Черные дыры – коридоры времени
«Тела, такие как звезды или черные дыры, не могут так просто появляться из ничего. Но целая Вселенная может!»
Черная дыра — область пространства‑времени, которую ничто, даже свет, не может покинуть из‑за очень сильной гравитации.
- Возможны ли космические путешествия через черные дыры?
- Что случится с объектами, упавшими в черную дыру, включая космические корабли, или гравитационные силы разорвут корабль на части?
- Можно ли надеяться, что пролетев сквозь дыру, корабль появится вновь из какой-то другой черной дыры? Возможно, они перейдут в собственную новорожденную вселенную, которая возникнет из нашей области Вселенной?
- Как обнаружить черную дыру, если из нее не может выйти даже свет?
В центре нашей Галактики обнаружена огромных размеров чёрная дыра — Стрелец А, предположительно, являющаяся центром, вокруг которого вращается Млечный Путь.
Масса этой сверхмассивной чёрной дыры в миллион раз превышает массу нашего Солнца. Возле неё найдена звезда, которая обращается вокруг чёрной дыры со скоростью, равной около 2% от скорости света, то есть быстрее, чем в среднем обращается электрон вокруг ядра в атоме.
По мнению некоторых учёных, чёрные дыры — вершина эволюции разума, а эзотерики полагают, что Стрелец А — это Бог.
Если бы пылевые облака не закрывали от нас центр галактики, то каждую ночь с Земли мы бы наблюдали огромный огненный шар в созвездии Стрельца, который затмил бы Луну и был бы самым ярким объектом ночного неба.
Черная дыра в центре Галактики имеет массу примерно в 2,5 млн. солнечных масс, её радиус составляет около 0,1 радиуса орбиты Меркурия. По галактическим меркам это не самая массивная черная дыра, в квазарах могут быть черные дыры в несколько миллиардов солнечных масс.
Следующая по близости к нам галактическая черная дыра находится в центре галактики Андромеда, самой близкой к Земле галактики, её масса составляет 30 млн. солнечных масс.
Все обнаруженные в космосе черные дыры стремительно вращаются; некоторые вращаются со скоростью около 1,6 млн. км/ч, что было вычислено при помощи космического телескопа Хаббл.
В самом центре можно наблюдать плоское округлое ядро, размеры которого зачастую составляют около светового года в поперечнике. Внутри этого ядра находится черная дыра.
«Необычность» чёрных дыр связана с тем, что у них нет поверхности, а есть так называемый «горизонт событий» — внешняя граница черной дыры, из-под которой ничто не может попасть обратно в нашу Вселенную.
Какова же природа возникновения черных дыр – области пространства-времени, откуда ничто не может улететь в бесконечность?
Вырабатывая ядерное топливо, звезда уже не может поддерживать внутреннее давление, и под действием собственной силы тяжести начинает сжиматься. По мере сжатия звезды, сила тяжести на ее поверхности становится все больше. Когда радиус уменьшится до 30 км, необходимая для отрыва скорость достигнет скорости света — 300000 км/с, после чего никакой свет, испускаемый звездой, не сможет уйти в бесконечность, а будет притягиваться обратно гравитационным полем. В результате, вокруг сколлапсировавшей звезды формируется область пространства‑времени, которую ничто не может покинуть. Эта область и есть черная дыра.
Согласно общей теории относительности в далеком прошлом должно было существовать состояние Вселенной с бесконечной плотностью — Большой Взрыв, который можно считать началом времени. Если Вселенная снова сожмется, то в будущем ее должно ожидать другое состояние бесконечной плотности — «большое схлопывание», которое станет концом времени. Даже если Вселенная в целом не сожмется, сингулярности должны возникнуть в ограниченных ее областях, что приведет к образованию черных дыр.
