Почему в случае невращающейся черной дыры (рис. 8.4) кажется, что вторичные изображения звезд возникают из-за тени черной дыры, огибают ее и возвращаются обратно к тени, а не циркулируют вдоль замкнутых кривых, как в случае Гаргантюа (рис. 8.5)? Для планеты черная дыра в этом случае может выступать в роли холодного светила. Похожие. Следующий слайд. космос гаргантюа / чёрная дыра / Интерстеллар Creative Land. В заключение отметим, что система Гаргантюа — поистине впечатляющее открытие, и нетрудно понять, почему ученые решили назвать ее в честь вымышленной черной дыры в «Интерстеллар». С массивной звездой, меньшей звездой-компаньоном и двумя. Поздравления. ДТП. Новости. Сериалы. Существует ли чёрная дыра Гаргантюа | Астрономия для начинающих | Федор Бережков.
Что такое Гаргантюа?
3. Черные дыры и сингулярности. В научно-фантастической литературе и фильмах черная дыра обычно представляется этаким космическим Гаргантюа, безжалостно пожирающим пролетающие корабли с отважными блондинками и даже целые планеты. Почему в случае невращающейся черной дыры (рис. 8.4) кажется, что вторичные изображения звезд возникают из-за тени черной дыры, огибают ее и возвращаются обратно к тени, а не циркулируют вдоль замкнутых кривых, как в случае Гаргантюа (рис. 8.5)? Живые обои «Космическая черная дыра, туманный круг». Кстати, общепризнанный в кругах многих астрономов, тот факт, что изображение чёрной дыры "Гаргантюа" из к/a "Интерстеллар" наиболее точно и достоверно передаёт внешний вид свермассивной чд в галактике М87 (точнее её тени).
Обои: черная дыра, Гаргантюа, темный - 3840x2160
Эта черная дыра вовсе не похожа на Гаргантюа — аналог из фильма Нолана с МакКонахи в главной роли. Гаргантюа — это сверхмассивная черная дыра, ставшая популярной в массовой культуре после фильма Интерстеллар, именно в неё затянуло Купера к концу фильма. Я постарался графически обыграть маршруты, будто это лучи света вокруг горизонта событий черной дыры. При этом ученые выяснили, что аппетит дыры стабильно выше так называемого предела Эддингтона – количества материи, которую может поглотить черная дыра. Сверхмассивная чёрная дыра или плохо сфотографированный глазированный пончик Krispy Kreme? 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".
Гаргантюа интерстеллар [82 фото]
Узнайте о влиянии черной дыры Гаргантюа на время и пространство и как это можно соотнести с нашим миром. К примеру, отмечают Торн и Оливер, наблюдения за виртуальной черной дырой раскрыли необычный эффект, который будет заметен только при приближении к Гаргантюа из Interstellar или его реальным “кузенам”. Иногда звезда обращается вокруг чёрной дыры на таком расстоянии, где приливные силы не так сильны, чтобы полностью разорвать звезду, но они всё равно стягивают с неё газ и материал. «Первичная черная дыра субсолнечной массы, проходящая через нейтронную звезду, может потерять достаточно энергии из-за взаимодействия с плотной звездной средой, чтобы стать гравитационно связанной со звездой. По Торну, Гаргантюа скорее похож на ещё более массивную сверхмассивную чёрную дыру, которая предположительно находится в ядре туманности Андромеды и которая оценивается в 100 миллионов солнечных масс (1.1–2.3 ; 108 M. Часть светящегося диска черной дыры Гаргантюа вблизи и пролетающий над ним космолет «Эндюранс». Светится не черная дыра, а диск вокруг нее, состоящий из раскаленного газа, который дыра «забирает» у звезд при помощи сил гравитации, когда разрывает их на части.
Живые обои «Черная дыра Гаргантюа»
Черная дыра «на обед» Фото: Shutterstock. Гипотетически предполагается, что во Вселенной существуют так называемые первичные черные дыры. Обычные черные дыры образуются как нейтронные звезды — в результате сверхновых. А первичные, полагают ученые, соткались из сверхплотной материи в первые секунды существования Вселенной. 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.
Я сам над этим работал, можно предложить механизмы, но проблема одна: доказать, что черная дыра, которую мы видим, действительно первичная, а не вторичная. Это было бы легко сделать, если бы мы открыли черные дыры с массой меньше солнечной, потому что звездная эволюция ничего такого дать не может. Но этого пока нет, а потому такую гипотезу нельзя считать доказанной, хотя и нельзя отвергнуть». Сейчас астрономы считают, что сверхмассивная черная дыра есть в центре каждой крупной галактики. Именно такой объект и стал первой официально признанной черной дырой. Этот компактный и очень яркий источник разных излучений, от радиоволн до рентгеновских лучей, был открыт Брюсом Баликом и Робертом Брауном в 1974 году. Рассказывает Алексей Старобинский: «Увидели это дедовским способом, так же, как за 300 лет до этого измерили массу Солнца: путем наблюдения за орбитами небесных тел. За ее движением наблюдали две группы астрономов, которые возглавляли Райнхард Генцель и Андреа Гез.
