Черная дыра Гаргантюа – Самые лучшие и интересные посты на развлекательном портале вымышленной сверхмассивной черной дыре массой в 100 миллион раз больше Солнца. Группа международных астрономов, используя космический телескоп Gaia, обнаружила огромную черную дыру, расположенную относительно недалеко от Земли.
Обои: черная дыра, Гаргантюа, темный - 3840x2160
Сверхмассивная чёрная дыра — чёрная дыра с массой 105—1011 масс Солнца. Сверхмассивные чёрные дыры обнаружены в центре многих галактик, включая Млечный Путь[2][3]. Гаргантюа черная дыра. Помните, как черная дыра Гаргантюа искривляет лучи света, искажая вид звездного неба? Термин «черная дыра» появился только в 1969 году с легкой руки физика Джона Уилера. Согласно Научным Данным Она Образовалась Из Тёмной Звезды в Тёмные Века Во Времена Когда Не Было Времени и Если Залетит в Нашу Солнечную Систему Нас Ждут Бо. Да, вокруг сверхмассивной черной дыры по имени Гаргантюа обращается диск — это останки разорванных приливными силами звезд и планет, захваченных полем тяжести космического монстра.
Содержание
- Найден новый тип черной дыры, скрывающейся на «космическом заднем дворе» Земли
- Подписка на дайджест
- Фильм “Интерстеллар” помог ученым раскрыть новые свойства черных дыр – Новости науки
- Зачем ученым фото черной дыры? 10 фактов, которые помогут разобраться в сложном вопросе
- Interstellar Gargantua "Space Engine" | Пикабу
Гаргантюа: самая большая Солнечная система во Вселенной
| Новости черных дыр | это название одной из чёрных дыр в фильме "Интерстеллар", то есть это не физический термин, а, тысызыть, литературный (сценарий фильма - это всё ж литературное произведение. Мда). |
| «Гаргантюа́» | Помните, как черная дыра Гаргантюа искривляет лучи света, искажая вид звездного неба? |
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
Важно отметить, что нагрузка сильно возрастет в точке максимального сближения с черной дырой, но не будет расти в бесконечность. Другими словами, аппарат и его экипаж могут пережить такое путешествие Важным моментом здесь является то, что физические эффекты, оказываемые на корабль, не будут растут бесконечно. Они ограничены определенным пределом, даже несмотря на то, что будет казаться, что нагрузка на корабль будет расти бесконечно с приближением к черной дыре. Конечно же, в исследовании Маллари обсудить можно в нашем Telegram-чате есть несколько важных упущений и допущений, с учетом которых в ином случае конечный результат может быть совсем другим. Например, в представленной модели предполагается, что черная дыра полностью изолирована от воздействия внешних факторов, таких как постоянные гравитационные и иные возмущения, вызываемые, например, расположенной рядом звездой или же попадающим в черную дыру внешним излучением. Следует понимать, что обычно вокруг настоящих черных дыр скапливается очень много различного материала: пыль, газ, радиация и так далее. Исходя из всего этого, логичным продолжением работы Маллари будет повторное исследование данного контекста, но уже с учетом условий более реалистичных астрофизических черных дыр. Использование методов компьютерного моделирования для прогнозирования эффектов воздействия на объекты, находящиеся рядом с черными дырами — вполне распространенная практика. Реальной возможности проверить свои теории у современной науки пока нет, поэтому ученым приходится активно полагаться на гипотезы и симуляции, которые помогают понять базовые вещи, делать прогнозы и новые открытия.
Ещё одной важной характеристикой Гаргантюа является то, что это быстро вращающаяся чёрная дыра. Все объекты во Вселенной, исключая саму Вселенную, имеют свойство вращаться. Естественно, что и чёрные дыры тоже вращаются, что описывается геометрией Керра. Последнее зависит от двух параметров: массы чёрной дыры М и момента количества движения J. Важным отличием от обычных звёзд, которые вращаются по-разному, является то, что чёрные дыры по Керру вращаются с необычной устойчивостью: все точки на её условной поверхности горизонте событий вращаются с одной и той же угловой скоростью.
Однако существует такой предельный момент количества движения Jmax , выше которого горизонт событий пропадет: это ограничение соответствует тому, что скорость вращения горизонта будет равна скорости света. В такой чёрной дыре, называемой «экстремальной», гравитационное поле у горизонта событий исчезнет, потому что внутреннее влияние гравитации будет компенсироваться за счет огромных отталкивающих центробежных сил. Тем не менее, вполне возможно, что большинство чёрных дыр во Вселенной имеет момент количества движения, довольно близкий к предельному. Например, типичная чёрная дыра звёздной массы около 3 солнечных , считающаяся движущим механизмом в двойных рентгеновских источниках, должна вращаться на 5000 оборотах в секунду. Предположительно, чёрная дыра Гаргантюа, показанная в "Интерстелларе" как раз имеет момент количества движения на 10 в -10 степени близкий к предельному Jmax.
Даже если это теоретически возможно, данная конфигурация всё равно выглядит нереалистичной с физической точки зрения. Потому что чем быстрее вращается чёрная дыра, тем тяжелее увлечь за собой вещество, вращающееся в том же направлении под воздействием центробежных сил, в то время как вещество, вращающееся в противоположном, легко «всасывается» в чёрную дыру, замедляя вращение. Вследствие этого слишком быстро вращающаяся чёрная дыра будет иметь тенденцию к замедлению до равновесной скорости, меньшей, чем у Гаргантюа по релятивистским общим расчетам, чёрные дыры должны вращаться не быстрее, чем 0,998 Jmax. Однако преимуществом очень быстро вращающихся чёрных дыр является то, что планеты могут вращаться в непосредственной близости от горизонта событий, не падая под него. Это является ключевым моментом в фильме, а также позволяет очень сильное замедление времени.
Для чёрной дыры с массой, равной 100 миллионам солнечных масс, это расстояние должно быть около 900 миллионов километров, чуть больше, чем расстояние от Юпитера до Солнца. Но для чёрной дыры Керра, вращающейся очень близко к предельному Jmax, устойчивая внутренняя круговая орбита может быть также близко, как сам горизонт событий, всего 100 миллионов километров. Это объясняет почему в «Интерстелларе» планета Миллер может вращаться над самым горизонтом событий и не падать. Стоит также отметить, что чёрная дыра Керра это не волчок, крутящийся в стационарном внешнем пространстве; вращаясь, она задерживает всё полотно пространства-времени вместе с собой. Как следствие, планета Миллер должна вращаться со скоростью, близкой к световой.
На вопрос Что находится в центре "Млечного Пути"? Черная дыра или Огромная звезда? Впрочем, есть гипотеза, что даже двойная черная дыра. Ответ от шеврон [гуру] Для внешнего наблюдателя сжатие звезды в чёрную дыру никогда не заканчивается, поэтому абсолютно точно сказать нельзя. Но косвенные данные - очень большая масса и очень маленький размер ссылка говорят о том, что это, скорее всего, чёрная дыра.
Изображение, размером 400 на 900 световых лет, составленное из нескольких фотографий телескопа «Чандра» , с сотнями белых карликов, нейтронных звёзд и чёрных дыр, в облаках газа, раскалённого до миллионов градусов. Цвета на снимке соответствуют рентгеновским энергетическим диапазонам: красный низкая , зелёный средняя и синий высокая. Галактический центр находится на расстоянии 8,5 кпк от Солнечной системы, в направлении созвездия Стрельца. В галактической плоскости сосредоточено большое количество межзвёздной пыли, благодаря которой свет, идущий от галактического центра, ослабляется на 30 звёздных величин, то есть в 1012 раз. Поэтому центр невидим в оптическом диапазоне - невооружённым глазом и при помощи оптических телескопов.
Галактический центр наблюдается в радиодиапазоне, а также в диапазонах инфракрасных, рентгеновских и гамма-лучей. Последующие наблюдения установили более точное значение массы - 3,7 миллионов масс Солнца, а радиус не более 6,25 световых часов 45 а. Для сравнения: орбита Плутона отстоит от Солнца на 5,51 световых часов. Масса этой чёрной дыры составляет 1300 масс Солнца, кластер из семи звёзд, возможно, остаток прежнего массивного звёздного кластера. Это открытие позволяет сделать вывод о том, что сверхмассивные чёрные дыры растут, поглощая окрестные малые чёрные дыры и звёзды.
