Чёрная дыра — это место в космосе, где сила притяжения настолько велика, что даже свет не может из неё выбраться.

Такая огромная сила притяжения возникает из-за того, что материя сжата в крошечное пространство. Это может произойти, например, когда звезда подходит к концу своего жизненного цикла.

Хотя мы не можем видеть сами чёрные дыры (так как они поглощают весь свет), космические телескопы с особыми инструментами могут их обнаружить. Учёные наблюдают за поведением звёзд и материи, находящихся очень близко к чёрным дырам.

Откройте для себя Вселенную! Присоединяйтесь к нашему сообществу в Telegram и будьте в курсе самых свежих новостей астрономии и космонавтики каждый день!

Насколько велики чёрные дыры?

Чёрные дыры бывают разных размеров и делятся на три основных типа. Первичные чёрные дыры — самые маленькие, они размером с атом, но имеют массу с большую гору. Звёздные чёрные дыры — самый распространённый тип, их масса может быть в 20 раз больше массы Солнца, и они помещаются в шар диаметром около 16 километров.

В нашей галактике Млечный Путь существует множество таких чёрных дыр. Сверхмассивные чёрные дыры — самые крупные, они имеют массу более миллиона Солнц и поместились бы в шар размером со всю Солнечную систему. В центре каждой большой галактики находится такая сверхмассивная чёрная дыра. В центре нашей галактики находится чёрная дыра под названием Стрелец A*, масса которой равна примерно четырём миллионам Солнц.

Как образуются чёрные дыры?

Процесс образования чёрной дыры зависит от её типа. Первичные чёрные дыры, как полагают учёные, появились в ранней Вселенной вскоре после Большого взрыва. Звёздные чёрные дыры возникают, когда центр очень массивной звезды схлопывается. Этот процесс также приводит к появлению сверхновой — взрывающейся звезды, которая выбрасывает часть своей массы в космос. Сверхмассивные чёрные дыры, по мнению учёных, образовались одновременно с галактиками, в которых они находятся. Размер такой чёрной дыры напрямую связан с размером и массой галактики.

Если чёрные дыры «чёрные», то откуда учёные знают, что они существуют?

Хотя мы не можем видеть сами чёрные дыры из-за того, что они поглощают весь свет, учёные могут наблюдать их влияние на окружающее пространство. Они изучают движение звёзд и газа вокруг чёрных дыр. Когда звезда вращается вокруг определённой точки в космосе, учёные могут выяснить, вращается ли она вокруг чёрной дыры. Когда чёрная дыра находится рядом со звездой, возникает высокоэнергетическое излучение. Научные приборы могут улавливать это излучение. Иногда гравитация чёрной дыры настолько сильна, что притягивает внешние слои газа звезды, образуя аккреционный диск. При этом газ нагревается до очень высоких температур и испускает рентгеновское излучение во всех направлениях, которое могут измерять телескопы НАСА.

Может ли чёрная дыра уничтожить Землю?

Нет, чёрные дыры не представляют угрозы для Земли. Они не блуждают по Вселенной, случайно поглощая миры, — они подчиняются законам гравитации, как и все остальные объекты во Вселенной. Чтобы чёрная дыра могла повлиять на нашу планету, она должна находиться очень близко к Солнечной системе, что крайне маловероятно. Если бы на месте Солнца вдруг появилась чёрная дыра такой же массы, Земля не упала бы в неё. Такая чёрная дыра обладала бы такой же гравитацией, как и наше Солнце, и планеты продолжали бы вращаться вокруг неё точно так же, как сейчас вращаются вокруг Солнца.

Превратится ли Солнце когда-нибудь в чёрную дыру?

Нет, наше Солнце никогда не превратится в чёрную дыру. У него недостаточно массы для этого. Через миллиарды лет, когда Солнце подойдёт к концу своего жизненного цикла, оно станет красной гигантской звездой. Затем, когда оно израсходует всё своё топливо, оно сбросит внешние слои и превратится в светящееся газовое кольцо — планетарную туманность. В конце концов от Солнца останется только остывающий белый карлик.

Как в NASA изучют чёрные дыры?

НАСА использует специальные космические аппараты для изучения чёрных дыр: рентгеновскую обсерваторию «Чандра», спутник «Свифт» и космический гамма-телескоп «Ферми», запущенный в 2008 году для изучения гамма-лучей — самой энергичной формы света.