Генцель смотрел 27 лет, Гез — 22 года. За это время звезда совершила почти полтора оборота по орбите. При этом радиус горизонта для объекта такой массы очень должен быть очень велик и составлять 0,1 астрономической единицы». Объект таких размеров и такой массы, 4 миллиона солнечных, не может быть ничем иным, как черной дырой. В 2008 году обе группы астрономов сообщили об этом в статьях, а в 2020-м Генцель и Гез удостоились за свою работу Нобелевской премии, которую они и разделили с Пенроузом. Читайте также Может ли черная дыра уничтожить Землю? Наши ближние Существование черных дыр в миллионы и миллиарды звездных масс ниоткуда не следовало, однако они, как оказалось, есть в каждой галактике. Но как же быть с «обычными» дырами, про которые астрофизики, по крайней мере, знали, откуда они могли бы взяться? Их открытие принесла, едва зародившись в середине 1960-х, рентгеновская астрономия.
Объясняет Алексей Старобинский: «Рентгеновские источники стали первыми кандидатами в черные дыры. Откуда берется это рентгеновское излучение? Это объекты в составе двойных звездных систем — массивная звезда и черная дыра, вращающиеся вокруг друг друга. Звездное вещество захватывается черной дырой, падает на нее, разогревается и светится в рентгеновском диапазоне. Мы больше не сомневаемся, что такие объекты есть». Удивительно, что первый же детально исследованный космический источник рентгеновских лучей Лебедь X-1, расположенный в созвездии Лебедя и открытый еще в 1964-м, стал первым кандидатом в черные дыры звездной массы, и сейчас его «чернодырный» статус практически не вызывает сомнений. Лебедь Х-1 — двойная система из черной дыры массой примерно в 15 солнечных и звезды, голубого гиганта, в 20 солнечных масс, расположенных друг от друга ближе, чем Меркурий от Солнца. Этот завораживающий космический аттракцион находится от нас на расстоянии 6000 световых лет. Для сравнения: до черной дыры в центре Галактики от нас 25 800 световых лет.
Читайте также Если бы Земля превратилась в Черную дыру, что изменилось бы в динамике Солнечной системы? Точки над «I» В науке между фактом и почти фактом — огромная дистанция. На рубеже тысячелетий большинство астрономов были практически уверены, что черные дыры существуют, но лишь наступившее столетие стало временем решающих доказательств. После открытия в 2008 году черной дыры в центре Галактики следующий успех пришел в 2015-м, когда были зарегистрированы гравитационные волны от слияния черных дыр. Алексей Старобинский: «В XXI веке возник новый способ изучения черных дыр — с помощью гравитационно-волновой астрономии. Прибор состоит из двух зеркал, расстояние между которыми с большой точностью измеряется с помощью лазера. Гравитационные волны, испускаемые при слиянии черных дыр, изменяют геометрию пространства, а значит, и расстояние между зеркалами. То, что наблюдали исследователи, отлично описывается теорией: большинство событий — это слияние черных дыр в составе двойных систем. Мы видим, как две черные дыры вращаются вокруг друг друга по почти кеплеровской орбите, за исключением самой последней стадии перед слиянием, постепенно теряют энергию в виде гравитационных волн и в конце концов сливаются.
Новым для астрономов оказалось только то, что типичная масса таких черных дыр — около 30—50 солнечных, а не 10, как ожидалось. Предстоит еще подумать о том, откуда взялись такие массивные звезды. Все, что мы видим, происходит очень-очень далеко. Ни в нашей Галактике, ни даже в Туманности Андромеды ни одного такого события наблюдать не удалось. Речь идет о расстояниях от 100 до 1000 мегапарсек, тогда как до ближайшего сверхскопления галактик в созвездии Девы от нашей «местной группы» всего 10 мегапарсек». Регистрация гравитационных волн была отмечена особой нобелевской премией в 2017-м. Наконец, в 2019 году достигнут последний потрясающий успех.
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». Их наличие, в свою очередь, говорит о том, что ярчайшая галактика Вселенной сейчас разрывает на части своих ближайших соседей и высасывает из них весь газ, пыль и темную материю.
