0 просмотренных постов скрыто
Почему ничто не может покинуть черную дыру?
Черные дыры — одни из самых экстремальных и загадочных объектов во Вселенной. Их гравитация настолько сильна, что ничто — даже свет — не может вырваться из них. Но почему? Давайте разберемся в физических причинах этого феномена.
© Dreamina/TheSpaceway
Гравитация и скорость убегания
Гравитационное притяжение черной дыры огромно, но не бесконечно. Его интенсивность зависит от массы черной дыры. Однако не столько сама гравитация, сколько ее влияние на пространство-время создает уникальные свойства черных дыр. Чтобы понять это, нам нужно разобраться с ключевым понятием — скоростью убегания.
Скорость убегания (вторая космическая скорость) — это минимальная скорость, которую нужно развить объекту, чтобы преодолеть гравитационное притяжение того или иного тела и улететь восвояси. Для обычных небесных тел, вроде планет или звезд, эта скорость вполне достижима. Но в случае с черными дырами ситуация кардинально меняется.
Например, для Земли скорость убегания составляет 11,2 км/с, для Солнца - 617,7 км/с.
У черной дыры есть внешняя граница, называемая горизонтом событий. На этой границе скорость убегания в точности равна скорости света (299 792 458 м/с). За горизонтом событий, внутри черной дыры, скорость убегания превышает скорость света. Это превышение увеличивается по мере приближения к центру черной дыры.
Сверхмассивная черная дыра в центре галактики М 87. Это первое в истории человечества изображение тени черной дыры, полученное в рамках проекта Event Horizon Telescope, EHT / © EHT Collaboration
Почему скорость убегания так велика?
Все дело в колоссальной плотности черных дыр. Например, если Солнце сжать до сферы диаметром в 2,95 км, то оно станет черной дырой, а его гравитационное поле станет экстремально сильным.
Скорость убегания рассчитывается по формуле: v = √(2GM/r), где G - гравитационная постоянная (6,6743 × 10^-11 Н·м²/кг²), M - масса объекта, r - расстояние от центра.
Давай рассмотрим это на примере сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики — Стрелец A*:
Масса Стрелец A* (M): примерно 4,3 миллиона солнечных масс;
Одна солнечная масса = 1,989 × 10^30 кг (таким образом, масса Стрелец A* = 4,3 × 10^6 × 1,989 × 10^30 кг = 8,5527 × 10^36 кг);
Гравитационный радиус (радиус Шварцшильда) Стрелец A* (r): около 1,2 × 10^10 метра.
Подставим значения в формулу:
v = √(2 * 6,6743 × 10^-11 * 8,5527 × 10^36 / 1,2 × 10^10);
v ≈ 308 446 000 м/с.
Из этого следует, что для того, чтобы покинуть черную дыру, объекту нужно было бы разогнаться до скорости, превышающей скорость света. Согласно Специальной теории относительности, ничто, обладающее массой, не может двигаться со скоростью, равной или превышающей скорость света. Это фундаментальное ограничение нашей Вселенной. Более того, черная дыра настолько искривляет пространство-время, что внутри горизонта событий все траектории неизбежно ведут к центру черной дыры, делая побег принципиально невозможным.
Таким образом, экстремальная гравитация и геометрия пространства-времени создают идеальную космическую ловушку, из которой нет выхода для всего, что подчиняется известным законам физики.
Интересное по теме:
Показать полностью
3
Заказ у вселенной
Я давно заметил, что заказ у вселенной - существует. Работает это так: заказываешь что-то у вселенной, а через некоторое время желание исполняется.
Можно просить что угодно. Встречу с человеком, сбычу мечт, попадание в какое-нибудь конкретное место - все это нормальные заказы у вселенной.
Разумеется, можно получить у вселенной хуй с маслом. Но можно получить и то, что заказывал. Ровно как в анекдоте про поручика Ржевского - "а можно и впердолить".
