Чёрная дыра́— область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света).
Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер — гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда:
где c — скорость света, M — масса тела, G — гравитационная постоянная.
Теоретически возможность существования таких областей пространства-времени следует из некоторых точных решений уравнений Эйнштейна, первое из которых было получено Карлом Шварцшильдом в 1915 году. Точный изобретатель термина неизвестен, но само обозначение было популяризовано Джоном Арчибальдом Уилером и впервые публично употреблено в популярной лекции «Наша Вселенная: известное и неизвестное (Our Universe: the Known and Unknown)» 29 декабря 1967 года. Ранее подобные астрофизические объекты называли «сколлапсировавшие звёзды» или «коллапсары» (от англ. collapsed stars), а также «застывшие звёзды».
Вопрос о реальном существовании чёрных дыр тесно связан с тем, насколько верна теория гравитации, из которой следует их существование. В современной физике стандартной теорией гравитации, лучше всего подтверждённой экспериментально, является общая теория относительности (ОТО), уверенно предсказывающая возможность образования чёрных дыр, но их существование возможно и в рамках других (не всех) моделей (см.: Альтернативные теории гравитации). Поэтому наблюдательные данные анализируются и интерпретируются, прежде всего, в контексте ОТО, хотя, строго говоря, эта теория не является экспериментально подтверждённой для условий, соответствующих области пространства-времени в непосредственной близости от чёрных дыр звёздных масс. Поэтому утверждения о непосредственных доказательствах существования чёрных дыр, в том числе и в этой статье ниже, строго говоря, следует понимать в смысле подтверждения существования астрономических объектов, таких плотных и массивных, а также обладающих некоторыми другими наблюдаемыми свойствами, что их можно интерпретировать как чёрные дыры общей теории относительности.
Кроме того, чёрными дырами часто называют объекты, не строго соответствующие данному выше определению, а лишь приближающиеся по своим свойствам к такой чёрной дыре — например, это могут быть коллапсирующие звёзды на поздних стадиях коллапса. В современной астрофизике этому различию не придаётся большого значения, так как наблюдательные проявления «почти сколлапсировавшей» («замороженной») звезды и «настоящей» («извечной») чёрной дыры практически одинаковы. Это происходит потому, что отличия физических полей вокруг коллапсара от таковых для «извечной» чёрной дыры уменьшаются по степенным законам с характерным временем порядка гравитационного радиуса, делённого на скорость света.
Изображение, полученное с помощью телескопа «Хаббл»: Активная галактика M87. В ядре галактики, предположительно, находится чёрная дыра. На снимке видна релятивистская струя длиной около 5 тысяч световых летадиуса, делённого на скорость света.
Согласно теореме Биркхофа, гравитационное поле любого сферически симметричного распределения материи вне её даётся решением Шварцшильда. Поэтому слабо вращающиеся чёрные дыры, как и пространство-время вблизи Солнца и Земли, в первом приближении тоже описываются этим решением.
Две важнейшие черты, присущие чёрным дырам в модели Шварцшильда — это наличие горизонта событий (он по определению есть у любой чёрной дыры) и сингулярности, которая отделена этим горизонтом от остальной Вселенной.
Представим себе, как должно выглядеть падение в шварцшильдовскую
чёрную дыру. Тело, свободно падающее под действием сил гравитации,
находится в состоянии невесомости. Падающее тело будет испытывать
действие приливных сил, растягивающих тело в радиальном направлении и
сжимающих — в тангенциальном. Величина этих сил растёт и стремится к
бесконечности при . В некоторый момент собственного времени тело пересечёт горизонт событий.
С точки зрения наблюдателя, падающего вместе с телом, этот момент ничем
не выделен, однако возврата теперь нет. Тело оказывается в горловине
(её радиус в точке, где находится тело и есть ),
сжимающейся столь быстро, что улететь из неё до момента окончательного
схлопывания (это и есть сингулярность) уже нельзя, даже двигаясь со
скоростью света.
Рассмотрим теперь процесс падения тела в чёрную дыру с точки зрения
удалённого наблюдателя. Пусть, например, тело будет светящимся и, кроме
того, будет посылать сигналы назад с определённой частотой. Вначале
удалённый наблюдатель будет видеть, что тело, находясь в процессе
свободного падения, постепенно разгоняется под действием сил тяжести по
направлению к центру. Цвет тела не изменяется, частота детектируемых
сигналов практически постоянна. Однако, когда тело начнёт приближаться к
горизонту событий, фотоны,
идущие от тела, будут испытывать всё большее и большее гравитационное
красное смещение. Кроме того, из-за гравитационного поля все физические
процессы с точки зрения удалённого наблюдателя будут идти всё медленнее и
медленнее из-за гравитационного замедления времени: часы, закреплённые на радиальной координате r без вращения (), будут идти медленнее бесконечно удалённых в раз. Будет казаться, что тело — в чрезвычайно сплющенном виде — будет замедляться, приближаясь к горизонту событий и, в конце концов, практически остановится. Частота сигнала будет резко падать.