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». В результате он всегда заполнен газом, несмотря на постоянные потери — падение вещества на черную дыру и выброс в струях. Звезды подходят близко и к Гаргантюа. Но из-за ее больших размеров приливные силы снаружи от горизонта слишком слабы, чтобы разорвать звезду на части. Поэтому Гаргантюа «заглатывает» звезды целиком, без выбросов вещества из внутренней части звезды в окружающий ее газовый «бублик». Не имея такого «бублика», Гаргантюа не может образовать струи или другие атрибуты квазаров. Пока ваш звездолет выбирается из гравитационной ловушки Гаргантюа, вы строите планы возвращения домой. К тому моменту, когда вы достигнете Млечного Пути, Земля станет на 2,4 млрд лет старше, чем во время вашего старта. Изменения в человеческом обществе будут настолько велики, что вы не испытываете особого желания возвращаться на Землю. Вместо этого вы и команда звездолета решаете освоить пространство вокруг какой-нибудь подходящей вращающейся черной дыры. Ведь именно энергия вращения дыры в квазаре 8C 2975 позволяет квазару «проявить себя» во Вселенной, поэтому энергия вращения дыры меньших размеров может стать источником энергии для человеческой цивилизации. Аккуратные вычисления на бортовом компьютере предсказывают, что каждая из этих звезд должна была взорваться, пока вы путешествовали к Гаргантюа, образовав невращающуюся черную дыру массой около 24 Mслн общая масса выброшенного при взрыве газа составляет примерно 6 Mслн. Обе черные дыры должны теперь вращаться одна относительно другой, испуская в процессе вращения гравитационные волны. Эти волны будут передавать слабый импульс отдачи черным дырам, вызывая их чрезвычайно медленное, но неумолимое сближение по спирали. Небольшая коррекция ускорения звездолета позволит вам прибыть туда на последней стадии этого взаимного сближения: через несколько дней после прилета вы сможете наблюдать, как сливаются невращающиеся горизонты обеих черных дыр и как в результате образуется одна быстро вращающаяся дыра. Две родительские дыры были непригодны для поселения, поскольку не обладали заметным моментом количества движения, но новорожденная, быстро вращающаяся дыра представляется идеальной для поселения. Итак, спустя 39 лет 11 мес. А вот и они, точно на месте! Измеряя траектории движения межзвездного водорода, падающего на дыры, вы убеждаетесь, что они не вращаются и масса каждой составляет около 24 Mслн в соответствии с предсказаниями компьютера. Длина горизонта дыры равна 440 км, дыры отстоят на 60 тыс. Подставляя эти значения в формулы Эйнштейна определяющие отдачу при испускании гравитационных волн , вы заключаете, что черные дыры должны слиться через три дня. Этого времени как раз достаточно для подготовки телескопов и съемочных камер к регистрации всех деталей события. Фотографируя искажения, вносимые гравитационной линзой в распределение звезд, расположенных за дырами, вы без труда проконтролируете их движение. Светлое кольцо сфокусированного излучения звезд, окружающее диск каждой черной дыры, обеспечит вам превосходный фотоснимок. Вам бы хотелось быть поблизости, чтобы видеть все отчетливо, но при этом достаточно далеко, чтобы не испытывать беспокойства из-за приливных сил. Подходящим расстоянием, решаете вы, будет орбита, в 10 раз длиннее той, по которой обращаются черные дыры. В течение трех следующих дней дыры постепенно сближаются и ускоряют свое орбитальное движение. За день до слияния расстояние между ними уменьшается с 60 до 46 тыс. За час до слияния они находятся на расстоянии 21 тыс. За минуту до слияния расстояние между ними 7400 км, а период 0,61 с. За 10 с до слияния расстояние 4700 км, период 0,31 с. А затем в последние 10 с вы и ваш звездолет начинаете сотрясаться, сначала слабо, а затем все сильнее и сильнее. Все происходит так, словно гигантская пара рук схватила вашу голову и ноги и стала поочередно сжимать и растягивать вас все сильнее и сильнее, быстрее и быстрее. А затем еще более внезапно, чем началась, дрожь прекращается. Все спокойно. Вы привыкли к тому, что гравитационные волны настолько слабы, что зарегистрировать их могут лишь сверхчувствительные приборы. Но при слиянии черных дыр они необычайно сильны — будь ваша орбита в 50 раз меньше, звездолет могло разорвать на части вызванной ими тряской. Но сейчас вы в безопасности. Слияние завершилось, и волны прошли. На своем пути во Вселенной они расскажут удаленным наблюдателям о происшедшем здесь событии». Направляя телескопы на источник гравитационного поля, вы обнаруживаете, что там, где недавно были две дыры, сейчас всего одна, причем она быстро вращается — вы видите это по вихрям падающих атомов водорода. Эта дыра станет идеальным генератором энергии для вас, вашей команды и тысяч поколений ваших потомков. Аккуратные измерения параметров орбиты звездолета свидетельствуют, что масса образовавшейся дыры составляет 45 Mслн. Поскольку суммарная масса родительских дыр равнялась 48 Mслн, три солнечных массы должны были превратиться в энергию и унестись гравитационными волнами. Нечего удивляться, что вас трясло так сильно! О вращении дыры свидетельствуют не только возникающие вихри атомов водорода, падающих в дыру, но и форма окруженного светлым кольцом темного пятна на небе под вами: это пятно сплющено из-за вращения дыры, как сплющена из-за вращения Земля. Более того, пятно выпячивается с одной стороны. Зная же момент и массу, вы вычисляете другие свойства черной дыры, включая скорость вращения ее горизонта и длину ее экватора. Вращение дыры заинтересовало вас. Никогда прежде вы не имели возможности вблизи исследовать вращающуюся дыру. Поэтому вы вновь отыскиваете добровольца, робота R4D4, вызвавшегося