В декабре 2008 исследователи из Института внеземной физики Макса Планка опубликовали уточнённые данные о массе предполагаемой сверхмассивной чёрной дыры по результатам наблюдений за 16 лет. Рейнхард Генцель нем. Reinhard Genzel , руководитель группы, отметил, что это исследование является лучшим опытным свидетельством существования сверхмассивных чёрных дыр. Ответ от Бросок [гуру] Я читал, что черная дыра... Ответ от Лариса Крушельницкая [гуру] По нонешним представлениям в центре галактики находится чёрная дыра массой примерно 4 300 000 масс Солнца.
Было это установлено при помощи инфракрасных интерферометров, которым удалось засечь в непосредственной близости от центра галактики звёзды, вращающиеся вокруг свермассивного невидимого объекта. По траекториям движения звёзд удалось достаточно точно вычислить массу объекта и верхний предел его размеров по мамксимальному приближению звёзд к тяготеющему центру. По всем расчётам это чёрная дыра, потому что скопление обычных объектов малой светимости в таком малом пространстве невозможно, под действием гравитации они неизбежно слились бы в один объект. В гарвардской базе данных статей по астрономии и астрофизике статьи на эту тему исчисляются сотнями. Вот, например: Gillessen, S.
Вторая чёрная дыра вызвана поглащением Млечным Путём более мелкой галактики в прошлом. Ответ от Боб блинский [гуру] Исследование квазаров и активных галактик на окраинах Вселенной позволили астрономам выдвинуть гипотезу, что большинство галактик содержат в центрах массивные черные дыры. Звезды, движущиеся по спиралям, и мощное переменное радиоизлучение предполагают наличие даже в центре нашей Галактики, т. Теперь же отсутствующие ранее рентгеновские лучи были обнаружены! Благодаря высокочувствительной обсерватории Чандра Ответ от Александр [гуру] собственно говоря, чёрная дыра - тоже звезда.
Ответ от Алексашка [гуру] Вся Галактика Млечный Путь вращается вокруг собственной оси, из-за чего возникают спирали и рукава, в которых скапливается звездная пыль, из которой под воздействием гравитации постепенно формируются звезды, планеты, астероиды и прочие тела. Наша Солнечная система находится в одном из самых отдаленных рукавов галактики. По теории астрофизики, вращение всех тел обусловлено взаимной гравитацией. Все небесные тела нашей галактики вращаются вокруг какого-то сверх-тяжелого объекта элемента. Вероятно, даже Черная дыра двойная, тройная или иная неспособна вызвать вращение вокруг себя всех небесных тел нашей галактики, на которые влияет данная гравитация.
Ученые до сих пор не могут этого объяснить. Есть масса разных теорий и предположений, в основе которых лежит сверхтяжелый элемент, который притягивает к себе всю остальную материю, ибо даже черная дыра вращается не только вокруг своей оси, притягивая всю остальную материю по нисходящей к ней спирали, но так же она вращается вместе со всеми телами нашей Галактики, приближаясь к центу Галактики в силу взаимного притяжения. Ибо чем больше тел приближается к центру, тем больше возрастает гравитация, тем сильнее ускоряется вращение тел и их стремление к точке сосредоточения.
Так ученые поняли, что какой-то объект с большой гравитацией, например, другая звезда, притягивал их к себе. Но, когда исследователи проверили тот регион космоса с помощью телескопов, они не нашли ничего похожего. Согласно известной физике, такое движение звезд имело смысл только в том случае, если речь шла о черных дырах. Хотя обе системы черных дыр обнаружили в конце 2022 года, астрономы только сейчас начинают понимать, насколько они уникальны. Он добавил, что эти спящие черные дыры «вероятно, имеют совершенно другую историю формирования, чем в случае рентгеновских двойных систем».
Ученые надеются, что следующий выпуск данных Gaia, запланированный на 2025 год, поможет открыть больше спящих черных дыр и узнать, как они образовались.
Вероятно, размер их разнится от массы булавки до примерно 100 000 масс Солнца. Возможно, обнаружить их смогут новые телескопы, которые сейчас на Земле готовят к запуску. И вот именно такую черную дыру, довольно небольшой массы, по мнению группы Кайоццо могла поглотить звезда, каким-то образом вступив с ней во взаимодействие. Гравитационного притяжения нейтронной звезды для этого хватило бы при условии, что дыра будет меньше нее по массе. Однако проверить эту гипотезу пока нельзя. Ученые надеются, что в будущем удастся обнаружить большое число первичных черных дыр в центре галактики — или, все-таки, найти пульсирующие звезды.
Быстро вращающаяся чёрная дыра по имени Гаргантюа
Я постарался графически обыграть маршруты, будто это лучи света вокруг горизонта событий черной дыры. При этом геометрия города сохранена. Конечно, это не прямолинейная визуализация космического объекта, а образ, близкий по пластике и эстетике, и вдохновивший на графически чистую геометрию.
Помимо прочего, это же гигантский бизнес, где можно заработать огромные деньги. Куда выгоднее, чем выращивать кукурузу в Канзасе. Возможно, такие попытки были, но потерпели неудачу. Даже сейчас есть болезни, вакцины от которых до сих пор не нашли, хотя разработки ведутся уже лет тридцать.
Допустим, поначалу государства действительно тратили на поиски лекарства сотни миллионов, но затем поступления в казну прекратились, бюджеты иссякли, и финансирование пришлось отменить. Кислород в атмосфере в основном появляется благодаря фотосинтезу растений. Если новый патоген повлияет именно на этот процесс, кислород перестанет быть возобновляемым ресурсом. Теперь посмотрим, как образуется углекислый газ: либо в процессе дыхания всех живых существ, либо в результате гниения органики, либо в виде промышленных выбросов предприятий и выхлопов автомобилей. Даже если после голода и экономического кризиса сократится население и уменьшатся выбросы в атмосферу, погибающая растительность будет гнить на полях. По некоторым оценкам, в процессе гниения будет поглощено около процента от оставшихся запасов кислорода.
На его место придет угарный газ, который затруднит дыхание чувствительным людям и поднимет температуру воздуха градусов на десять. Не смертельно, конечно, но приятного мало. Впрочем, надо признать, что подобный вариант развития событий маловероятен. Он используется в фильме не как предсказание будущего, а как сюжетный поворот, призванный заставить персонажей отправиться в космос. Червоточина и «Эндюранс» Воспользовавшись удачно подвернувшейся кротовой норой, NASA снаряжает межзвездную экспедицию на корабле «Эндюранс» в поисках нового дома для человечества. Хорошо, что возле Сатурна есть нора!
Ведь в мире Купера путешествия со скоростью света невозможны, и к звёздам пришлось бы лететь тысячи лет. Неужели физики зарегистрировали хотя бы одну? Нет, но наука допускает их существование или, по крайней мере, не отрицает его. А что не запрещено… В последнее время не без участия мистера Торна в космологии набирает популярность идея, что пространство — это не бескрайняя пустота, а своего рода материал, который поддается изменению, были бы нужные инструменты. Но для поддержания норы в рабочем состоянии требуются немалые количества отрицательной или экзотической материи. Да и для открытия норы требуется источник огромной гравитации типа Гаргантюа, а появление подобного в Солнечной системе погрузило бы ее в хаос.
И даже если бы кротовая нора появилась — например, из-за влияния Гаргантюа — то была бы дорогой с односторонним движением. Для обратного путешествия потребовался бы аналогичный источник гравитации с другой стороны. Да, само появление норы — это необходимая вольность. В фильме герои предполагали, что кротовая нора была создана существами, живущими в пятимерном пространстве, чтобы указать нам путь к спасению. Наука признаёт сам факт существования кротовых нор. NASA разогнали за десять лет до начала фильма.
То есть на протяжении сорока лет никто ничего не знал о появлении гравитационной аномалии в пределах Солнечной системы? Да толпы приверженцев теории струн выстроились бы очередями в Нобелевский комитет. Это же новость века! С тех пор прошло полвека, о какой-то норе в космосе все успели забыть — проблем-то хватало. Помнит о ней только один сумасшедший дед, который живет под землей, косит под Кипа Торна и собирает космические корабли на коленке. Зачем ракета-носитель выводила его на орбиту, если ему оказалось под силу взлетать с планет Миллер и Манна?
Во-первых, на орбиту выходил «Эндюранс», а на планеты космонавты садились в «Рейнджере» — челноке, пристыкованном к «Эндюранс». Во-вторых, на пути от Земли до Гаргантюа заправок нет, так что топливо надо экономить. На такую дорогу его требуется очень много. Почему ни на одном кадре с «Эндюранс» мы не видим гигантских топливных баков? А вы уверены, что камера показала все отсеки? Зачем, к примеру, показывать грузовые трюмы, где ничего не происходит?
Кроме того, на пути к Сатурну члены экспедиции могли экономить топливо при помощи гравитационных манёвров — разгоняться, замедляться или менять направление полета под действием гравитации небесных тел.
Они назвали его «Гаргантюа» в честь вымышленной черной дыры в фильме «Интерстеллар». Система состоит из массивной звезды, которая примерно в 100 раз больше нашего Солнца, и меньшей звезды-компаньона, которая примерно в 10 раз больше нашего Солнца. И это еще не все — вокруг массивной звезды вращаются еще две планеты-гиганты. Другая планета примерно в 10 раз больше Юпитера. Обе эти планеты вращаются очень далеко от своей родительской звезды, поэтому они могут существовать, не поглощаясь интенсивным теплом и излучением звезды.
В случае Гаргантюа струение рисунок 8. Снаружи от внешнего кольца звезды струятся вправо например, вдоль двух красных кривых , как и в случае невращающейся черной дыры на рисунке 8. Однако пространственный вихрь сосредоточил струящийся поток в узкие высокоскоростные полосы вдоль заднего края тени дыры, резковато изгибающиеся у экватора. Вихрь также создал турбуленции в струении замкнутые красные кривые. Вторичное изображение каждой звезды видно между двумя кольцами Эйнштейна. Каждое вторичное изображение обращается по замкнутой кривой например, по двум желтым кривым , и обращается оно в направлении, противоположном красному струящемуся движению снаружи от внешнего кольца. Рисунок звездного струения, каким его видит камера рядом с быстро вращающейся черной дырой вроде Гаргантюа. В этой модели команды по визуальным эффектам Double Negative дыра вращается со скоростью 99,9 процентов от максимально возможной, а камера находится на круговой экваториальной орбите с окружностью вшестеро больше окружности горизонта. Есть две совсем особые звезды в небе Гаргантюа с выключенной гравитационной линзой. Одна лежит точно над северным полюсом Гаргантюа, другая - точно под ее южным полюсом. Это аналоги Полярной звезды, которая располагается точно над северным полюсом Земли. Я разместил пятиконечные звезды на первичных красные и вторичных желтые изображениях полюсных звезд Гаргантюа. Кажется, что все звезды в небе Земли обращаются вокруг Полярной звезды по мере того, как нас влечет по кругу вращение Земли. Сходным образом у Гаргантюа все первичные звездные изображения обращаются вокруг красных изображений полюсных звезд по мере движения камеры по орбите дыры, но траектории их обращения например, две красные кривые-турбуленции сильно искажены пространственным вихрем и гравитационной линзой. Аналогично, все вторичные звездные изображения обращаются вокруг желтых изображений полюсных звезд например, вдоль двух искаженных желтых кривых. Почему в случае невращающейся черной дыры рисунок 8. Вообще-то, они таки обращаются по замкнутой кривой в случае невращающейся черной дыры. Однако, внутренний край этой замкнутой кривой так близко к краю тени, что его невозможно увидеть. Вращение Гаргантюа создает пространственный вихрь, и этот вихрь отодвигает внутреннее кольцо Эйнштейна наружу, вскрывая рисунок полного обращения вторичных изображений желтые кривые на рисунке 8. Внутри внутреннего кольца Эйнштейна рисунок струения более запутан. Звезды в этой области - это третичные и еще более высокоразрядные изображения всех звезд во Вселенной - тех же, что видны в виде первичных изображений снаружи от внешнего кольца Эйнштейна и в виде вторичных изображений между кольцами Эйнштейна. Луч света несет камере изображение звезды, которое находится на кончике голубой стрелки. Камера движется вокруг Гаргантюа против часовой стрелки. Можно здорово вникнуть в гравитационную линзу, если самостоятельно пройтись по этим картинкам одной за другой. Отметьте: настоящее направление на звезду - вверх и вправо посмотрите на внешние концы красных лучей. Камера и начало каждого луча указывают на изображение звезды. Десятое изображение совсем рядом с левым краем тени, а правое вторичное изображение - рядом с правым краем; сравнивая направления камеры для этих изображений, мы видим, что тень занимает дугу около 150 градусов в направлении вверх. Это несмотря на то, что настоящее направление от камеры к центру Гаргантюа - влево и вверх. Линза сместила тень относительно настоящего положения Гаргантюа. Лучи света, которые несут изображения звезд на кончиках голубых стрелок. Пол вывел меня на связь с командой Интерстеллара, которую он собрал в студии по визуальным эффектам Double Negative в Лондоне. Я вошел в раж, тесно работая с Оливером Джеймсом, главным ученым. Мы с Оливером разговаривали по телефону и по Скайпу, обменивались электронными сообщениями и файлами и встречались лично в Лос-Анджелесе и в его офисе в Лондоне. У Оливера ученая степень по оптике и атомной физике, и он понимает законы теории относительности Эйнштейна, так что мы говорили на одном и том же техническом языке. Некоторые из моих коллег-физиков уже делали компьютерные модели того, что увидит наблюдатель, находясь на орбите черной дыры или даже падая в нее. Эндрю создал видео о черных дырах, которое показывают в планетариях по всему миру, а Ален смоделировал черные дыры, которые вращаются очень-очень быстро, как Гаргантюа. Так что первоначально я собирался свести Оливера с Аленом и Эндрю и попросить их предоставить ему необходимые входные данные.
Почему первое изображение черной дыры не похоже на то, что было в "Интерстеллар"
| Живые обои Черная дыра Гаргантюа скачать на Versus Themes | Группа международных астрономов, используя космический телескоп Gaia, обнаружила огромную черную дыру, расположенную относительно недалеко от Земли. |
| Астрофизики впервые показали изображение черной дыры | Для планеты черная дыра в этом случае может выступать в роли холодного светила. |
Черные дыры. Kак умирают чёрные дыры?
8 апреля 2022 в 13:54. $ASTR-US. это настоящая черная дыра, сверхмассивная чёрная дыра Гаргантюа. Эти снимки неожиданным образом показали, что черная дыра-«гаргантюа» и сама W2246-0526 были соединены толстыми линиями из холодного газа и пыли с тремя спутниками этого «звездного мегаполиса». Живые обои «Космическая черная дыра, туманный круг».
космос гаргантюа / чёрная дыра / Интерстеллар
При этом ученые выяснили, что аппетит дыры стабильно выше так называемого предела Эддингтона — количества материи, которую может поглотить черная дыра. Челябинск, Юлия Малецкая Челябинск. Другие новости 07. Челябинская Дума проведет первое заседание 2017 года лишь в марте.
Вы также можете думать, что они продолжают питаться всем, чему не посчастливилось столкнуться с ними, даже тёмной материей. Но в какой-то момент любая чёрная дыра во вселенной не только закончит расти, но и начнёт уменьшаться, терять массу, до тех пор, пока не испарится полностью!
На этой неделе в нашей колонке мы ответим на вопрос Павла жужельского, который спрашивает: Я часто видел объяснения излучения хокинга типа: "пары виртуальных частиц появляются на горизонте событий. Одна падает в дыру, другая убегает, унеся с собой частичку массы дыры". И обычно мелким шрифтом указано, что это - упрощение. Наверно, это так и есть - ведь если одна из частиц падает в дыру, её масса должна увеличиваться на массу частицы. В чём подвох?
