Британское издание The Sun на фоне любопытства к первому снимку чёрной дыры, о котором News.ru писал вместе со всеми мировыми СМИ 10 апреля, решило рассказать, что же такое чёрные дыры, почему они существуют во Вселенной и как покойный профессор Стивен Хокинг помог человечеству лучше понять, каким образом эти образования работают.
Чёрная дыра — это область пространства, откуда абсолютно ничто не может вырваться. Это связано с чрезвычайно сильными гравитационными эффектами. Они настолько сильны, что действительно, если что-то туда попадает, то вернуться обратно уже не в состоянии. Даже свет не может вырваться, если его засосало.
Должен существовать чётко очерченный момент, когда тело приблизилось к чёрной дыре настолько, что уже невозможно убежать. Если бы такой точки не было, то буквально всё во Вселенной засосало бы в одну огромную чёрную дыру. Так вот, точка, в которой тело больше не может избежать гравитационного притяжения чёрной дыры, называется горизонтом событий. Горизонт событий варьируется между различными чёрными дырами — в зависимости от их массы и размера.
На горизонте событий сила гравитации уже достаточно сильна, чтобы удерживать свет. Она не даёт ему покинуть чёрную дыру. При этом в силу того, что ничто не может двигаться быстрее света, то всё остальное также постоянно затягивается назад. Падение сквозь горизонт событий похоже на катание в каноэ рядом с мощным водопадом: будучи далеко от края, можно попытаться отплыть от него, гребя очень быстро, и даже преуспеть в этом. Но непосредственно возле обрыва тебя уже ничто не спасёт: нос лодки тянет вперёд сильнее, чем корму, лодку уносит течением.
Гравитационная сингулярность — самый центр чёрной дыры, её сердце. Это одномерная точка, которая представляет собой невероятно большую массу в бесконечно малом пространстве. В сингулярности пространство-время бесконечно искривляется, и гравитационное притяжение становится предельно сильным. На этом этапе обычные законы физики перестают действовать.
Мы не знаем наверняка, что на самом деле происходит, когда физическое тело входит в чёрную дыру. Самая популярная теория состоит в том, что объекты становятся растянутыми и теряют всякую размерную форму. Если падать в чёрную дыру ногами вперёд, то гравитация будет действовать на ноги сильнее, чем на голову, и тело будет растягиваться в длину и сжиматься с боков. В случае с не слишком габаритной чёрной дырой с массой «всего лишь» в несколько раз больше солнечной, тебя разорвёт на длинные (вытянутые) спагетти до того, как горизонт будет достигнут. У гигантских чёрных дыр с массой в миллион раз больше солнечной, иной сценарий: сила гравитации будет действовать равномерно на всё тело, и ты достигнешь горизонта. Само падение для тебя останется незаметным. Со стороны будет казаться, что твоё тело зависло снаружи. Постепенно силуэт будет становиться более размытым, обретёт красный цвет, а потом исчезнет. Для внешнего мира ты исчезнешь навсегда.
Большинство чёрных дыр образуются, когда умирает звезда-супергигант. Это происходит, когда у звёзд заканчивается топливо — например, водород — чтобы сгореть, заставляя звезду коллапсировать. Тогда гравитация быстро тянет центр звезды внутрь, она сжимается в крошечный шар. Этот шар в процессе коллапса расширяется и сжимается до последнего, заставляя часть тела звезды благодаря гравитации сжиматься вовнутрь, а часть — взрываться кнаружи. Если в итоге сформировавшийся шар обладает особой плотностью, вы получаете чёрную дыру.
Профессор Стивен Хокинг обнаружил, что если Вселенную создал большой взрыв, то он должен был начаться с сингулярности. Он также выяснил, что чёрные дыры излучают энергию и постепенно теряют массу. Эта энергия называется «излучением Хокинга». Гениальный профессор предсказал существование чёрных мини-дыр во время Большого взрыва.
Он также помог разрешить информационный парадокс чёрных дыр — сложную физику, связанную с тем, что чёрные дыры могут одновременно стирать и сохранять информацию. Проблема заключалась в том, что чёрные дыры, по-видимому, разрушают всё, но законы физики предполагают, что вы не можете полностью уничтожить что-то: необработанные биты должны быть сохранены, вопреки всему. Поэтому в 2016 году Хокинг предположил, что чёрные дыры имеют ореол «мягких волос» вокруг себя — антитеза высказыванию другого известного учёного, Джона Уилера, провозгласившего в 60-е годы прошлого века, что «у чёрных дыр нет волос». По мнению Хокинга, ореол мягких волос несёт в себе характерный узор вещей, проглоченных и уничтоженных чёрными дырами. Получается, что тела, которые попадают в чёрные дыры, теряются навсегда, но одновременно они и сохраняются навсегда.
News.ru рассказывал ранее, что Королевский монетный двор Великобритании почтил память физика-теоретика Стивена Хокинга, умершего 14 марта 2018 года, монетой в 50 пенсов, на которой изображена чёрная дыра.
