Черные дыры

Ученые обнаружили черную дыру, из которой возникают звезды

Что мы знаем о черных дырах? В первую очередь то, что они представляют собой области пространства-времени, которые обладают невероятно мощным гравитационным полем. Его сила настолько велика, что черная дыра притягивает даже свет. Собственно говоря, по этой причине эти космические объекты и стали называть черными дырами. Однако то, что зафиксировал телескоп Hubble в небольшой соседней галактике Henize 2-10 противоречит этому представлению. Вместо того, чтобы поглощать все, что находится вокруг нее, черная дыра, наоборот, рождает звезды. Более того, появляющиеся звезды связаны с черной дырой пуповиной, которая состоит из газа и пыли. Ее протяжность составляет 500 световых лет. Правда, о такой способности черных дыр науке были известно и ранее, однако зафиксировать это явление на достаточно близком расстоянии удалось впервые.

Как черная дыра создает звезды

Хаббл выявил сверхмассивную черную дыру, находящуюся в центре соседней карликовой галактики. От нас она расположена на расстоянии порядка 30 млн световых лет. Это сравнительно немного по космическим меркам. Поэтому телескоп получил как изображение, так и спектроскопические свидетельства того, что область образования звезд связана с черной дырой. К слову, это далеко не самая близкая к нам черная дыра. Расстояние до ближайшей черной дыры составляет 1000 световых лет.

Ученые НАСА обнаружили, что область образования звезд связаны с черной дырой

Черная дыра извергает мощную струю ионизированного газа со скоростью более полутора миллионов километров в час. Как было сказано выше, она растянулась на 500 световых лет. Однако звездный питомник возник не на конце струи, а на расстоянии 230 световых лет от черной дыры. Благодаря газовым облакам, на которые наткнулась струя, здесь возникли идеальные условия для возникновения звезд. Об этом ученые НАСА сообщают в журнале Nature.

Я был уверен, что в галактике Henize 2-10 происходит нечто особенное. Теперь Хаббл четко продемонстрировал связь черной дыры с расположенной рядом областью образования звезд говорит астрофизик, один из авторов исследования Эми Рейнс.

Как поясняют ученые, черные дыры образуют извергающиеся из них плазменные струи после того, как всасывают материю из ближайших звезд и газовых облаков. Они движутся со скоростью, близкой к скорости света. Когда газовые облака, в которую врезается плазменная струя, нагреваются до определенной температуры, они становятся идеальным питомником для звезд.

Черные дыры извергают плазменные струи газа со скоростью, близкой к скорости света

По словам ученых, несколько миллионов лет назад струя врезалась в разогретое газовое облако и разлетелась. Примерно так же, как мощная струя воды, которая ударяется о твердую поверхность. Скопления новых звезд возникает перпендикулярно потоку. Таким образом можно проследить траекторию его распространения.

Однако не всегда подобные струи приводят к возникновению звезд. Иногда они нагревают газовые облака слишком сильно, в результате чего последние теряют способность снова остывать. В таких условиях звезды не могут образовываться. Как правило, такой перегрев газовых облаков возникает в крупных галактиках. Ранее даже считалось, что потоки плазмы, наоборот, препятствуют возникновению звезд. К примеру, черная дыра в центре нашей галактики никаких звезд не производит, и вообще делает с ними нечто странное.

Снимок галактики Henize 2-10, полученный телескопом Хаббл

Поэтому возникновение звезд из газовой струи стало для ученых большим сюрпризом. Но почему же она не перегревает газовые облака? Как поясняют ученые, в черной дыре, которая была обнаружена в Henize 2-10, потоки струи были более мягкие и менее интенсивные, что создало идеальные условия для звездообразования.

Подписывайтесь на наш Яндекс.Дзен-канале, где вы найдете еще больше увлекательных материалов.

Эпоха черных дыр открыта

Черная дыра, о которой идет речь, вызывает интерес у ученых не только своей способностью создавать новые звезды. С течением времени она оставалась сравнительно небольшой. Ученые полагают, что подробное ее исследование поможет понять, как возникают более крупные сверхмассивные черные дыры во Вселенной. Ученые надеются обнаружить какие процессы заставили их увеличиться до гигантских размеров.

Кроме того, методы которые разработала команда для обнаружения тусклой сигнатуры черной дыры, помогут обнаружить, по их мнению, другие подобные черные дыры. Карликовые галактики, возможно, хранят в себе некоторую информацию о том, как возникла черная дыра и развивалась. Таким образом, возможно, в скором времени мы узнаем еще больше информации об этих загадочных космических объектах, которые, порой, действительно удивляют.

Может ли рябь в пространстве-времени указывать на червоточины? Физики предполагают, что такие туннели в ткани пространства могут проявляться с помощью необычных гравитационных волн

Пространство-время, как мы знаем сегодня, представляет собой физическую модель, которая дополняет пространство равноправным временным измерением. Благодаря этой модели была создана теоретически-физическая конструкция, которая получила название пространственно-временной континуум. Важно отметить, что до Общей теории относительности Эйнштейна, понимание фундаментальных законов физики было неполным, но публикация ОТО в 1905 году оставила немало вопросов, одним из которых являлись черные дыры и червоточины «туннеле» в пространстве-времени, соединяющим различные точки пространства-времени. И если существование черных дыр удалось доказать несколько лет назад, то с кротовыми норами все не так однозначно они принадлежат к гипотетически существующим объектам. Но некоторые ученые считают, что скоро мы тоже сможем их найти. Так, за последние несколько месяцев было опубликовано сразу несколько научных исследований, которые предлагают новые, интригующие способы поиска этих космических объектов.

Интересный факт
Ученые сообщают, что черная дыра, вращающаяся вокруг червоточины, будет излучать особый рисунок гравитационных волн уникальный для червоточин.

Как найти кротовую нору?

Начнем с того, что черные дыры и кротовые норы это особые типы решений уравнений Эйнштейна, возникающие, когда структура пространства-времени сильно искривляется гравитацией. Например, когда материя чрезвычайно плотна, ткань пространства-времени может стать настолько искривленной, что даже свет не сможет вырваться наружу. Такие объекты мы называем черными дырами.

Поскольку ОТО позволяет растягивать и изгибать ткань пространства-времени, в 1935 году Эйнштейн и его коллега физик Натан Розен описали, как два участка пространства-времени можно соединить воедино, создав своего рода мост между двумя вселенными. Это один из видов червоточины, но с тех пор было описано множество других.

Мост Эйнштейна-Розена участок на изображении, соединяющий два листа пространства-времени.

Говоря о кротовых норах, нельзя не упомянуть гравитационные волны, существование которых было доказано в 2015 году. Дело в том, что с помощью мощных детекторов LIGO и VIRGO, исследователи уже обнаружили черные дыры, но их следующее открытие может перевести кротовые норы из гипотетических объектов, в реально существующие. А если червоточины существуют, то снаружи могут показаться похожими на черные дыры.

Больше по теме: Что такое гравитационные волны. Когда и как их открыли

Разница между червоточиной и черной дырой заключается в том, что попав в черную дыру объект не сможет из нее вырваться, а оказавшись в кротовой норе, он сможет пройти сквозь нее прямо на другую сторону. Сила, которую мы воспринимаем как гравитацию, на самом деле является результатом искривления пространства-времени.

Странности Вселенной

Итак, планеты вращаются вокруг Солнца, потому что оно создает форму чаши в ткани пространства. (Проще всего представить планеты в виде шариков, которые кружат вокруг и внутри этой чащи). Черные дыры, в свою очередь, искривляют пространство-время в пропасти настолько глубокие, что ничто не может покинуть их. Но пространство-время может также изгибаться в другие странные формы, например в туннели.

Червоточина, показанная здесь, представляет собой туннель в пространстве-времени, соединяющий различные части Вселенной.

Эти туннели или червоточины, могли бы обеспечить кратчайший путь между двумя удаленными местами в пространстве и времени или между двумя разными вселенными. Пространство-время может искривляться, но оно также может колебаться. Эти волны называются гравитационными и могут указывать на червоточины.

Еще больше интересных статей о черных дырах, параллельных вселенных и путешествия сквозь пространство-время читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Гравитационные волны, черные дыры и червоточины

Исследователи полагают, что черная дыра, закручивающаяся по спирали в червоточину, должна создавать странный узор ряби в пространстве-времени. И при наличии правильных инструментов некоторые обсерватории могли бы их обнаружить.

Вход и выход из кротовый норы, скорее всего, выглядит так.

К такому выводу пришли физики в работе, опубликованной в середине лета на сервере препринтов arXiv.org. Волны от пары черная дыра-червоточина будут мигать и включаться, когда черная дыра пройдет через червоточину, а затем снова выйдет. Но на сегодняшний день никаких свидетельств существования этих объектов не существует.

Кротовые норы, безусловно, спекулятивные, с большой буквы «С», — говорит Уильям Габелла. Он физик из Университета Вандербильта в Нэшвилле, штат Теннесси. Однако, если червоточины действительно существуют, у исследователей должен быть шанс их обнаружить. Для этого просто потребовались бы правильные условия и детектор гравитационных волн.

Путешествие черной дыры сквозь червоточину

Как пишет Live Science, команда Габелла рассматривала черную дыру с массой, в пять раз превышающей массу Солнца. Они представили, что черная дыра вращается вокруг червоточины на расстоянии около 1,6 миллиарда световых лет от Земли. По их расчетам, когда черная дыра вращается вокруг червоточины, она должна начать вращаться по спирали внутрь, высвободив гравитационные волны.

Причем сначала они выглядели бы точно так же, как гравитационные волны от двух черных дыр. Структура волн, которую некоторые физики называют чириканьем, со временем будет увеличиваться по частоте. Но достигнув центра червоточины, или «горлышка», черная дыра пройдет через него.

Это интересно: Время эластично: почему на вершине горы время идет быстрее, чем на пляже?

Мост Эйнштейна-Розена в представлении художника.

Затем исследователи рассмотрели, что произойдет, если черная дыра возникнет в отдаленном месте. Например, в другой вселенной. В этом случае гравитационные волны в первой вселенной внезапно прекратились бы, а во второй вселенной черная дыра «выстрелила» бы наружу, прежде чем снова закрутиться по спирали. Затем она должна пройти весь путь обратно через червоточину и снова попасть в первую вселенную.

