Названия нейтронной звезды и черной дыры, скорее всего, взяты из «Жизни Гаргантюа и Пантагрюэля», пентологии романов, написанных в XVI веке Франсуа Рабле и повествующих о приключениях двух гигантов: Гаргантюа и его сына Пантагрюэля. вымышленной сверхмассивной черной дыре массой в 100 миллион раз больше Солнца.
Видео обои Сверхмассивная чёрная дыра
Вы выпиваете стакан воды — за исключением влияния ускорения в 10 g, которое вы можете устранить, если решитесь нырнуть под горизонт, — вода льется нормально. Вы запускаете аргоновый лазер — он испускает такой же яркий пучок зеленого цвета, как и всегда. Вы берете импульсный рубиновый лазер, зеркало, детектор излучения и высокоточные часы; включая и выключая лазер, вы измеряете время прохождения импульса от лазера до зеркала и обратно к детектору, вычисляя из результатов экспериментов скорость света. Все в звездолете выглядит нормально: так, словно вы стоите на поверхности планеты Гиперион, где сила притяжения вдесятеро больше земной. Если не смотреть через иллюминаторы звездолета наружу и не видеть странного пятна над головой и все поглощающей темноты вокруг, нельзя понять, где вы находитесь: возле горизонта черной дыры или на поверхности Гипериона. Кривизна пространства, обусловленная черной дырой, естественно, сохраняется и внутри корабля, так что, располагая достаточно точными инструментами, вы сможете обнаружить ее здесь. Вы ищете добровольцев для самоубийственного спуска в дыру. Робот R4D5 с его пристрастием к приключениям и опасности вызывается с готовностью. В спускаемом аппарате вместе с ним находится импульсный лазер, зеркало, фотодетектор и часы: робот будет измерять скорость света по мере своего падения и передавать результаты измерений на корабль с помощью лазерных импульсов. R4D5 покидает звездолет и начинает измерения. Модулируемый лазерный пучок сообщает вам: «299 800; 299 800; 299 800...
Лазерное излучение превращается из зеленого в красное, инфракрасное, микроволновое, радиоволны, но сообщение остается неизменным: 299 800. А затем пучок пропадает: R4D5 ныряет под горизонт. Но ни разу в процессе своего падения он не регистрирует никаких изменений скорости света внутри спускаемого аппарата и не отмечает никаких отличий от физических законов, управляющих работой его электронных систем. Результаты этих экспериментов очень радуют вас. Еще в 1907 г. Эйнштейн выдвинул гипотезу базирующуюся в основном на философских соображениях , согласно которой законы физики должны быть одинаковы во Вселенной всюду и всегда, и это утверждение вскоре стало фундаментальным положением, получившим название «принципа эквивалентности Эйнштейна». В дальнейшем этот принцип не раз подвергался экспериментальной проверке, но никогда она не была столь наглядной и тщательной, как в вашем эксперименте в окрестностях горизонта Гаргантюа. Устав от десятикратных перегрузок, вы приступаете к подготовке следующего, завершающего этапа своего путешествия — к возвращению в свою Галактику — Млечный Путь. Вы передаете детальный отчет о своих исследованиях в окрестностях Гаргантюа, и поскольку вскоре намереваетесь двигаться со скоростью, близкой к скорости света, ваше сообщение поступит в Млечный Путь менее чем на год раньше вас по земным часам. По мере удаления звездолета от Гаргантюа вы с помощью телескопа ведете тщательные наблюдения за квазаром 8C 2975.
Его струи — длинные тонкие столбы горячего газа, выбрасываемые из ядра квазара,— имеют огромную длину 3 млн св. Направляя телескопы на ядро, вы видите источник энергии, обеспечивающей существование струй: толстый горячий «бублик» из газа размером около 1 св. Наблюдая вихревое движение газа вблизи дыры, вы приходите к заключению, что эта дыра, в отличие от тех, которые встречались вам прежде, вращается весьма быстро. Энергия, поддерживающая существование струй чудовищной длины, отчасти обусловлена вращением черной дыры, а отчасти — движением газового «бублика». Различие между Гаргантюа и 8C 2975 поразительно: почему Гаргантюа, масса и размеры которой в 1000 раз больше, чем у квазара, не захватывает вращающийся газовый «бублик» и гигантские струи? Дальнейшие исследования подсказывают ответ: один раз в несколько месяцев какая-либо звезда, обращающаяся вокруг черной дыры, входящей в состав квазара, подходит к дыре слишком близко и разрывается на части приливными силами черной дыры. Вещество из внутренней части звезды — газ массой около 1 Mслн — выбрасывается наружу и распределяется вокруг черной дыры, после чего постепенно опускается, группируясь в окружающий дыру «бублик». В результате он всегда заполнен газом, несмотря на постоянные потери — падение вещества на черную дыру и выброс в струях. Звезды подходят близко и к Гаргантюа. Но из-за ее больших размеров приливные силы снаружи от горизонта слишком слабы, чтобы разорвать звезду на части.
Поэтому Гаргантюа «заглатывает» звезды целиком, без выбросов вещества из внутренней части звезды в окружающий ее газовый «бублик». Не имея такого «бублика», Гаргантюа не может образовать струи или другие атрибуты квазаров. Пока ваш звездолет выбирается из гравитационной ловушки Гаргантюа, вы строите планы возвращения домой. К тому моменту, когда вы достигнете Млечного Пути, Земля станет на 2,4 млрд лет старше, чем во время вашего старта. Изменения в человеческом обществе будут настолько велики, что вы не испытываете особого желания возвращаться на Землю. Вместо этого вы и команда звездолета решаете освоить пространство вокруг какой-нибудь подходящей вращающейся черной дыры. Ведь именно энергия вращения дыры в квазаре 8C 2975 позволяет квазару «проявить себя» во Вселенной, поэтому энергия вращения дыры меньших размеров может стать источником энергии для человеческой цивилизации. Аккуратные вычисления на бортовом компьютере предсказывают, что каждая из этих звезд должна была взорваться, пока вы путешествовали к Гаргантюа, образовав невращающуюся черную дыру массой около 24 Mслн общая масса выброшенного при взрыве газа составляет примерно 6 Mслн. Обе черные дыры должны теперь вращаться одна относительно другой, испуская в процессе вращения гравитационные волны. Эти волны будут передавать слабый импульс отдачи черным дырам, вызывая их чрезвычайно медленное, но неумолимое сближение по спирали.
Небольшая коррекция ускорения звездолета позволит вам прибыть туда на последней стадии этого взаимного сближения: через несколько дней после прилета вы сможете наблюдать, как сливаются невращающиеся горизонты обеих черных дыр и как в результате образуется одна быстро вращающаяся дыра. Две родительские дыры были непригодны для поселения, поскольку не обладали заметным моментом количества движения, но новорожденная, быстро вращающаяся дыра представляется идеальной для поселения. Итак, спустя 39 лет 11 мес. А вот и они, точно на месте! Измеряя траектории движения межзвездного водорода, падающего на дыры, вы убеждаетесь, что они не вращаются и масса каждой составляет около 24 Mслн в соответствии с предсказаниями компьютера. Длина горизонта дыры равна 440 км, дыры отстоят на 60 тыс. Подставляя эти значения в формулы Эйнштейна определяющие отдачу при испускании гравитационных волн , вы заключаете, что черные дыры должны слиться через три дня. Этого времени как раз достаточно для подготовки телескопов и съемочных камер к регистрации всех деталей события. Фотографируя искажения, вносимые гравитационной линзой в распределение звезд, расположенных за дырами, вы без труда проконтролируете их движение. Светлое кольцо сфокусированного излучения звезд, окружающее диск каждой черной дыры, обеспечит вам превосходный фотоснимок.