Длина волны испускаемого телом света будет стремительно расти, так что
свет быстро превратится в радиоволны и далее в низкочастотные
электромагнитные колебания, зафиксировать которые уже будет невозможно.
Пересечения телом горизонта событий наблюдатель не увидит никогда и в
этом смысле падение в чёрную дыру будет длиться бесконечно долго. Есть,
однако, момент, начиная с которого повлиять на падающее тело удалённый
наблюдатель уже не сможет. Луч света, посланный вслед этому телу, его
либо вообще никогда не догонит, либо догонит уже за горизонтом. Кроме
того, расстояние между телом и горизонтом событий, а также «толщина»
сплющенного (с точки зрения стороннего наблюдателя) тела довольно быстро
достигнут планковской длины
и (с математической точки зрения) будут уменьшаться и далее. Для
реального физического наблюдателя (ведущего измерения с планковской
погрешностью) это равносильно тому, что масса чёрной дыры увеличится на
массу падающего тела, а значит радиус горизонта событий возрастёт и
падающее тело окажется «внутри» горизонта событий за конечное время.
Аналогично будет выглядеть для удалённого наблюдателя и процесс гравитационного коллапса.
Вначале вещество ринется к центру, но вблизи горизонта событий оно
станет резко замедляться, его излучение уйдёт в радиодиапазон, и в
результате удалённый наблюдатель увидит, что звезда погасла.
Разросшиеся очень массивные чёрные дыры, по современным представлениям, образуют ядра большинства галактик. В их число входит и массивная чёрная дыра в ядре нашей галактики — Стрелец A*.
В настоящее время существование чёрных дыр звёздных и галактических масштабов считается большинством учёных надёжно доказанным астрономическими наблюдениями.
Американские астрономы установили, что массы сверхмассивных чёрных дыр могут быть значительно недооценены. Исследователи установили, что для того, чтобы звёзды двигались в галактике М87 (которая расположена на расстоянии 50 миллионов световых лет от Земли) так, как это наблюдается сейчас, масса центральной чёрной дыры должна быть как минимум 6,4 миллиарда солнечных масс, то есть в два раза больше нынешних оценок ядра М87, которые составляют 3 млрд солнечных масс. Первичные чёрные дыры
Первичные чёрные дыры
в настоящее время носят статус гипотезы. Если в начальные моменты жизни Вселенной существовали достаточной величины отклонения от однородности гравитационного поля и плотности материи, то из них путём коллапса могли образовываться чёрные дыры. При этом их масса не ограничена снизу, как при звёздном коллапсе — их масса, вероятно, могла бы быть достаточно малой. Обнаружение первичных чёрных дыр представляет особенный интерес в связи с возможностями изучения явления испарения чёрных дыр (см. выше).
Квантовые чёрные дыры
Предполагается, что в результате ядерных реакций могут возникать устойчивые микроскопические чёрные дыры, так называемые квантовые чёрные дыры. Для математического описания таких объектов необходима квантовая теория гравитации. Однако из общих соображений весьма вероятно, что спектр масс чёрных дыр дискретен и существует минимальная чёрная дыра — планковская чёрная дыра. Её масса порядка 10−5 г, радиус — 10−35 м. Комптоновская длина волны планковской чёрной дыры по порядку величины равна её гравитационному радиусу.
Таким образом, все «элементарные объекты» можно разделить на элементарные частицы (их длина волны больше их гравитационного радиуса) и чёрные дыры (длина волны меньше гравитационного радиуса). Планковская чёрная дыра является пограничным объектом, для неё можно встретить название максимон, указывающее на то, что это самая тяжёлая из возможных элементарных частиц. Другой иногда употребляемый для её обозначения термин — планкеон.
Даже если квантовые чёрные дыры существуют, время их существования крайне мало, что делает их непосредственное обнаружение очень проблематичным.
В последнее время предложены эксперименты с целью обнаружения свидетельств появления чёрных дыр в ядерных реакциях. Однако для непосредственного синтеза чёрной дыры в ускорителе необходима недостижимая на сегодня энергия 1026 эВ. По-видимому, в реакциях сверхвысоких энергий могут возникать виртуальные промежуточные чёрные дыры.
