Невидимые, но существующие. Зачем нам нужны черные дыры?

Как черные дыры помогут нам телепортироваться, путешествовать в будущее и забыть об энергетическом кризисе. Узнать об этом можно 11 декабря на Science Slam в Севастополе!
Сергей Щукин
04.12.2016

Глядя в ночное небо, мы можем задуматься о вечности и бесконечности или о том, обитаемы ли другие миры, или о потерявшихся в глубинах Космоса зондах, отправленных в далекие 70-е и 80-е годы. Но мы не задумываемся о том, чего не можем увидеть.

В этой статье я познакломлю вас с черной дырой — астрономическим объектом, который мы никогда не увидим, но о котором стоит знать, поскольку он может принести массу пользы, не говоря о том, что крайне интересен сам по себе.

Первое, что может удивить неспециалиста — черная дыра — вовсе не дыра в привычном нам понимании. И, кстати, это удивительное явление сначала называлось «тёмной звездой».

Термин «черная дыра» был введен американским физиком Джоном Уиллером в 1969 году, хотя само явление было теоретически обосновано английским священником и геологом Джоном Мичеллом ещё в 1783 году. Забавно, что журнал Physical Review сначала отказался печатать статью Уиллера с таким названием, поскольку в пуританской Америке словосочетание считалось неприличным. Это не покажется странным, если вспомнить, что борца за права черных, Мартина Лютера Кинга, застрелили в 1968 — тема черного цвета была горяча.

От терминов вернемся к сути. Будучи сверхмассивными объектами, черные дыры обладают невероятной гравитацией — настолько большой, что даже фотон, движущийся со скоростью света, не может покинуть их гравитационного поля. Именно поэтому — центр «дыры» для нас остаётся невидимым. Поскольку никакая известная частица не может улететь из центра — мы не можем получить отражение этого объекта и зафиксировать его своими приборами.

Правдоподобный образ черной дыры мы можем увидеть в художественном фильме «Интерстеллар». Для того, чтобы максимально приблизиться к реальности, продюсеры фильма работали с другом и коллегой Стивена Хокинга — физиком Кипом Торном. Студия спецэффектов получила от Торна математические уравнения, основываясь на которых, были созданы визуальные эфекты в фильме. Физики признают, что эта нарисованная черная дыра выглядит максимально достоверно.

Итак, черные дыры — как огромные магниты, притягивают к себе все материальные объекты вплоть до элементраных частиц. Почему же они не разбухают до бесконечности и не превращаются в огромные колобки, гигантские «катамари»? Дело все в той же гравитации.

Притянутое к дыре вещество — от комет до космической пыли и до элементарных частиц — выходит на орбиту черной дыры и смешивается, разрушаясь и перемалываясь. Формируя аккреционный диск, как у Сатурна. Только в отличие от диска Сатурна, диск чёрной дыры вращается с огромной скоростью, которая возрастает ближе к самой дыре. В результате — из за скорости и пересекающихся орбит — материя перемешивается, перетирается, дробится и испаряется, сначала создавая газообразную субстанцию и, по мере всё большего возрастания температуры — переходит в плазму.

И тут появляются джеты! Джет (jet) в переводе с английского — струя. В то время как все притягивается к дыре, эти струи вылетают с ее полюсов, причем со скоростями близкими к скорости света.

Джеты полны загадок. И часть из них раскрыли совсем недавно. Например, в 2015 году астрономы выяснили, что хаотичное магнитное поле в диске аккреции меняет свою структуру на полюсах. На полюсах оно становится упорядоченным и, закручивая элементарные частицы и материю, «выстреливает» плазмой — джетом.

изображение с сайта astrotourist.infо

Размеры и скорости движения джетов различны. Размеры — от нескольких единиц до миллиона световых лет. Миллион световых лет. Расстояние даже представить сложно. Это примерно как, выстрелив из водного пистолета, достать до Луны.

Через световые годы — на излете джетов, там где плазма остывает, происходит самое активное формирование звёзд и их систем. И в то же время — джет, который проходит на своем пути сквозь остывающие облака звездной пыли — нагревает эти области пространства, замедляя процесс формирования звезд.

Похоже на то (хотя пока и не доказано), что черные дыры являются фильтрами и регенераторами галактик. Они втягивают в себя пыль и газ из межзвёздного пространства и, перерабатывая его, способствуют обновлению самой ткани галактик — звезд, регулируя процессы их образования.

Разобравшись с галактической пользой черных дыр, перейдем к тому, чем их исследования могут быть полезны нам, людям. Ведь мы всегда стремимся к прикладному применению информации. Хорошо понимать, как летает стрекоза, но гораздо лучше — пользуясь этим знанием, построить вертолёт!

Так чем же черные дыры могут помочь нам, людям?

Сразу отмечу — несмотря на то, что гипотезы, приведенные ниже, созданы учеными — большинство из них пока не оформлены даже в теории, то есть, не подтверждены точными вычислениями и являются только направлениями перспективных исследований. Эти удивительные феномены ждут своих героев-первооткрывателей.

Есть три прикладных аспекта, которые могут стать понятнее после исследований этих интереснейших объектов:

— скручивание пространства и возможность путешествовать через «кротовые норы»;

— путешествие во времени — в будущее;

— и супер-эффективная энергетика.

Об этих и других удивительных исследованиях можно узнать 11 декабря в 18:00 на битве молодых ученых — Science Slam, который впервые пройдёт в Севастополе в творческом пространстве «Весна» по адресу Проспект Нахимова, 2в.