Вам бы хотелось быть поблизости, чтобы видеть все отчетливо, но при этом достаточно далеко, чтобы не испытывать беспокойства из-за приливных сил. Подходящим расстоянием, решаете вы, будет орбита, в 10 раз длиннее той, по которой обращаются черные дыры. В течение трех следующих дней дыры постепенно сближаются и ускоряют свое орбитальное движение. За день до слияния расстояние между ними уменьшается с 60 до 46 тыс. За час до слияния они находятся на расстоянии 21 тыс. За минуту до слияния расстояние между ними 7400 км, а период 0,61 с. За 10 с до слияния расстояние 4700 км, период 0,31 с. А затем в последние 10 с вы и ваш звездолет начинаете сотрясаться, сначала слабо, а затем все сильнее и сильнее. Все происходит так, словно гигантская пара рук схватила вашу голову и ноги и стала поочередно сжимать и растягивать вас все сильнее и сильнее, быстрее и быстрее. А затем еще более внезапно, чем началась, дрожь прекращается.
Все спокойно. Вы привыкли к тому, что гравитационные волны настолько слабы, что зарегистрировать их могут лишь сверхчувствительные приборы. Но при слиянии черных дыр они необычайно сильны — будь ваша орбита в 50 раз меньше, звездолет могло разорвать на части вызванной ими тряской. Но сейчас вы в безопасности. Слияние завершилось, и волны прошли. На своем пути во Вселенной они расскажут удаленным наблюдателям о происшедшем здесь событии». Направляя телескопы на источник гравитационного поля, вы обнаруживаете, что там, где недавно были две дыры, сейчас всего одна, причем она быстро вращается — вы видите это по вихрям падающих атомов водорода. Эта дыра станет идеальным генератором энергии для вас, вашей команды и тысяч поколений ваших потомков. Аккуратные измерения параметров орбиты звездолета свидетельствуют, что масса образовавшейся дыры составляет 45 Mслн. Поскольку суммарная масса родительских дыр равнялась 48 Mслн, три солнечных массы должны были превратиться в энергию и унестись гравитационными волнами.
Нечего удивляться, что вас трясло так сильно! О вращении дыры свидетельствуют не только возникающие вихри атомов водорода, падающих в дыру, но и форма окруженного светлым кольцом темного пятна на небе под вами: это пятно сплющено из-за вращения дыры, как сплющена из-за вращения Земля. Более того, пятно выпячивается с одной стороны. Зная же момент и массу, вы вычисляете другие свойства черной дыры, включая скорость вращения ее горизонта и длину ее экватора. Вращение дыры заинтересовало вас. Никогда прежде вы не имели возможности вблизи исследовать вращающуюся дыру. Поэтому вы вновь отыскиваете добровольца, робота R4D4, вызвавшегося исследовать окрестности горизонта. Ему даны четкие инструкции: спуститься, зависнув в нескольких метрах над горизонтом, и там, включив ракетные двигатели, удерживаться неподвижно точно под звездолетом. Таким образом, двигатели должны препятствовать как силе гравитационного притяжения, так и вихревому увлечению пространства. Жаждущий приключений R4D4 спускается вниз, форсируя двигатели сначала едва, а затем все сильнее, чтобы преодолеть вращение пространства и остаться точно под звездолетом.
И как ни пытается он тягой двигателей препятствовать вращению, ему это не удается. R4D4 изо всех сил пытается форсировать двигатели, но скорость его орбитального движения почти не меняется. А затем топливо иссякает, и он начинает падать внутрь. Его лазерное излучение становится инфракрасным, затем превращается в радиоволны, но мерцает все с той же частотой, свидетельствующей о том, что нет никаких изменений в его вращательном движении. Он ушел в глубь черной дыры, нырнув в неистовую сингулярность, которую вы никогда не сможете увидеть... Через три недели, посвященных экспериментам и наблюдениям, вы и ваша команда принимаетесь, наконец, за строительство. Доставив материалы с далеких планет, создаете рабочее кольцо вокруг черной дыры. Оно имеет длину около 5 млн км, толщину 2 тыс. Размеры кольца тщательно выбраны, так что люди, предпочитающие жить при земной силе тяжести, могут построить свои дома у внешней или внутренней поверхностей кольца, а те, кто выбирает более слабое притяжение, могут поселиться ближе к его осевой линии. Эти различия в силе тяжести целиком обусловлены приливной силой черной дыры, или, в терминах ОТО,— кривизной пространства-времени.
Превратившись в энергию, эта величина в 100 тыс.
В самом деле, у большинства крупных галактик — и наш Млечный путь тут не исключение — в центре имеется сверхмассивная черная дыра. Обычно соблюдается корреляция между размерами центрального балджа галактики и размерами ее черной дыры: она примерно в тысячу раз легче массы этого балджа. У довольно крупного Млечного пути ее масса оценивается в 4 млн солнц. А теперь представьте небольшую галактику NGC 1277 в 230 млн световых лет от нас.
Однако, о чем я смогу заявить точно, так это о крайне прекрасном и завораживающем внешнем виде, способном притягивать не только мой, но и чужие взгляды. Используя данные обои более двух недель я заметил неравнодушие и "звериный интерес", проявляемый к этой картинке у своих друзей. Ее отличной особенностью также является и музыка, используемая в качестве звукового сопровождения. Это композиция "First step" от Hans Zimmer.
Читайте также Быстрее не бывает: как скорость света связана с течением времени и почему ее невозможно превысить Нет возврата Термин «черная дыра» появился только в 1969 году с легкой руки физика Джона Уилера. К тому времени физики уже измерили скорость света, массу Земли и Солнца. Знакомо им было и понятие второй космической скорости — с такой скоростью надо стартовать, чтобы улететь от небесного тела и не стать его спутником. Чем небесное тело массивнее и компактнее, тем сложнее от него улететь и тем больше вторая космическая. Мичелл и Лаплас решили занимательную задачу: каким должен быть радиус Земли или Солнца при их настоящей массе , чтобы скорость освобождения для них превысила скорость света. Тогда, резонно считали классики, частицы света смогут лишь летать по замкнутым орбитам, не покидая их. Для удаленного наблюдателя такая звезда будет невидимой, почему Мичелл и назвал ее темной звездой. Карл Шварцшильд получил решение уравнений Эйнштейна, когда служил артиллерийским офицером на Восточном фронте в годы Первой мировой войны Источник: Wikimedia Commons Вряд ли теоретикам XVIII века могло присниться в страшном сне, что скорость света нельзя складывать со скоростью его источника или что тяготение влияет на геометрию пространства и на течение времени. Но даже не зная всего этого, они получили верную формулу. Чтобы Солнце стало гравитационной могилой, не отпускающей от себя свет, его требуется сжать до радиуса в три километра, а Землю — до сантиметра. Это казалось шуткой. Какая сила может сжать планету до размеров коробка спичек? Ученые мужи с достоинством поправили парики и забыли о своих темных звездах более чем на столетие. Вторым рождением черные дыры обязаны общей теории относительности ОТО Альберта Эйнштейна, которая, в сущности, упразднила те предпосылки, на которых строили свои рассуждения Лаплас и Мичелл. Однако в 1915 году Карл Шварцшильд, решая уравнения ОТО, выяснил любопытную вещь: массивное и компактное тело сворачивает вокруг себя пространство-время в компактный кокон. Шварцшильд вычислил радиус этого кокона сейчас его называют гравитационным радиусом : по удивительному совпадению он оказался равным предельному радиусу темной звезды. Поясняет Алексей Старобинский: «По существу, Шварцшильд нашел центрально-симметричное решение уравнений ОТО, и оказалось, что оно протягивается от бесконечности не до нуля, а до гравитационного радиуса. Из-за случайного совпадения коэффициентов этот радиус оказался таким, на котором вторая космическая скорость равна скорости света. Ничего фундаментального в этом совпадении нет, но оно соответствует наивной точке зрения, что свет не может уйти из-под горизонта событий черной дыры просто потому, что его скорости для этого недостаточно. Настоящий смысл решения Шварцшильда оставался неясным еще лет 50, и никто над ним серьезно не думал». На самом деле, отличие черной