P. S. Самое главное - никому не платить за заказ у вселенной. Она помогает бесплатно, без отчисления инфоцыганам.
Ну а кто не заказывает, тот и не получает ничего.
Начало устойчивого насыщения поверхности океана кислородом во время Великого окислительного события
Насыщение океанов кислородом. Архейская эра: 4 - 2,5 млрд лет до нашей эры.
На протяжении примерно 2 миллиардов лет ранней истории Земли атмосфера не содержала кислорода, важнейшего компонента для сложной жизни. Кислород начал накапливаться во время Великого окислительного события (ГЭ, Great Oxidation Event), но когда и как он впервые появился в океанах, оставалось неясным. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что кислород был поглощён из атмосферы мелководными океанами всего за несколько миллионов лет — геологическое мгновение. Работа учёных из океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) даёт новое понимание одного из ключевых экологических сдвигов в истории Земли.
"На том этапе истории Земли, когда атмосферные уровни кислорода начали подниматься, почти вся жизнь обитала в океанах. Для развития сложной формы жизни организмы должны были научиться не только использовать кислород, но и переносить его", — сказал Энди Херд, ведущий автор исследования и ассистент научного сотрудника WHOI. "Это исследование помогает понять, как планета Земля стала пригодной для жизни, как мы её знаем, и может дать ключ к пониманию других планет".
Исследователи проанализировали черные сланцы, богатые органическим веществом, из месторождения Понгола в Южной Африке. Эти породы сформировались во время ГЭ около 2,4 миллиарда лет назад. Они содержат индикаторы вроде отношения стронция-87 к стронцию-86 (Sr-87/Sr-86) и фракционирования серы, которые указывают на повышение кислорода в атмосфере, но не показывают наличие кислорода в океанах.
Учёные использовали новые геохимические методы для анализа относительного содержания стабильных изотопов ванадия: V-51 и V-50. Они обнаружили резкое изменение в этих изотопах до и после стратиграфического уровня насыщения атмосферы кислородом, что свидетельствует о быстром насыщении океанов кислородом.
"Южная Африка — одно из немногих мест на Земле, где хорошо сохранились осадочные породы этого периода. Они содержат индикаторы повышения кислорода в атмосфере, такие как фракционирование серы и соотношения Sr-87/Sr-86, которые, к сожалению, ограничены временными рамками порядка 500 миллионов лет и не могут напрямую отслеживать кислород в океанах", — сказал Чед Острандер, специалист по изотопной геохимии из Университета Юты.
Метод с изотопами ванадия, применённый командой WHOI, позволяет более точно определить момент насыщения океанов кислородом: "Ванадий особенно эффективен, поскольку реагирует на высокие уровни растворенного кислорода. Это позволяет определить, когда содержание кислорода в океанах превысило примерно 10 микромолей на литр — несколько процентов от современного уровня", — сказала Сун Нильсен, один из первых исследователей, применивших этот метод в группе WHOI, и младший научный сотрудник института.
Для сравнения, в современных океанах около 170 микромолей на литр. Это важный шаг в насыщении Земли кислородом. Прежние оценки предполагали, что океаны могли оставаться без кислорода сотни миллионов лет после атмосферы, но новые данные показывают, что этот процесс занял всего несколько миллионов лет.
Эти результаты меняют наше понимание быстроты приспособления Земли к жизни. "Это исследование проясняет один из важнейших поворотных моментов в истории Земли", — сказал Херд. "И поскольку насыщение океана кислородом, по-видимому, на удивление быстро последовало за насыщением атмосферы кислородом, это говорит о том, что если мы обнаружим кислород в атмосфере далекой экзопланеты, то есть большая вероятность, что ее океаны также содержат кислород. Отслеживая появление кислорода в океанах, мы приближаемся к пониманию условий для сложной жизни — здесь и на других планетах".