Когда черная дыра вернется, она сначала будет по спирали выходить из червоточины. Это может вызвать анти-чириканье картину гравитационных волн, противоположных чириканью, прежде чем снова погрузиться в это состояние, пишут авторы научной работы.

Читайте также: Что такое четырехмерное пространство?

Со временем черная дыра будет продолжать прыгать между двумя вселенными, что должно вызвать повторные всплески гравитационных волн. Но между ними были бы периоды молчания как только черная дыра потеряет достаточно энергии для создания гравитационных волн, ее путешествие закончится и она осядет в горлышке червоточины.

Черная дыра область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что даже фотоны не света не могут ее покинуть.

Миром правят идеи. Яблоко, упавшее на голову Исаака Ньютона, навело его на мысль о создании теории гравитации. Коперник, взглянув в телескоп, пришел к выводу, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Его открытия и идеи послужили началом научной революции. Столетия спустя Альберт Эйнштейн опубликовал теорию относительности, в Стивен Хокинг всю свою жизнь посвятил изучению черных дыр. Труд каждого из них по отдельности, а также идеи и предположения великих ученых о Вселенной, позволили нам с вами наслаждаться фотографиями других «Солнечных систем» и разглядывать горы на Марсе, не выходя из дома. Между тем, Стивен Хокинг размышлял об удивительной физике черных дыр не имея на руках никаких данных, подтверждающих существование этих объектов (как и Эйнштейн). Его идеи, в конечном итоге, нашли научное подтверждение. Так, знаменитый парадокс черных дыр гласит, что мере того, как черная дыра испускает излучение, она испаряется, в конечном итоге полностью исчезая. Но если это так, то что в таком случае происходит с информацией? Недавно физики-теоретики пришли к выводу, что информация, как они теперь с уверенностью говорят, действительно ускользает их черной дыры. Но куда и что происходи с ней потом?

От идеи до фото черной дыры

Размышлять о самых таинственных объектах во Вселенной Хокинг начал в 1970-х годах. Представляя мощнейшую гравитацию черных дыр, окруженную горизонтом событий невидимым пузырем, отмечающим границу невозврата он понял, что теория Эйнштейна также означала, что горизонт событий черной дыры не может уменьшиться. Черная дыра только набирает массу, поэтому общая площадь поверхности ее горизонта событий только растет.

Это была невероятно смелая идея. Но Хокинг пошел еще дальше и предположил, что черные дыры могут не только «разделяться надвое», но и исчезать, словно мыльные пузыри. В 1973 году, в соавторстве с Джеймсом Бардином (сегодня сотрудник Вашингтонского университета) и Брэндоном Картером (научный сотрудник в Французского национального центра научных исследований), Стивен Хокинг изложил свои идеи.

Британский физик-теоретик Стивен Хокинг. Фото: The New York Times

В работе, в частности, содержалось несколько тревожных звоночков для физики, в том числе «Теорема об отсутствии волос», согласно которой площадь поверхности горизонта событий это мера всей информации, поглощаемой черной дырой. Иными словами, черной дыре все равно, потребляет она материю или антивещество. Эти объекты обладают всего тремя свойствами: массой, спином и электрическим зарядом. Никакие другие детали или «волосы» не регистрируются.

Но, сюрприз! Не так давно астрономы обнаружили, что у черных дыр есть "волосы", то есть дополнительные параметры, которые зависят от поглощенной материи. Как показали результаты работы, опубликованной в журнале Physical Review D, экстремальные черные дыры те, чей спин или электрический заряд полностью исчерпан действительно имеют несколько тонких волосков. Как отмечают авторы исследования, "волосы" черных дыр однажды можно будет уловить с помощью детекторов гравитационных волн (LIGO и VIRGO). Подробнее о Теореме об отсутствии волос я рассказывала в этой статье.

Вернемся к идеям Хокинга. Для начала вспомним знаменитое уравнение Эйнштейна E равно MC в квадрате энергия равна массе, умноженной на скорость света в квадрате. Энергия и масса это одно и то же. Они равноценны. Выходит, можно превратить массу в энергию и энергию в массу.

До 2015 года черные дыры являлись гипотетическими объектами.

Вокруг черной дыры, как известно, очень горячий газ и экстремально высокие температуры, сильные магнитные поля, и, возможно, много энергии. И эта энергия может проявляться в виде частиц, массы. А еще энергия всегда создает пары частица/античастица.

Такие частицы физики называют виртуальными частицами. Эти крошечные частички возникают, затем аннигилируют и … вновь становятся энергией. И это происходит вокруг нас постоянно.

Итак, если то же самое происходит вблизи черной дыры, вполне возможно, что одна из этих маленьких частиц попадет в черную дыру, а другая вырывается наружу. Сегодня исследователи считают, что выход частиц наружу возможен благодаря действию самой гравитации обычной гравитации с одним слоем квантовых эффектов. Между тем, в 1974 году Стивен Хокинг вычислил, что квантовые эффекты приведут к медленной утечке информации и взрыву черной дыры.

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram! Так вы точно не пропустите ничего интересного!

Старый взгляд на черные дыры

Стремление понять, что происходит с информацией в черной дыре, изменило фундаментальную физику. Сегодня на карту поставлено, играют ли эйнштейновская гравитация, которая управляет космосом, и квантовая механика, которая управляет микрокосмом, по одним и тем же правилам.

Все началось с осознания Хокингом того, что общая площадь горизонта черных дыр не может уменьшиться, отмечают исследователи.

Но без черных дыр, на которых можно было бы экспериментировать, идеи Хокинга нельзя было проверить. Примечательно, что подтверждение его идей было опубликовано этим летом в журнале Physical Review Letters. Команда, возглавляемая Максимилиано Изи, физиком из Массачусетского технологического института, и его коллегами, потратила годы на изучение деталей результатов LIGO (речь об обнаружении гравитационных волн, подробнее здесь) и в июле наконец объявила, что Хокинг был прав, по крайней мере, в отношении этого конкретного столкновения с черной дырой.

Гравитационные волны рябь пространства времени

Как пишет The New York Times, в 2017 году исследователи смогли заглянуть «внутрь» черных дыр с помощью компьютерной симуляции.

Результаты показали, что когда формируется новая черная дыра, она «вибрирует», генерируя разные тональности. Высокие тональности оказываются невероятно «громкими» в процессе рождения черной дыры. И определяя тональность физики подтвердили Теорему об отсутствии волос, согласно которой, напомню, черную дыру можно описать только тремя характеристиками.

Произведя расчеты, авторы нового исследования пришли к выводу, что черные дыры действительно увеличиваются в размерах как и предсказывал Хокинг в 1970-х годах.

Новый взгляд на черные дыры

И все же, множество вопросов по-прежнему не имеют ответа. И, честно говоря как видно из двух описанных выше исследований современная физика рисует крайне противоречивую картину. Так что даже наше представление горизонта событий тоже может измениться.

Интересно, что именно Стивен Хокинг, вместе с физиком-теоретиком Леонардом Сасскиндом, недавно выдвинули идею о том, что черная дыра не способна уничтожать информацию. При этом предполагается, что черная дыра поглощает все: пространство и время изгибаются в черную дыру, а вырваться оттуда не может ничто, даже кванты самого света.

Это означает, что любая информация о материале, который попал в черную дыру, навсегда исчезла. И единственное, что мы об этом знаем это то, что по мере того, как черная дыра поглощает материал, она становится все более массивной.

Попав в черную дыру, останетесь ли вы там навеки?

Фактически, каждый поглощенный черной дырой объект добавляет ей массу. И по мере того, как черная дыра эту массу набирает, ее горизонт событий становится больше. По сути, область, где пространство настолько искривлено, начинает расширяться тем больше, чем массивнее черная дыра. Самые массивные черные дыры во Вселенной, о существовании которых мы знаем, во много миллиардов раз превышают массу нашего Солнца.

Так возможно ли тогда если все попадает в черную дыру и остается там навеки что пространство и время тоже становятся узниками черной дыры? Что происходит со всей этой информацией, оказавшейся внутри космического монстра? Многие полагают, что чтобы ответить на эти вопросы, необходимо пересмотреть наше понимание черных дыр. Может быть, горизонта событий в истинном смысле не существует? Или существуют особые хитрости, с помощью которых извлечь оттуда информацию все-таки можно?

Вам будет интересно: Гайд по теории Мультивселенной: существуют ли другие миры?

Не исключено, что существует некая форма энергии, которая со временем плавно покидает черную дыру (как и предсказывал Хокинг). А если учитывать последние открытия в области квантовой механики, и вовсе назревает вопрос могут ли квантовые эффекты, очень близкие к горизонту событий, действительно разделить нечто, называемое виртуальными частицами, на энергию самого пространства?

Спекулятивные идеи и развитие физики

Итак, если предположить, что масса черной дыры начинает уменьшаться, то со временем частицы начнут испариться. И, возможно, в этих виртуальных частицах есть что-то такое, что содержит некоторую информацию о черной дыре и о том, что в нее попало. Таким образом, горизонт событий может быть чем-то вроде информационной оболочки. Безусловно, это невероятно спекулятивное предположение, однако невероятно интересное.

Попав в черную дыру все объекты останавливаются во времени. И прямо на этой границе горизонта событий может находиться некая двумерная поверхность (представим это так), которая каким-то образом содержит всю информацию о том, что находится внутри черной дыры. Это, в свою очередь, порождает еще больше вопросов может ли вокруг черной дыры, где пространство и время уничтожены, существовать подобная «информационная оболочка»?

Сегодня астрономы считают, что сверхмассивные черные дыры скрываются в сердце большинства галактик

Больше по теме: Как умирают черные дыры?

Все больше современных физиков задаются вопросом об устройстве Вселенной в более крупном масштабе. Кто знает, может быть, черные дыры демонстрируют нам основополагающую природу реальности что на самом деле существует двумерная поверхность чего-то, что содержит всю информацию обо всей Вселенной. Может быть, в каком-то смысле мы являемся частью этой гигантской информационной системы.

В конечном итоге, сама Вселенная может быть информацией, содержащейся в двумерной структуре, а не в трех измерениях, о которых нам сегодня известно.

Согласна, звучит не только спекулятивно, но и невероятно странно. Как-то и говорить о таком неловко. И все же, сегодня мы наблюдаем за черными дырами, фотографируем их и разглядываем. А подобные идеи могут подсказать физикам, в каком направлении им следует двигаться. В конце концов, изучая микромир, мы погружаемся в невероятно сложные структуры и наблюдаем нелогичное поведение элементарных частиц. Когда же мы смотрим в телескоп, то видим такие же сложные структуры, многие из которых, например черные дыры, на первый взгляд не имеют смысла.