дыры от темной звезды, да и любого другого классического объекта, огромно. Чтобы забросить с Земли камень в открытый космос, ему действительно надо придать вторую космическую скорость, но вам лично никто не запретит удаляться в космос — от Земли или от темной звезды Мичелла — с любой скоростью, хоть бы и 5 километров в час. Был бы двигатель да запас топлива. Не таково решение Шварцшильда: пересечь горизонт можно только снаружи внутрь. И не потому, что выбраться силенок не хватит, а просто потому, что после этого момента никакой «наружи» для вас больше нет — она так же недостижима, как прошлое. Мы не знаем, как Шварцшильд представлял себе место во Вселенной, откуда нет возврата. Зато мы знаем, что свою статью он писал зимой 1915—1916 годов во фронтовом госпитале в России, смертельно больной неизлечимой болезнью. По нашему мнению, не многим дано испытать в жизни опыт, более близкий к погружению в черную дыру. Даже на Эйнштейна статья Шварцшильда поначалу не произвела впечатления. Позже он отдавал должное автору за его математический дар, но ставил под сомнение приложимость выводов к практике: «Побудительной причиной его неиссякаемого творчества, по-видимому, в гораздо большей степени можно считать радость художника, открывающего тонкую связь математических понятий, чем стремление к познанию скрытых зависимостей в природе». Черные дыры всем казались лишь игрой ума. Ну в самом деле, откуда возьмется в мире объект такой чудовищной плотности? Читайте также Кто все эти люди: чьи имена носят популярные астрономические термины Загробная жизнь звезд Первый разумный ответ на этот вопрос предложили в 1939 году Роберт Оппенгеймер, Джордж Волков и Хартланд Снайдер. По мысли ученых, черные дыры — это своего рода посмертная стадия существования самых массивных звезд. Гравитация стремится как можно сильнее сжать вещество, превратить небесное тело в точку. Этого не происходит лишь потому, что сжатию противостоит давление, а главный источник давления в звезде — это ее излучение. Но когда в звезде заканчивается термоядерное топливо, заканчивается и излучение. Тогда «огрызок», который к тому времени остается от звезды, уже ничто не может удержать от сжатия. Дальнейшая судьба небесного тела зависит от его массы: самые легкие звезды вроде Солнца превращаются в белые карлики, более тяжелые — в нейтронные звезды, но начиная с некоторого предела массы в природе просто не остается таких сил, которые могли бы противостоять гравитационному сжатию. Именно последний сценарий с некоторыми оговорками и рассмотрели Оппенгеймер, Волков и Снайдер. Сегодня астрономы уверены, что черная дыра есть в центре практически каждой галактики Впрочем, эта работа содержала множество допущений: например, остаток звезды непременно будет вращаться, а может ли вращаться черная дыра, в то время было непонятно. Вносить уточнения было некогда: двое из трех авторов занялись разработкой ядерной бомбы в рамках «Манхэттенского проекта».
Видео обои Сверхмассивная чёрная дыра
| Энергия из черных дыр – выдумка или реальность? | Скачайте видеоклип Черная Дыра Гаргантуа прямо сейчас. И найдите в библиотеке роялти-фри стоковых видеоматериалов iStock еще больше видео Чёрная дыра, доступных для простого и быстрого скачивания. |
| Горизонт событий | Кинематограф и сверхмассивная черная дыра. Гаргантюа – этот термин человечество стало широко употреблять по отношению к черным дырам после того, как на экраны вышел фильм «Интерстеллар». |
Фильм “Интерстеллар” помог ученым раскрыть новые свойства черных дыр
Ранее было получено большое количество косвенных свидетельств их существования, начиная от наблюдений тесных двойных систем и до гравитационных волн. Первое научно обоснованное изображение черной дыры получил французский астрофизик Жан-Пьер Люмине в 1979 году. Однако непосредственных наблюдений черных дыр до сих пор не существовало - черные дыры невелики, но при этом сильно удалены. Кроме этого, детальные наблюдения помогут проверить экзотические гипотезы, например гипотезу о кротовых норах - гипотетическую особенность пространства-времени, представляющую собой как бы тоннель в пространстве.
Есть версии, что с помощью таких порталов можно перемещаться в "другие миры". Тема подобных путешествий обыгрывается в научно-фантастическом фильме "Интерстеллар". Там кротовая нора помогла героям преодолеть огромные межзвездные расстояния.
Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал образ Гаргантюа в том же "Интерстелларе". За создание ее визуального образа и научную достоверность отвечал американский астрофизик Кип Торн, получивший в дальнейшем Нобелевскую премию за открытие гравитационных волн.
Поэтому при возвращении с планеты, спустя 3 часа, оказалось, что Ромилли, оставшийся на станции, постарел на 23 года. Гигантские волны планеты Миллер На планете Миллер, наверно, было бы возможно зарождение жизни, если бы не гигантские волны, с которыми столкнулись Купер и его команда. Возникают они, опять же, из-за близости к горизонту событий Черной дыры. На планету действует огромная приливная сила, которая вытягивает планету вдоль силовых линий, а также создает мощный прилив со стороны Гаргантюа. Таким образом, на дальней стороне планеты, куда высадился экипаж, получается настолько низкий уровень воды, что по нему герои фильма могут ходить пешком. Но из-за того, что планета быстро вращается, а ее ось не совпадает с силовыми линиями Черной дыры, возникают волны, которые и настигают команду. Также волны могут быть вызваны цунами вследствие тектонических сдвигов.
Преодоление гравитации В Интерстелларе несколько раз приходится преодолевать гравитацию планет и Черной дыры, и очень остро стоит вопрос экономии топлива. События происходят в недалеком будущем, и, не смотря на то, что космические программы были свернуты, некоторые технологии получили развитие. Тем самым, у челноков Рейнджер и Лендер были достаточно мощные двигатели, но возможно, что на топливе, загрязняющем окружающую среду. Поэтому, в начале фильма Рейнджер с грузом долетел до орбиты Земли на обычных разгонных блоках, тем самым, не тратя свое топливо на преодоление гравитации Земли и не загрязняя атмосферу. После стыковки со станцией Эндюранс и после полета через Кротовую нору, Рейнджер уже без лишнего груза спустился на планету Миллер, а после улетел с нее, воспользовавшись гравитацией самой Черной дыры. Во второй раз челнокам требовалось взлететь с планеты Манна, имеющей массу меньше, чем у Земли. Остальные перемещения в фильме совершались на космической станции Эндюранс. Пятимерное пространство Один из самых зрелищных моментов фильма наступает после того, как Купер падет за горизонт событий Гаргантюа и оказывается в неком пятимерном пространстве. Наш мир, имеющий три пространственных координаты и одну временную, в этом пространстве называется браной, по аналогии с двухмерной мембраной в трехмерном измерении.
Это пятимерное пространство-время было показано нам так, как его видит режиссер Крис Нолан.
Планета Миллер должна была выглядеть как эллипсоид, сжатый по бокам и вытянутый в длину. Кроме того, если бы планета вращалась вокруг своей оси, то силы притяжения Гаргантюа действовали бы в нескольких направлениях в зависимости от положения орбит. По фильму же мы видим, что все гигантские волны движутся примерно в одном направлении. Отсюда следует вывод, что планета Миллер всегда повёрнута к черной дыре одной и той же стороной. Возможно и еще одно объяснение: из-за деформации планеты и притяжения Гаргантюа в определенных районах постоянно проходят землетрясения, вызывающие гигантские цунами. Неужели нужно было лететь на нее в первую очередь и неужели этой части экспедиции нельзя было избежать? Разумеется, можно было. Планета Миллер никогда бы не стала бы первым кандидатом на место нового дома для человечества, если бы Купер или другие члены экипажа «Эндюранс» догадались использовать по назначению кучу научного оборудования, именно с этой целью доставленного на борт корабля. Информацию о пригодности планеты Миллер для жизни можно было получить прямо с орбиты при помощи телескопов и прочих приборов.