исследовать окрестности горизонта. Ему даны четкие инструкции: спуститься, зависнув в нескольких метрах над горизонтом, и там, включив ракетные двигатели, удерживаться неподвижно точно под звездолетом. Таким образом, двигатели должны препятствовать как силе гравитационного притяжения, так и вихревому увлечению пространства. Жаждущий приключений R4D4 спускается вниз, форсируя двигатели сначала едва, а затем все сильнее, чтобы преодолеть вращение пространства и остаться точно под звездолетом. И как ни пытается он тягой двигателей препятствовать вращению, ему это не удается. R4D4 изо всех сил пытается форсировать двигатели, но скорость его орбитального движения почти не меняется. А затем топливо иссякает, и он начинает падать внутрь. Его лазерное излучение становится инфракрасным, затем превращается в радиоволны, но мерцает все с той же частотой, свидетельствующей о том, что нет никаких изменений в его вращательном движении. Он ушел в глубь черной дыры, нырнув в неистовую сингулярность, которую вы никогда не сможете увидеть... Через три недели, посвященных экспериментам и наблюдениям, вы и ваша команда принимаетесь, наконец, за строительство. Доставив материалы с далеких планет, создаете рабочее кольцо вокруг черной дыры. Оно имеет длину около 5 млн км, толщину 2 тыс. Размеры кольца тщательно выбраны, так что люди, предпочитающие жить при земной силе тяжести, могут построить свои дома у внешней или внутренней поверхностей кольца, а те, кто выбирает более слабое притяжение, могут поселиться ближе к его осевой линии. Эти различия в силе тяжести целиком обусловлены приливной силой черной дыры, или, в терминах ОТО,— кривизной пространства-времени. Превратившись в энергию, эта величина в 100 тыс. Ваш преобразователь действует по тому же принципу, что и квазары, принципу, впервые открытому в 1977 г. Блэндфордом и Р. Вы внедряете магнитное поле под горизонт дыры и удерживаете его, несмотря на то что оно стремится улизнуть, с помощью гигантских катушек. Поскольку дыра вращается, ее вращательный момент взаимодействует с магнитным полем; в результате образуется гигантский электрический генератор, в котором магнитные силовые линии работают как линии передачи энергии от черной дыры. Электрический ток течет от экватора черной дыры в форме потока электронов в обратном направлении по магнитным силовым линиям в ваш кольцевой мир, а затем от него по другому набору магнитных силовых линий вниз, к северному и южному полюсам черной дыры. Меняя напряженность магнитного поля, вы можете регулировать выходную мощность «электростанции». Отчасти это действительно так: я не могу гарантировать, что существует черная дыра с массой 10 Mслн вблизи Веги или массой 100 тыс. Это все, конечно, вымысел. Точно так же я не могу обещать, что человек когда-нибудь добьется таких успехов в развитии техники и технологии, что станут реальностью межгалактические или хотя бы межзвездные полеты и конструирование кольцевых миров вокруг черных дыр. С другой стороны, я с полной определенностью могу гарантировать точнее, с почти полной — такой же, как уверенность в том, что Лос-Анджелес завтра не будет разрушен землетрясением , что черные дыры существуют в нашей Вселенной и обладают в точности теми свойствами, о которых рассказывалось. Я могу с уверенностью утверждать, что если вы отправите робота-исследователя к горизонту вращающейся черной дыры, никакая сила тяги его двигателей не позволит ему вращаться быстрее или медленнее, чем сама черная дыра. Почему я могу говорить обо всем этом с такой уверенностью? Ведь я никогда не видел черной дыры.
Энергия из черных дыр – выдумка или реальность?
| Тайны черных дыр: 6 занимательных вопросов астрофизикам | Гаргантюа — это сверхмассивная черная дыра, ставшая популярной в массовой культуре после фильма Интерстеллар, именно в неё затянуло Купера к концу фильма. Я постарался графически обыграть маршруты, будто это лучи света вокруг горизонта событий черной дыры. |
| Зачем ученым фото черной дыры? 10 фактов, которые помогут разобраться в сложном вопросе | Термин «черная дыра» появился только в 1969 году с легкой руки физика Джона Уилера. |
Новости черных дыр
Объясняется это тем, что у больших и вращающихся черных дыр сингулярность действует несколько иначе, «нежнее» или «слабее» и поэтому имеется вероятность того, что она не будет повреждать те объекты, которые будут с ней взаимодействовать. На первый взгляд этот может показаться бредом, однако ученые приводят в качестве объясняющей аналогии простой эксперимент с быстрым перемещением руки над горящей свечей. Попробуйте сами и увидите, что огонь вас не будет обжигать. Гаурав Ханн и его коллега Лиор Бурко занимаются вопросами физики черных дыр более двадцати лет. В 2016 году Кэролайн Маллари, одна из аспиранток Ханна, вдохновленная блокбастером режиссера Кристофера Нолана «Интерстеллар» решила научным методом проверить, действительно ли главный герой фильма смог бы выжить при падении в гигантскую вращающуюся черную дыру Гаргантюа, обладающую массой в 100 миллионов раз превосходящую солнечную.
Сам фильм, напомним, был поставлен по книге нобелевского лауреата по астрофизике Кипа Торна. Описанные в голливудском блокбастере внешний вид, размеры и физические свойства черной дыры Гаргантюа, являющейся одним из центральных «персонажей» это фильма — его работа. Выдуманная черная дыра Гаргантюа из фильма «Интерстеллар» Даже прическу не помнет? Компьютерная модель показала, что при любых условиях объект падающий во вращающуюся черную дыру не будет испытывать бесконечно больших эффектов деформации при прохождении сквозь так называемый внутренний горизонт сингулярности — область черной дыры, избежать которой не удастся в любом случае.
