющих этими микрообъектами, занимается квантовая механика. До определенного времени ученые рассчитывали свойства черной дыры, лишь опираясь на законы, управляющие нами, но, с каждым новым открытием, важность квантовой механики все более заметна.


Так вот, если предположить, что черная дыра полностью подчиняется законам квантовой механики и не противоречит квантовому эффекту, то это означает что она будет производить излучение, именуемое излучение Хокинга (В честь Стивена Хокинга).


Излучение Хокинга – гипотетически это излучения разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов, что приводит к освобождению информации хранящейся в её «темной» части. Этот эффект приводит к испарению черных дыр, но время до испарения настолько велико, что даже будущие 50 поколений вряд ли смогут зафиксировать это.


Границы для времени


Вот мы и имеем представление о том, что такое черная дыра. Теперь я попробую рассказать о том, что примерно происходит на ее границах, ориентируясь на то, что я прочитал в разных источниках. Так как этот объект проявляет огромную гравитационную силу, то он влияет не только на свет, но и на время. Для начала напишу одну из гипотез, которая если вы хотите прочитать что-нибудь интересное и удивительно вам понравится. Допустим, мы находимся на границе черной дыры и будем смотреть в сторону ее центра, тогда мы увидим все прошлое, что было с ней и что в нее попало, но если мы повернем голову (напомню, это лишь гипотеза и в ней мы можем представлять такое) то увидим все будущее: что попадет в нее и произойдет с ней.


Второе, я прочитал в книге «Краткая история времени» С. Хокинга. Представим, что астронавт летит к черной дыре и прилетит туда в 11:00, но все это время он отправляет информацию о времени на ближайший спутник. Тогда 10:59:58 и 10:59:59 спутник примет, вторая с небольшой задержкой, но она будет незначительная, а вот 11:00 спутнику придется ждать целую вечность, то есть он никогда не получит этот сигнал…


На самом деле, если вы хотите просто понять что такое черная дыра и как она влияет на пространство и время близ себя, то вам больше знать и не надо, основу я вам дал. Дальше начинается ваша работа, если я хотя бы 2 человека заинтересую наукой, то мое дело уже принесло свои плоды. Учите то, что вам интересно, и не обращайте внимания на тех кто вас осуждает!


Вопросы и пожелания для следующих тем, с радостью, принимаются!)


Спасибо за внимание!

Наука | Научпоп

9.1K постов82.5K подписчика

Правила сообщества

Основные условия публикации

- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.

- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.

- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.

- Видеоматериалы должны иметь описание.

- Названия должны отражать суть исследования.

- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.


- Посты-ответы также должны самостоятельно (без привязки к оригинальному посту) удовлетворять всем вышеперечисленным условиям.

Не принимаются к публикации

- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.

- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.

- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.


Наказывается баном

- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.

- Попытки использовать сообщество для рекламы.

- Фальсификация фактов.

- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.

- Троллинг, флейм.

- Нарушение правил сайта в целом.


Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество Пикабу.

15
Автор поста оценил этот комментарий

Итак, начнем.

Раз - ОТО как раз таки предсказывает их существование, и мат. модель ОТО их как раз таки описывает.

Два - есть множество косвенных подтверждений их существования, вплоть до недавно нашумевшей регистрации гравитационных волн, в результате слияния 2 чёрных дыр.

Три - чтобы делать выводы и заключения, ознакомьтесь с понятием теории в физике. Да, чёрную дыру напрямую никто никогда не наблюдал, ибо с этим есть небольшие трудности (она не излучает) и найти её можно косвенно по воздействию гравитации, и данные таких наблюдений (о чудо!) прекрасно укладываются в ОТО.


P.S. Пожалуйста, изучайте хоть немного данный вопрос, у меня, как физика, уже который стул горит, когда обыватель лезет в мою предметную область и делает такие заключения.

раскрыть ветку (1)
9
Автор поста оценил этот комментарий

Извините, если принес неудобства своим постом, просто я пока-что изучаю науку как хобби, и , общаясь со многими людьми убедился в не заинтересованности поколения практически ни в чем, поэтому своими постами я желаю осуществить лишь одну цель, появление у как можно большего числа людей интерес к науке, хотя бы просто изучение хоть чего-то, чтобы с ними было о чем говорить.

показать ответы
21
Автор поста оценил этот комментарий

1. Теории и Гипотезы. Это разные понятия в науке. Если Гипотеза - это предположение, требующее подтверждения, то Теория - это подтверждённая гипотеза, подтверждённая не однократно и имеющая предсказательную силу.

2. Эволюция звезды в Чёрную Дыру. Смысл тут вот в чём. На звезду одновременно действуют две противоположные силы. "Распирающая" сила от ядерных реакций внутри и "сжимающая" сила гравитации. Со временем "распирающая сила постепенно сходит на нет, всвязи с затуханием ядерных реакций внутри звезды. В результате нарушения баланса этих сил звезда коллапсирует. И если её масса достаточно велика, то процесс сжатия под собственной массой может достигнуть так называемого радиуса Шварцшильда (или гравитационного радиуса). Если таковое произошло - приветствуем новую Чёрную Дыру.

3. Разрывание тела приливными силами гравитации. Не обязательно пролетать за горизонт событий. Маленькая Чёрная Дыра разорвёт смелого астронавта ещё за долго до горизонта. Даже Нейтронной звезде это по силам. Чем больше Чёрная Дыра, тем больше времени есть у "тело" перед разрывом (спагетификацией), в случае сверхмассивной дыры он и после прохождения горизонта не будет разорван.

4. А вот испарение Чёрной дыры вопрос уже более сложный. Обычным объяснением является примерно следующее: "На границе горизонта событий появляется пара "частица-античастица", частица улетает от чёрной дыры, а античастица затягивается и уменьшает её массу". Мне всегда было непонятно, а почему именно античастица затягивается, почему не 50\50? Но я находил более корректное объяснение, смысл которого как раз сводился к потере фотонов через более сложную последовательность с частицами-античастицами. Но сам на пальцах объяснить не смогу(

Само испарение является настолько длительным процессом, что даже вся жизнь нашей вселенной (с учётом предположительной её тепловой смерти) покажется коротким мигом, в сравнении с вечностью испаряющейся Чёрной Дырой.

раскрыть ветку (1)
9
Автор поста оценил этот комментарий

Большое спасибо за исправления и дополнения!)

4
Автор поста оценил этот комментарий

Я вот сидел и думал. Значит для стороннего наблюдателя время падающего человека в черную дыру будет замедляться, и если бы могли видеть его мы бы увидели как они замер грубо говоря. А для человека падающего то по этой логике наоборот внешний мир начинает идти по времени бытрее и быстрее. Значит если предположить что дыра не "испарится" а будет всегда существовать то при достижении границы (ведь я полагаю для него самого время будет идти так же) он увидит вселенную...в момент времени равный бесконечности (LOLWUT), и это если предположить что вселенная не погибнет а будет вечна. Тогда что будет для него видно когда он пересечет границу? А ежели дыра не вечна как и вселенная то он по идее не успеет достичь горизонта событий так как черная дыра (вроде в теории они так могут в будущем сделать без подпитки материей) испарится, и чел тупо в будущее переместится. В общем, поправьте если не прав, может у кого есть еще идеи)

раскрыть ветку (1)
6
Автор поста оценил этот комментарий

Весь твой комментарий является философией, ученые в данный момент не могут точно ответить на данный вопрос, но такие вот размышления как твои помогают науке двигаться вперед)

показать ответы
Автор поста оценил этот комментарий
у моей бывшей черная дыра как между ног так и в голове
раскрыть ветку (1)
4
Автор поста оценил этот комментарий

Один раз ты попал в нее и больше не способен вернуться во внешний мир?)

показать ответы
3
Автор поста оценил этот комментарий

Эм, если мне не изменяет память, то в 2012-2013 годах решили, на основании долгосрочных наблюдений за центром нашей галактики, что там есть чёрная дыра. Ранее обнаруживали другие чёрные дыры, но доказательства их существования были намного слабее, а чёрную дыру в нашей галактике можно считать первой, чьё существование на 100% установили (не уверен, что есть ещё "железобетонные" чёрные дыры кроме нашей).

раскрыть ветку (1)
3
Автор поста оценил этот комментарий

Даже ее не на 100% доказали, это было то, что называется "подходит к большому количеству теорий", но бесспорного их существования не доказано

показать ответы
4
Автор поста оценил этот комментарий

Почему забывают сказать что не было ни одного наблюдения этих дыр? Те нет экспериментального подтверждения их существования? А все предположения их появления выдумки фантастов:)

Ну и ОТО не подтверждает существование их, а только не опровергает.

В точке известной как Стрелец А неизвестно что находится, научного подтверждения существования там черной дыры нету.


Зенит-Арена не считается. Оно затягивает не всю материю, а только деньги

раскрыть ветку (1)
4
Автор поста оценил этот комментарий

Извини, но я в самом начале написал об этом "Ученые лишь на 95% уверены, что они есть.", да и в принципе первый абзац только об этом и говорит

показать ответы
Автор поста оценил этот комментарий

Насчет астронавта, времени и горизонте событий. Мне кажется невероятным такая четкость горизонта событий, что за расстояние, пройденное астронавтом за 1 секунду время удлиняется от незначительной величины до бесконечности. Конечно с приближением к центру черной дыры скорость движения к ней увеличивается, но маловероятно что время будет замедляться по такой крутой экспаненте. Более того, предполагаю, что горизонт событий должен быть размыт на миллионы километров, грубо от точки, в которой фотоны с высокой энергией еще могут выйти за пределы горизонта событий, и до точки, где ни один фотон не может. Я дилетант, но я вижу так. А насчет отображения, никакого черного диска не должно быть. По идее изображение должно походить на свет, пропущенный через гиперболическую линзу.

раскрыть ветку (1)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Эффект одной секунды, я взял из книги название которой написал, там писал вполне компетентный ученый, поэтому я ему доверяю этот вопрос)

А про второе я и написал что изображение максимально приближено к настоящему "возможному" ее внешнему виду, но не передает истину

0
Автор поста оценил этот комментарий
@LansER39 Интересный пост +

Согласен, дальше мало что понятно.

раскрыть ветку (1)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Большое спасибо, это большая мотивация для дальнейшего развития)

0
Автор поста оценил этот комментарий
Хз чему можно верить, у них и темная материя то есть то нету.
раскрыть ветку (1)
2
Автор поста оценил этот комментарий

С деньгами в кошельке тоже самое

5
Автор поста оценил этот комментарий

Ничего страшного, наоборот - интерес это очень даже хорошо. Просто внес правки, которые возможно вам помогут. На пикабу были хорошие посты про чёрные дыры, честно говоря не сохранил, но там автор очень подробно изложил вплоть до того что происходит внутри ( само собой согласно ОТО), если интересно - попробуйте поискать.

раскрыть ветку (1)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Хорошо, еще раз спасибо

1
Автор поста оценил этот комментарий

мужик обещал, мужик сделал, лови плюс

раскрыть ветку (1)
3
Автор поста оценил этот комментарий

Спасибо тебе, мужик! :D

9
Автор поста оценил этот комментарий

Есть пару неточностей.
1) "есть определенная граница этой массы, преодолевая которую звезда может стать черной дырой." В классическом случае звезда по мере своей эволюции теряет массу, но не смотря на это может стать чёрной дырой т.е. ни какаю определённую массу она не преодолевает (если только в сторону уменьшения). Возможно автор имел виду, что только звёзды определённой массы становится чёрной дырой, а для звёзд поменьше уготована другая судьба.
2)"*Сингулярность – точка пространства-времени, в которой гравитация стремиться к бесконечности (данный факт понятен лишь математической формулой)" - Не совсем так, правильнее сказать, что гравитационный потенциал в этой точке неопределённый т.к. в данной точке нельзя написать производные для большинства физических величин.


раскрыть ветку (1)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Да, спасибо за исправления, я не так написал, имелось ввиду то, чтоесли звезда изначально больше этой массы то с большой вероятностью она при своей "смерти" коллапсирует в черную дыру

А про сингулярность, я стараюсь чтобы любые явления и законы были понятны всем, без хорошей физической и математической основы, поэтому порой выворачиваю определения не совсем точными)

показать ответы
0
Автор поста оценил этот комментарий

Шикарно! Первый, кто объяснил чёрную дыру более-менее понятно. Могу даже сказать, какие именно слова понятно объяснили одно малопонятное явление.


А теперь о том, что заинтересовало отдельно. Что за информация, содержащаяся в тёмной (?) стороне (?) частиц (?) ?

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий
В каждой частице вашего тела, будь то молекулы, атомы или кварки содержат некую информацию, можете почитать о квантовой запутанности, так вот эта инфррмация, в виде попавших частиц и высвобождается)
Автор поста оценил этот комментарий

Каждую неделю выходит пост про черные дыры, что вот прямо других тем нет?