Вселенная очень странное место.

Читайте также: Черные дыры могут оказаться порталами для путешествий сквозь пространство и время

Со временем, надеюсь, ученые смогут выяснить, как все устроено во Вселенной хотя бы на уровне черных дыр. А так как идеи движущая сила науки и цивилизации, новый взгляд на этих космических монстров может пролить свет на бесконечную темному как горизонта событий, так и бескрайнего космоса.

Многие физики полагают, что кротовые норы реальны и могут находиться по всей вселенной. включая нашу галактику.

Существует вопросы, ответы на которые мы никогда не узнаем. Взять, к примеру, черные дыры эти таинственные космические объекты встречаются по всей Вселенной. Их гравитация настолько сильна, что все расположенные поблизости объекты будут неизбежно ими поглощены. И если мы в состоянии обнаружить черные дыры и предположить что происходит внутри, то узнать что именно находится за горизонтом событий не представляется возможным. Ни один живой организм никогда не сможет оказаться внутри этих космических монстров. Наука, однако, позволяет делать определенные предположения. Так, общая теория относительности Эйнштейна (ОТО) гласит, что все объекты поглощенные черной дырой остаются в ней навсегда. Даже кванты самого света не способны вырваться наружу. Но в 1970-х годах ХХ столетия физик-теоретик Стивен Хокинг пришел к выводу, что черные дыры должны испускать излучение, тем самым создавая парадокс.

Информационный парадокс потеря информации в результате формирования, излучения и распада черных дыр.

Испаряются ли черные дыры?

Звучит немного странно, но черные дыры на самом деле испускают слабое излучение. Именно оно в конечном итоге уносит энергию прочь от черной дыры. Более того, это слабое свечение полностью истощает черную дыру, знаменуя тем самым ее исчезновение. Все, что от нее остается это свет.

В 1970-х годах расчеты ученых предполагали, что свет почти не содержит в себе информации. Черные дыры, казалось, уничтожали не только поглощенные объекты, но и любые данные о том, чем эти объекты были. И все же существует небольшая проблема согласно квантовой механике, это попросту невозможно.

Черные дыры испаряются, но как именно большой вопрос

Напомним, что основной принцип квантовой механики заключается в изучении поведения частиц на субатомном уровне. Если вы знаете текущее состояние любой системы, то знаете все, что нужно знать о ее прошлом и будущем.

Каким-то образом черные дыры, казалось, уничтожали информацию, которая, согласно квантовой теории, не может быть уничтожена. Эта проблема самый настоящий информационный парадокс, который сбивал физиков с толку на протяжении десятилетий.

Еще больше увлекательных статей о последних научных открытиях в области астрофизики и космологии, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи которых нет на сайте!

Но за последние несколько лет физики-теоретики определили ключевые моменты, упущенные из виду в первоначальных расчетах Хокинга. Расчеты, завершенные в 2019 году, наконец дали ученым представление о том, как эта информация может сохраниться. К тому же, изучение того, как именно работают квантовые вычисления, может подарить новые знания о том, что представляет собой теория квантовой гравитации.

Связаны ли черные дыры и червоточины?

Недавно исследователи обнаружили кое-что интересное: кротовые норы или червоточины могут соединять разные отдаленные регионы Вселенной. Это может пролить свет на то, что все-таки происходит с информацией о материи, поглощаемой черными дырами.

Кротовая нора (или червоточина) гипотетическая структура, которая позволяет пройти сквозь пространство-время и оказаться в другой галактике. Интересно, что червоточины существуют благодаря гравитационному воздействию черных дыр.

Кротовые норы могут быть порталом в другие галактики

В конце концов черная дыра полностью испарится как и любая информация о ее поглощенном содержимом. Но это противоречит фундаментальному изречению квантовой физики: информация не может исчезнуть из Вселенной.

И вновь это означает, что общая теория относительности и квантовая механика в их нынешнем виде несовместимы друг с другом. Мы должны найти единую структуру для квантовой гравитации пишут авторы нового исследования.

Многие физики также подозревают, что информация ускользает из черных дыр несколько необычно каким-то образом она остается закодированной в излучении. Чтобы узнать так это или нет, исследователи вычисляют энтропию излучения, которая измеряет, сколько информации теряется за пределами черной дыры. Напомним, что энтропия это мера беспорядка, хаоса.

Больше по теме: Смогут ли люди когда-нибудь путешествовать сквозь червоточины?

В 1993 году физик Дон Пейдж подсчитал, что если информация не будет потеряна, энтропия сначала возрастет, но затем упадет до нуля это будет происходить по мере исчезновения черной дыры.

Выходит, когда физики просто объединяют квантовую механику со стандартным описанием черных дыр в общей теории относительности, они, вероятно, ошибаются энтропия постоянно растет по мере того, как черная дыра сжимается то есть, теряет информацию.

Представить кротовую нору можно, сложив листок бумаги пополам, а затем проткнуть его. Это отверстие и будет подобием кротовой норы.

Недавно исследователи смогли изучить как черные дыры имитируют червоточины, обеспечивая путь эвакуации информации. Необходимо понимать, что это не червоточина в реальном мире, а способ математического вычисления энтропии излучения. Таким образом червоточина соединяет внутреннюю часть черной дыры и излучение снаружи, словно мост.

Не пропустите: Наша Вселенная это голограмма? И при чем тут черные дыры?

Что происходит с информацией?

После проведения подробного анализа, авторы научной работы объединили стандартное описание и изображение червоточины. Полученный результат совпал с ранними предсказаниями, так что физики, вероятно, правы, предполагая, что информация сохраняется даже после гибели черной дыры.

«Мы обнаружили новую геометрию пространства-времени со структурой, подобной червоточине, которая была упущена из виду при стандартных вычислениях», объясняют физики. «Энтропия, вычисленная с использованием новой геометрии, дает совершенно другой результат».

Изучение черных дыр может дать ответы на самые большие вопросы по происхождению нашей Вселенной

Больше по теме: Черные дыры могут оказаться порталами для путешествий сквозь пространство и время

Несмотря на возросшее количество вопросов и желание разобраться в том, как возникла и как устроена Вселенная, гравитацию придется рассматривать как квантовое явление. Все потому, что без теории квантовой гравитации понять что происходит с информацией невозможно, а значит будем ждать дальнейших открытий.

В галактике Млечный Путь насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд

Наблюдения за звездами, планетами и галактиками показали, какой крошечной песчинкой в бесконечном космосе является наша планета. И все же нам есть чем похвастаться: мы изучаем Солнечную систему, доказали существование гравитационных волн и даже насладились первым в истории снимком горизонта событий черной дыры. И тем не менее наша Галактика полна секретов. Например, галактический центр, расположенный на расстоянии около 24 000 световых лет от Земли, не видно в оптическом свете из-за сильного затемнения межзвездной пылью. К счастью, на помощь астрономам пришла команда Event Horizon Telescope (EHT), которая несколько лет назад подарила миру изображение черной дыры (точнее, ее тени). О новом новаторском открытии будет объявлено на конференции 12 марта. Разбираемся чем астрономы могут нас удивить.

Тайна галактического центра

Миллиарды звезд и планет кружатся в танце, обращаясь вокруг центра Млечного Пути. В самом его сердце, как считается, расположилась сверхмассивная черная дыра в 4,3 миллиона раз массивнее Солнца. Стрелец А* (по-научному Sagittarius A* или Sgr A*), вероятно, окружена горячим радиоизлучающим газовым облаком и является объектом исследований около пяти лет.

Чтобы узнать что именно представляет собой Галактический центр, ученым понадобились восемь наземных радиотелескопов, расположенных по всему земному шару. Как говорится в официальном заявлении Национального научного фонда США (NSF), на конференции 12 мая 2022 года команда EHT и исследователи из Европейской Южной обсерватории объявят о новаторском открытии.

Центр Млечного Пути скрывает множество тайн

Национальный научный фонд США совместно с телескопом Event Horizon проведет пресс-конференцию, чтобы объявить о новаторском открытии в Млечном Пути, говорится в официальном заявлении.

Согласно сообщениям СМИ, исследователи представят миру фотографию галактического центра Млечного Пути. Правда, что именно готовят астрономы доподлинно неизвестно, так что изумленной публике придется немного подождать.

Кстати, а вы знали что из центра Млечного Пути исходит странный, повторяющийся сигнал? Исследователи полагают, что его источником является неизвестный космический объект. Подробнее о новом открытии мы рассказывали здесь.

Как «бьется» сердце Галактики?

Ранее с помощью телескопа горизонта событий (EHT) астрономы изучали сверхмассивного монстра в центре галактики Мессье 87 (M87), изображением которого мы наслаждаемся уже целых три года. По сравнению с M87, Стрелец A* располагается намного ближе к Земле и значительно уступает M87 по размеру. Но почему наблюдать за Стрельцом A* оказалось сложнее, чем за M87?

Дело в том, что в сердце Млечного Пути гораздо больше космического газа и пыли, которые мешают работе радиотелескопов и вызывают вопросы у исследователей. Например о том, каким образом команде EHT удалось преодолеть это препятствие, чтобы предположительно получить еще одно изображение черной дыры (или чего-то более удивительного).

Много лет назад мы думали, что придется построить очень большой космический телескоп, чтобы получить изображение черной дыры. Но заставив радиотелескопы по всему миру работать согласованно как единый инструмент, команда EHT опередила свое время, сообщив об открытии на десять лет раньше, чем полагало большинство ученых, говорится в заявлении Пола Герца из NASA.

Так выглядит горизонт событий черной дыры М87

Новаторское открытие, как говорят о нем исследователи, стало возможным благодаря изучению черной дыры М87, так как астрономы вели наблюдения и за Стрельцом А*, в конечном итоге обнаружив следы мощных космических катаклизмов, за которыми могут стоять ранее неизвестные явления.

Рентгеновские лучи с легкостью проходят сквозь космическую завесу. Создание подобных астрономических инструментов впервые в истории позволили человечеству заглянуть так далеко во Вселенную.

Новое космическое явление

Центр Млечного Пути это точка, вокруг которой вращается Галактика. Расположившаяся там сверхмассивная черная дыра поглощает все окружающее ее вещество, которое падает внутрь космического монстра с огромным ускорением. Потоки газа молниеносно несутся навстречу черной дыре, сталкиваются друг с другом и в все больше и больше разогреваются.