Более того, при определенных обстоятельствах воздействие этих эффектов будет настолько мало, что объект сможет без проблем пройти сквозь эту сингулярность, а в некоторых случаях и вовсе не заметить никакого воздействия со стороны.
Но даже не зная всего этого, они получили верную формулу. Чтобы Солнце стало гравитационной могилой, не отпускающей от себя свет, его требуется сжать до радиуса в три километра, а Землю — до сантиметра. Это казалось шуткой.
Какая сила может сжать планету до размеров коробка спичек? Ученые мужи с достоинством поправили парики и забыли о своих темных звездах более чем на столетие. Вторым рождением черные дыры обязаны общей теории относительности ОТО Альберта Эйнштейна, которая, в сущности, упразднила те предпосылки, на которых строили свои рассуждения Лаплас и Мичелл. Однако в 1915 году Карл Шварцшильд, решая уравнения ОТО, выяснил любопытную вещь: массивное и компактное тело сворачивает вокруг себя пространство-время в компактный кокон.
Шварцшильд вычислил радиус этого кокона сейчас его называют гравитационным радиусом : по удивительному совпадению он оказался равным предельному радиусу темной звезды. Поясняет Алексей Старобинский: «По существу, Шварцшильд нашел центрально-симметричное решение уравнений ОТО, и оказалось, что оно протягивается от бесконечности не до нуля, а до гравитационного радиуса. Из-за случайного совпадения коэффициентов этот радиус оказался таким, на котором вторая космическая скорость равна скорости света. Ничего фундаментального в этом совпадении нет, но оно соответствует наивной точке зрения, что свет не может уйти из-под горизонта событий черной дыры просто потому, что его скорости для этого недостаточно.
Настоящий смысл решения Шварцшильда оставался неясным еще лет 50, и никто над ним серьезно не думал». На самом деле, отличие черной дыры от темной звезды, да и любого другого классического объекта, огромно. Чтобы забросить с Земли камень в открытый космос, ему действительно надо придать вторую космическую скорость, но вам лично никто не запретит удаляться в космос — от Земли или от темной звезды Мичелла — с любой скоростью, хоть бы и 5 километров в час. Был бы двигатель да запас топлива.
Не таково решение Шварцшильда: пересечь горизонт можно только снаружи внутрь. И не потому, что выбраться силенок не хватит, а просто потому, что после этого момента никакой «наружи» для вас больше нет — она так же недостижима, как прошлое. Мы не знаем, как Шварцшильд представлял себе место во Вселенной, откуда нет возврата. Зато мы знаем, что свою статью он писал зимой 1915—1916 годов во фронтовом госпитале в России, смертельно больной неизлечимой болезнью.
По нашему мнению, не многим дано испытать в жизни опыт, более близкий к погружению в черную дыру. Даже на Эйнштейна статья Шварцшильда поначалу не произвела впечатления. Позже он отдавал должное автору за его математический дар, но ставил под сомнение приложимость выводов к практике: «Побудительной причиной его неиссякаемого творчества, по-видимому, в гораздо большей степени можно считать радость художника, открывающего тонкую связь математических понятий, чем стремление к познанию скрытых зависимостей в природе». Черные дыры всем казались лишь игрой ума.
Ну в самом деле, откуда возьмется в мире объект такой чудовищной плотности? Читайте также Кто все эти люди: чьи имена носят популярные астрономические термины Загробная жизнь звезд Первый разумный ответ на этот вопрос предложили в 1939 году Роберт Оппенгеймер, Джордж Волков и Хартланд Снайдер. По мысли ученых, черные дыры — это своего рода посмертная стадия существования самых массивных звезд. Гравитация стремится как можно сильнее сжать вещество, превратить небесное тело в точку.
Этого не происходит лишь потому, что сжатию противостоит давление, а главный источник давления в звезде — это ее излучение. Но когда в звезде заканчивается термоядерное топливо, заканчивается и излучение. Тогда «огрызок», который к тому времени остается от звезды, уже ничто не может удержать от сжатия. Дальнейшая судьба небесного тела зависит от его массы: самые легкие звезды вроде Солнца превращаются в белые карлики, более тяжелые — в нейтронные звезды, но начиная с некоторого предела массы в природе просто не остается таких сил, которые могли бы противостоять гравитационному сжатию.
Именно последний сценарий с некоторыми оговорками и рассмотрели Оппенгеймер, Волков и Снайдер. Сегодня астрономы уверены, что черная дыра есть в центре практически каждой галактики Впрочем, эта работа содержала множество допущений: например, остаток звезды непременно будет вращаться, а может ли вращаться черная дыра, в то время было непонятно. Вносить уточнения было некогда: двое из трех авторов занялись разработкой ядерной бомбы в рамках «Манхэттенского проекта». Так уж получилось, что познанием в ХХ веке человечество могло заниматься лишь в перерывах между мировыми войнами.
