Доктор физико-математических наук, профессор МГУ и участник международных научных коллабораций Дмитрий Наумов рассказал иркутянам о чёрных дырах и о пока не найденных, но теоретически возможных «кротовых норах», через которые герои фантастических произведений путешествуют на огромные расстояния быстрее света. Подробности в материале irk.aif.ru.
Космические гиганты
«Чёрные дыры - это не магия и не фантастика, а действительность, – рассказал Дмитрий Наумов в Иркутском планетарии. – В быту их, конечно, не встретить, но того факта, что вокруг них вращаются целые галактики, это не отменяет».
Как же устроены чёрные дыры? Существуют ли в космосе кротовые норы? Полностью этого не знают и учёные, однако и то, что известно, уже удивительно.
Первые идеи о возможности существования объектов, чьего притяжения не может преодолеть даже свет, начали появляться ещё в конце 19 века. Тогда научное сообщество было потрясено вероятностью присутствия в космосе невидимых звёзд. Но всё логично: если от звезды не исходит свет, то так просто её не увидеть. Впрочем, теоретически обосновать существование чёрных дыр удалось только в 20 веке.
Но всё-таки что же они из себя представляют? Если сильно упрощать, то чёрная дыра - это такая область в пространстве, где гравитационное притяжение настолько велико, что никакой объект во вселенной не может его преодолеть. То есть, если что-то попадёт внутрь чёрной дыры, то выбраться оттуда оно уже никак не сможет. Так чёрные дыры могут засосать в себя целые скопления звёзд, и вернуть их назад будет нельзя.
Линия, пресечение которой делает возвращение невозможным, называется горизонтом событий. Это, можно сказать, граница чёрной дыры.
«То есть, как только что-то падает за горизонт событий, оно перестаёт существовать для нас, ведь оно уже находится внутри чёрной дыры. Это точка невозврата любой материи и излучения», - объясняет Дмитрий Наумов.
Что происходит внутри чёрной дыры, доподлинно неизвестно. Однако учёные полагают, что в её центре располагается сингулярность – место, где искривление пространства настолько велико, что известные законы физики там перестают действовать. Вообще, пространство искривляют все объекты, обладающие массой (этим эффектом, например, объясняется гравитация), но в большинстве случаев этого искривления недостаточно для того, чтобы законы, действующие в этом пространстве, стали нарушаться.
Ближе, чем кажется
Но неужели всё, что попало под влияние чёрной дыры, неизбежно погибнет в сингулярности? Нет, Солнце ведь не затягивает Землю внутрь себя, вместо этого наша планета в числе других, движется по безопасной орбите. Вокруг чёрной дыры тоже можно спокойно вращаться, главное не приближаться к ней слишком близко. Более того, мы уже кружимся вокруг одной из таких.
Дело в том, что в центре нашей галактики находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец А, чей диаметр превышает 55 триллионов километров, а масса – 4 миллиона наших Солнц.
В местах скопления звёзд появление таких массивных объектов становится более вероятным, ведь, по одной из теорий, чёрные дыры появляются из-за коллапса небесных тел, то есть их чрезмерного сжатия. После этого события вся близлежащая материя начинает притягиваться к новому соседу. Звёзды, оказавшиеся близко, разрывает, а потом частично затягивает в чёрную дыру. Частично же продолжают вращаться вокруг в виде раскалённого газа, так появляется аккреционный диск. Продолжая движение по кругу, одна его часть тоже пропадает за горизонтом событий, а вторая будет выброшена под воздействием магнитных полей в виде струи энергии. Выброс раскалённого газа из полюсов чёрных дыр называется релятивистским джетом.
Кротовые норы
Теоретически возможно также существование объектов, похожих на чёрные дыры, но обладающих другими свойствами, например, в космосе могут быть найдены кротовые норы. С земными зверушками такие области пространства, разумеется, никак не связаны, однако формой они действительно напоминают «норы».
«Они очень похожи на чёрные дыры, но есть существенное отличие. В центре кротовой норы нет сингулярности. Кротовая нора - это просто такая «трубочка», которая соединяет одну область пространства с другой», - рассказывает Дмитрий Наумов, отвечая на вопрос аудитории.
Представить себе такой тоннель, соединяющий далёкие уголки вселенной, возможно с помощью листка бумаги. Предположим, что лист - это наше пространство, теперь обозначим на нём две отдалённые точки, то есть разные места в космосе. Тогда мы увидим, что между этими точками имеется определённое расстояние. Теперь, чтобы изобразить кротовую нору, нужно изогнуть лист бумаги так, чтобы точки соединились между собой. Подобным образом эти червоточины теоретически и выглядят: как тоннели между отдалёнными областями пространства.
По мнению Дмитрия Наумова, во вселенной действительно могут существовать кротовые норы, даже такие, через которые можно будет безопасно пролететь на космическом корабле. Также он рассчитал, что для создания такой червоточины, как в фантастическом фильме «Интерстеллар», понадобится примерно треть энергии Солнца.