Откуда берутся загадочные черные дыры и как астрономы их обнаруживают

Naked ScienceНаука

Дыры в картине мира: откуда берутся самые странные объекты Вселенной

Черные дыры будоражат воображение. Идеальные ловушки, из которых не может вырваться даже свет. Монстры, способные разорвать звезду и перекроить судьбу галактики. Ночной кошмар интуиции, вытворяющий головоломные трюки с пространством и временем. Naked Science объясняет, откуда берутся эти загадочные объекты и как астрономы их обнаруживают.

Этот мир создан гравитацией. Она же стремится его разрушить. Та же сила, что вылепила галактики, планеты и звезды, превращает все в черные дыры, если только ей позволить. Чтобы понять суть этого парадокса, поговорим подробнее сначала о творении, потом о разрушении.

Каша с комочками

Представим себе, что вся материя в видимой Вселенной, включая даже и темную, состоит из водорода. В отношении обычного (не темного) вещества это, кстати, недалеко от истины: оно состоит из водорода на 77%. Равномерно распределим эту материю по пространству. Сколько же получится? Ответ потрясает: шесть атомов на кубический метр. Ни одна лаборатория в мире не может создать настолько глубокий вакуум. По большому счету, Вселенная — это великая пустота (в этом месте буддисты хихикают в кулачок).

Сразу после Большого взрыва материя и была размазана по пространству почти равномерно. Существовали лишь небольшие случайные неоднородности. Но в игру вступило всемирное тяготение. Там, где плотность вещества оказалось хоть чуть-чуть больше фоновой, возникли центры притяжения (вспомним, что сила тяготения зависит от массы). Эта гравитация привлекала все новые порции материи. Комок вещества набирал массу, а значит, становился еще более мощным центром тяготения, и круг замыкался. В конце концов материя собралась в галактики, а внутри галактик — в звезды и планеты.

Процесс комкования Вселенной зашел не слишком далеко. В конце концов, 80 процентов массы обычного (не темного) вещества до сих пор приходится на межгалактический газ, а половина оставшихся 20 процентов — на межзвездный. И все же именно благодаря всемирному тяготению в мире существует хоть что-то кроме пустынной бездны, в которой изредка встречаются одинокие атомы.

Но гравитация не умеет останавливаться добровольно. Чем ближе две частицы вещества, тем сильнее притяжение между ними. Влекомые этим притяжением, они станут еще ближе, если только никакая другая сила не помешает этому. И тогда тяготение опять возрастет. Гравитация — ненасытный монстр, который стремится сжать любой объект… во что? Старая добрая теория Ньютона отвечает: в точку. Общая теория относительности Эйнштейна уточняет: в черную дыру.

Когда гравитация побеждает, рождаются черные дыры

Это, по существу, и есть ответ на вопрос, откуда берутся черные дыры. Они возникают, когда гравитация оказывается сильнее любой силы, препятствующей сжатию вещества. Но с какими именно объектами происходит подобная неприятность, чтобы не сказать — трагедия?

Когда умирают звезды

Чем массивнее небесное тело, тем больше взаимное притяжение составляющих его частиц вещества и тем труднее противостоять сжатию. Планета или коричневый карлик справляется с этим просто за счет давления сжимаемого вещества. Со звездами этот номер уже не проходит. Зародыш звезды сжимается под действием гравитации, пока его недра не становятся достаточно плотными и горячими, чтобы в них вспыхнули термоядерные реакции. С этого момента к давлению вещества присоединяется давление излучения. Это то самое давление света, открытое великим русским физиком П. Н. Лебедевым. Только на Земле ему понадобились чувствительные приборы, а вот в недрах звезды именно излучение, а вовсе не вещество, вносит в давление решающий вклад. От превращения в черную дыру, этот оплот вечной тьмы, звезду удерживают в буквальном смысле силы света.

Но термоядерное топливо рано или поздно заканчивается. Правда, к этому времени звезда уже рассеивает в пространстве значительную часть своей массы. Но на ее месте остается плотное и все еще достаточно массивное ядро — звездный остаток. И гравитация, которой уже не противостоит давление излучения, стремительно сжимает его. Сжатие продолжается до тих пор, пока…

Пока что? Это зависит от массы остатка, который, понятное дело, определяется массой исходной звезды. Допустим, это было светило умеренной массы (до десяти солнц). Тогда процесс останавливается, когда электроны в звездном остатке переходят в особое состояние: становятся

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Lancia Cargo Stratos – легенда возвращается в новом облике Lancia Cargo Stratos – легенда возвращается в новом облике

Обновленная версия легендарного футуристического концепт-кара Lancia Stratos

Naked Science
Несравненный Несравненный

Журналист объясняет, как из мальчика вырос мужчина, который называет себя львом

GQ
Принцип «камень, ножницы, бумага» в механических игрушках и его «родственные связи» Принцип «камень, ножницы, бумага» в механических игрушках и его «родственные связи»

Можно ли изобрести механизмы, взаимодействующие как «камень, ножницы, бумага»?

Наука и жизнь
Почему беговые лыжи были всенародно любимы в СССР? Почему беговые лыжи были всенародно любимы в СССР?

Поистине народное увлечение, перед которым все были равны!