Тех самых, которыми Ромили почти четверть века изучал саму чёрную дыру, пока остальные боролись с цунами. Не спускаясь на планету, можно было бы провести ее изучение с безопасного расстояния, где временной лаг минимальный. Простой спектральный анализ здорово сэкономил бы топливо экспедиции и снизил бы накал страстей на экране. Кристоферу Нолану нужно было это замедление времени, чтобы показать, как растёт пропасть между отцом и дочерью. В крайнем случае, если NASA так уж хотелось отправить на планету делегацию из мыслящих существ, вполне можно было бы послать в экспедицию экипаж, состоящий из одних роботов. Роботы способны выжить почти в любых условиях судя по фильму — даже в черной дыре , они менее требовательны, не так капризны и легче переносят одиночество. Замедления времени он не избежал бы в любом случае — оно возрастает обратно пропорционально расстоянию от черной дыры. Но сэкономить время путем корректировки курса корабля благодаря гравитационному притяжению разных небесных тел еще как можно. В фильме Купер решает избежать притяжения Гаргантюа, разогнавшись до огромной скорости, а затем резко затормозить, попав в зону притяжения нейтронной звезды. На самом деле подобным образом снизить скорость и чтобы корабль и пассажиров при резком торможении не разорвало на кусочки с помощью нейтронной звезды не удалось бы — для этого требуется небольшая черная дыра размером с Землю.
Но Нолан был непреклонен насчёт количества черных дыр в фильме: одна, только одна! Действие разворачивается высоко над поверхностью, в небе которой висят гигантские ледяные облака. И почему они не падают под собственным весом? По-видимому, планета Манна вращается вокруг Гаргантюа по крайне сложной орбите и большую часть времени проводит вдали от черной дыры. Во-первых, до планеты Манна было чуть ли не дольше всего лететь, когда экипаж «Эндюранс» решал, откуда начать. Зато, когда Купер взлетает с планеты, «Рейнджер» оказывается совсем рядом с Гаргантюа. А во-вторых, на это намекают гигантские ледяные облака, которые замерзают на то время, пока планета удалена от аккреционного диска. А не падают они благодаря особому виду магии. На самом деле они давно должны были рухнуть на поверхность. Куперу удается спасти основной модуль, но сам он, робот ТАРС и «Рейнджер» проходят сквозь горизонт событий и падают в черную дыру.
Как они пережили весь процесс? Их должно было или убить радиацией и температурой аккреционного диска, или они должны были спагеттицифицироваться — превратиться в вытянутую нить из-за разницы в притяжении разных частей тела. Если Гаргантюа последний раз захватывала звезды в свой гравитационный капкан миллионы лет назад, то диск стал безопасным для случайных путешественников и бесполезным для окрестных планет, к слову. Что касается спагеттификации, она опять же возможна в маленьких и невращающихся черных дырах. Размеры и скорость вращения Гаргантюа сводят разницу притяжений различных частей тела к нулю, так что превращения в спагетти можно не опасаться. Нет, конечно. Как он рассчитывал передать сигнал обратно домой? Ведь они испытывали трудности даже с передачей сигнала через кротовую дыру. Что уж говорить о черной дыре, из которой, как известно, не сбегает ничто. Считалось, что притяжения черной дыры не может избежать ничто, даже свет.
Но Стивен Хокинг доказал, что и черные дыры могут излучать элементарные частицы, преимущественно фотоны. Некоторые теории подразумевают, что информацию в принципе невозможно остановить, но единого взгляда на этот вопрос у ученых нет.
Под мертвым солнцем Вблизи черных дыр допустили существование жизни Кадр из фильма «Интерстеллар» На планете, вращающейся вокруг черной дыры, может существовать жизнь. К такому выводу пришли чешские физики, опубликовавшие свое исследование на сайте arXiv.
Кратко суть работы излагает издание New Scientist. Гравитационный объект может быть дружелюбнее, чем ожидается. Планета, вращающаяся вокруг черной дыры, подобно Миллеру из научно-фантастического фильма режиссера Кристофера Нолана «Интерстеллар», может поддерживать жизнь. По крайней мере, это не противоречит второму началу термодинамики.
Материалы по теме: 18 ноября 2014 Оно определяет направление физических процессов. В частности, как показал немецкий физик Рудольф Клаузиус, делает невозможной самопроизвольную передачу то есть без совершения работы тепла от более холодного тела более горячему или, что по сути то же самое, уменьшение энтропии меры беспорядка изолированной системы. Согласно второму закону термодинамики, для поддержания жизни необходима разность температур, которая обеспечит источник полезной энергии. Жизнь на Земле также требует такого источника, роль которого играет разница температур между горячим Солнцем и холодным безвоздушным пространством.
Линзирование быстровращающейся черной дыры – Гаргантюа
Позже он отдавал должное автору за его математический дар, но ставил под сомнение приложимость выводов к практике: «Побудительной причиной его неиссякаемого творчества, по-видимому, в гораздо большей степени можно считать радость художника, открывающего тонкую связь математических понятий, чем стремление к познанию скрытых зависимостей в природе». Черные дыры всем казались лишь игрой ума. Ну в самом деле, откуда возьмется в мире объект такой чудовищной плотности? Читайте также Кто все эти люди: чьи имена носят популярные астрономические термины Загробная жизнь звезд Первый разумный ответ на этот вопрос предложили в 1939 году Роберт Оппенгеймер, Джордж Волков и Хартланд Снайдер. По мысли ученых, черные дыры — это своего рода посмертная стадия существования самых массивных звезд. Гравитация стремится как можно сильнее сжать вещество, превратить небесное тело в точку. Этого не происходит лишь потому, что сжатию противостоит давление, а главный источник давления в звезде — это ее излучение. Но когда в звезде заканчивается термоядерное топливо, заканчивается и излучение.
Тогда «огрызок», который к тому времени остается от звезды, уже ничто не может удержать от сжатия. Дальнейшая судьба небесного тела зависит от его массы: самые легкие звезды вроде Солнца превращаются в белые карлики, более тяжелые — в нейтронные звезды, но начиная с некоторого предела массы в природе просто не остается таких сил, которые могли бы противостоять гравитационному сжатию. Именно последний сценарий с некоторыми оговорками и рассмотрели Оппенгеймер, Волков и Снайдер. Сегодня астрономы уверены, что черная дыра есть в центре практически каждой галактики Впрочем, эта работа содержала множество допущений: например, остаток звезды непременно будет вращаться, а может ли вращаться черная дыра, в то время было непонятно. Вносить уточнения было некогда: двое из трех авторов занялись разработкой ядерной бомбы в рамках «Манхэттенского проекта». Так уж получилось, что познанием в ХХ веке человечество могло заниматься лишь в перерывах между мировыми войнами. Интерес к проблеме вернулся только в 1960-х.
Комментарий Алексея Старобинского: «Чтобы понять происхождение черных дыр звездной массы, надо было сперва построить теорию эволюции звезд, а это и сейчас до конца не сделано. Однако в 1960-х появились работы Чандрасекара о звездной эволюции, и из них следовало, что у нейтронных звезд есть предельная масса, около двух масс Солнца, а более массивные звезды должны коллапсировать. С другой стороны, были сделаны важные шаги в релятивистской теории: в 1963 году Рой Керр нашел решение для вращающихся черных дыр, и оно оказалось самым общим. Позже Роджер Пенроуз доказал, что внутри непременно возникает сингулярность. Одним словом, к 1970 году стало ясно, что решения, описывающие черные дыры, есть, и они общие. Это не значит, что эти дыры возникают повсюду — слава богу, как потом выяснилось, ближайшая к нам черная дыра находится на расстоянии нескольких килопарсек, — но, если их поискать, мы их найдем. В 1976 году Яков Зельдович, Игорь Новиков и я написали популярную статью для журнала «Природа», и там были такие слова: «Черные дыры переданы астрофизикам»».
Читайте также «Наука существует не только ради открытий»: как стать астрофизиком и почему земляне до сих пор не нашли разумную жизнь во Вселенной Свет из бездны Что ж, раз так, астрофизики взялись за дело. Поскольку единственным возможным механизмом образования черных дыр в середине ХХ века виделся гравитационный коллапс потухших звезд, то именно такие дыры — звездной массы — имело смысл искать. Однако нашли нечто совершенно другое и неожиданное. Парадоксально, но «дыры мироздания», не отпускающие от себя свет, оказались самыми мощными источниками света во Вселенной. В 1963 году Мартин Шмидт открыл квазары, которые в телескоп выглядят как очень слабые звездочки. Вскоре оказалось, что эти скромные огоньки отстоят от нас на расстояния, сравнимые с масштабами видимой Вселенной. А значит, их реальная светимость — десятки и сотни триллионов солнц.