Интерес к проблеме вернулся только в 1960-х. Комментарий Алексея Старобинского: «Чтобы понять происхождение черных дыр звездной массы, надо было сперва построить теорию эволюции звезд, а это и сейчас до конца не сделано. Однако в 1960-х появились работы Чандрасекара о звездной эволюции, и из них следовало, что у нейтронных звезд есть предельная масса, около двух масс Солнца, а более массивные звезды должны коллапсировать. С другой стороны, были сделаны важные шаги в релятивистской теории: в 1963 году Рой Керр нашел решение для вращающихся черных дыр, и оно оказалось самым общим.
Позже Роджер Пенроуз доказал, что внутри непременно возникает сингулярность. Одним словом, к 1970 году стало ясно, что решения, описывающие черные дыры, есть, и они общие. Это не значит, что эти дыры возникают повсюду — слава богу, как потом выяснилось, ближайшая к нам черная дыра находится на расстоянии нескольких килопарсек, — но, если их поискать, мы их найдем.
Согласно модели Моррисона — Торна необходимы дополнительные шесть измерений, а также предполагается наличие экзотической материи, которую пока не нашли, она лишь предсказана общей теорией относительности, должна обладать отрицательной плотностью энергии. Модель Романа Конопли задействует гиперпространственную математику — целых 26 измерений.
Источник: kinorium. Во-первых, как трехмерные объекты могли выйти в гиперпространство? Нужно понимать, что они «бегут» по поверхности с таким же количеством измерений, но никак не ныряют в многомерное пространство. Во-вторых, почему они потеряли управление кораблем? Чем эта ситуация отличается от обычной гравитации?
И в-третьих, почему они погружаются будто в тоннель? Ведь до этого нам демонстрировали и доказывали, что это сфера, поэтому и в иллюминаторах они должны были видеть концентрические сферы с переменным радиусом. Нейтронная звезда или черная дыра? Путешествие к планете Миллер При подлете к планете Миллер Купер предлагает совершить гравитационный маневр — пролететь вокруг нейтронной звезды. Это позволит им сбросить скорость, потому что они и так разгонятся рядом с черной дырой из-за сильнейшей гравитации, что может привести к тому, что они просто пролетят мимо планеты.
Как объясняют ученые, вращение черной дыры будет порождать сложные гравитационные возмущения, которые будут особым образом искривлять свет, попадающий в ближайшие окрестности черной дыры. В некоторых точках, которые физики называют каустиками, свет будет сосредотачиваться, образуя своеобразное отражение звезды или любого другого объекта. По расчетам авторов статьи, человек или робот, путешествующий к горизонту событий черной дыры, сможет увидеть до 13 копий отдельных звезд и даже всей галактики в целом.
Отзывы, вопросы и статьи
- Найден новый тип черной дыры, скрывающейся на «космическом заднем дворе» Земли
- Фильм «Интерстеллар» секрет концовки раскрыли спустя 9 лет
- Новая ночная схема Москвы, версия Гаргантюа (4.1) - Единый Транспортный Портал
- Report Page
- космос гаргантюа / чёрная дыра / Интерстеллар
Что такое Гаргантюа?
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. Гаргантюа — сверхмассивная вращающаяся чёрная дыра с аккреционным диском.
Самая яркая галактика Вселенной оказалась "каннибалом", выяснили в НАСА
А как насчет самой большой солнечной системы во Вселенной? Что ж, ученые недавно обнаружили систему, которая действительно затмевает нашу собственную. 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.
Для начала небольшое введение для тех, кто имеет смутные представления об этих странных космических телах. Черные дыры — это объекты, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна. Они имеют столь огромную массу, что ни свет, ни материя не способны вырваться за пределы гравитационного влияния. А граница, за которую уже ничто не способно выбраться, называется горизонт событий. Вчера ученые продемонстрировали изображение этого феномена — не фотографию, а реконструированное изображение "тени", которую черная дыра отбрасывает на свет, находящийся по другую сторону. Представленная черная дыра выглядит почти так, как и ожидали ученые, полагаясь на теорию относительности. Слева — изображение черной дыры в центре M87. В центре — изображение, полученное путем симуляции, справа — размытое изображение симуляции для соответствия разрешению телескопа. Однако обычные люди, складывающие впечатления о черных дырах на основе фильмов, могли ожидать что-то подобное кадру из "Интерстеллар": Однако в действительности разница не столь большая, как кажется.