Это очень сложная тема, но такая, которую мы понимаем. Начнём с обсуждения того, как выглядит пустое пространство. В общей теории относительности пространство и время имеют запутанную связь, и формируют четырёхмерную ткань пространства - времени. В том случае, если вы уберёте все частицы во вселенной на бесконечно большое расстояние от нужной вам точки, если вы уберёте факт расширения пространства из уравнений, если вы также устраните все виды излучений, и присущую космосу кривизну - вы сможете заявить, что создали плоское пустое пространство. Но когда вы начинаете принимать во внимание, что живёте во вселенной, где всеми частицами и их взаимодействиями управляет квантовая теория поля, вам придётся признать, что даже в отсутствие физических частиц, физические поля, управляющие их взаимодействиями, никуда не денутся.
Одним из последствий этого будет то, что сущность, которую мы представляем себе, как "Плоское Пустое Пространство", не избавлено от энергии. Вместо этого нужно представлять себе плоское пустое пространство как квантовый вакуум, где повсюду есть квантовые поля. Вам может быть знакомой идея, что на квантовых масштабах во вселенной существуют присущие пространству неопределённости конкретных параметров. Мы не можем одновременно знать расположение и импульс частицы, и чем лучше измеряем один из них, тем больше неопределённость у второго. Такое же взаимоотношение неопределённостей свойственно энергии и времени, что для нас сейчас важно.
Только в том случае, если вы наблюдаете за тем, что представляете себе, как пустое пространство, но при этом наблюдаете за этим в определённый момент времени, вам нужно учесть, что момент - это бесконечно малый промежуток времени. Из-за этого взаимоотношения неопределённостей существует огромная неопределённость в общем количестве энергии, содержащемся даже в пустом пространстве в это время. Это значит, что там может, в принципе, быть несколько пар из частиц и античастиц, существующих на очень кратких промежутках времени, пока они подчиняются известным законам сохранения, действующим в физической вселенной. Мы часто слышим объяснение вроде "Пары Частица - Античастица Возникают и Исчезают в Квантовом Вакууме", и хотя такое объяснение довольно наглядно, на самом деле происходит не совсем это. Там нет настоящих частиц, в том смысле, что если вы запустите фотон или электрон через эту область пространства, они никогда не отразятся от частицы квантового вакуума.
Это описание даёт нам возможность заглянуть в присущую квантовому вакууму "Дрожь", и показывает, что там есть резервуар виртуальных частиц, позволяющий нам трактовать присущую пустому пространству энергию как сумму всех этих виртуальных частиц. Повторюсь, так как это важно: существует энергия, присущая самому пустому пространству, и её можно представить, как сумму квантовых флуктуаций, присущих этому пространству. Пойдём дальше. Представим, что пространство, вместо того, чтобы быть плоским и пустым, всё ещё пустое, но уже искривлено - то есть, в гравитационном поле космоса существуют отклонения. Как будут выглядеть наши квантовые флуктуации?
В частности, если мы позволим пространству искривляться из-за присутствия чёрной дыры, как они будут выглядеть снаружи и внутри горизонта событий? Но эти пары частиц и античастиц не являются реальными, а представляют собою лишь способ визуализации и подсчёта энергии, присущей пространству. Дело в том, что при искривлённом пространстве, как вы помните, существуют отклонения гравитационного поля. Мы используем флуктуации для помощи в визуализации энергии, присущей пустому пространство, но могут возникать флуктуации, начинающиеся снаружи горизонта событий, которые попадут внутрь горизонта, не успев ре - аннигилировать. Но нельзя украсть энергию у пустого пространства - что-то должно случиться, чтобы её сохранить.
Поэтому каждый раз, когда виртуальная частица или античастица падает внутрь, настоящий фотон или их набор должен появиться для компенсации. И этот реальный фотон, покидающий горизонт событий, и уносит энергию от чёрной дыры. Тот способ, который мы ранее использовали для визуализации процесса, когда одна из пары частиц падала, а другая - убегала, слишком наивен, чтобы быть полезным, поскольку уменьшению чёрных дыр способствуют не частицы или античастицы, а фотоны, соответствующие спектру чёрного тела. Я предпочитаю картинку получше, хотя она всё равно ещё довольно наивна. Представьте квантовые флуктуации, при которых каждый раз, когда у вас появляется пара частица - античастица, из которых одна падает внутрь, появляется ещё одна пара частица - античастица, у которой внутрь падает другая.
Это всё ещё не идеальная аналогия потому что это всего лишь аналогия , но, по крайней мере горизонт событий в ней покидают фотоны, что соответствует предсказаниям излучения хокинга. Фактически - хотя вам придётся провести подсчёты квантовой теории поля в искривлённом пространстве - времени, чтобы это выяснить - излучение хокинга предсказывает, что спектр фотона будет соответствовать абсолютно чёрному телу с температурой, заданной: Что даст температуру меньше одного микрокельвина для чёрной дыры массой равной массе солнца, меньше одного пикокельвина для чёрной дыры в центре нашей галактики, и всего лишь несколько десятых от аттокельвина для самой крупной из известных чёрных дыр. Скорость уменьшения, которому соответствует это излучение, настолько мало, что чёрные дыры будут расти, даже если они будут поглощать один протон за промежуток времени, сравнимый с возрастом нашей вселенной - это будет продолжаться ещё примерно 1020 лет. После этого чёрные дыры массой с солнце, наконец, начнут терять из-за излучения хокинга в среднем больше энергии, чем поглощают, и полностью испарятся через 1067 лет, а самые крупные из них - через 10100 лет. Это может сильно превышать возраст вселенной, но это и не вечность.
А уменьшаться они будут благодаря излучению хокинга, испуская фотоны. В итоге: у пустого пространства есть энергия нулевого уровня, которая не равна нулю, а в искривлённом пространстве на горизонте событий чёрной дыры появляется низкоэнергетический спектр излучения абсолютно чёрного тела.
При этом астрофизикам сопутствовала удача: во всех точках Земли, где стоят телескопы, была ясная погода. Каждый из телескопов собрал по 500 ТБ информации. На расшифровку и анализ полученных данных у ученых ушло два года. При изучении результатов наблюдений ученые прибегли к помощи суперкомпьютеров в обсерватории Хайстак Массачусетский технологический институт, США и Институте радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне Германия. Между тем в состав EHT в 2018 году добавился еще один телескоп GLT, миллиметровый телескоп в Гренландии, который серьезно увеличит базу интерферометра.
Что хотели узнать астрофизики Предполагалось, что совместная работа телескопов поможет разглядеть тень черной дыры - это и удалось достичь. Измерения позволили протестировать общую теорию относительности и получить очередное доказательство существования черных дыр. Черные дыры прежде оставались гипотетическими объектами, хотя у астрономов и не оставалось сомнений в том, что они существуют. Ранее было получено большое количество косвенных свидетельств их существования, начиная от наблюдений тесных двойных систем и до гравитационных волн.
До сих пор, желая приблизиться по спирали к горизонту, вы были вынуждены, включая двигатели, разворачивать аппарат носом назад. Теперь, внутри сферы с длиной большой окружности, втрое превышающей длину горизонта, вы сможете приближаться к горизонту, лишь если при включении двигателей развернете аппарат носом вперед. Последовательно уменьшающиеся орбиты будут требовать все больших моментов количества движения и больших значений орбитальной скорости. Итак, с помощью компьютера вы по спирали приближаетесь к горизонту, переходя от орбиты с длиной, превышающей длину горизонта в 3 раза, к орбите, длиннее горизонта в 2,5 раза, затем в 2; 1,6; 1,55; 1,51; 1,505; 1,501 раза... О, разочарование!
По мере того как ваша скорость приближается к скорости света, длина вашей орбиты приближается к величине, в 1,5 раза превышающей длину горизонта. Добраться до самого горизонта этим методом нет никаких надежд. Снова вы обращаетесь за помощью к компьютеру и снова он утешает вас, объясняя, что внутри сферы с длиной большой окружности, превышающей длину горизонта в 1,5 раза, вообще не может быть круговой орбиты. Силы притяжения там настолько сильны, что не могут компенсироваться центростремительными силами, даже если скорость движения по орбите равна скорости света. Если вы хотите еще приблизиться к горизонту, вы вынуждены компенсировать силу притяжения силой тяги ваших ракетных двигателей. Получив это предостережении вы советуетесь с компьютером, как реализовать подобную компенсацию. Объясняете, что хотели бы приблизиться к горизонту настолько, чтобы длина вашей орбиты составляла 1,0001 длины горизонта, где рассчитываете исследовать большинство эффектов, связанных с его влиянием, и откуда вы еще в состоянии выбраться. Но если вы удержите свой аппарат с помощью ракетных двигателей на такой орбите, какие ускоряющие силы вы будете ощущать? Глубоко обескураженный, вы включаете тягу и по спирали возвращаетесь обратно в чрево звездолета.
После продолжительного отдыха, пятичасовых расчетов с использованием формул ОТО для черных дыр и трехчасового изучения атласа черных дыр Уиткомба вы, наконец, составляете план следующего этапа путешествия. Затем передаете во Всемирное географическое общество оптимистически полагая, что оно все еще существует отчет о своем исследовании черной дыры с массой 100 тыс. Mслн, а в конце излагаете ваш план. Расчеты показывают, что чем больше черная дыра, тем меньшая сила тяги ракетных двигателей необходима, чтобы удержать вас на орбите длиной 1,0001 длины горизонта. Ближайшая такая дыра под названием Гаргантюа находится далеко за пределами области размерами в 100 тыс. Черная дыра находится возле квазара 8C 2975, отстоящего на 1,2 млрд св. Вы решаете отправиться к ней. Используя укоренив 1 g на первой половине пути и такое же замедление на второй половине, вы затратите на путешествие 1,2 млрд лет по земным часам, но всего лишь 39 лет и 11 месяцев — по вашим. Если члены Всемирного географического общества не желают рисковать и на 2,4 млрд лет погрузиться в анабиоз, они будут вынуждены отказаться от приема вашего следующего сообщения.
Гаргантюа И вот через 39 лет и 11 месяцев ваш звездолет тормозит в окрестностях Гаргантюа. Над головой вы видите квазар 8C 2975 с двумя ослепительными голубыми струями, выбрасываемыми из его центра, а под вами простирается черная бездна Гаргантюа. Из этих данных вы определяете длину ее горизонта — около 16 св. Вот, наконец, та черная дыра, чью окрестность вы можете исследовать без невыносимых приливных сил или немыслимого ускорения ракетных двигателей! Перед тем, как начать свой спуск к горизонту, вы тщательно фотографируете гигантский квазар над вами и триллионы звезд, вращающихся вокруг Гаргантюа, а также миллиарды галактик, разбросанных по небу. Особенно тщательно вы фотографируете черный диск Гаргантюа под вами, размеры которого близки к размерам Солнца, наблюдаемого с Земли. На первый взгляд кажется, что этот диск полностью закрывает собой свет звезд и галактик, расположенных за ним. Однако, присмотревшись, вы замечаете, что гравитационное поле черной дыры действует подобно линзе, отклоняя световые лучи вдоль края горизонта и фокусируя их в тонкое яркое кольцо на окружности темного диска. Там, в этом кольце вы видите несколько изображений каждой из загороженных диском звезд: одно, образованное лучами, отклоненными к левому краю диска; другое — лучами, отклоненными к правому краю; третье — лучами, совершившими полный оборот вокруг дыры и затем вышедшими в направлении на вас; четвертое — лучами, совершившими два оборота вокруг дыры...
В результате возникает весьма сложная кольцевая структура, которую вы фотографируете во всех деталях для подробного изучения в будущем. Завершив фотосъемку, вы начинаете спускаться к горизонту. Но нужно запастись терпением: дыра настолько огромна, что, ускоряясь и замедляясь с ускорением 1 g, вы будете вынуждены потратить 10 лет по вашим часам, чтобы достичь цели — приблизиться к горизонту настолько, чтобы длина вашей орбиты составляла 1,0001 длины горизонта. Спустившись, вы фотографируете изменения, видимые на небе вокруг вас. Сильнее всего меняется диск под вами: постепенно он вырастает все больше и больше. Вы ожидаете, что он прекратит увеличиваться, когда закроет все небо под вами, оставив верхнюю часть неба чистой, как на Земле. Ничего подобного! Черный диск продолжает расти, поднимаясь по краям вашего звездолета и оставляя лишь непрерывно уменьшающееся отверстие над вами, через которое вы можете наблюдать внешнюю Вселенную. Это выглядит так, словно вы вошли в пещеру и продвигаетесь все глубже и глубже, так что вход представляется светлым пятнышком все меньших размеров.
В панике вы снова обращаетесь к компьютеру за помощью: «Неужели я неверно рассчитал траекторию? Не провалились ли мы сквозь горизонт? Неужто мы обречены?! Темнота охватывает почти все небо лишь из-за сильной фокусировки световых лучей, вызванной гравитационным полем черной дыры. Посмотрите на этот «указатель» почти над головой — это галактика 3C 295. Но здесь, у горизонта Гаргантюа, гравитационное поле черной дыры действует на световые лучи, испущенные 3C 295, столь сильно, что они изгибаются, делая кажущееся положение этой галактики вместо горизонтального почти вертикальным, так что 3C 295 оказывается почти над головой». Успокоенный объяснениями компьютера, вы продолжаете свой спуск. На панели перед вами скачут цифры, указывая, сколько всего вы пролетели и длину каждого витка. Но вблизи горизонта с каждым пройденным километром сокращение длины орбиты становится все меньше и меньше: 6,2517...
Такие отклонения от формулы Евклида возможны лишь в кривом пространстве — вы воочию наблюдаете кривизну, которая, в соответствии с предсказаниями ОТО Эйнштейна, должна появляться в сильном гравитационном поле черной дыры. На заключительном этапе спуска вы вынуждены все больше увеличивать тягу двигателей, чтобы замедлить падение. Наконец, вы останавливаетесь, оставаясь на орбите, длина которой составляет 1,0001 длины горизонта. Последний километр пройденного пути уменьшил длину вашей орбиты всего лишь на 0,0628 км. С трудом двигая руками из-за причиняющего мучительную боль притяжения, превосходящего земное в 10 раз, вы готовите телескопы и камеры для длительных и детальных съемок. За исключением слабых вспышек вокруг от нагретого при столкновениях падающего газа, единственный доступный съемке источник излучения — это светлое пятно над вами. Но в этом пятне сконцентрированы изображения всех звезд, обращающихся вокруг Гаргантюа, и всех галактик во Вселенной. В самом центре пятна расположены галактики, которые находятся над вами точно в зените. Одинаково необычные, цвета всех звезд и галактик сильно искажены.
Галактика, которая, как вам известно, излучает в зеленом диапазоне спектра, кажется испускающей мягкое рентгеновское излучение; длина волны ее электромагнитного излучения уменьшилась с 500 до 5 нм за счет гигантского гравитационного притяжения черной дыры, находящейся под вами. После тщательной регистрации всех деталей светлого пятна над вами вы обращаете внимание на то, что происходит внутри звездолета. Вы почти уверены, что здесь, столь близко от горизонта черной дыры, законы физики тоже изменяются и изменения повлияют на вашу собственную физиологию. Вы смотрите на своих спутников и спутниц — они выглядят обычно. Вы ощупываете друг друга — все нормально. Вы выпиваете стакан воды — за исключением влияния ускорения в 10 g, которое вы можете устранить, если решитесь нырнуть под горизонт, — вода льется нормально. Вы запускаете аргоновый лазер — он испускает такой же яркий пучок зеленого цвета, как и всегда. Вы берете импульсный рубиновый лазер, зеркало, детектор излучения и высокоточные часы; включая и выключая лазер, вы измеряете время прохождения импульса от лазера до зеркала и обратно к детектору, вычисляя из результатов экспериментов скорость света. Все в звездолете выглядит нормально: так, словно вы стоите на поверхности планеты Гиперион, где сила притяжения вдесятеро больше земной.