И вся эта мощь генерируется в радиусе всего нескольких световых дней. Для сравнения: в нашей Галактике всего несколько сотен миллиардов звезд, а ее диаметр составляет сто тысяч световых лет. Что же представляют собой эти чудовищные светильники? Почти сразу после открытия квазаров Игорь Новиков, Яков Зельдович и Эдвин Солпитер предложили гипотезу, которая сегодня считается установленным фактом: квазары — это сверхмассивные черные дыры, на которые падает плотный поток вещества. Так можно называть черные дыры с массой больше миллиона солнечных. Разумеется, такие гиганты не образуются из звездных остатков по тому единственному механизму, который к этому моменту предложили астрофизики, — настолько больших звезд не бывает. Механизм их образования неизвестен до сих пор.
Как черная дыра, космическая невидимка, превращается в пылающий маяк, видимый через всю наблюдаемую Вселенную? Все дело в падающей на нее материи. Гравитация закручивает это вещество в диск, вращающийся вокруг своего сверхмассивного хозяина с огромной скоростью вблизи горизонта событий она сравнима со световой. Трение разогревает его до сотен миллионов градусов. Каждый килограмм вещества, попавший в эту адскую топку, дает огромную энергию — порядка десяти процентов от сакраментального «эм цэ квадрат», теоретического предела, который вообще можно выжать из материи. При этом материя раскаляется задолго до того, как пересечет горизонт событий, потому испущенные ею лучи и достигают земных телескопов.
В свежей схеме появились два новых маршрута в Митино н12 и Бирюлёво н13. Если старые маршруты выезжают с Китай-города в 00 и 30 минут каждого ночного часа, то два новых маршрута с 15 ноября стартуют с Китай-города в 15 и 45 минут каждого часа.
Форда была обнаружена вращающаяся газовая структура в центре галактики M87 [14]. Несмотря на гигантскую массу центрального объекта, нельзя сказать с полной определённостью, что он является чёрной дырой, поскольку гравитационный радиус такой чёрной дыры составляет около 0,001 светового года [ источник не указан 856 дней ]. По другим данным, объект сфотографированный телескопом Event Horizon, является сверхмассивной чёрной дырой [15]. Измерение скорости микроволновых источников править В 1995 году группа под руководством Дж. Морана наблюдала точечные микроволновые источники, вращающиеся в непосредственной близости от центра галактики NGC 4258 [16]. Всего было обнаружено 17 компактных источников, расположенных в дискообразной структуре радиусом около 10 световых лет. Наблюдение траекторий отдельных звёзд править В 1993—1996 годах А. Экарт и Р. Генцель наблюдали движение отдельных звёзд в окрестностях центра нашей Галактики [17]. Наблюдения проводились в инфракрасных лучах, для которых слой космической пыли вблизи ядра галактики не является препятствием. В результате удалось точно измерить параметры движения 39 звёзд, находящихся на расстоянии от 0,13 до 1,3 светового года от центра галактики. Только в 1960 году Дж. Оорт и Г. В 1966 году Д. Даунс и А. Максвелл, обобщив данные по радионаблюдениям в дециметровом и сантиметровом диапазонах, пришли к выводу, что малое ядро Галактики представляет собой объект диаметром 10 пк, связанный с источником Стрелец-А [19]. К началу 1970-х годов благодаря наблюдениям в радиоволновом диапазоне было известно, что радиоисточник Стрелец-А имеет сложную пространственную структуру.
Конечно же, более ранние научные исследования на этот счет говорили о том, что любой объект, например, космический корабль, или живое существо, которые решат использовать черную дыру в качестве портала, очень быстро об этом пожалеют. Бесконечная гравитационная сингулярность и высокие температуры приведут к тому что объект будет растягиваться и сжиматься до тех пор, пока полностью не испарится. Путешествие сквозь черную дыру Научная команда профессора физики Гаурава Ханна из Университета штата Массачусетс в Дортмунде США и их коллеги из Колледжа Гвиннетт в штате Джорджия смогли показать, что не все черные дыры одинаковы. Объясняется это тем, что у больших и вращающихся черных дыр сингулярность действует несколько иначе, «нежнее» или «слабее» и поэтому имеется вероятность того, что она не будет повреждать те объекты, которые будут с ней взаимодействовать. На первый взгляд этот может показаться бредом, однако ученые приводят в качестве объясняющей аналогии простой эксперимент с быстрым перемещением руки над горящей свечей. Попробуйте сами и увидите, что огонь вас не будет обжигать. Гаурав Ханн и его коллега Лиор Бурко занимаются вопросами физики черных дыр более двадцати лет. В 2016 году Кэролайн Маллари, одна из аспиранток Ханна, вдохновленная блокбастером режиссера Кристофера Нолана «Интерстеллар» решила научным методом проверить, действительно ли главный герой фильма смог бы выжить при падении в гигантскую вращающуюся черную дыру Гаргантюа, обладающую массой в 100 миллионов раз превосходящую солнечную. Сам фильм, напомним, был поставлен по книге нобелевского лауреата по астрофизике Кипа Торна. Описанные в голливудском блокбастере внешний вид, размеры и физические свойства черной дыры Гаргантюа, являющейся одним из центральных «персонажей» это фильма — его работа.
Обои: черная дыра, Гаргантюа, темный - 3840x2160
| Черная дыра Гаргантюа | Новости развлекательной игровой тематики и индустрии кино. |
| «Интерстеллар» с точки зрения науки | Черная дыра Черные дыры, вероятнее всего, совсем не ограничены никаким горизонтом событий. |
| Terra Almost Incognita: Глава 8. Внешний Вид Гаргантюа | Черная дыра, как известно, поглощает свет и не отдает его. |
| Путешествие среди чёрных дыр. Cтатьи. Наука и техника | Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал образ Гаргантюа в том же "Интерстелларе". |
Живые обои «Черная дыра Гаргантюа»
Эти уравнения описывали траектории лучей света, исходящих из далекой звезды, проникающих через искривленные пространство и время Гаргантюа, достигающих камеры и учитывающих даже само движение камеры вокруг черной дыры. Студией Double Negative была создана программа для генерирования высококачественных изображений на основании точных расчетов Кипа Торна. Так и были созданы те потрясающие кадры, которые теперь можно увидеть в фильме.
Лингвист Александр Пиперски в лекции из цикла «Ученые против мифов» сделал несколько интересных наблюдений по мотивам «Прибытия». Правда По сюжету фильма Луиза Бэнкс расшифровывает язык пришельцев-гептаподов, в результате чего неожиданно получает дополнительный бонус. Дело в том, что представленные в картине инопланетяне не оперируют понятиями времени, и их письменный язык — тоже. Поэтому Луиза вместе с языком некоторым образом осваивает и мышление его носителей и, как следствие, получает возможность немножко видеть будущее. Разумеется, в реальности нет языка, который позволит вам видеть будущее, это просто красивый мысленный эксперимент. Но в то же время существует гипотеза лингвистической относительности Сепира — Уорфа, которая предполагает, что язык оказывает влияние на то, как мы мыслим, и есть реальные эксперименты, которые показывают, что некоторая зависимость есть. Миф Самым фантастическим явлением «Прибытия» Александр Пиперски назвал профессию главной героини. Луиза, как выясняется по ходу сюжета, владеет несколькими языками, в том числе санскритом и персидским, и читает курс по истории португальского языка.
Но на самом деле в фильме она выполняет роль переводчика, то есть налаживает коммуникацию. Лингвист, в принципе, может не уметь объясняться ни на одном иностранном языке, он изучает их внутреннее устройство. Такие вот неожиданные тонкости. На Земле большие проблемы: многие сельскохозяйственные растения болеют и перестают расти. Еще как-то держится кукуруза, но и она скоро начнет исчезать. Человечеству грозит голод, а пылевые бури делают жизнь невыносимой. Однажды он узнает о том, что есть секретное подразделение NASA, которое готовит важную миссию — поиски подходящей для переселения людей планеты. Купер оставляет семью и соглашается на опасное космическое путешествие, скорее всего, в один конец. Научно-фантастическая драма «Интерстеллар» создана режиссером Кристофером Ноланом в тесном сотрудничестве с видным американским астрофизиком, впоследствии лауреатом Нобелевской премии Кипом Торном. Сейчас ее называют одним из самых научно достоверных фантастических фильмов в истории кинематографа.