Из-за этого космического явления, черная дыра перестает быть черной, так как облако раскаленной плазмы заставляет этот массивный объект сиять, словно тысяча солнц. Стрелец А* извергает в космическое пространство потоки вещества, несмотря на силу притяжения массивного монстра.

Астрономы сканируют космос с помощью мощнейших телескопов

Исследователи отмечают, что в сердце Млечного Пути происходит множество ранее неизвестных процессов.

К тому же деятельность черной дыры оказывает существенное влияние на всю Галактику: мощное излучение, исходящее от Стрельца А*, мешает образованию звезд и, возможно, регулярно уничтожает близлежащие планеты.

Тем не менее Стрелец А* относительно спокойна по сравнению со сверхмассивными черными дырами в других галактиках. Астрономы ищут причины, по которым все происходит именно так, возлагая надежду на космический телескоп Джеймса Уэбба, который в начале июня продемонстрирует новые данные об устройстве Вселенной.

О том, какие открытия ждут человечество благодаря телескопу Джеймса Уэбба, можно прочитать здесь.

Способность нового телескопа позволит обнаружить инфракрасный свет, подарив нам точное представление об области, окружающей черную дыру. Так телескоп Уэбба поможет астрономам рассчитать массу Стрельца A*, исследуя взаимосвязь между черной дырой и окружающей ее материей. Впечатляет, не так ли?

Млечный Путь, по мнению многих исследователей жизнь существует во многих из 300 млн потенциально обитаемых миров.

Как уже упоминалось в начале статьи, пресс-конференция состоится 12 мая в 6:30 вечера (IST) 12 мая, на которой со вступительным словом выступит главный операционный директор NSF Карен Марронджелл. После пресс-конференции ESO также проведет онлайн-мероприятие на той же платформе и проведет интерактивную сессию вопросов и ответов в прямом эфире.

Хотя ученые ранее изучали струю, простирающуюся более чем на 1000 световых лет от центра M87, только в 2019 году им удалось сфотографировать черную дыру родной галактики. В исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, астрономы представили новую карту центра Млечного Пути.

Посмотреть конференцию можно на официальном сайте ESO и на канале ESO YouTube.

И чтобы ожидание было не в тягость, предлагаем освежить в памяти самую подробную карту расположения черных дыр на просторах Вселенной. Ждем с нетерпением. Как считаете, чем нас удивят астрономы? Ответ как и всегда ждем здесь и в комментариях к этой статье.

В NASA опубликовали звучание чёрной дыры в созвездии Персей

Космос тихое место. Отсутствие кислорода не позволяет звуковым волнам распространяться, так как большая часть космического пространства это вакуум, в котором нет среды способной передавать звук. И все же многочисленные утверждения о том, что во Вселенной вообще нет звука не совсем верные. На самом деле скопления галактик содержат большое количество газа, который обеспечивает условия для распространения звуковых волн. Недавно исследователи из NASA представили изумленной публике запись, на которой черная дыра в созвездии Персей испускает пугающий звук. Совместно с командой из Массачусетского технологического института, исследователям удалось провести преобразование излучения рентгеновского эха в слышимые звуковые волны.

Сверхмассивная черная дыра в центре скопления галактик Персей, расположенного на расстоянии 250 миллионов световых лет от Земли, излучает волны давления, которые можно преобразовать в звук.

Как звучат черные дыры

Если вы вдруг окажетесь в открытом космическом пространстве, то как гласит слоган фильма «Чужой», ваш крик не услышит никто.Космический вакуум не позволяет звуковым волнам распространяться. Но стоит оказаться недалеко от скоплений галактик, окруженных газопылевыми облаками, кое-что услышать все-таки можно.

Напомним, что согласно Общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна, черные дыры это объекты с гравитации такой силы, что ничто, даже свет, не говоря уже о звуке, не может вырваться наружу. Парадоксально, но именно черные дыры могут быть самыми яркими объектами во Вселенной.

Перед вами черная дыра М87. Снимок получен в 2019 году

Сверхмассивная черная дыра в центре скопления галактик Персей ассоциируется со звуком начиная с 2003 года. Волны давления, испускаемые этим космическим объектом, создают рябь горячего газа в скоплениях галактик. Эту рябь, как оказалось, можно преобразовать в ноты.

Ранее мы рассказывали про странные столкновения нескольких черных дыр и гравитационных волнах.

Недавно астрономам удалось преобразовать данные в звук с помощью рентгеновской обсерватории NASA «Чандра». Звук типичного рентгеновского эха черной дыры, который мы слышим на записи ниже это нота, расслышать которую человек не способен, поэтому при обработке данных ее пришлось многократно усилить.

По сути, «музыка» черной дыры это перевод астрономических данных, увеличенный на 57 или 58 октав выше их истинной высоты, объясняют астрономы.

В ходе необычной и творческой работы звуковые волны были извлечены в радиальных направлениях, то есть наружу от центра сверхмассивной черной дыры. Затем сигналы были повторно синтезированы в диапазоне человеческого слуха.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram, чтобы не пропустить ничего интересного!

Космическая музыка

Но если вас удивляют «звуки космоса», напомним, что черная дыра в созвездии Персей не единственный объект, который можно послушать. Большая часть космической музыки собрана приборами различных космических аппаратов от зонда Juno, наблюдающего сигналы плазменных волн, исходящие из ионосферы Юпитера, до обнаружения аппаратом Кассини радиоизлучений Сатурна.

Чтобы услышать космического монстра, ученым пришлось многократно усилить преобразованный звук

Гравитационные волны еще один пример. Они буквально растягивают и сжимают пространство, а рентгеновский, оптический и инфракрасный свет позволяет превратить рябь пространства-времени в музыкальные произведения. И если добавить к ним аранжировку, представить положение и яркость источников света в Млечном Пути совсем несложно.

А вы знали, что черная дыра под неофициальным названием "Единорог" расположилась всего в 1500 световых годах от Земли? О том, почему во Вселенной существует много маленьких черных дыр можно прочитать здесь.

Более того, композиторы занимаются этим уже почти 70 лет. Музыка, как и космос, постоянно развивается по мере того, как новые технологии стремятся улучшить наши слуховые познания Вселенной.

Столкновение двух черных дыр порождает гравитационные волны

При этом звук это всего лишь набор волн давления, частоты которых вызывают отклик в нашем мозге. И хотя звук не может распространяться в космическом вакууме, другие виды волн например, электромагнитные и гравитационные могут. Именно ими руководствуются исследователи при создании музыкальных космических произведений.

Кстати, ранее мой коллега Рамис Гениев рассказывал о новой посылке для инопланетян с человеческой музыкой, рекомендую к прочтению.

Небесные заклинания

В поисках вдохновения астрономы также всматриваются в центр Млечного Пути, который находится далеко от нашей планеты. Переводя изначально цифровые данные (в виде единиц и нулей), полученные космическими телескопами в изображения, ученые создают визуальные снимки, которые в противном случае были бы невидимы для нас.

То же самое происходит и с обработкой звука: звезды и другие небесные объекты преобразуются в отдельные ноты, в то время как протяженные облака газа и пыли создают развивающийся гул.

Звук играет важнейшую роль в нашем понимании окружающего мира и Вселенной и с этим невозможно не согласиться, полагают ученые.

Обложка альбома Celestial Incantations

Ранее исследователи опубликовали музыкальный альбом под названием «Небесные заклинания» (Celestial Incantations), который включает в себя «звуки» изнутри и за пределами Солнечной системы. Так, можно услышать излучение галактического пульсара и слияние двух черных дыр.

Чириканье черных дыр, первая акустическая запись атмосферы Марса, и звуки Солнечной системы можно здесь.

Теперь у нас есть возможность послушать преобразованные звуки, которые исходят от черной дыры и других космических объектов

Альбом представляет собой совместную работу ученых, музыкантов и художников и призывает задуматься о бесконечно расширяющейся Вселенной и мирах, что ее заполняют. По мнению создателей Celestial Incantations искусство играет важную роль в развитии науки и делает космос для обитателей Земли ближе.

Мультивселенная состоит из множества отдельных и отличных друг от друга вселенных

Что такое мультивселенная? Является ли она научной фантастикой или научным фактом? И если так, то сколько альтернативных вселенных может существовать? Ответы на эти вопросы мы вряд ли когда-нибудь узнаем: наша способность к познанию, увы, ограничена. Но если верить результатам опыта Юнга, то такие элементарные частицы как фотоны могут находиться в двух местах одновременно. Но лишь при условии, что за ними кто-то наблюдает. К тому же, физикам удалось доказать, что свет может быть и волной и частицей одновременной, что по-научному называется корпускулярно-волновым дуализмом. Подобные противоречия и аномалии квантовой механики лежат в основе как развития науки, так и научной фантастики, будь та в прозе или на экране. Так, герои кинокомиксов Марвел, как и герои мультсериала «Рик и Морти, то и дело путешествуют между мирами. Согласитесь, сама идея о существовании других версий себя захватывает дух, а такие именитые ученые как Андрей Линде, Митио Каку и Стивен Хокинг всерьез рассматривают существование Мультиверса.

Удивительно, но многие из лучших научных моделей рождения нашей Вселенной на самом деле зависят от существования множества миров. Эти другие вселенные могут быть как практически идентичными нашей, так и невообразимо отличаться друг от друга, например, из-за других законов физики. Но даже если доказать существование мультивселенных нельзя, сама идея открывает множество интересных и даже ошеломляющих возможностей.

В недрах каждой коллапсирующий черной дыры могут таиться семена новой расширяющейся Вселенной, сэр Мартин Рис, главный королевский астроном Великобритании.

Тайны мультивселенной

Перед тем как погружаться в теорию Мультиверса, напомним, что любые разговоры и научные исследования в этой области имеют гипотетический характер, а многие физики отказываются всерьез рассматривать существование параллельных миров. Так, еще во времена Эйнштейна тема мультивселенной считалась весьма эксцентричной, а заниматься ей могли некогда продуктивные физики, достигшие преклонного возраста и готовые отойти от серьезных дел. Что же до самого Эйнштейна, то после 1935 года он занимался преимущественно общей теорией относительности (ОТО), электромагнетизмом и поиском единой теории всего.

Черные дыры, по мнению Стивена Хокинга, могут являться вратами в параллельные Вселенные

Причина интереса знаменитого физика проста ОТО великолепна. Но в то же самое время подобна троянскому коню. Всего несколько простых допущений описывают основные характеристики космоса, включая Большой взрыв. Даже теорию инфляции можно подогнать к решению, вписав подобранную космологическую константу в уравнения ранней Вселенной. Эти уравнения, помимо прочего, дают нам убедительную теорию возникновения и смерти Вселенной. Но стоит заглянуть внутрь троянского коня, как мы обнаружим черные дыры, пространственно-временные туннели (червоточины) и даже машины времени. Все это находится за пределами здравого смысла и Эйнштейн отрицал саму возможность их существования и обнаружения.

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.

Но, как мы знаем сегодня, черные дыры действительно существуют. Недавно мы рассказывали об ошеломительном открытии снимке тени черной дыры в самом сердце нашей Галактики. Ранее в 2019 году весь мир в восхищении рассматривал изображение черной дыры в центре Messier 87 сверхгигантской эллиптической галактике, крупнейшей в созвездии Девы.

Черные дыры это ворота в параллельную Вселенную

Но и это еще не все: в 2017 году международная команда ученых доказала существование гравитационных волн, источником которых было столкновение двух сверхмассивный черных дыр на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Все эти открытия, одно за другим вновь подтвердили постулаты ОТО. К тому же, отклонения и аномалии в расчетах являются неотъемлемой частью теории, которая действительно подразумевает возможность существования Мультиверса. Эти миры могут соединяться между собой пространственно-временными туннелями.

Подробнее о том что такое гравитационные волны, а также когда и как их открыли рассказывал мой коллега Артем Сутягин, к прочтению обязательно.

Доказательства существования Мультивселенной

Так как мы с вами жители XXI века, то знаем об устройстве Вселенной намного больше, чем физики прошлого столетия. Планеты, звезды и галактики, известные на сегодняшний день, охватывают 93 миллиарда световых лет. Современные телескопы, как наземные так и космические, позволили увидеть то, что Эйнштейн и его коллеги считали едва возможным. Более того, развитие квантовой механики, которая с невероятной точностью описывает взаимодействие элементарных частиц, показало, что мультивселенная не такая уж и выдумка, а альтернативные миры могут находиться рядом с нашим, но остаются незамеченными. Даже теория инфляции утверждает, что Вселенная претерпела невероятное сверхсветовое расширение в момент своего рождения, а ее постулаты предполагают наличие мультивселенной. Шарм в эту удивительную историю также вносит весьма спорная теория струн.

Наблюдаемая Вселенная в одном изображении

К тому же на протяжении многих лет исследователи предполагали, что альтернативные версии нас самих существуют внутри Мультивселенной. Вот только «другие» мы можем жить в совершенно иной физической реальности, поскольку законы природы не обязательно одинаковы для каждой вселенной. По этой причине шведско-американский космолога и астрофизик Макс Тегмарк из Массачусетского технологического института предложил рассмотреть четыре вида параллельных вселенных.

Интересный факт
Космология охватывает всю вселенную от рождения до смерти с тайнами и интригами на каждом шагу. Некоторые физики считают, что могут существовать разные частицы, разные силы, даже разное количество измерений пространства по сравнению с тем, что мы видим вокруг нас.

Итак, допустим наша Вселенная столкнулась с другой и мы намеренны это доказать. Одним из возможных способов являются следы, которые другие вселенные могли оставить в виде завитков в реликтовом излучении тепловым излучением, которое осталось после Большого взрыва. Еще одним способом могут выступать гравитационные волны так называемая рябь в пространстве-времени, которая появилась вскоре после рождения Вселенной.

Гравитационные волны также могут предоставить доказательства в поддержку теории космической инфляции, которая предсказывает, что гравитационные волны, оставшиеся после Большого взрыва, могут привести к появлению крошечных завитков в реликтовом излучении, полагают некоторые физики.

Кадр из весьма странного и безумного фильма «Все везде и сразу». Рекомендую к просмотру

По Тегмарку, который написал на эту тему статью в журнале Scientific American review много лет назад, существует четыре уровня мультивселенной. В работе автор рассматривает теории, включающие параллельные вселенные, которые образуют естественную четырехуровневую иерархию Мультиверса, допускающую все большее разнообразие. Прямо как в фильме «Все везде и сразу,» где в одном из миров у людей вместо пальцев были огромные сосиски.

Ну а чтобы понять, почему некоторые физики считают, что мы живем в Мультивселенной, читайте эту статью. В ней астрофизик Андрей Линде объясняет, какие физические законы свидетельствуют о реальности множества миров.

Четыре вида Мультивселенных

Предположив существование бесконечных вселенных, космолог разделил Мультиверс на четыре вида. Первый предполагает существование бесконечной вселенной, в которой происходят все возможные варианты событий, включающие копию нашей Земли. На втором уровне основные законы физики действуют так же, как в нашей вселенной, а вот фундаментальные константы отличны: например, может существовать четыре пространственных измерения, а не три. Третий уровень представляет собой множество самых разных миров и является самым популярным представлением мультивселенной.

Некоторые физики полагают, что обнаружение черных дыр может указать на существование мультивселенной

При этом каждый выбор человека способен привести к расколу во вселенной, который затем приведет нас к бесконечным параллельным реальностям. И, наконец, четвертый уровень демонстрирует мультивселенную, в которой действуют совсем другие законы физики. В статье Тегмарк описывает четыре вида мультивселенных так:

• Уровень I: Общее предсказание космологической инфляции это бесконечная вселенная с постоянной Хаббла, реализующей все начальные условия, включая идентичную копию вас на расстоянии около 101029 метров.
• Уровень II: Во многих моделях инфляция может привести к появлению нескольких мультивселенных уровня I, которые имеют разные физические константы, размеры и содержание частиц.
• Уровень III: В унитарной квантовой механике другие ветви волновой функции не добавляют ничего качественно нового. Иронично, но именно эти квантовые параллельные вселенные исторически были самыми противоречивыми.
• Уровень IV: В основе различных фундаментальных уравнений в физике лежат другие математические структуры.

Автор теории также отмечает, что общей чертой всех четырех видов мультивселенных является самая простая и элегантная теория, которая по умолчанию учитывает существование параллельных миров. И несмотря на многочисленные аномалии и собранные воедино теории и гипотезы, сам факт размышлений о мультивселенной дарит нам прекрасную возможность задуматься о природе науки и нашем существовании. И если ученые в какой-то момент смогут обнаружить характерные завитки в реликтовом излучении или же уловить рябь пространства-времени, возникшей после Большого взрыва, наше представление о мире, космосе и Вселенной придется серьезно пересмотреть.

Доктор Стрэндж в Мультивселенной безумия. Вы уже посмотрели?

К сожалению (или к счастью, кто его знает), сегодня не существует никаких доказательств существования Мультиверса. Так что мы с вами можем довольствоваться произведениями писателей-фантастов и фильмами, в которых герои открывают для себя бесконечную вереницу миров. Главное не забывать о научной составляющей мультивселенной, так как на самом базовом уровне наш мир является математической структурой, в которой может присутствовать мыслящий наблюдатель то есть вы. Полностью ознакомиться с текстом можно здесь.

Идея об объективном существовании математических форм, лежащая в основе концепции Мультиверса 4-го уровня, относится не столько к области философии, сколько к обычной науке, поскольку она фальсифицируема и приводит к проверяемым предсказаниям. Независимо от способа вычисления числа Пи результат будет один и тот же, потому что он существует до любых вычислений и независимо от них. Это проверяемое предсказание. А где начинаются такие предсказания там кончается философия и начинается нормальная наука, полагает Александр Панов, доктор физико-математических наук и ведущий научный сотрудник НИИ ядерной физики им. Скобельцына (НИИЯФ) МГУ

Хотите всегда быть в курсе новостей из мира популярной науки и технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram, так вы точно не пропустите ничего интересного!

Автор четырех видов Мультиверса Макс Тегмарк

Но есть кое-что новенькое. Как показали результаты недавнего исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, невидимый «зеркальный мир» элементарных частиц может взаимодействовать с нашим только через гравитацию и может оказаться ключом к решению главной загадки современной космологии проблемы постоянной Хаббла, которая определяет скорость расширения Вселенной на сегодняшний день. Можно даже сказать, что ученые в полной мере не понимают, что именно сегодня происходит с нашей Вселенной.

В конечном итоге авторы научной работы пришли к интересному выводу: возможно существует зеркальная вселенная, очень похожая на нашу, но невидимая для нас, за исключением ее гравитационного воздействия на наш мир. Наука удивительна, согласитесь. Что же до постоянной Хаббла, то узнать больше о главной загадке современной космологии можно здесь.

Червоточину, или как ее еще принято называть, кротовую нору ученые представляют в виде туннеля, располагающегося между двумя водоворотами света.

Среди множества космических загадок «червоточины» пользуются особой популярностью. С их помощью герои блокбастеров путешествуют по разным вселенным, однако в реальности так называемый мост Эйнштейна-Розена является математическим дополнением общей теории относительности (ОТО). В 1916 году математик Натан Розен и физик Альберт Эйнштейн обратили внимание на решение простейших уравнений ОТО, описывающих изолированные источники гравитационного поля. Ученые предположили, что эта пространственная структура похожа на «мост», соединяющий две одинаковые вселенные (или две разные точки пространства-времени). Впоследствии эти структуры получили название «кротовые норы» (от английского wormhole червоточина), однако их существование не доказано. Но несмотря на гипотетический статус, червоточины постоянно присутствуют в уравнениях и помогают астрофизикам описывать устройство Вселенной, движение звезд, планет и других небесных объектов. Но если они действительно существуют, то можно ли их найти? Давайте разбираться!

Гравитационные волны изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам.

Черные дыры и научные факты

Черные дыры долгое время существовали лишь в уравнениях, а Эйнштейн был уверен в том, что обнаружить их невозможно. Только представьте какой была бы его реакция на ошеломительные успехи современной науки в 2016 году ученые из лабораторий LIGO и VIRGO зафиксировали гравитационные волны, исходящие от столкновения двух черных дыр (размер которых в 29 и 36 раз больше нашего Солнца).

За проделанную работу физиков наградили Нобелевской премией в 2017 году, а два года спустя изумленная публика рассматривала первый в истории снимок «тени» черной дыры. Подробнее об этом историческом событии и о том, как ученым удалось сфотографировать черную дыру мы рассказывали здесь, не пропустите!