Если не смотреть через иллюминаторы звездолета наружу и не видеть странного пятна над головой и все поглощающей темноты вокруг, нельзя понять, где вы находитесь: возле горизонта черной дыры или на поверхности Гипериона. Кривизна пространства, обусловленная черной дырой, естественно, сохраняется и внутри корабля, так что, располагая достаточно точными инструментами, вы сможете обнаружить ее здесь. Вы ищете добровольцев для самоубийственного спуска в дыру. Робот R4D5 с его пристрастием к приключениям и опасности вызывается с готовностью. В спускаемом аппарате вместе с ним находится импульсный лазер, зеркало, фотодетектор и часы: робот будет измерять скорость света по мере своего падения и передавать результаты измерений на корабль с помощью лазерных импульсов. R4D5 покидает звездолет и начинает измерения. Модулируемый лазерный пучок сообщает вам: «299 800; 299 800; 299 800... Лазерное излучение превращается из зеленого в красное, инфракрасное, микроволновое, радиоволны, но сообщение остается неизменным: 299 800. А затем пучок пропадает: R4D5 ныряет под горизонт.
Но ни разу в процессе своего падения он не регистрирует никаких изменений скорости света внутри спускаемого аппарата и не отмечает никаких отличий от физических законов, управляющих работой его электронных систем. Результаты этих экспериментов очень радуют вас. Еще в 1907 г. Эйнштейн выдвинул гипотезу базирующуюся в основном на философских соображениях , согласно которой законы физики должны быть одинаковы во Вселенной всюду и всегда, и это утверждение вскоре стало фундаментальным положением, получившим название «принципа эквивалентности Эйнштейна». В дальнейшем этот принцип не раз подвергался экспериментальной проверке, но никогда она не была столь наглядной и тщательной, как в вашем эксперименте в окрестностях горизонта Гаргантюа. Устав от десятикратных перегрузок, вы приступаете к подготовке следующего, завершающего этапа своего путешествия — к возвращению в свою Галактику — Млечный Путь. Вы передаете детальный отчет о своих исследованиях в окрестностях Гаргантюа, и поскольку вскоре намереваетесь двигаться со скоростью, близкой к скорости света, ваше сообщение поступит в Млечный Путь менее чем на год раньше вас по земным часам. По мере удаления звездолета от Гаргантюа вы с помощью телескопа ведете тщательные наблюдения за квазаром 8C 2975. Его струи — длинные тонкие столбы горячего газа, выбрасываемые из ядра квазара,— имеют огромную длину 3 млн св.
Направляя телескопы на ядро, вы видите источник энергии, обеспечивающей существование струй: толстый горячий «бублик» из газа размером около 1 св. Наблюдая вихревое движение газа вблизи дыры, вы приходите к заключению, что эта дыра, в отличие от тех, которые встречались вам прежде, вращается весьма быстро. Энергия, поддерживающая существование струй чудовищной длины, отчасти обусловлена вращением черной дыры, а отчасти — движением газового «бублика». Различие между Гаргантюа и 8C 2975 поразительно: почему Гаргантюа, масса и размеры которой в 1000 раз больше, чем у квазара, не захватывает вращающийся газовый «бублик» и гигантские струи? Дальнейшие исследования подсказывают ответ: один раз в несколько месяцев какая-либо звезда, обращающаяся вокруг черной дыры, входящей в состав квазара, подходит к дыре слишком близко и разрывается на части приливными силами черной дыры. Вещество из внутренней части звезды — газ массой около 1 Mслн — выбрасывается наружу и распределяется вокруг черной дыры, после чего постепенно опускается, группируясь в окружающий дыру «бублик».
Наука в фильме "Интерстеллар": кротовые норы, черные дыры, пространство-время
Обои 3840x2160 черная дыра, Гаргантюа, темный. Скачать. Изучаем свойства чёрных дыр: откуда они берутся, каких размеров бывают и что в реальности сделали бы с планетой Миллер из «Интерстеллара». Важно понимать, что чёрная дыра — это не пустое пространство, а, скорее, место, где огромное количество материи помещается в крошечную область, называемую сингулярностью, которая бесконечно мала и плотна (тут есть разные варианты, но остановимся на этом). новости Украины, Мир - Черной дыры Гаргантюа обои скачать - обои для рабочего стола. На рисунке 8.1 показана быстро вращающаяся черная дыра (назовем ее Гаргантюа) на фоне звездного поля, какой она предстала бы перед вами, находись вы в экваториальной плоскости Гаргантюа.
Подписка на дайджест
- Гаргантюа: Гигант в малютке
- Почему первое изображение черной дыры не похоже на то, что было в "Интерстеллар" - Shazoo
- Видео демонстрация
- Как установить?
- Ученые: Использовать черные дыры для космических путешествий можно, но только осторожно
Вращающиеся черные дыры могут служить удобными порталами для гиперпространственных путешествий
Важны не фото, а свойства Вице-президент РАН Юрий Балега в разговоре с «360» не был так обрадован новостью о полученной фотографии. По его мнению, мы увидели то, что интересно широкому обывателю, но для физики важны физические свойства объектов, чтобы «мы могли написать картину мира». Информация сегодня в астрофизике получается не по фотографиям, а на основе спектров, которые позволяют получить физические характеристики объектов в космосе: температуру, размеры, скорость, химический состав. Фотография — это тень черной дыры. Сама черная дыра не видна, она очень мала, мы видим только окрестности Юрий Балега. Балега отметил, что важно изучить способ образования черных дыр, чтобы на основе этих данных узнать, когда они появились. На вопрос, зачем человечеству, которое вряд ли когда-нибудь встретится с черной дырой, знать об их происхождении и свойствах, вице-президент РАН ответил, что «смысл жизни человека является в познании мира, в котором мы живем». Ведь все взаимосвязано: на смартфоне есть навигатор, который привязан к интернету, последний привязан к спутникам, а они — к далеким квазарам.
И для нас они неподвижные точки, радиоточки. А к этим спутникам уже привязываетесь вы», — сказал Балега. Специалист привел пример, как физик Майкл Фарадей, когда получил электричество, показал это в парламенте Великобритании. Как бы вы сегодня жили без электричества? И он тогда им сказал, что через 50 лет вы будете все налоги от этого получать. Так и квазары, и черные дыры, и темная материя, и темная энергия, которыми занимается физика и астрофизика, они двигают человечество вперед спустя какое-то время», — объяснил Балега. С ним согласен и старший научный сотрудник лаборатории проблем физики космоса Физического института РАН Максим Зельников.
В беседе с RT он заявил, что получение фотографии черной дыры — очень важное исследование, которое поможет осознать устройство гравитации «и тем самым проверить теорию Эйнштейна в экстремальных условиях, углубить наше представление о пространстве и времени, развить теорию Эйнштейна, которая пока проверялась при слабых полях».
Кстати, не следует преувеличивать их опасность в случае получения 4 - по законам физики они быстро испарятся.
Иначе Солнечная система давно прекратила бы свое существование: в течение миллиардов лет планеты бомбардируются космическими частицами с энергией на много порядков выше достигаемых на земных ускорителях. Черные дыры и космологическая структура Вселенной Теория струн и большинство динамических моделей Вселенной предсказывают существование особого типа фундаментального взаимодействия - глобального скалярного поля ГСП. В масштабах планеты и Солнечной системы его эффекты крайне малы и труднообнаружимы, однако в космологических масштабах влияние ГСП возрастает неизмеримо, так как его удельная доля в средней плотности энергии во Вселенной может превышать 72 процента!
Например, от него зависит, будет ли наша Вселенная расширяться вечно или в конце концов сожмется в точку. Глобальное скалярное поле - один из вероятнейших кандидатов на роль "темной энергии", о которой так много пишут в последнее время. Черные дыры появляются в этой связи весьма неожиданным образом.
Можно показать, что необходимость их сосуществования с глобальным скалярным полем накладывает взаимные ограничения на свойства черных дыр. В частности, наличие черных дыр накладывает ограничение на верхний предел эффективной космологической постоянной параметра ГСП, ответственного за расширение Вселенной , тогда как ГСП ограничивает нижний предел их масс а значит, энтропии и обратной температуры T-1 некой положительной величиной. Иными словами, черные дыры, будучи "локальными" 5 и, по меркам Вселенной, крошечными объектами, тем не менее самим фактом своего существования влияют на ее динамику и другие глобальные характеристики опосредованно, через глобальное скалярное поле.
