Виды чёрных дыр

Собственно говоря, существуют разные виды чёрных дыр. Прежде всего, их разделяют на первичные, области звёздных масс, средних масс и сверхмассивные.

Чёрная дыра (изображение 1)
Чёрная дыра (изображение 1)

Как считают учёные, первичные или реликтовые дыры сформировались практически сразу после Большого Взрыва. В результате высокой плотности и температуры некоторых участков появились парные частицы, и пространство коллапсировало. Что привело к образованию областей с мощной гравитационной силой.

Хотя считается что многие из них быстро испарились, может быть они всё ещё существуют во Вселенной. Значит есть шанс их найти, что стало бы неопровержимым доказательством данной гипотезы. Более того, их обнаружение помогло бы решить многие вопросы и проблемы в астрономии.

Квантовые чёрные дыры — это микроскопические, которые могут быть размером даже меньше протона. В среднем их масса составляла 9×1020 кг.

Однако это не полная классификация. Хотите узнать, какие ещё различают виды чёрных дыр?

Стационарное решение уравнений Шварцшильда

В 1916 году при решении уравнений Эйнштейна Карл Шварцшильд определил гравитационное поле подобных участков.

Чёрные дыры Шварцшильда — простейшие области, которые являются сферически симметричными и неподвижными. Их масса имеет нулевой электрический заряд. А состоят они только из сингулярности, фотонной сферы и горизонта событий.

Радиус Шварцшильда
Радиус Шварцшильда

Формируются они из умирающей неподвижной звезды, у которой отсутствует электрический заряд и магнитное поле. В принципе, поэтому сами они не движутся и не вращаются.

Причём границы таких объектов представляют собой сферу с гравитационным радиусом (радиусом Шварцшильда).

Метрика Керра

В 1963 году астрофизик и математик Рой Керр нашёл аналитическое решение уравнений Эйнштейна. Он описал гравитационное поле вращающейся пространственно-временной области.

Кроме этого, Керр предсказал огромную скорость их вращения и наличие аккреционного диска.

При коллапсе массивной звезды образуется кольцо, которое вращается. К тому же силы гравитации пытаются воздействовать на него. Но из-за высокой скорости вращения оно остаётся стабильным.

Строение черной дыры Керра
Строение черной дыры Керра

Как оказалось, сильная гравитация в центре этого кольца конечна. Получается, на огромной скорости можно пролететь сквозь него и попасть в другую Вселенную. Притом чем больше кольцо, тем оно безопаснее для путешествий.

Чёрные дыры Керра — это вращающиеся с неимоверно большой скоростью области.

Они представляют противоположность чёрной дыре Шварцшильда. Правда, подобные объекты могут быть нестабильными, то есть они могут схлопнуться.

Вероятнее всего, наиболее распространённый тип чёрных дыр — быстровращающиеся области. Они формируются из звёзд, у которых при разрушении ядро продолжало совершать обороты.

Если верить расчётам, то они могут быть порталами в другие миры.

Структура областей Керра включает в себя:

  • сингулярность, то самое сжатое ядро;
  • горизонт событий;
  • эргосферу — участок искажённого пространства вокруг горизонта событий;
  • статический предел — граница между эргосферой и космическим пространством, внутри которой ничто не может находится в спокойном состоянии относительно наблюдателя.

Объект, попавший в эргосферу, может её покинуть при условии, если наберёт энергию из вращающейся области. Но если он попадёт за горизонт событий, то выбраться уже не сможет.

Звезда Планка

Планковская чёрная дыра — это гипотетическая область пространства-времени с минимально возможной массой, которая соответствует планковской массе.

Между прочим, масса такой области равна 2,176 434(24)⋅10⁻⁸ кг, так как в 2018 году международный комитет CODATA установил её значение.

По сути, планковская звезда противоположна принятой теории о возникновении чёрных дыр.

Существует гипотеза про большой отскок: у Вселенной бесконечный цикл сжатие-расширение. Проще говоря, она расширяется до определённого момента, а потом происходит коллапс. Вся материя и вещество сжимается в плотное состояние, чем-то схожее с сингулярностью.

Как только сжатие достигнет планковской массы, начинается отскок и образуется новая Вселенная.
Во всяком случае существует звезда Планка только в теории и на данный момент этому нет доказательств.

Гравитационный коллапс звезды
Гравитационный коллапс звезды

Современные исследования

На самом деле, наличие подобных объектов во Вселенной раньше было гипотезой. Их предсказывала общая теория относительности. Однако фактическое обнаружение послужило толчком для более активного развития современной астрофизики в этом направлении.

С тех пор учёные провели много работы: обнаружили многие объекты, создали компьютерные модели, удалось выделить их основные свойства и др.

Благодаря научному и техническому прогрессу сейчас всё чаще происходят новые открытия и достижения в астрономии.

В 2016 году физиками Израильского политехнического института в ходе эксперимента была создана искусственная чёрная дыра. Что стало подтверждением устойчивого излучения Хокинга.

Стивен Хокинг говорил, что чёрные дыры ничто не может покинуть, но при этом они испускают спонтанное и стабильное излучение. Если в область попадает меньше вещества, чем испаряется, то она со временем распадается.

Созданная искусственная чёрная дыра была длиной около 0,1 мм и состояла из газа, который содержал 8 тысяч атомов рубидия.

Исследования израильских учёных показали, что её излучение в лаборатории было постоянным. В результате чего она распадалась. Поэтому они каждый раз создавали новую и наблюдали за процессом, фотографируя его.

Макет чёрной дыры
Макет чёрной дыры

Стоит отметить, что эксперименты проводили более трёх месяцев. В целом, они доказали теорию Хокинга о стационарном излучении. Хотя и с помощью аналогового типа микро чёрной дыры.

Впрочем, данное исследование лишь одна ступень, приближающая к пониманию свойств и особенностей чёрных дыр. Вероятно, оно поможет в дальнейшем изучении областей пространства-времени и природе их происхождения.

Вам будет интересно узнать, какие размеры имеют такие разновидности чёрных дыр как первичные, звёздных масс и сверхмассивные.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector