Чорні діри – одна з найбільших загадок сучасної науки, навіть між відомим на увесь світ астрофізиками не вщухають дискусії щодо цих космічних гігантів. Що ж це: жахливі монстри, які загрожують нашій галактиці, портали у паралельні світи, “пожирачі” часу та простору чи, можливо, у вас є свої версії?

Що приховує чорна діра у центрі нашої галактики

Нещодавно дослідники з Інституту Макса Планка змогли отримати найточніші фотографії чорної діри, яка розташована у центрі Чумацького Шляху. Чорні діри – це об’єкти з нескінченно великою масою та силою тяжіння, за межі яких не може вирватися навіть світло. Саме тому сама по собі чорна діра невидима для ока, однак її матерію можна виявити за допомогою радіотелескопів та інших надчутливих приладів.

Учені також зауважують, що роздільна здатність знімка, який отримали зараз, удвічі перевищує всі попередні. Щоб отримати таке якісне зображення, дослідники використали 13 найпотужніших телескопів по всьому світу.

Усередині чорної діри вчені очікували побачити потужний потік речовини і випромінювання, однак цього не виявили. За однією з версій, це пов’язано з тим, що потік спрямований у бік нашої планети, тому розрізнити його образи неможливо. Проте вчені не заперечують і того, що ніякого потоку може і не бути.

Останні знімки чорної діри у центрі Чумацького Шляху. Фото: Zik.ua


Читайте також: Запис із голосом Стівена Гокінга летить у чорну діру

Таємниця утворення чорних дір

Історія вивчення чорних дір порівняно нова. Теорію існування цих “точок неповернення” досліджував батько теорії відносності Альберт Айнштейн. Однак довести їхнє реальне існування зміг лише у 1967 році американський фізик-теоретик Джон Вілер.

На початку ХХІ століття астрофізики змогли пояснити народження надмасивних чорних дір у центрі молодих галактик й назвали їх “прямим колапсом” зірки.

Кожна зірка нашого Всесвіту має кілька стадій свого існування. Наше Сонце відноситься до жовтих карликів. Маса цієї зірки у 333 тисячі разів перевищує масу Землі, а її вік – 4,6 мільярда років.

Порівняння планет Сонячної системи з космічними гігантами. Фото: Daleki-Zori.com.ua

Попри такі нереальні, на перший погляд, цифри, насправді Сонце вважається досить молодою та невеликою зіркою нашого Всесвіту. З часом, який вимірюється мільярдами років, зірка стає все більш масивнішою та гарячішою, поки врешті-решт не перетвориться на червоного гіганта. А вони у десятки разів перевищують масу Сонця. Це означає, що зірка доживає свої останні роки.

Розміри Сонця відносно розмірів червоного гіганта. Фото: Info Astronomy

Гравітаційна сила усередині такої зірки впливає на температуру і вона сягає мільярдів градусів. Зірка не витримує власної гігантської сили тяжіння та вибухає, розповсюджуючи навколо себе ударну хвилю. Цей процес супроводжується спалахом наднової зорі, яка світить, як мільярд зірок одночасно. Для порівняння, щоб досягнути цієї стадії нашому Сонцю знадобиться ще щонайменше 10 мільярдів років.

На місці зірки, що вибухнула, залишається ядро, яке складається з частинок, значно дрібніших за атоми. Його називають нейтронна зоря і її діаметром сягає лише 16 кілометрів.

Ви лише уявіть, яка неймовірно велика кількість енергії повинна вийти, щоб перетворити на невеличкий згусток зірку, яка у мільярди разів більша за нашу планету.

Порівняння розмірів Землі з чорної дірою. Фото: V-kosmose

Величезна густина такої зірки може призвести до збільшення сили тяжіння, що нейтрони почнуть руйнуватись, а світло яке потраплятиме у зону дії гравітації ніколи більше не зможе його покинути. Цей процес не можливо зупинити і він триватиме вічно. Власне, це і називається “прямим колапсом”.

Фактично, будь-який предмет може стати чорною дірою, якщо стиснути його до таких розмірів, що він не буде витримувати власну гравітаційну силу. Наприклад, якщо стиснути Землю до розмірів нігтя, цілком реально, що вона теж стане “міні чорною дірою”.

Читайте також: Учені NASA виявили чорну діру, яка виникла з центру галактики

Що ж відбувається у чорних дірах

Це поки найбільша загадка для астрофізиків. Сьогодні вони можуть оперувати власними припущеннями та теоріями, однак довести, які реальні процеси відбуваються всередині “точки неповернення” ніхто ще не зміг.

