Космос

Що знаходиться всередині чорної діри?

Чорна діра – один з найменш досліджених і найбільш незвичайних об’єктів у Всесвіті. Чорна діра являє собою об’єкт з настільки великою силою тяжіння (такий кривизною простору), що навіть світло не може вирватися звідти. Але що всередині цього монстра? Для відповіді на це питання, нам спочатку треба зрозуміти, звідки взагалі беруться чорні діри.

Як утворюється чорна діра?

В одній з наших про еволюцію зірок, ми розглядали один із кінцевих етапів їхнього життя, коли термоядерну паливо в ядрі повністю вигорає і припиняються термоядерні реакції з-за чого стрімко зменшується тиск в надрах зірки і вона стискається під дією гравітації. В залежності від маси зірки стиснення може зупинитися на певному етапі, а може перейти в стрімкий гравітаційний колапс, таким чином, зірка може перетворитися на білого карлика, нейтронну зірку або чорну діру.

В чорну діру зірка може перетворитися тоді, коли після стиснення її радіус став менше критичного радіусу Шварцшильда, який також називають гравітаційним радіусом. В такому випадку колапс вже ніщо не може зупинити і під впливом гравітації вся матерія стискається в одну точку, яку називають сингулярністю. В ній значення щільності і кривизни простору прагнуть до нескінченності.

Взагалі, методом стиснення можна все що завгодно перетворити в чорну діру, навіть людини. Досить просто стиснути його до критичного радіуса. Також виникли й інші типи чорних дір (за винятком квантових), різниця лише в тому, як і чому відбувалася колапс.

З чого складається чорна діра?

Чорні дірки бувають статичними, їх ще називають чорні діри Шварцшильда і обертаються навколо своєї осі – чорні діри Керра.

Чорна діра обертається завдяки попередньому обертання зірки, з якої вона утворилася, унаслідок закону збереження кутового моменту. При цьому обертання як такого немає, просто чорна діра має властивості обертового тіла, так само як мікрочастинки мають спін насправді не обертаючись. Сингулярність обертається чорної діри має форму кільця, вона оточена сферою, яку називають горизонтом подій. Потрапивши за горизонт подій, будь-яке тіло приречене впасти в чорну діру.

Навколо горизонту подій такої чорної діри існує невелика ділянка, званий эргосферой. У цій еліпсоїдної оболонці об’єкти обертаються разом з чорною дірою, але на відміну від горизонту подій звідси можна вибратися, завдяки цьому можливий обмін енергією між эргосферой і зовнішнім світом. Кванти та інші частинки, пролітаючи крізь ергосферу, можуть забирати частину її кінетичної енергії обертання. Це явище називається процесом Пенроуза.

Поряд з багатьма чорними дірами спостерігається гарячий іонізований газ, який виштовхується з боку центру чорної діри її магнітним полем – це релятивістські потоки або джети. Причиною появи джетів вважається взаємодія магнітних полів чорної діри і аккреционного диска з речовиною диска, який утворюється в результаті падіння речовини в чорну діру. Чорна діра Шварцшильда або статична чорна діра не має эргосферы, вона складається тільки з сингулярності і горизонту подій.

В даний час нам не відомо, що саме відбувається всередині чорної діри. Поки всі вчені схиляються до думки, що там знаходиться загадкова сингулярність, в якій матерія існує не у вигляді окремих частинок, а у вигляді стислої в точку енергії. При цьому сингулярність відокремлює від горизонту подій нескінченний простір.

Автор: Олексій Німчук. Редакція: Федір Карасенко.

Ставте палець вгору, щоб бачити у своїй стрічці більше статей про космос і науки!

Підписуйтесь на мій канал тут, а також на мої канали і на . Там ви можете почитати велику кількість цікавих матеріалів, а також задати своє питання. Підтримати наш канал матеріально можна через .