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Меня попросили сделать пост на эту тему, многие пишут слишком тяжело для восприятия обычного человека, примерно как сейчас в комментариях, поэтому не все понимают саму суть и смысл их изучения

А так, для ученых сейчас эта тема имеет большие приоритеты, в связи с очень маленьким процентом исследованого материала.

1
Автор поста оценил этот комментарий
Большое спасибо! Я заинтересовался наукой, получил второе высшее, защитил кандидатскую, докторскую, разработал полную теорию черных дыр, создал действующую модель черной дыры и через неё прыгнул в 2016 год и могу прожить вторую жизнь!
раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

О, привет, пройдем путь заново?)
На самом деле спасибо за поддержку!)

показать ответы
1
Автор поста оценил этот комментарий

Двойная система чёрных дыр большая редкость. Эта бывшая определённо представляет ценность для науки. Надо было сдать на опыты...

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Мы одной то не фиксировали, а ты замахнулся...

Автор поста оценил этот комментарий

Лучше б пояснил,как фотон частица излучается из черной дыры,а фотон волна притягивается.Если в принципе это одно и тоже.

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Излучение в том и заключается, что со временем из нее все выйдет, и волна и частица

показать ответы
Автор поста оценил этот комментарий

я не уверен что вероятностная оценка тут уместна.

ну и ничего личного, ты делаешь хорошее дело. Я только против спекуляций над черными дырами:)

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Большое спасибо!) Не моя оценка, таковая была в одной из книг и в нескольких документальных фильмах.

0
Автор поста оценил этот комментарий

а гравитационные волны, их излучает черная дыра?

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий
Не излучает, само существование черной дыры и порождает гравитационные волны) Ведь гравитационные волны это колебания пространства, их самое яркое проявление было при слиянии двух черных дыр, зафиксированное не так давно
2
Автор поста оценил этот комментарий

вроде грамотный человек пост написал, а "тся-ться" правила не знает

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий
Много текста, мог не уследить, извините за ошибки)
0
Автор поста оценил этот комментарий
Большое спасибо за интересный пост и, так сказать, популяризацию науки). Вопрос будет такой: весь свет от звезд, что мы наблюдаем, как известно доходит до нас спустя большой период времени. То есть по суди мы наблюдаем и исследуем прошлое. Получается, что любая информация, статистические данные, в том чмсле и о черных дырах, коллапсирующих звездах, уже не актуальны в момент приема этих данных нашими приборами. Взрыв звезды произошедший за сотни световых лет от нас уже давным давно не существует. Верные ли выводы я делаю исходя из получаемой информации? Спасибо
раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Спасибо большое за отзыв, рад стараться!)

Верно, свет доходит до нас с огромной задержкой, так же и гравитационные волны с искривлением пространства-времени, да, они доходят до нас с задержкой, но разница в том, что учеными уже доказана "смерть" звезд, это означает что когда свет проходит такое огромное расстояние до нас, она, возможно, погибла.

Отличает их от черных дыр, что даже при условии, что излучение Хокинга присутствует, черная дыра все-равно будет жить примерно столько, сколько будет существовать вселенная, если верить гипотезе "большого коллапса", поэтому любые данные что мы получаем от черных дыр практически всегда будут актуальны)

А на счет взрыва звезды, если ты не имеешь ввиду дальнейшее ее превращение в черную дыру, а о какой-то маленькой звезде, то да, когда мы видим взрыв, он уже, возможно, закончился, хотя после взрыва остаточные компоненты еще долго находятся в системе этой звезды)

показать ответы
0
Автор поста оценил этот комментарий

Приложенное к посту изображение... Оно откуда?
Мы в точности с таким фоном делали задание по машинной графике на третьем курсе (ВМК МГУ). Без диска аккреции точь в точь то, что на изображении, получалось много у кого.

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Не знаю, просто в интернете набрал, и выбрал наиболее подходящее)

Автор поста оценил этот комментарий

Фотон же и волна и частица одновременно (в зависимости от условий наблюдения), или я не понял о чем вы просто?(

раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Фотон выйдет из нее в любом своем проявлении, он излучается черной дырой "преимущественно", но не лишь он, выходят и самые элементарные частицы (протон, электрон)

показать ответы