За теорією відносності Анштейна, всі частинки існують у 4-вимірній площині, яка називається “простір-час”. Тіла, які мають масу, здатні дещо викривляти цей вимір. Наприклад, якщо розстелити рівне покривало (космічний простір) на якійсь м’якій поверхні та розкинути на нього предмети різної величини та маси (планети, зорі), вони створять на цьому покривалі заглибини (викривлення виміру). Однак чорні діри випадають з цього пояснення. Вони настільки масивні та густі, що просто пропивають “покривало” під собою, утворюючи гігантську діру та всмоктують все у себе.

Принцип роботи чорної діри. Фото: Quanta Magazine

Вчені вважають, що на самому її дні є так звана гравітаційна сингулярність – місце, де вся маса стиснута у точку нульового розміру. Теорія існування цієї точки завжди була камнем спотикання для науковців, бо маса там наближається до безкінечності, де всі закони фізики перестають працювати.

Зображення горизонту та сингулярності (біла точка у кінці потоку). Фото: Hypescience

Космічними чудовиськами чорні діри назвали недарма. Це не просто місце, яке не здатний покинути жоден об’єкт, а й місце, яке стає кінцем для всього. Внаслідок поглинання різних космічних об’єктів та злиття кількох дір в одну, ці “точки неповернення” можуть перетворитись у надмасивні чорні діри.

Цікаво, що такі космічні монстри, які здатні проковтнути цілу галактику та навіть не поперхнутись, значно ближче, ніж ми собі уявляємо. На початку ХХ століття, надмасивні чорні діри виявили у центрах багатьох галактик, зокрема, у Чумацькому Шляху. А по всій галактиці маленьких чорних дір може виявитись мільйони.

Читайте також: Учені виявили зірку-карлика, яка обертається навколо чорної діри

Чорні діри – портали в інші Всесвіти?

За однією з теорій, чорні діри можуть бути порталами в інші Всесвіті або проходом у інший часовий простір, тобто бути аналогом машин часу, ба більше усередині самої чорної діри може бути власний мікро Всесвіт.

Нічого в світі не може зникнути безслідно. І якщо існують об’єкти, які безперестанку поглинають у себе все, то повинні існувати й об’єкти, які це “все” викидають. Так з’явилась версія про білі діри, у які неможливо потрапити нікому і нічому. Хоча їхнє існування ще не довели, вчені продовжують сканувати космос з надією натрапити хоча б на одну з них.

Це б стало ще одним доказом правильності теорії петльової квантової гравітації. Відповідно до неї, простір і час складаються з дискретних (роздільних) частин. Ці маленькі квантові комірки простору поєднані між собою у такий спосіб, що на великих масштабах вони плавно переходять у неперервний, гладкий простір-час.

Ймовірна біла діра у космічному просторі. Фото: Softpedia News

Наприкінці минулого століття вчені припустили, що чорні діри можуть також одночасно бути і білими, однак такими вони будуть вже для іншого Всесвіту. Що це означає? Що чорна діра це такий собі тунель, а це заперечує теорію сингулярності.

Фото: Gaia

“Біла діра як математично, так і геометрично є такою ж, як і чорна”, – стверджує фізик Каліфорнійського технічного університету Шон Керрол.

Отже, білі діри викидають із себе, зокрема, й все поглинуте світло своєю чорною близнючкою. Айнштайн вірив, що обертання чорної діри згортає сингулярність у кільце. Теоретично це дає змогу подорожувати крізь чорну діру не руйнуючи подорожнього.

Проте, наукова більшість ставлять цю теорію під сумнів.

“Хоча математичні рівняння для таких дір існують, вони не реалістичні”, – говорить астрофізик Колорадського університету Ендрю Гамільтон. Він пояснює це тим, що прихильники ідеї існування білих дір не враховують матерію, радіацію чи енергію. В їхній уяві існують лишне чорні й білі діри та кротовини.

До речі, Великий вибух може бути результатом загибелі червоного гіганта в іншому Всесвіті та появи на його місці чорної та білої діри. Процеси Великого вибуху та народження наднової надзвичайно схожі між собою: як із глибин білої діри ніби нізвідки з’являються частинки матерії та енергії, так з Великого вибуху утворився наш Всесвіт.


Соломія Флюнт, “Український інтерес”

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.