Розум подув
Чи є у Всесвіті щось чужіше, ніж чорні діри? Ці химерні, гравітаційні монстрати не викривляють простору та часу; просто думка про них розтягує і згинає уявлення людей. І поряд з усіма привабливими якостями, про які ви могли чути - їх великою масою, неймовірно малим розміром - чорні діри мають ще більш чужі властивості, які менш відомі. Ми розглянемо деякі найбільш приголомшливі характеристики та теоретичні можливості щодо цих космічних дивацтв.
Чорні діри можуть мати волосся
У 60-х роках фізик Джон Вілер припустив, що чорні діри "не мають волосся", це означає, що кожен конкретний космічний об'єкт можна було відрізнити від своїх братів тільки за його віджимом, імпульсом і масою. Будь-яка інша інформація, що розрізняє чорну діру, вважається "волоссям", і вважається, що вона зникне за непрохідним горизонтом чорної діри, межа навколо чорної діри, за якою нічого, в тому числі світла, не може вийти.
Вирізаний до 2016 року, коли відомий фізик Стівен Хокінг запропонував, що чорні діри насправді мають розкішну зачіску, зроблену з примарних, нульових енергій частинок, і що ця агломерація гірсута містить інформацію про матеріал, який чорна діра спожила. Ця гіпотеза не була доведена, але могла допомогти вирішити давній парадокс щодо того, що відбувається з газом та пилом, які потрапили в кишку чорної діри.
Чорні діри виробляють фонтани
Ніщо не могло б уникнути потужного гравітаційного захвата чорної діри. Але це стосується лише матеріалу, який наблизився до краю отвору. Насправді багато чорних дір оточені потоками газу та пилу, які кружляють навколо отвору, як вода, що спускається в стік. Тертя в цьому матеріалі генерує тепло, що створює струменіння, штормоподібні структури в газі та пилу. Останні спостереження говорять про те, що цей рух також створює дугові кільця, які оточують внутрішні колони речовини, яка стріляє прямо у повітря, сильно нагадуючи фонтани.
Чорні діри можуть випаровуватися
Квантова механіка забезпечує ще один спосіб виходу частинок з чорної діри. Відповідно до теорії, пари субатомних частинок постійно блимають і існують навколо горизонту подій чорної діри. Кожна так часто конфігурація вирівнюється саме правильним способом, щоб один з партнерів потрапив у чорну діру. Потім ідентичний співрозмовник частинки висувається з надзвичайно високою швидкістю, грабуючи чорну діру крихітної шматочком енергії. Це створює те, що відоме як радіація Хокінга після Стівена Хокінга, який відкрив це явище. Оскільки енергія дорівнює масі, цей процес насправді може призвести до усадки чорної діри і врешті-решт випаровуватися далеко протягом тривалого часу.
Чорні діри можуть бути оточені вогневою стіною
Однією з проблем радіації Хокінга є те, що воно викликає загадки для фізиків. Субатомні частинки, що утворюються цим випромінюванням, заплутуються, тобто те, що відбувається з одним, негайно відчувається іншим. Отже, що відчуває партнер, який не потрапив у чорну діру, коли її сподвижник розчавився у нескінченно щільну точку? Ніхто не знає. Одна з теорій стверджує, що чорна діра переносить заплутаність частинок, результат, який - згідно із законами квантової механіки - виробляє шалену кількість енергії. Це, у свою чергу, означало б, що всі чорні діри оточені вогняними стінами вогню.
Чорна діра може зашифрувати інформацію, чи ні
Важко розділити масу дроблення чорних дір із законами квантової механіки, згідно з якими інформація про частинки ніколи не може бути знищена. Але матеріал, який сповзає за межі чорної діри, повинен назавжди втратити Всесвіт. Цей кондуктор відомий як парадокс інформації про чорну діру; резолюція відмовилася від вчених на сьогодні. Останні дослідження свідчать про те, що інформація, яка потрапляє в чорну діру, може бути передана партнерам, що відходять, у радіації Хокінга; однак остаточної відповіді на цей парадокс не знайдено.
Чорні діри можуть бути темною матерією
Незабаром після Великого вибуху всесвіт мала створити безліч крихітних чорних дір. Оскільки ці особливості були б масивними предметами, які не виділяють світла, деякі фізики здогадуються, що ці споконвічні чорні діри можуть скласти темну матерію, той загадковий матеріал, з якого складається величезна більшість матерій у космосі. Але ідея суперечлива, враховуючи, що дані Лазерного інтерферометра з гравітаційно-хвильовою обсерваторією (LIGO) виключили Всесвіт, заповнений безліччю дрібних чорних дір. Можливо, чорні діри середнього розміру все ще там ховаються, хоча спостереження дозволяють припустити, що вони становлять лише максимум від 1% до 10% темної речовини.
Матерія може подорожувати в майбутнє в чорну діру
Чорні діри стикаються з проблемою нескінченності - маса чорної діри розчавлюється до нескінченно щільної точки, що має нескінченно малі розміри. Фізично це не має сенсу, тому дослідники шукали альтернативні рамки, щоб отримати ручку на чорні діри. Одна пропозиція відома як гравітація квантової петлі, яка говорить про те, що тканина простору-часу дуже сильно вигнута поблизу центру чорної діри. Це призвело б до того, що частина отвору пошириться у майбутнє, а це означає, що матерія, що потрапляє в неї, встигне просунутися вперед. Поки ця ідея, що розширює розум, залишається теоретичною.
Вчені, можливо, помітили чорні діри з іншого Всесвіту
Одне досить суперечливе спостереження говорить про те, що наш Всесвіт є пізнім. Раніші всесвіти, можливо, існували раніше, і вони містили б чорні діри. Видатний фізик-математик з Оксфордського університету Роджер Пенроуз стверджував, що космічне випромінювання фону - енергетична реліквія з Великого вибуху - містить відбитки цих чорних дір раніше. Інші вчені стверджують, що дані Пенроуза - це не що інше, як випадковий шум, але можливість залишається інтригуючою.
Незабаром у нас з’явиться зображення чорної діри
За лічені дні фізики збираються випустити перше в історії зображення чорної діри. Цей надмасивний звір лежить в основі нашої галактики Чумацький Шлях; Захоплення його фотографії було метою телескопа "Горизонт події". Цей інструмент насправді є глобальною мережею радіотелескопів по всій Землі, які об'єднали свої сили для збільшення масштабу ближче до галактичного центру, ніж будь-коли раніше. Телескоп повинен мати можливість помітити тінь чорної діри по всьому навколишньому її матеріалу, а зображення очікуються 10 квітня.