Но, поскольку это все-таки художественное произведение, оно содержит некоторые допущения, двигающие сюжет. По словам Кипа Торна: «Часть из показанного в фильме — чистая правда, другая часть основана на научных предположениях, а еще часть — чистой воды спекуляция». Правда Поскольку действие космической части картины плотно связано с черными дырами, требовалось как-то визуализировать их на экране. Кип Торн взялся за эту задачу вместе со своими учениками, потом подключились мастера компьютерных спецэффектов, и результатом их работы стала восхитительная не только с кинематографической, но и с научной точки зрения черная дыра Гаргантюа. Черная дыра, как известно, поглощает свет и не отдает его. По идее, выглядит это не очень интересно, но хитроумный Торн с коллегами сообразил, что ее должны окружать притягиваемые газ и вещество разрушающихся звезд. Всё это кружится вокруг дыры по сложной траектории, которую вполне можно просчитать. Что они и сделали. Шесть лет спустя астрофизики из проекта EHT получили первое изображение реальной черной дыры в центре нашей галактики. И вот сюрприз: она действительно похожа на визуализацию из «Интерстеллара».
На планете Миллер герои сталкиваются с приливной волной высотой в километр, и это не художественное преувеличение. Дело в том, что планета вращается вокруг гигантской черной дыры Гаргантюа и испытывает на себе гравитационные эффекты от такого соседства. Мифы По сюжету путешественники для перемещения в другую галактику использовали червоточину или «кротовую нору» , один конец которой обнаружился в окрестностях Сатурна. По сути, это такой скоростной тоннель между отдаленными точками пространства, который на данный момент существует только в виде математических расчетов. При этом сам Кип Торн считает, что самостоятельное зарождение их в пространстве и времени маловероятно, и в сценарии «Интерстеллара» прибегли к помощи некой сверхразвитой цивилизации из пятого измерения, которая и создала червоточину.
Измерение скорости микроволновых источников править В 1995 году группа под руководством Дж. Морана наблюдала точечные микроволновые источники, вращающиеся в непосредственной близости от центра галактики NGC 4258 [16]. Всего было обнаружено 17 компактных источников, расположенных в дискообразной структуре радиусом около 10 световых лет. Наблюдение траекторий отдельных звёзд править В 1993—1996 годах А. Экарт и Р. Генцель наблюдали движение отдельных звёзд в окрестностях центра нашей Галактики [17]. Наблюдения проводились в инфракрасных лучах, для которых слой космической пыли вблизи ядра галактики не является препятствием. В результате удалось точно измерить параметры движения 39 звёзд, находящихся на расстоянии от 0,13 до 1,3 светового года от центра галактики. Только в 1960 году Дж. Оорт и Г. В 1966 году Д. Даунс и А. Максвелл, обобщив данные по радионаблюдениям в дециметровом и сантиметровом диапазонах, пришли к выводу, что малое ядро Галактики представляет собой объект диаметром 10 пк, связанный с источником Стрелец-А [19]. К началу 1970-х годов благодаря наблюдениям в радиоволновом диапазоне было известно, что радиоисточник Стрелец-А имеет сложную пространственную структуру. В 1974 году Б. Балик и С. Сандерс провели на 43-метровом радиотелескопе Национальной радиоастрономической обсерватории NRAO картографирование радиоисточника Стрелец-А на частотах 2,7 и 8,1 ГГц с разрешением 2" [21].
Но из-за того, что планета быстро вращается, а ее ось не совпадает с силовыми линиями Черной дыры, возникают волны, которые и настигают команду. Также волны могут быть вызваны цунами вследствие тектонических сдвигов. Преодоление гравитации В Интерстелларе несколько раз приходится преодолевать гравитацию планет и Черной дыры, и очень остро стоит вопрос экономии топлива. События происходят в недалеком будущем, и, не смотря на то, что космические программы были свернуты, некоторые технологии получили развитие. Тем самым, у челноков Рейнджер и Лендер были достаточно мощные двигатели, но возможно, что на топливе, загрязняющем окружающую среду. Поэтому, в начале фильма Рейнджер с грузом долетел до орбиты Земли на обычных разгонных блоках, тем самым, не тратя свое топливо на преодоление гравитации Земли и не загрязняя атмосферу. После стыковки со станцией Эндюранс и после полета через Кротовую нору, Рейнджер уже без лишнего груза спустился на планету Миллер, а после улетел с нее, воспользовавшись гравитацией самой Черной дыры. Во второй раз челнокам требовалось взлететь с планеты Манна, имеющей массу меньше, чем у Земли. Остальные перемещения в фильме совершались на космической станции Эндюранс. Пятимерное пространство Один из самых зрелищных моментов фильма наступает после того, как Купер падет за горизонт событий Гаргантюа и оказывается в неком пятимерном пространстве. Наш мир, имеющий три пространственных координаты и одну временную, в этом пространстве называется браной, по аналогии с двухмерной мембраной в трехмерном измерении. Это пятимерное пространство-время было показано нам так, как его видит режиссер Крис Нолан. Потому что изобразить пятимерный мир на двухмерном экране невозможно в принципе. Но это представление было поистине великолепным. Этот пятимерный мир «они» — люди будущего создали для Купера и замкнули его на комнате, чтобы Купер смог отправить своей дочери координаты НАСА и квантовые данные, собранные роботом ТАРС с той стороны черной дыры. Данные Купер передал с помощью гравитации, которая не зависит от пространства и времени, отправив их в двоичном коде на стрелку часов дочери. Эти данные в дальнейшем помогли Мерф решить уравнение гравитации, которое помогло бы связать различные теории в одну и помочь людям познать саму гравитацию.
Что не так с «Интерстелларом» — взгляд физика
Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал образ Гаргантюа в том же "Интерстелларе". По данным ЕКА, две черные дыры — Gaia BH1 и Gaia BH2 — являются ближайшими к Земле из всех обнаруженных до сих пор. На рисунке 8.1 показана быстро вращающаяся черная дыра (назовем ее Гаргантюа) на фоне звездного поля, какой она предстала бы перед вами, находись вы в экваториальной плоскости Гаргантюа. Новости черных дыр. Сверхмассивные черные дыры в центре масс галактик. Сверхмассивная чёрная дыра — чёрная дыра с массой 105—1011 масс Солнца. Сверхмассивные чёрные дыры обнаружены в центре многих галактик, включая Млечный Путь[2][3]. Посмотрите идеальное GIF-изображение по теме "Gargantua Black Black Hole", которое украсит любой чат. Находите лучшую анимацию в Tenor и делитесь ею с друзьями.
Черные дыры. Kак умирают чёрные дыры?
Новости» Новости» Технологий " Изображение Межзвездной Черной дыры Гаргантюа оказалось не слишком Далеко от Реальности. 3-МИНУТНОЕ ЧТЕНИЕ. Вымышленная черная дыра «Гаргантюа» (сцена из фильма «Интерстеллар»).© Paramount/Warner Brothers/The Kobal Collection. Для планеты черная дыра в этом случае может выступать в роли холодного светила. Астрофизики Event Horizon смогли зафиксировать тень черной дыры в галактике М87 — кольцо излучения и материи на краю горизонта событий.
Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути. Сверхмассивная черная дыра в квазаре OJ 287
Фото: Ton 618 черная дыра. Гаргантюа — это сверхмассивная черная дыра, ставшая популярной в массовой культуре после фильма Интерстеллар, именно в неё затянуло Купера к концу фильма. Я постарался графически обыграть маршруты, будто это лучи света вокруг горизонта событий черной дыры. огромной чёрной дырой. Изучаем свойства чёрных дыр: откуда они берутся, каких размеров бывают и что в реальности сделали бы с планетой Миллер из «Интерстеллара».