Пока обнаружено два типа черных дыр. Первый тип — черные дыры звездных масштабов. При образовании таких дыр гравитация разрушает умирающую звезду и та взрывается вовнутрь. Черные дыры второго типа обнаружить намного легче. У них галактические масштабы, они таятся в самом центре огромных галактик и квазаров, и их масса составляет от миллионов до миллиардов солнечных масс.
Учёные не знают, что происходит внутри черной дыры. Для уравнений общей теории относительности существуют решения, позволяющие упасть в черную дыру и выйти где-нибудь в другом месте из белой дыры.
Стивен Хокинг считает, что белая дыра – это пущенная вспять черная дыра, объект, из которого можно выйти, но в который нельзя попасть.
Белая дыра могла бы быть где-то в другой части Вселенной. Это дало бы возможность для быстрых межгалактических путешествий. Однако, эти путешествия могут оказаться слишком быстрыми. Если бы путешествие через черные дыры было возможно, то ничто не помешало бы нам вернуться назад еще до того, как мы оттуда отбыли.
Астрофизики полагают, что чёрные дыры являются коридорами времени. Вокруг чёрной дыры образуется гравитационное поле, в котором объекты достигают скорости света. Внутри чёрных дыр, время и пространство перестают функционировать и меняются местами, в результате чего путешествие в пространстве становится перемещением во времени.
Для астронавта, который падает в черную дыру и попадает в сингулярность, время заканчивается. По собственным часам падающий астронавт достигает сингулярности за конечное время. Однако по отношению к внешнему миру его часы идут все медленнее и медленнее, и соответственно астронавту кажется, что события во внешнем мире протекают все быстрее и быстрее. В итоге за время падения он успевает увидеть в ускоренном режиме все будущее Вселенной, даже если оно бесконечно.
Альберт Эйнштейн объяснил возможность существования пространственно-временных «порталов» в недрах черных дыр. Физики называют эти порталы червоточинами, поскольку они создают более короткий альтернативный путь между двумя точками. Эти порталы также называют иногда порталами или «вратами» в другие измерения. Когда-нибудь они могут стать средством путешествий между различными измерениями.
Согласно одной из гипотез, «первобытные» черные дыры являются останками Вселенной, существовавшей более 13 млрд. лет назад — до Большого взрыва. Ученые полагают, что эти дыры могли сохраниться, пережить Большой взрыв и образование новой Вселенной. «Первобытная» черная дыра с массой миллиард тонн (масса горы Фудзи), размером примерно с протон, имела бы температуру около 120 млрд. градусов Кельвина, что соответствует энергии в несколько десятков миллионов электрон-вольт.
Количество чёрных дыр во Вселенной может быть в два-три раза больше, чем предполагалось ранее. Учёные считают, что в них может существовать жизнь. При помощи орбитальных космических телескопов Спитцер и Чандра астрономы обнаружили необычный космический регион, где на относительно небольшом расстоянии друг от друга находятся несколько сотен чёрных дыр. Данный регион находится на расстоянии нескольких миллиардов световых лет от Солнечной системы.
Одна из гипотез «конца света», который пророчат не только фантасты, но и ученые — нашу планету может поглотить черная дыра. Сверхмассивную черную дыру в центре нашей Галактики удалось обнаружить вследствие исчезновения в ней межзвездной материи. Может ли черная дыра поглотить Солнечную систему? Вряд ли, ведь она расположена очень далеко.
Стивен Хокинг считает, что энергия Вселенной утекает не безвозвратно. Рано или поздно процесс поглощения вещества «черными дырами» может прекратиться, и тогда начнется обратный процесс — выход энергии и вещества наружу. Быть может, начиная с этого момента, время потечет вспять? Возможно, в будущем человечеству удастся увидеть чёрные дыры и заглянуть в центр Млечного пути?
«Черные дыры могут стать проходами в какое угодно время. Если бы нам пришлось прыгнуть в черную дыру, то предполагается, что мы бы появились в другой части Вселенной и в другой временной эпохе… Черные дыры могут быть вратами в Страны Чудес. Но есть ли там Алисы и белые кролики?»
Карл Саган