Так выглядит первое фото тени черной дыры под названием Стрелец А. Красота!

Черная дыра представляет собой область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть ее не могут даже кванты самого света.

Сегодня никто не сомневается в существовании черных дыр. Эти объекты реальны и, предположительно, находятся в центре большинства галактик во Вселенной. Правда, чтобы признать реальность и рассмотреть эту научную теорию всерьез нашей цивилизации понадобилось… 50 лет. На смену космическим монстрам пришли червоточины, существование которых сегодня находится под вопросом, так как сами физики не понимают следует ли относиться к червоточинам всерьез.

Больше по теме: Космическая музыка: как звучат черные дыры

Туннель в пространстве-времени

Итак, согласно физической теории, кротовая нора напоминают туннель, который можно использовать для быстрых космических перелетов из одного края Вселенной в другой. Теоретически с их помощью можно не только сократить расстояние между галактиками (с миллионов лет до часов или минут при надлежищих условиях), но даже использовать их в качестве машины времени.

Как, вероятно, знают наши читатели, ОТО Эйнштейна практически каждый год получает подтверждение, а некоторые ученые убеждены в существование червоточин. Но в этой истории есть небольшая проблема: кротовые норы чрезвычайно нестабильны. Это означает, что пространственно-временные туннели не могут долго оставаться открытыми (чтобы что-то или кто-то мог сквозь них пройти).

Кротовые норы соединяют разные участки Вселенной и, возможно, разные вселенные

Ученые называют точки, в которых вы входите и выходите из червоточины, устьями, а сам туннель горлом.

В 1988 году физик Кип Торн из Калифорнийского технологического института предположил, что червоточины можно держать открытыми, используя экзотическую форму энергии материи с отрицательной массой, которая отталкивает от себя другую (известную нам) материю. По этой причине многие исследователи полагают, что крошечные червоточины с экзотической энергией появились вскоре после Большого взрыва и по мере расширения Вселенной становились все тоньше и длиннее.

В данном случае речь идет об эффекте Казимира, который объясняет взаимное притяжение проводящих незаряженных тел под действием квантовых флуктуаций в вакууме. Именно эта отрицательная энергия действует против гравитации, поддерживая червоточину «на плаву».

Если кротовые норы действительно существуют, то устроены именно таким образом

Вам будет интересно: Может ли рябь пространства-времени указывать на червоточины?

Экзотическая энергия

Учитывая растущий интерес к червоточинам, физик Люк Батчер из Кембриджского университета пришел к выводу, что форма червоточины сама по себе способна генерировать энергию Казимира.

Если горловина червоточины на несколько порядков длиннее, чем ширина ее устья, в ее центре создается экзотическая энергия, благодаря которой червоточина может оставаться открытой достаточно долго для того, чтобы через нее мог проскочить импульс света, объясняет Батчер.

Упоминания о червоточинах можно встретить в научной фантастике. Такие дыры позволяют быстро путешествовать в пространстве и времени.

И если устья червоточины могут существовать в разные моменты времени, то теоретически подходят для путешествий сквозь пространство и время. Но как бы нам не хотелось обнаружить эти объекты и путешествовать в другие миры (или по просторам Вселенной), наука далека от перевода теоретических уравнений в физические объекты.

Подробнее о том, смогут ли люди когда-нибудь путешествовать сквозь червоточины мы рассказывали здесь

Это, однако, не мешает кротовым норам поражать наше воображение. Более того, в некотором смысле эти объекты представляют собой восхитительную форму эскапизма. В отличие от пугающих черных дыр (которые заманивают в ловушку все, что попадает внутрь), червоточины могут позволить нам путешествовать по космическому океану со скоростью, превышающей скорость света.

Кротовые норы и квантовая теория

Связь червоточин с квантовой теорией также интересное явление. Поскольку на микроуровне все вокруг (и мы сами) состоит из атомов и частиц, они могут появиться в пустом пространстве только для того, чтобы исчезнуть через мгновение. При этом целый ряд недавно проведенных экспериментов показал, что квантовую информацию можно передавать из одного места в другое.

С этой точки зрения червоточины похожи на черные дыры, соединенные между собой, отмечают специалисты.

Черные дыры и червоточины могут быть неразрывно связаны

К счастью, тот факт, что квантовая физика играет важную роль в существовании червоточин вряд ли останется незамеченным. Безусловно, пока никто не видел эти объекты, однако это не означает, что космических туннелей в природе не существует.

В конечном итоге кротовые норы могут помочь ученым понять сокровенные тайны Вселенной. И, что не менее интерсно, доказать существование Мультивселенной. А как вы думаете, узнаем ли мы ответы на эти вопросы в ближайшие 10 лет? Поделиться своими мыслями, как и всегда, можно здесь и в комментариях к этой статье!

В самом сердце Млечного Пути обитает сверхмассивная черная дыра, которая время от времени ведет себя странно

В самом сердце нашей галактики прячется космический монстр. Сверхмассивная черная дыра под названием Стрелец А* (Sagittarius A*) находится в центре Млечного Пути, отчего наблюдать ее крайне сложно. Ученым, тем не менее, это удалось еще в 2019 году они смогли сфотографировать Стрельца А*. Отметим, что речь не идет об обычных фотографиях на снимке мы видим «тень» черной дыры, так называемый горизонт событий. Чаще всего его описывают как точку невозврата, своего рода космическую тюрьму, вырваться из которой не способны даже кванты самого света. Гравитационная сила Стрельца А* притягивает к себе все объекты поблизости, а их остатки мы видим на снимке. Недавно команда исследователей проекта Event Horizon Telescope (EHT) опубликовала результаты наблюдений за черной дырой в нашей Галактике. Но вот что особенно интересно объект на новом изображении сильно отличается от того, что был на предыдущих снимках.

Охота на космических монстров

Самый первый снимок черной дыры в галактике Messier 87 (M87) был опубликован в 2019 году и окончательно доказал существование этих космических монстров. Команда ученых из проекта Event Horizon Telescope (EHT) cвязала 11 радиотелескопов на четырех континентах в один огромный радиоинтерферометр, колоссальные возможности которого изменили наше понимание космоса и небесных объектов. Только представьте сколько нового мы узнаем о Вселенной в ближайшие годы!

Недавно команда EHT напомнила о себе опубликовав новый снимок черной дыры в центре нашей Галактики. И это настоящий прорыв, ведь многие астрономы полагали, что многочисленные попытки запечатлеть этот таинственный объект обречены на провал. Дело в том, что наблюдателю с Земли намного проще разглядывать центр ближайших галактик, чем годами наблюдать за объектом, частично скрытым от телескопов.

В 2019 году впервые в истории науки астрономы смогли разглядеть черную дыру в галактике М87 в обрамлении диска падающего на нее вещества

Больше по теме: Опубликована первая в истории настоящая фотография тени черной дыры

Над получением изображения работали более 300 исследователей из 80 научных центров, однако новое изображение выглядит знакомо объект на снимке похож на изображение черной дыры в сердце галактики М87 (опубликовано в 2019 году той же коллаборацией). Тем не менее между объектами большая разница.

Так, Стрелец А* расположен на расстоянии 53 миллионов световых лет от Земли, а черная дыра из галактики М87 на 30 миллионов световых лет больше. Полученные данные также указывают на различия между объектами, а их сравнение позволяет больше узнать о свойствах сверхмассивных черных дыр самых загадочных и экзотических объектов на просторах Вселенной.

История наблюдений за черной дырой в галактике Messier 87

Но несмотря на то, что для наблюдателя с Земли они кажутся одинаковыми, в реальности масса M87* составляет 6 миллиардов Солнц, а масса Стрельца А* оценивается в 3,7 1,5 миллиона солнечных масс. Теперь в коллекции космических снимков человечества находятся два портрета черных дыр из двух разных галактик.

Любите науку и хотите быть в курсе последних научных открытий? Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Снимок сердца Млечного Пути

С первого взгляда новое изображение раскрывает важную информацию о центре нашей Галактики. Благодаря полученным данным ученые подтвердили факт вращения черной дыры и окружающей ее материи. Отметим, что увидеть саму черную дыру на снимке невозможно, так как она абсолютно черная. На ее существование указывает светящийся вокруг дыры газ: темная центральная область окружена яркой структурой, напоминающей кольцо.

Как рассказал журналистам астрофизик из Стэнфордского университета Роджер Блэндфорд (который не принимал участие в исследовании) «Стрелец А*, по сути, голодает, так как вокруг нее вращается не так много материи (по сравнению с черной дырой М87), из-за чего объект выглядит довольно тусклым.

Телескоп горизонта событий (англ. Event Horizon Telescope, EHT) проект по созданию большого массива телескопов в разных уголках Земли, образующих единый интерферометр

Тем не менее материал крутится вокруг Стрельца A* так быстро, что внешний вид объекта может меняться чуть ли не каждую минуту. Чтобы получить снимок Стрельца А*, исследователям пришлось столкнуться с трудностями и потратить немало времени на создание нового изображения. Напомним, что на сбор и проверку информации о черной дыре М87 понадобилось целых два года, а объем полученных данных огромен.

Это интересно: Можно ли доказать существование червоточин? Ученые считают что да

Спокойная и странная черная дыра

Астрономы называют Стрельца А* необычно спокойным объектом. Как правило черные дыры чрезвычайно активны и поглощают огромное количество газа и пыли, которые мы видим на полученных снимках. Однако черная дыра в центре нашей Галактики периодически ведет себя странно, устраивая мимолетное шоу. Так, 11 апреля этого года рентгеновская обсерватория NASA Чандра зафиксировала мощную вспышку рентгеновского излучения, происхождение которой на сегодняшний день неизвестно.

Одной из причин может оказаться взаимодействие между материалом аккреционного диска черной дыры и магнитным полем, окружающим этот небесный объект. Под аккреционным диском ученые понимают большую массу притянутого вещества, которое разогревается до огромных температур.

Аккреционным диском является газовый диск, который образуется вокруг компактных звездных остатков

Астрономы предполагают, что магнитное поле Стрельца A* действует как барьер, не позволяющий черной дыре поглотить большое количество материала, в то время как магнитная блокировка заставляет газ и пыль скапливаться в определенных областях вокруг космического монстра.

Не пропустите: NASA представила визуализацию черной дыры

Это накопленное напряжение, вероятно, заставляет одну из силовых линий магнитного поля Стрельца А* временно разрываться, высвобождая энергию в космическое пространство и образуя горячий пузырь плазмы. Этот «пузырь» пронизан вертикальными магнитными полями и движется вокруг черной дыры по экваториальной орбите.