Эксперименты по протон-протонным столкновениям с полной энергией 7 ТэВ на Большом Адронном Коллайдере показали, что этой энергии недостаточно для образования микроскопических чёрных дыр. На основании этих данных делается вывод, что микроскопические чёрные дыры должны быть тяжелее 3,5–4,5 ТэВ в зависимости от конкретной реализации.
Какое это великое счастье - ЖИТЬ, Существовать в Мире, дышать, видеть небо, воду, солнце! (И. Бунин)
Вот проблема: "Некому будет судить". ВАШЕ мнение и как быть?
Риск собою - дело личное. Риск термоядерного ИСПЕПЕЛЕНИЯ Землян - ПРЕСТУПЛЕНИЕ. "Некому будет судить", - это чудовищный ЦИНИЗМ отца атомной бомбы Оппенгеймера, признание им ГИБЕЛИ всех ЛЮДЕЙ от атомного маразма, под стать и его ПАЛАЧЕСКИЙ морализм: "Я - СМЕРТЬ, великий разрушитель МИРОВ, несущий ГИБЕЛЬ всему ЖИВОМУ". Игнорируя оппонентов и УГРОЗЫ 96% ТЕМНОЙ энергии и материи от всего Мироздания (всех звезд и Земли осталось ~4%), ЯДЕРЩИКИ Большого адронного коллайдера ЦЕРН и др. творят ТЕРМОЯДЕРНОЕ безумие: Большой Взрыв Земли (ОАЗИС Жизни Вселенной). Любой взрыв - СТИХИЯ. Цена СТИХИИ Большого Взрыва - термоядерный ХОЛОКОСТ Мира. ФАНАТИКИ Большого Взрыва РИСКУЮТ самым главным Правом Землян - Правом на ЖИЗНЬ. Мрак НЕБЫТИЯ от провокаций Большого Взрыва РЕАЛЬНЕЙ искорки ЖИЗНИ во Вселенной. Похоже, коллайдерно-термоядерные игры ВЫЖГЛИ иные Миры. Ау! Вселенная! Мы ОДНИ. Вот и фатально-безответственные "отцы" БОЛЬШОГО ВЗРЫВА рискуют КРЕМАЦИЕЙ Земли. Видимо, ГОРДЫНЯ ума ядерщиков ПОДАВИЛА инстинкт самосохранения - УБИЛА совесть. Теватрон США потряс: из могучего коллайдера вырвались НАРУЖУ струи частиц ТЬМЫ. Уму непостижимо! ЗНАЯ, боссы ЦЕРН идут на РИСК термоядерной КАЗНИ Человечества. Выходит, чем вероятней ЖИЗНЬ, тем верней Мрак НЕБЫТИЯ от коллайдерной АГРЕССИИ. Чёрные ДЫРЫ? Аннигиляцию Материи? Термоядерный Большой Взрыв? Какую КАТАСТРОФУ РАЗВЕРЗНУТ ради "Нобелевки" ШЕФЫ коллайдеров ТЕРМОЯДЕРНОЙ провокацией 96% ТЬМЫ? Никакие дела ядерщиков не стоят Землеубийства. Символичны ПРОВАЛЫ безопасности “от ДУРАКА” атомщиков до АВАРИИ позора СУПЕРКОЛЛАЙДЕРА ЦЕРН от кусочка булочки. Не одними коллайдерами движима НАУКА Мироздания. Следует, оградив ядерщиков от ПРЕСТУПНОГО риска, развить НЕОПАСНЫЙ поиск ИСТИНЫ, изучая всеобъемлющий КОСМОС. Не атом, УЖАСЕН наш пофигизм: ЖЕРТВЫ Хиросимы, Нагасаки, АЭС Чернобыля, Японии. Равны ли Прохожие и толпы ЯРЫХ фанатов - частицы космоса и СМЕРЧИ в коллайдере? Нет ПОНАРОШКУ Большого Взрыва - ВЗРЫВ коллайдера и Мир ИСЧЕЗНЕТ. Разум! Где ты? Дабы отвратить коллайдерную ГИБЕЛЬ всех Землян отошлите свое возмущение в ЦЕРН! Спросите себя: "Если не Я, то кто?" Очнитесь же! Проявив волю, одолевая апатию, свершите ПОСТУПОК, сообщите ВСЕМ этот ТЕКСТ или свой ВЕРДИКТ и продлится ЖИЗНЬ! P.S. Прошу, участвуйте, есть надежда - уже ликвидирован опасный коллайдер Теватрон. Вещий.