Эпилог Эйнштейн однажды сказал, что человеческий разум, однажды "расширенный" гениальной идеей, уже никогда не сможет сжаться до первоначального состояния 6. Это прозвучит немного парадоксально, но исследование предельно сжатого состояния материи было, есть и долгое время будет одним из главных путей и стимулов расширения границ человеческого интеллекта и познания фундаментальных законов мироздания. Ответом было: "Назовите это энтропией - тогда в дискуссиях вы получите солидное преимущество - ибо никто не знает, что такое энтропия в принципе".
Так родилось понятие "энтропии по Шеннону" англ. Shannon entropy , ныне широко используемое в теории информации. Ну что ж, уровни незнания могут быть разными - от полного невежества до глубокого понимания всей сложности проблемы.
Попытаемся несколько улучшить наш уровень незнания энтропии. Статистическая энтропия, введенная Людвигом Больцманом Ludwig Boltzmann в 1877 году, - это, грубо говоря, мера количества возможных состояний системы. Предположим, мы имеем две системы, состоящие из ящиков и одного шарика в каждой из них.
Первая система "ящики плюс шарик" имеет только 1 ящик, вторая - 100 ящиков. Вопрос - в каком ящике находится шарик в каждой системе? Ясно, что в первой системе он может быть только в одном ящике.
Помните формулу "Энтропия есть логарифм числа возможных состояний"? Тогда энтропия первой системы равна log1, то есть нулю, что отражает факт полной определенности кстати, это одна из причин, почему в определении энтропии был использован логарифм. Что касается второй системы, то здесь мы имеем неопределенность: шарик может находиться в любом из 100 ящиков.
В этом случае энтропия равна log100, то есть не равна нулю. Ясно, что, чем больше ящиков в системе, тем больше ее энтропия. Поэтому и говорят часто об энтропии как о мере неопределенности, ибо наши шансы "зафиксировать" шарик в конкретном ящике уменьшаются по мере увеличения их числа.
Мы могли бы заменить шарики электронами, а ящики - вакансиями в твердом теле или даже какими-то абстрактными категориями , как, например, в теории информации , а понятие энтропии по-прежнему было бы применимо и полезно. Ранее считалось, что термодинамическая энтропия не может быть применима к черным дырам, но Бекенштейн и Хокинг показали, что это не так, при должном определении понятий T и S см. Его автор, Андрей, обратил внимание на несколько парадоксальных, по его мнению, аспектов физики ЧД: "Во всех книгах про черные дыры […] сказано, что время падения кого-либо чего-либо в черную дыру бесконечно в системе отсчета, связанной с удаленным наблюдателем.
А время испарения черной дыры в этой же системе отсчета конечно, то есть тот, кто будет туда падать, не успеет этого сделать, потому что черная дыра уже испарится. Это прекрасная иллюстрация главной дилеммы научно-популярной литературы - пытаясь упростить изложение, авторы книг вынуждены поступаться уровнем математической строгости. Поэтому фраза, на которой Андрей базирует свои умозаключения, "время падения кого-либо чего-либо в черную дыру бесконечно в системе отсчета, связанной с удаленным наблюдателем", вообще говоря, неверна.
На самом деле физически корректная формулировка выглядит так: "время падения кого-либо чего-либо в статическую черную дыру бесконечно в системе отсчета, связанной с удаленным статическим наблюдателем". Иными словами, ее применимость ограничена идеализированным случаем, когда характеристики дыры неизменны во времени то есть заведомо не тогда, когда она растет или испаряется , а любое падающее тело предполагается пробным, достаточно малым, чтобы пренебречь изменениями дыры, вызванными его падением. В тех же физических ситуациях, о которых говорит Андрей, как сама дыра, так и пространство -время в ее окрестности не могут считаться статическими.
Вследствие этого статических по отношению к дыре наблюдателей как таковых просто не существует. Все наблюдатели движутся и все равноправны, а "время падения кого-либо чего-либо в черную дыру", измеренное по их часам, либо конечно в их системах отсчета, либо не определено например, когда наблюдатель находится вне светового конуса падающего на дыру тела. Вот таков краткий вариант ответа.
Чтобы понять такие вещи на более глубоком уровне, необходим серьезный математический аппарат изложенный, например, в книге Хокинга и Эллиса : диаграммы Картера-Пенроуза, конформные отображения, топология многообразий и многое другое. Системы единиц В системах единиц физических измерений часть единиц принимаются за основные, а все остальные становятся производными от них. Так, например, в СИ основные единицы механики - метр, килограмм и секунда.
А единица силы, ньютон, имеющая размерность кг. Размер основных единиц выбирается произвольно; их выбор определяет величину коэффициентов в уравнениях. Во многих областях физики удобнее пользоваться так называемыми естественными системами единиц.
В общей теории относительности пространство и время имеют запутанную связь, и формируют четырёхмерную ткань пространства - времени. В том случае, если вы уберёте все частицы во вселенной на бесконечно большое расстояние от нужной вам точки, если вы уберёте факт расширения пространства из уравнений, если вы также устраните все виды излучений, и присущую космосу кривизну - вы сможете заявить, что создали плоское пустое пространство. Но когда вы начинаете принимать во внимание, что живёте во вселенной, где всеми частицами и их взаимодействиями управляет квантовая теория поля, вам придётся признать, что даже в отсутствие физических частиц, физические поля, управляющие их взаимодействиями, никуда не денутся.
Одним из последствий этого будет то, что сущность, которую мы представляем себе, как "Плоское Пустое Пространство", не избавлено от энергии. Вместо этого нужно представлять себе плоское пустое пространство как квантовый вакуум, где повсюду есть квантовые поля. Вам может быть знакомой идея, что на квантовых масштабах во вселенной существуют присущие пространству неопределённости конкретных параметров.
Мы не можем одновременно знать расположение и импульс частицы, и чем лучше измеряем один из них, тем больше неопределённость у второго. Такое же взаимоотношение неопределённостей свойственно энергии и времени, что для нас сейчас важно. Только в том случае, если вы наблюдаете за тем, что представляете себе, как пустое пространство, но при этом наблюдаете за этим в определённый момент времени, вам нужно учесть, что момент - это бесконечно малый промежуток времени.
Из-за этого взаимоотношения неопределённостей существует огромная неопределённость в общем количестве энергии, содержащемся даже в пустом пространстве в это время. Это значит, что там может, в принципе, быть несколько пар из частиц и античастиц, существующих на очень кратких промежутках времени, пока они подчиняются известным законам сохранения, действующим в физической вселенной. Мы часто слышим объяснение вроде "Пары Частица - Античастица Возникают и Исчезают в Квантовом Вакууме", и хотя такое объяснение довольно наглядно, на самом деле происходит не совсем это.
Там нет настоящих частиц, в том смысле, что если вы запустите фотон или электрон через эту область пространства, они никогда не отразятся от частицы квантового вакуума. Это описание даёт нам возможность заглянуть в присущую квантовому вакууму "Дрожь", и показывает, что там есть резервуар виртуальных частиц, позволяющий нам трактовать присущую пустому пространству энергию как сумму всех этих виртуальных частиц. Повторюсь, так как это важно: существует энергия, присущая самому пустому пространству, и её можно представить, как сумму квантовых флуктуаций, присущих этому пространству.
Пойдём дальше. Представим, что пространство, вместо того, чтобы быть плоским и пустым, всё ещё пустое, но уже искривлено - то есть, в гравитационном поле космоса существуют отклонения. Как будут выглядеть наши квантовые флуктуации?
В частности, если мы позволим пространству искривляться из-за присутствия чёрной дыры, как они будут выглядеть снаружи и внутри горизонта событий? Но эти пары частиц и античастиц не являются реальными, а представляют собою лишь способ визуализации и подсчёта энергии, присущей пространству. Дело в том, что при искривлённом пространстве, как вы помните, существуют отклонения гравитационного поля.