Гаурав Ханн и его коллега Лиор Бурко занимаются вопросами физики черных дыр более двадцати лет. В 2016 году Кэролайн Маллари, одна из аспиранток Ханна, вдохновленная блокбастером режиссера Кристофера Нолана «Интерстеллар» решила научным методом проверить, действительно ли главный герой фильма смог бы выжить при падении в гигантскую вращающуюся черную дыру Гаргантюа, обладающую массой в 100 миллионов раз превосходящую солнечную. Сам фильм, напомним, был поставлен по книге нобелевского лауреата по астрофизике Кипа Торна. Описанные в голливудском блокбастере внешний вид, размеры и физические свойства черной дыры Гаргантюа, являющейся одним из центральных «персонажей» это фильма — его работа. Выдуманная черная дыра Гаргантюа из фильма «Интерстеллар» Даже прическу не помнет? Компьютерная модель показала, что при любых условиях объект падающий во вращающуюся черную дыру не будет испытывать бесконечно больших эффектов деформации при прохождении сквозь так называемый внутренний горизонт сингулярности — область черной дыры, избежать которой не удастся в любом случае. Более того, при определенных обстоятельствах воздействие этих эффектов будет настолько мало, что объект сможет без проблем пройти сквозь эту сингулярность, а в некоторых случаях и вовсе не заметить никакого воздействия со стороны. Маллари также обнаружила особенность, которая в полной мере не привлекала к себе внимания раньше: эффекты сингулярности в контексте вращающейся черной дыры приведут к стремительному увеличению циклов растягивания и сжатия объекта, падающего в ее центр. Однако исследовательница в своей работе отмечает, что в случае очень больших черных дыр, размером с ту же Гаргантюа, сила этих эффектов будет очень незначительной. Настолько незначительной, что ни сам космический аппарат, не живые существа, находящиеся на его борту, вероятнее всего, их даже не заметят.
Сам фильм, напомним, был поставлен по книге нобелевского лауреата по астрофизике Кипа Торна. Описанные в голливудском блокбастере внешний вид, размеры и физические свойства черной дыры Гаргантюа, являющейся одним из центральных «персонажей» это фильма — его работа. Выдуманная черная дыра Гаргантюа из фильма «Интерстеллар» Даже прическу не помнет? Компьютерная модель показала, что при любых условиях объект падающий во вращающуюся черную дыру не будет испытывать бесконечно больших эффектов деформации при прохождении сквозь так называемый внутренний горизонт сингулярности — область черной дыры, избежать которой не удастся в любом случае. Более того, при определенных обстоятельствах воздействие этих эффектов будет настолько мало, что объект сможет без проблем пройти сквозь эту сингулярность, а в некоторых случаях и вовсе не заметить никакого воздействия со стороны. Маллари также обнаружила особенность, которая в полной мере не привлекала к себе внимания раньше: эффекты сингулярности в контексте вращающейся черной дыры приведут к стремительному увеличению циклов растягивания и сжатия объекта, падающего в ее центр. Однако исследовательница в своей работе отмечает, что в случае очень больших черных дыр, размером с ту же Гаргантюа, сила этих эффектов будет очень незначительной. Настолько незначительной, что ни сам космический аппарат, не живые существа, находящиеся на его борту, вероятнее всего, их даже не заметят. На этом графике показана физическая нагрузка на стальную раму космического аппарата с его приближением к центру вращающейся черной дыры.
Что не так с «Интерстелларом» — взгляд физика
Кроме того, модель не учитывает эффект Допплера: один край диска должен отливать красным, другой — синим. Да, тут Кристофер Нолан специально пошел против истины, чтобы не смущать зрителей. А еще он специально занизил скорость вращения черной дыры. Кроме того, учитывая расстояние от черной дыры до планеты Миллер, Гаргантюа должна занимать половину небосвода, а планета при таком раскладе находилась бы внутри аккреционного диска, так что он в основном был бы виден только с противоположной дыре стороны планеты. Планеты Миллер и Манна Первым делом астронавты отправляются на планету Миллер. Время там идёт замедленно — один час на ее поверхности равен семи земным годам. Но нужно находиться совсем рядом с дырой, практически над ее поверхностью. А стабильная орбита вокруг черной дыры должна превышать диаметр Гаргантюа как минимум трижды. Иначе планету Миллер давно бы засосало внутрь. С учетом показанных в фильме кадров время на поверхности планеты должно течь медленнее, чем на Земле, всего процентов на двадцать. Это верно в отношении невращающихся черных дыр, но с Гаргантюа все обстоит по-другому.
Гаргантюа — сверхмассивная вращающаяся черная дыра, что несколько меняет ее воздействие на окружающее пространство. При определенных условиях, скажем, если она будет вращаться очень быстро, а планета Миллер — располагаться достаточно близко к циркулярной орбите Гаргантюа, такое замедление времени возможно. Правда, у вращающихся черных дыр есть предел скорости вращения, причем максимума они, как правило, не достигают. Чтобы на планете Миллер было такое замедление времени, Гаргантюа должна вращаться лишь чуточку меньше максимума. Это реально, хотя и маловероятно. На планету Миллер должны регулярно падать огромные метеориты. Гаргантюа не всегда сможет поглощать космический мусор, чаще он будет попадать на орбиту и вращаться там. Они возможны, только если разница в гравитационном притяжении черной дыры на разных сторонах планеты очень велика. Но в таком случае планету просто разорвало бы на части! На самом деле нет.