Показать полностью
1
Энцелад с высоты 48 километров: взгляд на самую яркую ледяную поверхность Солнечной системы
Перед вами ледяная поверхность 504-километрового спутника Сатурна Энцелада, запечатленная 28 октября 2015 года космическим аппаратом NASA "Кассини". В момент получения этой фотографии зонд находился всего в 48 километрах от "морщинистой" поверхности загадочного мира, обладающего потенциально обитаемым подповерхностным океаном.
© NASA/JPL-Caltech/Space Science
В 2005 году, анализируя данные "Кассини", ученые установили, что гейзеры на южном полюсе Энцелада являются источником ледяных крупиц и газа, вырывающихся из недр сатурнианской луны со скоростью более 400 метров в секунду. Примечательно, что эти извержения непрерывны — снижается лишь их интенсивность. Из-за этого вокруг Энцелада сформировался огромный, но чрезвычайно разреженный ореол мелкой ледяной пыли, часть которой идет на поддержание существования E-кольца Сатурна.
Львиная же доля этих ледяных крупиц постепенно оседает на поверхность спутника, обеспечивая ее медленное, но непрерывное обновление. Благодаря этому Энцелад обладает самым высоким альбедо (отражательной способностью) среди всех тел в Солнечной системе, отражая от 90% до 99% падающего солнечного света.
Энцелад и кольца Сатурна на заднем плане. Снимок от "Кассини" / © NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Спектральный анализ выбрасываемого льда и газа позволил выявить в гейзерах Энцелада не только воду, но и молекулярный водород, диоксид углерода, сложные органические соединения и соли — все, что нужно для зарождения и поддержания жизни. Кроме того, это подтвердило гипотезу наличия разогретого каменного ядра, с которым океан активно взаимодействует. Следовательно, Энцелад не лишен внутренней энергии, без которой невозможно существование жизни.
Планетологи и астробиологи считают, что в океане Энцелада могут процветать хемосинтетические экосистемы, подобные земным сообществам у гидротермальных источников в глубинах Мирового океана.
Гейзерная активность на южном полюсе Энцелада. Снимок от "Кассини" / © NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Будущие миссии будут включать посадку на поверхность Энцелада и, вероятно, проникновение в его океан через разломы на южном полюсе, из которых бьют гейзеры.
Сегодня Энцелад — самое перспективное место для поиска внеземной жизни в пределах Солнечной системы.
Интересное по теме:
Показать полностью
3
Исследователи используют гравитационное линзирование, чтобы увидеть, насколько быстро на самом деле расширяется Вселенная
Некоторое время назад астрономы столкнулись с парадоксом: Вселенная расширяется с разной скоростью, если смотреть на расширение разными способами. Измерения по ближайшим галактикам показывают одно значение, а анализ древнего света Большого взрыва — другое. Это «напряжение Хаббла» стало главной интригой современной космологии, ведь оно может означать, что наши фундаментальные законы неполны.
Теперь команда ученых предложила оригинальное решение, используя саму Вселенную как инструмент. Они изучали, как свет от далеких квазаров огибает массивные галактики, создавая несколько изображений с временной задержкой. Этот метод гравитационного линзирования позволяет измерить скорость расширения Вселенной напрямую, без привычных «космических лестниц».
Результат этого метода, основанного на общей теории относительности Эйнштейна, показал значение постоянной Хаббла — около 73 км/с на мегапарсек. Это значение решительно встало на сторону измерений в «современной» Вселенной и противопоставило себя данным по древнему реликтовому излучению.
Это значит, что разрыв, известный как «напряжение Хаббла», — скорее всего, не ошибка в расчетах, а реальное физическое противоречие, указывающее на неполноту нашей картины мира.
Показать полностью
Параллельные миры это реальность?
Как простые эксперименты с частицами приводят к идее параллельных миров. Если мультивселенная реальна, то кто мы такие в этом бесконечном множестве миров? Являемся ли мы центром всего, или всего лишь случайным всплеском в бесконечном хаосе? #космос #множествомиров #тайнывселенной #вселенная #мультивселенная #загадкивселенно #загадкикосмоса #наночь #звезды #астрономия