На полученном снимке, вероятно, запечатлен сгусток газа, который невероятно быстро обращается вокруг черной дыры пузырь совершает полный оборот всего за 70 минут. Это означает, что он движется со скоростью около 30% скорости света, пишут авторы научной работы, ознакомиться с текстом которой можно в журнале Astronomy & Astrophysics.

Плазменный шар вокруг черной дыры моя появиться в результате рентгеновских вспышек, причины которых на данный момент неизвестны

А вы знали, что в прошлом году астрономы отметили на карте 25 000 черных дыр? Все подробности здесь, не пропустите!

В завершении отметим, что новые наблюдения подтверждают магнитное происхождение мощных вспышек и дают представление об истинной форме магнитного поля Стрельца A*. Ситуация должна проясниться в самом ближайшем будущем, когда команда EHT получит полное представление о природе этого удивительного объекта. Так что ждем с нетерпением)

Результаты нового исследования показали, что черные дыры обладают квантовыми свойствами. Но что это означает?

Черные дыры одни из самых загадочных объектов на просторах Вселенной. И хотя физики давно догадывались об их существовании, статус реальных космических обитателей черные дыры получили несколько лет назад. Открытие гравитационных волн в 2017 году и первый снимок черной дыры (2019 год) ознаменовали собой новую эру космических исследований в самом ближайшем будущем мы узнаем много нового о Вселенной и существующих на ее просторах объектах. Так, недавно в журнале Physical Review Letters вышла статья, авторы которой утверждают что эти космические монстры обладают уникальными и причудливыми квантовыми свойствами. Новое исследование имеет отношение к теории квантовой гравитации одной из нерешенных загадок современной науки. В основе работы лежит компьютерное моделирование с его помощью физики обнаружили что черные дыры обладают свойствами, характерными для квантовых частиц. Удивительно, но исследователи полагают, что эти космические монстры могут быть одновременно маленькими и большими, тяжелыми и легкими, мертвыми и живыми.

В общей теории относительности Эйнштейна нет частиц есть только пространство-время. А в Стандартной модели физики элементарных частиц нет гравитации, есть только частицы. И это главная проблема современной науки, так как обе теории противоречат друг другу, хотя прекрасно работают по отдельности.

В поисках квантовой гравитации

Согласно квантовой теории наш мир состоит из невидимых частиц, постоянно взаимодействующих между собой и обладающих разными свойствами. Но вот что особенно интересно законам квантовой механики подчиняются все фундаментальные силы Вселенной, за исключением самой важной из них гравитации. Увы, но многолетние попытки «вписать» гравитацию в квантовую теорию не увенчались успехом, впрочем, как и создание «теории всего».

Считается, что «теория всего» призвана объяснить устройство Вселенной и законы, по которым в ней все устроено. Физики, однако, до сих пор не знают что именно представляет собой главная сила во Вселенной. Некоторые исследователи полагают, что гравитация обладает квантовым свойствами и состоит из субатомных частиц так называемых гравитонов, обнаружить которые до сих пор не удалось.

Гравитон гипотетическая безмассовая элементарная частица гравитации

Вопросы также вызывает квантовая запутанность явление при котором две субатомные частицы остаются неразрывно связаны вне зависимости от того, как далеко находятся друг от друга. Эту связь Альберт Эйнштейн называл «сверхъестественной» и сомневался в ней до последнего.

Подробнее о том что представляет собой этот удивительный феномен можно прочитать здесь. Уверены, вам понравится!

Так как все вокруг состоит из квантов, способных вести себя и как частица и как волна, существование гравитонов может доказать квантовую природу главной силы во Вселенной. Проблема заключается в том, что гравитация чрезвычайно слаба. Более того, для непосредственного наблюдения едва ощутимого воздействия гравитона на материю, потребуется массивный специальный детектор, способный сам образовать черную дыру (очевидно, о его создании говорить бессмысленно).

Моделирование показало, что черная дыра демонстрировала признаки квантовой суперпозиции, то есть способность существовать сразу в нескольких состояниях

К счастью, поиски гравитона можно продолжать и без супер детектора в работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, физики рассказали о новой компьютерной модели, способной определить квантовые свойства черных дыр и больше узнать об устройстве Вселенной.

Еще больше интересных статей о новейших астрономических открытиях читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

Квантовая суперпозиция и черные дыры

Физики из университета Квинсленда разработали математическую модель, поместив смоделированную квантовую частицу рядом с гигантской черной дырой. Полученные результаты показали, что черная дыра демонстрирует признаки квантовой суперпозиции способности частиц существовать сразу в нескольких состояниях одновременно. Так, компьютерная черная дыра оказалась одновременно и массивной и нет (прямо как знаменитый кот Шредингера).

Черные дыры могут обладать квантовыми свойствами, являясь своего рода «котами Шредингера»

Это интересно
Нобелевский лауреат по физике 1933 года Эдвин Шредингер своим экспериментов хотел продемонстрировать абсурдность квантовой теории, поскольку она предполагает, что кошка, запертая в ящике, может быть одновременно мертвой. Этот вывод базируется на поведении атомов.

Результаты также подтверждают предположения физика-теоретика Джейкоба Бекенштейна о том, что масса черных дыр может быть только определенного значения в определенный момент времени. Напомним, что субатомные частицы способны существовать в нескольких состояниях одновременно но лишь до момента взаимодействия с внешним миром. А оно, к слову, является результатом измерения или наблюдения, которое переводит частицу в одно из возможных состояний.

До сих пор никто не вдавался в квантовую природу черных дыр. Но если попытаться выяснить какой является структура сингулярности в центре черной дыры, наши выводы очень важны, пишут авторы исследования.

Новое открытие также означает, что ткань пространства-времени вокруг сингулярности искривляется до бесконечности. По этой причине законы физики в том виде, в каком мы их знаем, попросту не работают. Выходит подобно коту Шредингера масса черной дыры может быть как огромной, так и нулевой одновременно.

Существование черных дыр удалось доказать несколько лет назад

Вам будет интересно: Наша Вселенная это голограмма? И при чем тут черные дыры?

Необходимо отметить, что свежий взгляд на природу этих таинственных объектов в будущем поможет понять что именно происходит внутри черной дыры. И как бы фантастично не выглядели такие эксперименты, они могут привести к самым неожиданным открытиям. Хорошим примером является основополагающая работа Стивена Хокинга об излучении черных дыр, подробнее можно прочитать здесь.

За горизонтом событий

Так как внимание к фундаментальной роли квантовых частиц в возникновении пространства-времени растет, наши представления о природе Вселенной меняются. Еще совсем недавно считалось что черные дыры не вращаются, а сингулярность бесконечно плотная точка коллапсирующий материи (это слово используется для описания точки, которая бесконечно мала и бесконечно плотна).

Но так как черные дыры вращаются, современные модели предполагают что их сингулярности представляют собой бесконечно тонкие кольца. И если горизонт событий мы хорошо себе представляем, о сингулярности почти ничего неизвестно (и мы не представляем как она выглядит).

Больше по теме: Как кротовые норы помогают решить информационный парадокс черных дыр?

В 2017 году физики доказали существование гравитационных волн, распространившихся в результате столкновения двух сверхмассивных черных дыр

Поскольку черные дыры это абсолютная граница между тем, что мы знаем, и тем, чего не знаем, их истинная природа остается для нас загадкой. По этой причине миру необходимы новые необычные исследования, способные бросить вызов устоявшимся представлениям о Вселенной. В конечном итоге изучение черных дыр может примирить ОТО и квантовую механику, став основой единой «теории всего».

Считается, что в сингулярности ткань пространства-времени изгибается до бесконечности, а законы физики в том виде, в каком мы их понимаем нарушаются.

Среди наиболее интересных предположений о содержимом черных дыр можно выделить червоточины туннели в пространстве-времени, которые могут являться порталами в другие миры и измерения. Подробнее о том, могут ли черные дыры соединять разные Вселенные мы рассказывали ранее, не пропустите!

Новые исследования показывают, что искусственные черные дыры функционируют так же, как настоящие

Среди бесчисленного множества космических объектов, самыми загадочными являются черные дыры области пространства-времени, сила притяжения которых настолько велика, что даже фотоны света не могут вырваться за пределы их горизонта событий. Считается, что сверхмассивные черные дыры находятся в центрах галактик и Млечный Путь не исключение. И хотя наши знания о Вселенной и ее обитателях ограничены, ученые продолжают собирать их по крупицам. По мере развития технологий важнейшим научным инструментом стали компьютерные модели с их помощью исследователи разработали реалистичные модели Вселенной. Более того, ранее в этом году команда физиков из Амстердамского университета смоделировала горизонт событий черной дыры в лаборатории. Может показаться удивительным, однако искусственная черная дыра начала испускать излучение, как и предполагал знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг. Это открытие, вероятно, позволит ученым разработать совершенно новую физическую теорию, сочетающую общую теорию относительности (ОТО) и принципы квантовой механики. Но как?

В 1974 году Стивен Хокинг предположил, что небольшие черные дыры могут испаряться, что в целом является парадоксом, так как покинуть горизонт событий не могут даже фотоны самого света.

Космические монстры

Черные дыры начинают свой жизненный путь со смерти звезды, чья масса превышает солнечную минимум в три раза, выгорают и взрываются, отбрасывая внешнюю оболочку, после чего сжимаются и коллапсируют в черные дыры. Этот процесс происходит постоянно новые звезды рождаются, старые погибают. И чем больше звезда, тем быстрее она сжигает топливо и погибает. Однако происхождение сверхмассивных черных дыр (масса которых превышает солнечную в миллионы и миллиарды раз) до сих пор неизвестно.

Этот процесс настолько удивителен, что современная наука уделяет ему много внимания: небольшие черные дыры, возможно, сформировались в центре молодых галактик в процессе слияния (столкновения). Понимание физики этих объектов является ключом к разгадке фундаментальных законов, управляющих Вселенной. Все потому, что черные дыры представляют собой предел двух наиболее проверенных теорий ОТО и квантовой механики.

Вряд ли во Вселенной найдутся объекты, более странные, чем черные дыры

Напомним, что ОТО Эйнштейна описывает гравитацию как результат деформации пространства-времени массивными объектами, а квантовая теория устройство мироздания на уровне атомов.