Эти космические аппараты помогают учёным лучше понять происхождение, эволюцию и судьбу Вселенной.

Кто изучает чёрные дыры?

Изучением чёрных дыр занимаются разные специалисты. Астрофизики — это учёные, изучающие физику Вселенной, интересующиеся тем, как возникла Вселенная, как она развивается и как устроена.

Компьютерные учёные разрабатывают программное обеспечение для анализа данных и создают алгоритмы обработки информации с телескопов. Они сыграли ключевую роль в получении первого в истории изображения чёрной дыры.

Присоединяйся в наше сообщество в Telegram и будь в курсе самых свежих новостей астрономии и космонавтики каждый день!

Автор: Осипов Илья Александрович, лектор «Смоленского Планетария» имени Ю. А. Гагарина. (2022-2024)

Ученые совершили революционное открытие в области физики, впервые получив фотографии объектов, движущихся практически со скоростью света.

Команда физиков разработала уникальный метод визуализации релятивистских эффектов, который позволяет наблюдать явления, предсказанные теорией относительности.

Используя специальную установку с пикосекундными лазерными импульсами и сверхбыструю камеру LaVision PicoStar HR12, учёные смогли виртуально замедлить скорость света до менее чем 2 метров в секунду.

Откройте для себя Вселенную! Присоединяйтесь к нашему сообществу в Telegram и будьте в курсе самых свежих новостей астрономии и космонавтики каждый день!

В эксперименте использовались два объекта: сфера диаметром 1 метр, движущаяся со скоростью 0,999 от скорости света, и куб со стороной 1 метр, движущийся со скоростью 0,8 от скорости света. Объекты были искусственно сжаты вдоль направления движения, чтобы имитировать эффект сокращения Лоренца.

Важно понимать!!!

В данном эксперименте авторы не разгоняли физические объекты до 99,9% скорости света (что практически невозможно для макроскопических тел). Вместо этого они использовали хитрый метод имитации релятивистских эффектов с помощью сверхбыстрой съёмки и искусственного «замедления» скорости света в лабораторных условиях.

Эффект сокращения Лоренца — это явление, при котором длина движущегося объекта кажется меньшей, чем его собственная длина, измеренная в собственной системе отсчёта объекта.

Самым удивительным результатом стало наблюдение эффекта поворота объектов вместо их сжатия. Это явление было предсказано ещё в 1959 году Роджером Пенроузом и Джеймсом Терреллом, но до сих пор его не удавалось продемонстрировать в лабораторных условиях. Суть эффекта заключается в том, что свет от разных частей объекта достигает камеры одновременно, но был испущен в разные моменты времени.

В результате на фотографии дальние части объекта видны с более ранних позиций, а ближние — с более поздних, создавая эффект поворота. Исследователи планируют расширить свой метод для изучения других релятивистских явлений, включая знаменитый мысленный эксперимент с «поездом».

В этом эксперименте авторы не разгоняли реальные объекты до околосветовых скоростей — вместо этого они искусственно воссоздали условия, эквивалентные движению со скоростями 0,999c и 0,8c. Для этого использовались два ключевых приёма. Во-первых, объекты были физически деформированы в соответствии с формулами Лоренцева сокращения: сфера диаметром 1 метр была сжата до почти плоского диска (что соответствует скорости 0,999c), а куб со стороной 1 метр превратили в кубоид с соотношением сторон 1:1:0,6 (для скорости 0,8c).

Во-вторых, движение моделировалось с помощью сверхбыстрой съёмки. Лазерные импульсы длительностью в пикосекунды освещали объект, а камера с выдержкой менее 300 фемтосекунд фиксировала отражённый свет. Между кадрами объект смещали на строго рассчитанные расстояния — например, на 6 см для сферы и 4,8 см для куба. Эти смещения соответствовали тому, как бы двигались объекты при скоростях 0,999c и 0,8c, если бы скорость света была искусственно «замедлена» до 2 м/с в масштабах эксперимента.

Таким образом, хотя сами объекты не двигались с релятивистскими скоростями, их деформация и синхронизация с импульсами света позволили точно воспроизвести визуальные эффекты, предсказанные Терреллом и Пенроузом. Это дало возможность впервые экспериментально показать, что быстро движущиеся объекты выглядят не сжатыми, а повёрнутыми — без необходимости достигать реальных околосветовых скоростей.