Благодаря гигантским размерам Гаргантюа разница в притяжении черной дыры на разных сторонах планеты Миллер недостаточно велика. Тем не менее силы притяжения должно было хватить для деформирования планеты. Планета Миллер должна была выглядеть как эллипсоид, сжатый по бокам и вытянутый в длину. Кроме того, если бы планета вращалась вокруг своей оси, то силы притяжения Гаргантюа действовали бы в нескольких направлениях в зависимости от положения орбит. По фильму же мы видим, что все гигантские волны движутся примерно в одном направлении. Отсюда следует вывод, что планета Миллер всегда повёрнута к черной дыре одной и той же стороной. Возможно и еще одно объяснение: из-за деформации планеты и притяжения Гаргантюа в определенных районах постоянно проходят землетрясения, вызывающие гигантские цунами. Неужели нужно было лететь на нее в первую очередь и неужели этой части экспедиции нельзя было избежать? Разумеется, можно было. Планета Миллер никогда бы не стала бы первым кандидатом на место нового дома для человечества, если бы Купер или другие члены экипажа «Эндюранс» догадались использовать по назначению кучу научного оборудования, именно с этой целью доставленного на борт корабля.
Информацию о пригодности планеты Миллер для жизни можно было получить прямо с орбиты при помощи телескопов и прочих приборов. Тех самых, которыми Ромили почти четверть века изучал саму чёрную дыру, пока остальные боролись с цунами. Не спускаясь на планету, можно было бы провести ее изучение с безопасного расстояния, где временной лаг минимальный. Простой спектральный анализ здорово сэкономил бы топливо экспедиции и снизил бы накал страстей на экране. Кристоферу Нолану нужно было это замедление времени, чтобы показать, как растёт пропасть между отцом и дочерью. В крайнем случае, если NASA так уж хотелось отправить на планету делегацию из мыслящих существ, вполне можно было бы послать в экспедицию экипаж, состоящий из одних роботов. Роботы способны выжить почти в любых условиях судя по фильму — даже в черной дыре , они менее требовательны, не так капризны и легче переносят одиночество. Замедления времени он не избежал бы в любом случае — оно возрастает обратно пропорционально расстоянию от черной дыры. Но сэкономить время путем корректировки курса корабля благодаря гравитационному притяжению разных небесных тел еще как можно. В фильме Купер решает избежать притяжения Гаргантюа, разогнавшись до огромной скорости, а затем резко затормозить, попав в зону притяжения нейтронной звезды.
Выдуманная черная дыра Гаргантюа из фильма «Интерстеллар» Даже прическу не помнет? Компьютерная модель показала, что при любых условиях объект падающий во вращающуюся черную дыру не будет испытывать бесконечно больших эффектов деформации при прохождении сквозь так называемый внутренний горизонт сингулярности — область черной дыры, избежать которой не удастся в любом случае. Более того, при определенных обстоятельствах воздействие этих эффектов будет настолько мало, что объект сможет без проблем пройти сквозь эту сингулярность, а в некоторых случаях и вовсе не заметить никакого воздействия со стороны. Маллари также обнаружила особенность, которая в полной мере не привлекала к себе внимания раньше: эффекты сингулярности в контексте вращающейся черной дыры приведут к стремительному увеличению циклов растягивания и сжатия объекта, падающего в ее центр. Однако исследовательница в своей работе отмечает, что в случае очень больших черных дыр, размером с ту же Гаргантюа, сила этих эффектов будет очень незначительной. Настолько незначительной, что ни сам космический аппарат, не живые существа, находящиеся на его борту, вероятнее всего, их даже не заметят. На этом графике показана физическая нагрузка на стальную раму космического аппарата с его приближением к центру вращающейся черной дыры. В маленькой вставке показана детализированная картина нагрузки, которая будет отмечаться при максимальном сближении аппарата. Важно отметить, что нагрузка сильно возрастет в точке максимального сближения с черной дырой, но не будет расти в бесконечность.
А пока мы узнаем у Кипа Торна, как же традиционная физика рассматривает это удивительное явление. Будет интересно! Светится ли черная дыра? Часть светящегося диска черной дыры Гаргантюа вблизи и пролетающий над ним космолет «Эндюранс». Светится не черная дыра, а диск вокруг нее, состоящий из раскаленного газа, который дыра «забирает» у звезд при помощи сил гравитации, когда разрывает их на части. Иллюстрация из книги «"Интерстеллар".
Наука за кадром» Нет, в черной дыре нечему светиться, так как она состоит только лишь из искаженного времени и пространства — и больше ничего. В фильмах можно увидеть, что вокруг черных дыр есть сияющие диски, мерцания и лучи. На самом деле это звезды и туманности, свет которых дыра тоже искривляет — отсюда и причудливые световые узоры. Правда ли, что черная дыра искривляет время? Космический модуль «Рейнджер», идущий на снижение к планете Миллер. Наука за кадром» Да, это так.
Если человек провалится в черную дыру, он почти перестанет стареть: чем ниже он будет лететь, тем сильнее будет замедляться время. Как на планете Миллер в фильме «Интерстеллар», которая находилась возле черной дыры Гаргантюа: час по времени Миллера равен семи земным годам. Таким образом, можно улететь в космос молодым и прилететь всего на пару лет старше, а на Земле пройдут сотни лет.
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. Несколько дней мне было неуютно от этого решения, а потом я передумал. В течение своей полувековой карьеры физика я прикладывал огромные усилия, совершая новые открытия сам и воспитывая студентов, совершавших новые открытия. Почему бы, для разнообразия, не сделать что-нибудь просто потому, что это весело, спросил я себя, даже если другие уже делали это до меня?