Мы используем флуктуации для помощи в визуализации энергии, присущей пустому пространство, но могут возникать флуктуации, начинающиеся снаружи горизонта событий, которые попадут внутрь горизонта, не успев ре - аннигилировать. Но нельзя украсть энергию у пустого пространства - что-то должно случиться, чтобы её сохранить. Поэтому каждый раз, когда виртуальная частица или античастица падает внутрь, настоящий фотон или их набор должен появиться для компенсации.
И этот реальный фотон, покидающий горизонт событий, и уносит энергию от чёрной дыры. Тот способ, который мы ранее использовали для визуализации процесса, когда одна из пары частиц падала, а другая - убегала, слишком наивен, чтобы быть полезным, поскольку уменьшению чёрных дыр способствуют не частицы или античастицы, а фотоны, соответствующие спектру чёрного тела. Я предпочитаю картинку получше, хотя она всё равно ещё довольно наивна.
Представьте квантовые флуктуации, при которых каждый раз, когда у вас появляется пара частица - античастица, из которых одна падает внутрь, появляется ещё одна пара частица - античастица, у которой внутрь падает другая. Это всё ещё не идеальная аналогия потому что это всего лишь аналогия , но, по крайней мере горизонт событий в ней покидают фотоны, что соответствует предсказаниям излучения хокинга. Фактически - хотя вам придётся провести подсчёты квантовой теории поля в искривлённом пространстве - времени, чтобы это выяснить - излучение хокинга предсказывает, что спектр фотона будет соответствовать абсолютно чёрному телу с температурой, заданной: Что даст температуру меньше одного микрокельвина для чёрной дыры массой равной массе солнца, меньше одного пикокельвина для чёрной дыры в центре нашей галактики, и всего лишь несколько десятых от аттокельвина для самой крупной из известных чёрных дыр.
Скорость уменьшения, которому соответствует это излучение, настолько мало, что чёрные дыры будут расти, даже если они будут поглощать один протон за промежуток времени, сравнимый с возрастом нашей вселенной - это будет продолжаться ещё примерно 1020 лет. После этого чёрные дыры массой с солнце, наконец, начнут терять из-за излучения хокинга в среднем больше энергии, чем поглощают, и полностью испарятся через 1067 лет, а самые крупные из них - через 10100 лет. Это может сильно превышать возраст вселенной, но это и не вечность.
А уменьшаться они будут благодаря излучению хокинга, испуская фотоны. В итоге: у пустого пространства есть энергия нулевого уровня, которая не равна нулю, а в искривлённом пространстве на горизонте событий чёрной дыры появляется низкоэнергетический спектр излучения абсолютно чёрного тела. Это излучение отнимает массу у чёрной дыры и слегка сжимает горизонт событий со временем.
Тогда частица от одной пары и античастица от другой аннигилируют, создавая реальные фотоны, покидающие чёрную дыру, а другая виртуальная пара частиц падает в дыру и забирает её энергию или массу. Источник: Geektimes. Гаргантюа черная дыра.
Вращающаяся черная дыра в космосе Астрономы, хотя и косвенно, наблюдали в нашей Вселенной вращающиеся черные дыры. Никто не знает, что находится в центре черной дыры, но у ученых есть для этого название — сингулярность. Вращающиеся черные дыры искажают пространство вокруг себя по-иному в отличие от неподвижных черных дыр.
Этот процесс искажения называется "увлечение инерциальных систем отсчёта" или эффект Лензе-Тирринга, и оно влияет на то, как будет выглядеть черная дыра, искажая пространство, и что более важно пространство-время вокруг нее. Черная дыра, которую вы видите в фильме, достаточно сильно приближена к научному понятию.
Когда ученые измерили массу черной дыры в центре W2246-0526, они не поверили своим глазам — она оказалась тяжелее Солнца как минимум в три миллиарда раз. Подобный вывод крайне удивил астрофизиков. Дело в том, что мы видим эту галактику в том состоянии, в котором она существовала примерно 12 миллиардов лет назад, через 1,3 миллиарда лет после Большого Взрыва. Этого времени, как сегодня считают астрофизики, просто не должно было хватить для того, чтобы эта дыра достигла современных гаргантюанских размеров, даже если бы она беспрерывно поглощала максимальные количества материи, допустимые с точки зрения теории.
Обед Гаргантюа Астрономы НАСА нашли один из возможных ответов на этот вопрос, наблюдая за окрестностями W2246-0526 при помощи микроволнового телескопа ALMA, способного следить за движением даже самых холодных скоплений газа и пыли. Эти снимки неожиданным образом показали, что черная дыра-"гаргантюа" и сама W2246-0526 были соединены толстыми линиями из холодного газа и пыли с тремя спутниками этого "звездного мегаполиса".
Подписка на дайджест
- Почему черная дыра называется Гаргантюа – Telegraph
- Ученые: Использовать черные дыры для космических путешествий можно, но только осторожно
- Гаргантюа черная дыра - фото и картинки: 57 штук
- Ученые: Использовать черные дыры для космических путешествий можно, но только осторожно
FAQ по Гаргантюа: реальна ли черная дыра в Интерстеллар?
На рис. Этот луч формирует для камеры изображение звезды, на которую указывает синяя стрелка. Камера движется вокруг Гаргантюа против часовой стрелки. Лучи света, формирующие изображения звезд, на которые указывают синие стрелки Модель Double Negative, та же, что на рис. Последовательно изучая эти рисунки, можно многое понять о гравитационном линзировании. Имейте в виду: действительное направление к звезде — вверх и вправо внешние концы красных лучей. Стрелка, идущая от значка камеры, указывает на изображение звезды. Десятеричное изображение находится очень близко к левому краю тени, а правое вторичное изображение — рядом с правым краем; сравнивая направления камеры для этих изображений, можно увидеть, что тень покрывает примерно 150 градусов направления вверх, несмотря на то что действительное направление от камеры к центру Гаргантюа — влево и вверх.
Подобная форма «каннибализма», как считают Эйзенхардт и его коллеги, была характерна и для других «хот-догов». Это может объяснять, почему ученые часто находят в ранней Вселенной необычно яркие галактики с невозможно крупными черными дырами, и почему сами хот-доги скрываются от внешнего мира под толстым коконом из пыли и газа, состоящим, по всей видимости, из останков их прошлых трапез. А что думаете Вы?! Email адрес не будет опубликован. Сохранить Имя и почту, что бы не вводить их снова.
Тогда галактики, действительно, были мельче, и лишь затем росли и сливались друг с другом. С NGC 1277 такого не произошло — возможно, из-за перетягивания материи соседними галактиками. Она так и не выросла, и понемногу звездообразование в ней угасло. Осталась лишь черная дыра невероятных размеров — настоящая достопримечательность.
В общей сложности им удалось найти около 20 ранее неизвестных объектов этого типа, в том числе и нового рекордсмена, измерить их яркость, массу и свойства сверхтяжелых черных дыр в их центрах. Когда ученые измерили массу черной дыры в центре W2246-0526, они не поверили своим глазам — она оказалась тяжелее Солнца как минимум в три миллиарда раз. Подобный вывод крайне удивил астрофизиков. Дело в том, что мы видим эту галактику в том состоянии, в котором она существовала примерно 12 миллиардов лет назад, через 1,3 миллиарда лет после Большого Взрыва. Этого времени, как сегодня считают астрофизики, просто не должно было хватить для того, чтобы эта дыра достигла современных гаргантюанских размеров, даже если бы она беспрерывно поглощала максимальные количества материи, допустимые с точки зрения теории. Обед Гаргантюа Астрономы НАСА нашли один из возможных ответов на этот вопрос, наблюдая за окрестностями W2246-0526 при помощи микроволнового телескопа ALMA, способного следить за движением даже самых холодных скоплений газа и пыли.
Познание тьмы: как наука проникает в тайны черных дыр
Черная дыра в центре галактики M87, очерченная излучением раскаленного газа, который, вращаясь вокруг нее, образует кольцо. Эти уравнения описывали траектории лучей света, исходящих из далекой звезды, проникающих через искривленные пространство и время Гаргантюа, достигающих камеры и учитывающих даже само движение камеры вокруг черной дыры. Живые обои «Космическая черная дыра, туманный круг».