Чорні діри: Що ми навчимося в останні 5 років?

Гравітаційні хвилі, фото горизонту заходу та реальної революції в астрофізиці – підняти вели над самими загадковими об’єктами в Всесвіті.

р.

Чому ми дбаємо про чорні отвори?
Чорні отвори, як воронки в космосі, від часу запам'ятовується уява вчених і любителів простору. Вони, здається, виходять за межі нашої інтуїції: як може бути «збита» в точку, з якої навіть не світиться? Останні кілька років в астрофізиці привели неймовірні відкриття. радикальний Наше розуміння цих об'єктів. Якщо раніше багато гіпотез базувалися переважно на теорії, зараз ми маємо прямі докази і навіть унікальні. візуалізаціяй
Щоб пояснити, чому ці результати є настільки важливими, давайте малюємо аналогію: уявіть, що ви чули таємничі морські монстри протягом століть, але тільки побачили розмиті малюнки в античних картах. А потім раптом хтось приносить вам якість. Фото одна з цих істот. Цей захід не тільки дає їжі для цікавості, але і розбиває старі ідеї про реальність. Це сталося, коли вчені вперше захопили «шадову». Але все в порядку.

Гравітаційні хвилі: Музика простору
Одна з головних проривів в нашому розумінні чорних отворів спостереження за хвилеюй Ідея, що масивні об'єкти створюють спотворення в тканині простору-часу, описана в написанні Альберта Ейнштейна. Але лише за останні роки ми отримали безпосереднє підтвердження існування таких хвиль.
Аналогія: уявіть гумовий килим, який має масивний м'яч на ньому - він вигинає. Якщо кульки колоїдні або рухаються, "хвилі" народжуються в килимі. Аналогічно, два об'ємні чорні отвори створюють коливання, які розходяться через простір-час на швидкості світла. Ці «з'єднання» Всесвіту ми навчились «сір» за допомогою гігантських детекторів LIGO та Virgo. При записанні лопу гравітаційних хвиль, вчені можуть визначити масу, відстань та інші параметри об'єктів, що об'єднуються.

• Що ми навчимося? Об'єднувач чорних отворів зустрічається частіше, ніж очікувано, а самі предмети можуть мати різні маси за звичними лімітами.
• Чому це важливо? Ці дані допомагають уточнювати моделі еволюції зірок та галактик, а також підтвердити дійсність загальної релятигності.

Перша фото горизонту заходу
Звісно, одна з найбільших подій в останні роки Перша фото чорного отворуПроект Event Horizon Telescope (EHT) Побачивши об'єкт, який буквально не випромінює світло, здається парадоксальною, але вчені пішли до хитрості: вони записали електромагнітне випромінювання гарячого газу, що орбітує чорний отвір, а потім розраховують силу тіні – регіону, в якій все світло зникне.
Щоб зрозуміти масштаб, уявіть, що ви намагаєтеся фотографії. апельсин на місяць Відстані настільки величезні, що окремі телескопи не справляються. Таким чином, вчені поєднали декілька спостережників по всьому світу для створення телескопа Землі. Результат був дивним: ми отримали реальний образ, який показує характерну «збірку» навколо темного центрального регіону.

• Хто шукав? Об'єкт дослідження був чорним отвором в центрі галактики Messier 87 (M87), розташований на відстані десятки мільйонів світлих років від нас.
• Що робити? Завдяки таким спостереженням ми можемо безпосередньо перевірити теоретичні прогнози, які раніше були доступні тільки на папері.

Революція астрофізики: нові горизонти
Все це створює реальну річ. Революція У космічній науці ми можемо зараз вивчити не тільки самі чорні діри, але і їх оточення. Виявилося, що багато галактик мають надмасивні чорні отвори на своїх центрах, які відіграють ключову роль у формуванні столяра «будинку».
Що ще більш дивно: деякі вчені пропонують, що чорні отвори можуть бути джерелом потужних релятивістських струменів, які впливають на розподіл матерії в галактиках. Не дивлячись на те, що, без них, наш Всесвіт буде виглядати різними: можливо, зірки будуть формуватися рідше або в іншому місці. Питання про те, як залишається одним з найгарніших в сучасних астрофізиків.
Інші напрямки досліджень включають:

• Вимірювання обертання (назад) чорні отвори, що впливають на утворення притискних дисків;
• Взаємодія з темною речовиноюЧи можна накопичувати і анігувати біля горизонту події?
• Пошук квантових ефектівТеорія квантової тяжіння може виявити, що відбувається за межі горизонту.

Метафоричне пояснення: «чорний отвір як космічна хвіртка»
Щоб полегшити ідею чорних отворів ще більше, ми можемо використовувати метафор: вихровіУ центрі якого лежить «фалюре». Все, що перехрещує межу воронку (події горизонту) потрапляє в зону, з якої немає повернення. До того ж вода навколо зливу в ванну: до тих пір, поки вона знаходиться поруч, але якщо вона занадто близько, немає спини.

р.

Висновок: дорога до нових відкриттів
Не чисті абстракції, і кожен новий відкриття змушує нас підштовхувати межі відомого світу. З гравітаційних хвиль до першої фото горизонту заходу, наша картина космос була доповнена важливими деталями, що підтверджують теорію Ейнштейна релятивності та переміщення астрофізики вперед. У найближчі роки вчені планують вимірювати властивості чорних отворів ще більш точно, шукати підписи екзотичних процесів, і, можливо, тримати ключ для розуміння того, як тканина реальних робіт.
Для людства це означає, що ми стаємо до Для вирішення одного з найінтригових міфів Всесвіту, а в той же час відкрити шлях до нового рівня технології та фундаментальних знань. Ми одночасно знаходимо рішення для майбутнього науки. щоденно зміна життя на Землі для кращого.