Присоединяйся в наше сообщество в Telegram и будь в курсе самых свежих новостей астрономии и космонавтики каждый день!

Автор: Осипов Илья Александрович, лектор «Смоленского Планетария» имени Ю. А. Гагарина. (2022-2024)

Телескоп Джеймса Уэбба сделал открытие в туманности Ориона, обнаружив десятки пар свободно плавающих планет, которые учёные назвали JuMBO (двойные объекты с массой Юпитера).

Эти удивительные объекты представляют собой пары газовых гигантов, подобных Юпитеру, которые дрейфуют в космосе, не привязанные к какой-либо звезде. Масса этих планет варьируется от 0,7 до 13 масс Юпитера, а расстояние между ними может достигать 384 астрономических единиц.

Откройте для себя Вселенную! Присоединяйтесь к нашему сообществу в Telegram и будьте в курсе самых свежих новостей астрономии и космонавтики каждый день!

Открытие JuMBO вызвало серьёзный интерес в научном сообществе, поскольку эти объекты бросают вызов нашему нынешнему пониманию формирования планет. Особенно примечательно то, что около 9% всех обнаруженных свободно плавающих планет оказались в двойных системах. Это значительно выше ожидаемого соотношения, что заставляет учёных пересматривать теории формирования планет.

Новое исследование под руководством Ричарда Паркера из Университета Шеффилда показало тревожные результаты для этих двойных систем. Моделирование их поведения в плотных областях звездообразования, таких как туманность Ориона, демонстрирует, что они крайне уязвимы для разрушения под воздействием гравитационного влияния окружающих звёзд. Особую опасность представляет большое расстояние между планетами в парах, которое ослабляет их взаимное гравитационное притяжение и делает их более восприимчивыми к внешним воздействиям.

Результаты моделирования показывают, что даже при меньшей плотности звёздного скопления многие JuMBO не смогли бы выжить. Это означает, что должно было образоваться гораздо больше таких систем, чем те 42, которые мы наблюдаем сегодня. Ученые отмечают, что более удаленные друг от друга системы разрушаются быстрее, как и ожидалось, но даже близко расположенные пары находятся под угрозой в плотной среде туманности Ориона.

Современные теории формирования планет не могут объяснить существование JuMBO, особенно на таких больших расстояниях между компонентами. Существует несколько предполагаемых механизмов их образования, включая фрагментацию протопланетных дисков и турбулентную фрагментацию в молекулярных облаках, но ни один из них полностью не объясняет наблюдаемые характеристики этих объектов. Открытие JuMBO требует пересмотра наших представлений о процессе формирования планет и может привести к новому пониманию того, как формируются планеты во Вселенной.

Присоединяйся в наше сообщество в Telegram и будь в курсе самых свежих новостей астрономии и космонавтики каждый день!

Автор: Осипов Илья Александрович, лектор «Смоленского Планетария» имени Ю. А. Гагарина. (2022-2024)

Марсоход NASA Curiosity совершил удивительное открытие на поверхности Марса, обнаружив серию загадочных трещин многоугольной формы на марсианских камнях.

Эти необычные узоры напоминают соты или вафельные рисунки, что делает их одним из самых интригующих находок за время работы марсохода на Красной планете.

По словам планетарного геолога Кэтрин О'Коннелл-Купер из Университета Нью-Брансуика, эти удивительные узоры были замечены при прибытии марсохода на новое рабочее место.

Откройте для себя Вселенную! Присоединяйтесь к нашему сообществу в Telegram и будьте в курсе самых свежих новостей астрономии и космонавтики каждый день!

Передняя камера Curiosity получила снимки, на которых видно удивительно хорошо сохранившиеся трещины многоугольной формы с приподнятыми гребнями размером около одного сантиметра каждый, напоминающими "россыпь сот или, может быть, вафель".

Хотя команда Curiosity уже не в первый раз наблюдает такие характерные узоры, последние примеры являются одними из самых обширных и хорошо сохранившихся за все время наблюдений, занимая площадь до 30 метров.

Многоугольные узоры расположены вблизи края серии структур разломов коробчатой формы у объекта, который команда Curiosity называет Ghost Mountain butte. Работая со своим рентгеновским спектрометром альфа-частиц (APXS), команда решила сосредоточиться на паре целей, обозначенных как "Хребет Ороско" и "Каньон Бокс", которые находятся в одном из близлежащих плоских полигонов. Как отмечает О'Коннелл-Купер, "мы могли бы остаться здесь на неделю и всё равно находить новые объекты для изучения".

Команда также использовала одну из своих 17 камер - MAHLI (Mars Hand Lens Imager) - для изучения объекта под названием "Долина Луны", мозаики, напоминающей собачий глаз, обнаруженной на крупном камне неподалёку.

Эти наблюдения помогут найти новые подсказки о том, как трещины на каменистых марсианских поверхностях взаимодействуют друг с другом, а также позволят глубже понять их взаимодействие со слоями подстилающей породы планеты.

Недавние открытия Curiosity, включая эти загадочные узоры, дают новые подсказки о том, какой была окружающая среда на Марсе давным-давно. Помимо физических особенностей, марсоход собирает данные об окружающей среде и атмосфере, отслеживая все: от уровня содержания аргона в марсианской атмосфере до наличия воды и хлора в её недрах. Также были собраны дополнительные данные о марсианской погоде, ультрафиолетовом излучении, падающем на поверхность планеты, и периодических появлениях марсианских пылевых дьяволов.

Присоединяйся в наше сообщество в Telegram и будь в курсе самых свежих новостей астрономии и космонавтики каждый день!

Автор: Осипов Илья Александрович, лектор «Смоленского Планетария» имени Ю. А. Гагарина. (2022-2024)

Этапы эволюции Бетельгейзе

1. Горение водорода. На ранней стадии жизни Бетельгейзе, как и все звёзды, сжигала водород в ядре. Этот этап длился несколько миллионов лет.

2. Горение гелия. После исчерпания водорода ядро сжалось, температура выросла, и началось горение гелия. На этой стадии звезда превратилась в красного сверхгиганта.

3. Горение углерода и более тяжёлых элементов. Сейчас в ядре Бетельгейзе идут реакции синтеза углерода, кислорода, неона и кремния.

4. Железное ядро.

В самом центре уже накопилось железо, которое не может выделять энергию при термоядерных реакциях. Когда масса железного ядра достигнет предела (≈1.4 солнечных масс), произойдёт гравитационный коллапс — взрыв сверхновой.

Взрыв, который войдёт в историю 
Учёные считают, что Бетельгейзе взорвётся в ближайшие 100 000 лет. Это мгновение по меркам Вселенной, но для нас — эпоха. Когда это случится, Земля станет свидетелем уникального зрелища:

1. Нейтринный сигнал тревоги 
За несколько часов до вспышки детекторы засекут триллионы нейтрино — частиц, рождённых в недрах умирающей звезды. Это будет сигнал: финал близок.

2. Свет который затмит луну
Через 1–2 дня после коллапса Бетельгейзе станет ярче полной Луны. Её свет будет виден даже днём, а ночью — отбрасывать тени. На 2–3 недели созвездие Ориона «потеряет» левое плечо, а на его месте засияет ослепительная точка.

3. Рождение нового объекта
Через год после взрыва на месте звезды появится туманность, переливающаяся разными цветами из-за радиоактивных элементов. В её центре останется нейтронная звезда, вращающаяся со скоростью 30 оборотов в секунду, или чёрная дыра.

Почему это безопасно для нас?
Бетельгейзе находится в 700х световых годах от Земли. Это намного дальше, чем расстояние, опасное для жизни. Даже если ось её вращения будет направлена к нам (вероятность — 1%), гамма-излучение рассеется в космосе.

Хорошие новости

Взрыв рассеет в галактике золото, уран и железо — элементы, из которых состоят планеты и живые организмы. 
Это событие поможет учёным понять, как рождаются чёрные дыры или нейтронные звезды и почему некоторые сверхновые светятся ярче других.

Как наблюдать за Бетельгейзе уже сейчас?
Зимними вечерами найдите пояс Ориона — три яркие звезды в ряд. Поднимите взгляд выше и левее: красноватая точка на «плече» небесного охотника — это и есть Бетельгейзе. Её свет, который вы видите, покинул звезду сотни лет назад. Возможно, сама Бетельгейзе уже взорвалась, но весть об этом ещё в пути.

*Источники
- Наблюдения ESO (Very Large Telescope) и NASA (JWST). 
- Моделирование эволюции сверхгигантов (Chandra X-ray Observatory). 
- Исследования остатков сверхновых (журнал «Science»).