Живые обои «Черная дыра Гаргантюа»
В то же время Луна защищает Землю от метеоритов, если ее убрать, то вся притягиваемая вода затопит нас, хлынет на сушу, но самое главное, что Земля вращается не вокруг только одной солнечной оси, а вокруг двух, Луна влияет на наклон нашей планеты, а изменение его хотя бы на один градус может вызвать огромные проблемы. Немного подробнее о влиянии Луны на нашу Землю и почему без Луны скорее всего не было бы жизни можно почитать здесь: Влияние Луны на Землю. Еще один простой пример того, что вся эта история с временем не выдумка. Спутники GPS находятся на удалении около 20 200 км от поверхности Земли. Ход часов на GPS спутниках быстрее на приблизительно 40 мкс в день, чем ход ваших часов на Земле. И эта разница учитывается при расчетах ваших GPS координат.
Для чтения более подробной и очень интересной информации о взаимосвязи планеты Миллер с черной дырой можно обратиться сюда: Течение времени на планете Миллер. Гиперсон Большинство фантастических фильмов про космос включают в себя сцены с капсулами, где космонавты засыпают и могут так пролежать в них много лет. Такой процесс носит название анабиоза или гибернации. Анабиоз — это долгий сон, который может длиться много лет и при котором большинство процессов в организме, таких как температура тела, частота сердечных сокращений, дыхание и скорость обмена веществ, резко замедляются. Некоторым биологическим подобием анабиоза является зимняя спячка у медведей и летаргический сон у человека.
Конечно, в реальном мире люди все еще ищут способ преодоления больших расстояний в космосе и на самом деле гиперсна как в космической фантастике не существует, но идея имеет право на жизнь. Ученые пытаются изучить животных и считают, что возможность погружения людей в спячку нужно искать в природе. В случае успеха можно будет сэкономить ресурсы, отсрочить старение, вылечить опасные для жизни болезни и вывести нас на Марс и за его пределы.
В дальнейшем этот принцип не раз подвергался экспериментальной проверке, но никогда она не была столь наглядной и тщательной, как в вашем эксперименте в окрестностях горизонта Гаргантюа. Устав от десятикратных перегрузок, вы приступаете к подготовке следующего, завершающего этапа своего путешествия — к возвращению в свою Галактику — Млечный Путь. Вы передаете детальный отчет о своих исследованиях в окрестностях Гаргантюа, и поскольку вскоре намереваетесь двигаться со скоростью, близкой к скорости света, ваше сообщение поступит в Млечный Путь менее чем на год раньше вас по земным часам. По мере удаления звездолета от Гаргантюа вы с помощью телескопа ведете тщательные наблюдения за квазаром 8C 2975. Его струи — длинные тонкие столбы горячего газа, выбрасываемые из ядра квазара,— имеют огромную длину 3 млн св. Направляя телескопы на ядро, вы видите источник энергии, обеспечивающей существование струй: толстый горячий «бублик» из газа размером около 1 св.
Наблюдая вихревое движение газа вблизи дыры, вы приходите к заключению, что эта дыра, в отличие от тех, которые встречались вам прежде, вращается весьма быстро. Энергия, поддерживающая существование струй чудовищной длины, отчасти обусловлена вращением черной дыры, а отчасти — движением газового «бублика». Различие между Гаргантюа и 8C 2975 поразительно: почему Гаргантюа, масса и размеры которой в 1000 раз больше, чем у квазара, не захватывает вращающийся газовый «бублик» и гигантские струи? Дальнейшие исследования подсказывают ответ: один раз в несколько месяцев какая-либо звезда, обращающаяся вокруг черной дыры, входящей в состав квазара, подходит к дыре слишком близко и разрывается на части приливными силами черной дыры. Вещество из внутренней части звезды — газ массой около 1 Mслн — выбрасывается наружу и распределяется вокруг черной дыры, после чего постепенно опускается, группируясь в окружающий дыру «бублик». В результате он всегда заполнен газом, несмотря на постоянные потери — падение вещества на черную дыру и выброс в струях. Звезды подходят близко и к Гаргантюа. Но из-за ее больших размеров приливные силы снаружи от горизонта слишком слабы, чтобы разорвать звезду на части. Поэтому Гаргантюа «заглатывает» звезды целиком, без выбросов вещества из внутренней части звезды в окружающий ее газовый «бублик».
Не имея такого «бублика», Гаргантюа не может образовать струи или другие атрибуты квазаров. Пока ваш звездолет выбирается из гравитационной ловушки Гаргантюа, вы строите планы возвращения домой. К тому моменту, когда вы достигнете Млечного Пути, Земля станет на 2,4 млрд лет старше, чем во время вашего старта. Изменения в человеческом обществе будут настолько велики, что вы не испытываете особого желания возвращаться на Землю. Вместо этого вы и команда звездолета решаете освоить пространство вокруг какой-нибудь подходящей вращающейся черной дыры. Ведь именно энергия вращения дыры в квазаре 8C 2975 позволяет квазару «проявить себя» во Вселенной, поэтому энергия вращения дыры меньших размеров может стать источником энергии для человеческой цивилизации. Аккуратные вычисления на бортовом компьютере предсказывают, что каждая из этих звезд должна была взорваться, пока вы путешествовали к Гаргантюа, образовав невращающуюся черную дыру массой около 24 Mслн общая масса выброшенного при взрыве газа составляет примерно 6 Mслн. Обе черные дыры должны теперь вращаться одна относительно другой, испуская в процессе вращения гравитационные волны. Эти волны будут передавать слабый импульс отдачи черным дырам, вызывая их чрезвычайно медленное, но неумолимое сближение по спирали.
Небольшая коррекция ускорения звездолета позволит вам прибыть туда на последней стадии этого взаимного сближения: через несколько дней после прилета вы сможете наблюдать, как сливаются невращающиеся горизонты обеих черных дыр и как в результате образуется одна быстро вращающаяся дыра. Две родительские дыры были непригодны для поселения, поскольку не обладали заметным моментом количества движения, но новорожденная, быстро вращающаяся дыра представляется идеальной для поселения. Итак, спустя 39 лет 11 мес. А вот и они, точно на месте! Измеряя траектории движения межзвездного водорода, падающего на дыры, вы убеждаетесь, что они не вращаются и масса каждой составляет около 24 Mслн в соответствии с предсказаниями компьютера. Длина горизонта дыры равна 440 км, дыры отстоят на 60 тыс. Подставляя эти значения в формулы Эйнштейна определяющие отдачу при испускании гравитационных волн , вы заключаете, что черные дыры должны слиться через три дня. Этого времени как раз достаточно для подготовки телескопов и съемочных камер к регистрации всех деталей события. Фотографируя искажения, вносимые гравитационной линзой в распределение звезд, расположенных за дырами, вы без труда проконтролируете их движение.
Светлое кольцо сфокусированного излучения звезд, окружающее диск каждой черной дыры, обеспечит вам превосходный фотоснимок. Вам бы хотелось быть поблизости, чтобы видеть все отчетливо, но при этом достаточно далеко, чтобы не испытывать беспокойства из-за приливных сил. Подходящим расстоянием, решаете вы, будет орбита, в 10 раз длиннее той, по которой обращаются черные дыры. В течение трех следующих дней дыры постепенно сближаются и ускоряют свое орбитальное движение. За день до слияния расстояние между ними уменьшается с 60 до 46 тыс. За час до слияния они находятся на расстоянии 21 тыс. За минуту до слияния расстояние между ними 7400 км, а период 0,61 с. За 10 с до слияния расстояние 4700 км, период 0,31 с. А затем в последние 10 с вы и ваш звездолет начинаете сотрясаться, сначала слабо, а затем все сильнее и сильнее.
Все происходит так, словно гигантская пара рук схватила вашу голову и ноги и стала поочередно сжимать и растягивать вас все сильнее и сильнее, быстрее и быстрее. А затем еще более внезапно, чем началась, дрожь прекращается. Все спокойно. Вы привыкли к тому, что гравитационные волны настолько слабы, что зарегистрировать их могут лишь сверхчувствительные приборы. Но при слиянии черных дыр они необычайно сильны — будь ваша орбита в 50 раз меньше, звездолет могло разорвать на части вызванной ими тряской. Но сейчас вы в безопасности. Слияние завершилось, и волны прошли. На своем пути во Вселенной они расскажут удаленным наблюдателям о происшедшем здесь событии». Направляя телескопы на источник гравитационного поля, вы обнаруживаете, что там, где недавно были две дыры, сейчас всего одна, причем она быстро вращается — вы видите это по вихрям падающих атомов водорода.