Maxim
Учись, студент! Учись, студент!

Маша Студент к лету готова!

Playboy
Что нужно знать о Роберте Левандовском Что нужно знать о Роберте Левандовском

Чем так хорош Роберт Левандовский?

GQ
Самые грустные и трогательные эпизоды комедийных сериалов Самые грустные и трогательные эпизоды комедийных сериалов

Когда трагедия идет рука об руку с комедией

Maxim
«Мать гражданских прав»: как Роза Паркс добилась права не уступать место белым «Мать гражданских прав»: как Роза Паркс добилась права не уступать место белым

Благодаря Розе Паркс некоторые формы расовой сегрегации ушли в прошлое

Forbes
Картина в картине Картина в картине

Ресторан «Доброград» соединил в себе экологичность, комфорт и семейные ценности

SALON-Interior
Недооцененный продукт: зачем есть чечевицу Недооцененный продукт: зачем есть чечевицу

Рассказываем, чем полезна чечевица и можно ли ей заменить мясо?

РБК
В пазырыкском погребении нашли 26 золотых бляшек в форме крадущихся тигров и бараньих голов В пазырыкском погребении нашли 26 золотых бляшек в форме крадущихся тигров и бараньих голов

Археологи исследовали артефакты из могильника Сигоу, расположенного в Синьцзяне

N+1
Как Ким Кардашьян стала звездой: 6 секретов гения саморекламы Как Ким Кардашьян стала звездой: 6 секретов гения саморекламы

Вы можете знать ее как диву, как звезду, как актрису. Но как Ким пришла к этому?

Cosmopolitan
Солнечная электростанция в космосе: путь для решения земных проблем или наоборот? Солнечная электростанция в космосе: путь для решения земных проблем или наоборот?

В мире есть два пути решения энергетических проблем: эффективный и приятный

Naked Science
5 раз, когда российские звезды облажались на Западе: худшие выходы в свет наших 5 раз, когда российские звезды облажались на Западе: худшие выходы в свет наших

Звезды, которым не удалось произвести впечатление своими нарядами на Западе

Cosmopolitan
Настоящая причина, по которой человечество отказалось от дирижаблей Настоящая причина, по которой человечество отказалось от дирижаблей

Что может быть лучше летательных аппаратов легче воздуха?

Maxim
Как сесть на шпагат за новогодние праздники: полный гид для новичков от тренера Как сесть на шпагат за новогодние праздники: полный гид для новичков от тренера

Хочешь начать новый год с пользой для фигуры? Попробуй садиться на шпагат

Cosmopolitan
Оксиды азота и озон помешали насекомым-опылителям найти цветки Оксиды азота и озон помешали насекомым-опылителям найти цветки

Загрязнение воздуха снизило численность опылителей и количество посещений цветов

N+1
Почему создатели сервиса для помощи ресторанам DocsInBox не повторили успех в ОАЭ Почему создатели сервиса для помощи ресторанам DocsInBox не повторили успех в ОАЭ

В отличие от развития в России, зарубежная экспансия сервиса была неудачной

Forbes
Тактика наступления Тактика наступления

Уже минимум треть пациентов эстетических клиник — мужчины

Tatler
В двух шагах от трона В двух шагах от трона

Герцог и герцогиня Кембриджские стремительно набирают очки в погоне за троном

Караван историй
Историк развеял 8 мифов о Титанике, которые породил культовый фильм Историк развеял 8 мифов о Титанике, которые породил культовый фильм

Единственная правда в культовом фильме о Титанике то, что он затонул

Playboy
Исторические личности, которые были бы худшими друзьями на Facebook Исторические личности, которые были бы худшими друзьями на Facebook

Исторические личности, которые позорились бы в соцсетях

Maxim
Свиристели прилетели! Свиристели прилетели!

В лютые морозы в наши города и сёла прилетают небольшие птахи с хохолками

Наука и жизнь
Как оформить договор купли-продажи автомобиля. Полная инструкция Как оформить договор купли-продажи автомобиля. Полная инструкция

Разбираемся в нюансах заполнения ДКП

РБК
«Декстер», «Отчаянные домохозяйки» и другие сериалы, которые снова вышли на экраны спустя много лет «Декстер», «Отчаянные домохозяйки» и другие сериалы, которые снова вышли на экраны спустя много лет

Пять неожиданных сериальных камбэков из прошлого

Playboy
Царь-пушка №2: каким был колоссальный советский Царь-пушка №2: каким был колоссальный советский

Великая Отечественная началась для батареи ТМ-III-12 уже 22 июня

Популярная механика
Время для любви Время для любви

Мне казалось, что с появлением малыша я поменяюсь кардинально. Именно внутренне

Домашний Очаг
За МКАД нашлись деньги: зачем крупные застройщики идут на региональные рынки За МКАД нашлись деньги: зачем крупные застройщики идут на региональные рынки

Что столичные застройщики могут предложить региональным рынкам?

Forbes
Художник на все времена Художник на все времена

На выставку «Михаил Врубель» я пришла в один из первых дней её работы

Наука и жизнь
Ветер перемен Ветер перемен

C Нового года мы обычно начинаем новую жизнь

Здоровье
Открыть в приложении