Привет. Сделала для себя открытие: я уже 3 года пользуюсь браузером opera, но лишь сегодня узнала, что у нее есть аддоны!!!!У меня естьhttp://www.opera-all.com/ - _отличное предложение, а именно: давайте делится ими!
P.S. Я запостила в раздел this - туда? Если нет, переместите!
Наши предприятия работают на privetstvovat порталы dannom ! Наша компания длинную веревку zanimaetsâ prodažej копии кроссовок Nike Air Max, New Balance и других.
Гарантией нашей безупречной работы является большое количество людей, которые совершили сделки в нашей группе вконтакте. В этот сезон хитом продаж являются http://john-shop.ru/ - купить детские кроссовки, и их можно заказать на ресурсе http://john-shop.ru/.
у нас на этом интернет-сайте http://www.justlady.ru/articles-146481-kak-vyzvat-interes-u-muzha - http://www.justlady.ru/ вы можете посмотреть громадный ассортимент умных статей на тему взаимоотношгений. тут на вышеприведенном портале все статьи предоставлены бесплатно.
у нас на официальном интернет-сайте http://www.justlady.ru/articles-154510-prinyat-svoy-vozrast - justlady.ru собран большой выбор умных статей на тему моды. здесь на официальном интернет-сайте все новости предоставлены абсолютно бесплатно.
Всем приветик! Давайте далиться последними просмотренными вами фильмами! Меня недавно впечатлил фильм Мужчина с гарантиейhttp://kinokorsar.ru/ - . По-моему отличный отечественный фильм про взаимоотношения людей. А вчера мы с мужем сходили на фильм Порочнакя страсть. Интересный фильм о семье, любовнице, деньгах, Тиме Роте и разрушении всего обыденного. Ричард Гир немного постарел, но актерская игра бесподобна! Какие еще фильмы вы можете посоветовать? хочется чего-нибудь в этом же духе.
Здравствуйте, друзья. Мы с мужем въехали в новую квартиру, ремонт в которой, похоже, не делался никогда. В связи с тем, что на ее покупку пришлось продать старый дом, отдать все сбережения и даже немного занять у родителей, финансовая ситуация не позволяет воспользоваться услугами ремонтных бригад. А, тем не менее, у нас маленький ребенокhttp://strojdomsam.ru/ - , который просто не должен жить в таких условиях! Вот я и думаю, как максимально сэкономить на ремонте и хотим попробовать сделать его своими руками. Но дело в том, что у нас нет никакого опыта, поскольку муж больше головой работает, чем руками, да и боюсь, что придется потом переделывать все и исправлять, а это может повлечь еще большие расходы. Поделитесь опытом, может кто-то знает, как сделать ремонт подешевле и за что можно взяться самим, а к чему привлекать мастеров. Заранее благодарна.
. В некоторый момент собственного времени тело пересечёт горизонт событий.
С точки зрения наблюдателя, падающего вместе с телом, этот момент ничем
не выделен, однако возврата теперь нет. Тело оказывается в горловине
(её радиус в точке, где находится тело и есть 
),
сжимающейся столь быстро, что улететь из неё до момента окончательного
схлопывания (это и есть сингулярность) уже нельзя, даже двигаясь со
скоростью света.
), будут идти медленнее бесконечно удалённых в 
раз. Будет казаться, что тело — в чрезвычайно сплющенном виде — будет замедляться, приближаясь к горизонту событий и, в конце концов, практически остановится. Частота сигнала будет резко падать.
Длина волны испускаемого телом света будет стремительно расти, так что
свет быстро превратится в радиоволны и далее в низкочастотные
электромагнитные колебания, зафиксировать которые уже будет невозможно.
Пересечения телом горизонта событий наблюдатель не увидит никогда и в
этом смысле падение в чёрную дыру будет длиться бесконечно долго. Есть,
однако, момент, начиная с которого повлиять на падающее тело удалённый
наблюдатель уже не сможет. Луч света, посланный вслед этому телу, его
либо вообще никогда не догонит, либо догонит уже за горизонтом. Кроме
того, расстояние между телом и горизонтом событий, а также «толщина»
сплющенного (с точки зрения стороннего наблюдателя) тела довольно быстро
достигнут планковской длины
и (с математической точки зрения) будут уменьшаться и далее. Для
реального физического наблюдателя (ведущего измерения с планковской
погрешностью) это равносильно тому, что масса чёрной дыры увеличится на
массу падающего тела, а значит радиус горизонта событий возрастёт и
падающее тело окажется «внутри» горизонта событий за конечное время.