Эта дыра станет идеальным генератором энергии для вас, вашей команды и тысяч поколений ваших потомков. Аккуратные измерения параметров орбиты звездолета свидетельствуют, что масса образовавшейся дыры составляет 45 Mслн. Поскольку суммарная масса родительских дыр равнялась 48 Mслн, три солнечных массы должны были превратиться в энергию и унестись гравитационными волнами. Нечего удивляться, что вас трясло так сильно! О вращении дыры свидетельствуют не только возникающие вихри атомов водорода, падающих в дыру, но и форма окруженного светлым кольцом темного пятна на небе под вами: это пятно сплющено из-за вращения дыры, как сплющена из-за вращения Земля. Более того, пятно выпячивается с одной стороны. Зная же момент и массу, вы вычисляете другие свойства черной дыры, включая скорость вращения ее горизонта и длину ее экватора. Вращение дыры заинтересовало вас. Никогда прежде вы не имели возможности вблизи исследовать вращающуюся дыру.
Поэтому вы вновь отыскиваете добровольца, робота R4D4, вызвавшегося исследовать окрестности горизонта. Ему даны четкие инструкции: спуститься, зависнув в нескольких метрах над горизонтом, и там, включив ракетные двигатели, удерживаться неподвижно точно под звездолетом. Таким образом, двигатели должны препятствовать как силе гравитационного притяжения, так и вихревому увлечению пространства. Жаждущий приключений R4D4 спускается вниз, форсируя двигатели сначала едва, а затем все сильнее, чтобы преодолеть вращение пространства и остаться точно под звездолетом. И как ни пытается он тягой двигателей препятствовать вращению, ему это не удается. R4D4 изо всех сил пытается форсировать двигатели, но скорость его орбитального движения почти не меняется. А затем топливо иссякает, и он начинает падать внутрь. Его лазерное излучение становится инфракрасным, затем превращается в радиоволны, но мерцает все с той же частотой, свидетельствующей о том, что нет никаких изменений в его вращательном движении. Он ушел в глубь черной дыры, нырнув в неистовую сингулярность, которую вы никогда не сможете увидеть...
Через три недели, посвященных экспериментам и наблюдениям, вы и ваша команда принимаетесь, наконец, за строительство. Доставив материалы с далеких планет, создаете рабочее кольцо вокруг черной дыры. Оно имеет длину около 5 млн км, толщину 2 тыс. Размеры кольца тщательно выбраны, так что люди, предпочитающие жить при земной силе тяжести, могут построить свои дома у внешней или внутренней поверхностей кольца, а те, кто выбирает более слабое притяжение, могут поселиться ближе к его осевой линии. Эти различия в силе тяжести целиком обусловлены приливной силой черной дыры, или, в терминах ОТО,— кривизной пространства-времени. Превратившись в энергию, эта величина в 100 тыс. Ваш преобразователь действует по тому же принципу, что и квазары, принципу, впервые открытому в 1977 г. Блэндфордом и Р. Вы внедряете магнитное поле под горизонт дыры и удерживаете его, несмотря на то что оно стремится улизнуть, с помощью гигантских катушек.
Поскольку дыра вращается, ее вращательный момент взаимодействует с магнитным полем; в результате образуется гигантский электрический генератор, в котором магнитные силовые линии работают как линии передачи энергии от черной дыры. Электрический ток течет от экватора черной дыры в форме потока электронов в обратном направлении по магнитным силовым линиям в ваш кольцевой мир, а затем от него по другому набору магнитных силовых линий вниз, к северному и южному полюсам черной дыры. Меняя напряженность магнитного поля, вы можете регулировать выходную мощность «электростанции». Отчасти это действительно так: я не могу гарантировать, что существует черная дыра с массой 10 Mслн вблизи Веги или массой 100 тыс. Это все, конечно, вымысел. Точно так же я не могу обещать, что человек когда-нибудь добьется таких успехов в развитии техники и технологии, что станут реальностью межгалактические или хотя бы межзвездные полеты и конструирование кольцевых миров вокруг черных дыр. С другой стороны, я с полной определенностью могу гарантировать точнее, с почти полной — такой же, как уверенность в том, что Лос-Анджелес завтра не будет разрушен землетрясением , что черные дыры существуют в нашей Вселенной и обладают в точности теми свойствами, о которых рассказывалось. Я могу с уверенностью утверждать, что если вы отправите робота-исследователя к горизонту вращающейся черной дыры, никакая сила тяги его двигателей не позволит ему вращаться быстрее или медленнее, чем сама черная дыра. Почему я могу говорить обо всем этом с такой уверенностью?
Ведь я никогда не видел черной дыры. И никто не видел. Астрономы лишь обнаружили косвенные данные, подтверждающие существование черных дыр, но до сих пор нет никаких наблюдений, свидетельствующих об их свойствах столь определенно. Почему же я так смело берусь утверждать весьма многое о них? По одной простой причине — законы физики предсказывают эти свойства черных дыр и предсказывают их вполне недвусмысленно, не оставляя место сомнениям.
Гаурав Ханн и его коллега Лиор Бурко занимаются вопросами физики черных дыр более двадцати лет. В 2016 году Кэролайн Маллари, одна из аспиранток Ханна, вдохновленная блокбастером режиссера Кристофера Нолана «Интерстеллар» решила научным методом проверить, действительно ли главный герой фильма смог бы выжить при падении в гигантскую вращающуюся черную дыру Гаргантюа, обладающую массой в 100 миллионов раз превосходящую солнечную. Сам фильм, напомним, был поставлен по книге нобелевского лауреата по астрофизике Кипа Торна. Описанные в голливудском блокбастере внешний вид, размеры и физические свойства черной дыры Гаргантюа, являющейся одним из центральных «персонажей» это фильма — его работа. Выдуманная черная дыра Гаргантюа из фильма «Интерстеллар» Даже прическу не помнет?
Компьютерная модель показала, что при любых условиях объект падающий во вращающуюся черную дыру не будет испытывать бесконечно больших эффектов деформации при прохождении сквозь так называемый внутренний горизонт сингулярности — область черной дыры, избежать которой не удастся в любом случае. Более того, при определенных обстоятельствах воздействие этих эффектов будет настолько мало, что объект сможет без проблем пройти сквозь эту сингулярность, а в некоторых случаях и вовсе не заметить никакого воздействия со стороны. Маллари также обнаружила особенность, которая в полной мере не привлекала к себе внимания раньше: эффекты сингулярности в контексте вращающейся черной дыры приведут к стремительному увеличению циклов растягивания и сжатия объекта, падающего в ее центр. Однако исследовательница в своей работе отмечает, что в случае очень больших черных дыр, размером с ту же Гаргантюа, сила этих эффектов будет очень незначительной. Настолько незначительной, что ни сам космический аппарат, не живые существа, находящиеся на его борту, вероятнее всего, их даже не заметят.
Черные дыры прежде оставались гипотетическими объектами, хотя у астрономов и не оставалось сомнений в том, что они существуют. Ранее было получено большое количество косвенных свидетельств их существования, начиная от наблюдений тесных двойных систем и до гравитационных волн. Первое научно обоснованное изображение черной дыры получил французский астрофизик Жан-Пьер Люмине в 1979 году. Однако непосредственных наблюдений черных дыр до сих пор не существовало - черные дыры невелики, но при этом сильно удалены. Кроме этого, детальные наблюдения помогут проверить экзотические гипотезы, например гипотезу о кротовых норах - гипотетическую особенность пространства-времени, представляющую собой как бы тоннель в пространстве. Есть версии, что с помощью таких порталов можно перемещаться в "другие миры". Тема подобных путешествий обыгрывается в научно-фантастическом фильме "Интерстеллар". Там кротовая нора помогла героям преодолеть огромные межзвездные расстояния. Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал образ Гаргантюа в том же "Интерстелларе".