Но несмотря на полученные изображения горизонта событий черной дыры в сердце Млечного Пути и в центре галактики M87 (Messier 87), вопросов у ученых по-прежнему много. Так, британский физик-теоретик Стивен Хокинг десятилетиями изучал эти таинственные объекты и в 1974 году предположил, что прерывание квантовых флуктуаций горизонта событий испускает тип излучения, похожий на тепловое. Проблема заключается в том, что это излучение, вероятно, слишком слабое, чтобы его смогли обнаружить обитатели Земли.

Излучение Хокинга

Чтобы проанализировать свойства излучения Хокинга, исследователи решили создать его аналог в лаборатории (этим грешат многие молодые ученые), что в итоге удалось группе физиков из Амстердамского университета. В ходе исследования физики наблюдали потрясающий результат своей работы свечение на смоделированном горизонте событий, правда при соблюдении определенных условий.

Отметим, что наблюдаемое искусственное излучение представляет собой частицы, созданные возмущениями квантовых флуктуаций из-за искривления пространства-времени силой гравитации черной дыры.

Предложенная модель в будущем позволит изучить окружающее черные дыры пространство, на которое не влияет экстремальная динамика их образования. «Наша работа может помочь в дальнейшем изучении фундаментальных аспектов квантовой механики, а также гравитации и искривленного пространства-времени в различных средах с конденсированной материей», пишут авторы нового исследования.

Перед вами черная дыра поглощающая материю прямо в центре нашей Галактики

Больше по теме: Теория Стивена Хокинга о черных дырах получила подтверждение

Но вот что еще удивительнее полученные результаты приводят нас прямиком к феномену квантовой запутанности явлению, при котором две частицы остаются связанными вне зависимости от того, как далеко находятся друг от друга. Как полагают авторы работы, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, запутанность частиц, пересекающих горизонт событий, играет важную роль в генерации излучения Хокинга.

Черная дыра из лаборатории

Чтобы создать горизонт событий в лабораторных условиях, физики смоделировали однорядную цепочку атомов. Возникшее в результате излучение Хокинга частицы, созданные возмущениями квантовых флуктуаций из-за разрыва пространства-времени черной дырой проявилось в виде видимого свечения.

Затем команда занялась непосредственным созданием искусственной черной дыры для чего и была разработана одномерная цепочка атомов, между которой электроны «прыгают» из одного положения в другое. Настроив легкость, с которой могут происходить эти прыжки, исследователи создали своего рода горизонт событий, который мешал волнообразной природе электронов.

Черная дыра развивается за счет вещества, которое поглощает

Различная сила связи между атомами имитирует искривление пространства-времени в присутствии черной дыры. По сути, мы использовали цепочку атомов в одном файле для моделирования горизонта событий черной дыры чтобы наблюдать излучение Хокинга, рассказали исследователи, о чем сообщает издание ScienceAlert.

Как отмечают авторы научной работы, разработанная модель соответствовала теоретическим ожиданиям в тот момент, когда часть цепочки атомов выходила за горизонт событий. Это может означать, что квантовая запутанность частиц генерирует излучение Хокинга. Правда, что именно полученные результаты означают для пока не существующей теории квантовой гравитации, неясно. К счастью, труд команды из Амстердамского университета можно использовать в самых разных экспериментальных установках, а значит, дальнейших открытий не миновать.

Благодаря столкновению двух черных дыр исследователи доказали существование гравитационных волн. Это знаменательное событие произошло в 2017 году и было отмечено Нобелевской премией по физике

Как только объект пересекает горизонт событий черной дыры, нам остается лишь гадать что лежит за его пределами. Не исключено, что эти космические монстры могут оказаться порталами в другие вселенные или способом путешествия по нашей собственной. Подробнее о том, как физики-теоретики пришли к такому выводу, мы рассказывали ранее, не пропустите.

Хотите первыми узнавать о последних научных открытиях в области физики и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram чтобы всегда быть в курсе происходящего!

Напомним, что одним из главных желаний Стивена Хокинга было создание единой теории квантовой гравитации, которая могла бы объединить две непримиримые теории и, следовательно, могла бы применяться повсеместно и наконец узнать фундаментальные законы Вселенной и нашего существования в ней. О других, не менее интригующих научных теориях о квантовых свойствах черных дыр, можно прочитать здесь.

Во Вселенной происходи множество космических катастроф, например, столкновение сверхмассивных черных дыр

Когда Купер главный герой знаменитого «Интерстеллар», пересекает горизонт событий черной дыры и попадает в четырехмерное пространство, то застревает в комнате своей дочери может видеть любые объекты и исходящие от них «нити» времени. Но что на самом деле происходит внутри этих космических монстров? Общая теории относительности (ОТО) гласит, что за горизонтом событий скрывается сингулярность, а значит пространство и время сжимаются. Формально, сингулярность это точка, в которую сколлапсировал материал, образующий черную дыру, а известные нам законы физики там попросту не работают. Ученые, однако, не исключают и другие варианты. Стивен Хокинг, например, не исключал, что черные дыры могут быть порталами в другие вселенные. Но как узнать что находится внутри, если ни один человек никогда не сможет там оказаться? Ответ на этот вопрос могут подсказать гравитационные волны и компьютерное моделирование.

Что такое сингулярность и «точка невозврата»?

В 2015 году ученые из лабораторий LARGO и VIRGO сообщили об обнаружении гравитационных волн в результате столкновения двух черных дыр. До этого момента черные дыры считались гипотетическими объектами, а в способность доказать их существование не верил даже Эйнштейн (то же можно сказать и о гравитационных волнах). Однако на дворе 2023 год, а у человечества «в кармане» не только гравитационные волны, но и снимки горизонта событий двух черных дыр.

Напомним, что черные дыры представляют собой объекты в пространстве-времени, сила гравитации которых настолько велика, что вся поглощенная ими материя исчезает навеки. Мы знаем об этом благодаря горизонту событий светящемуся кольцу этих космических монстров. Когда материя пересекает так называемую точку невозврата, то навсегда становится пленницей черных дыр.

Внешний круг черной дыры называется горизонтом событий, а в центре космического монстра располагается сингулярность.

То, как выглядит горизонт событий мы увидели весной 2019 года, после публикации снимка "Стрельца А* центрального объекта галактики Messier 87, расположенной на расстоянии 54 миллионов световых лет от Земли. Следующим изображением, опубликованном
в мае 2022 года, стал снимок черной дыры в сердце Млечного Пути.

Освежив в памяти открытия последних лет, не будем забывать о сингулярности центральной области черной дыры, расположенной за горизонтом событий. Считается, что в этой точке сосредоточена масса черной дыры с бесконечной плотностью, однако что именно там происходит неизвестно.

Черные дыры и компьютерные модели

Но вернемся к гравитационным волнам «ряби» в пространстве времени, которая распространяется подобно волнам в результате космических катастроф столкновений нейтронных звезд или черных дыр: чем больше масса и скорость движения объектов, тем больше колебания гравитационных волн.

Обнаружение гравитационных волн в очередной раз подтвердило ОТО Эйнштейна, а за прошедшие с тех пор годы было обнаружено около 100 сливающихся черных дыр. Теперь, благодаря работе команды 14 ученых во главе профессором Колумбийского университета Ламом Хуэем, моделирование космических катастроф прокладывает путь к более глубокому пониманию структуры черных дыр во время столкновений.

Столкновение таких массивных объектов как нейтронные звезды и черные дыры порождает гравитационные волны, сотрясающие пространство-время

Подробнее об открытии гравитационных волн мы рассказывали здесь, не пропустите.

В работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, команда описывает усложненный способ моделирования сигнала, излучаемого гравитационными волнами, путем включения в модель нелинейных взаимодействий. Ранее модели гравитационных волн включали только линейные взаимодействия, которые хорошо работают, но не учитывают различные виды поведения наблюдаемых космических объектов. Новое исследование улучшает модели на 10% (а это много).

Это большой шаг в подготовке к следующему этапу обнаружения гравитационных волн и пониманию гравитации и явлений, наблюдаемых в дальних уголках космоса, пишут авторы научной работы.

Отметим, что нелинейность моделей для описания гравитационных волн можно сравнить с волнами в океане: спокойно поднимающиеся и опускающиеся описаны линейными уравнениями, а крупные и разбивающиеся нелинейными. Последние демонстрируют движение воды в волне, включая капли воды, что содержатся в воздухе.

Перед вами процесс поглощения звезды черной дырой

Новый метод также дает подсказки о том, что происходит внутри черных дыр, описывая гравитацию в экстремальных астрофизических условиях. «В попытках докопаться до истины мы наблюдаем за рябью пространства-времени как детективы. И это лучший способ узнать как можно больше об их таинственной природе», отметил один из 14 авторов научной работы.

Читайте также: Настольный детектор гравитационных волн уловил странные, новые сигналы

Моделирование черных дыр

Исследование пришлось как нельзя кстати: в марте обсерватория LIGO вновь приступит к работе после закрытия в 2020 году из-за пандемии COVID-19. Ожидается, что в ближайшие годы сбором данных займутся несколько крупных детекторов гравитационных волн, а наличие улучшенных компьютерных моделей может привести к новым открытиям.

Улучшенные компьютерные модели позволяют оценить пространственно-временную структуру черных дыр и их содержимое, так как «прислушиваются» к звуку, исходящему от столкновения и слияния этих космических монстров. Ожидается, что в будущем эти модели помогут составить карту внутренней структуры черных дыр и того, что происходит с оказавшейся там материей.

В модели используются новые методы для анализа волн, испускаемых черными дырами при столкновении.

Нелейные взаимодействия можно сравнить с встряхиванием коробки и издаваемом в результате звуком, который позволяет узнать о ее содержимом. В данном случае тряска столкновение двух черных дыр, а звук издаваемые в процессе гравитационные волны. Результат, как ожидают специалисты, позволит обнаружить еще больше космических катастроф в самых отдаленных уголках Вселенной.

Больше по теме: Что странного в столкновении нескольких черных дыр? И причем тут гравитационные волны?

Дальнейшая работа над улучшением компьютерных моделей это большой шаг в подготовке к следующему этапу обнаружения гравитационных волн и изучению самой главной (и загадочной) силы природы гравитации и ее поведения на просторах бесконечной Вселенной. Но компьютерное моделирование лишь малая часть этой колоссальной работы.

Как объяснить сингулряность?

Пролить свет на тайну содержимого черных дыр может темная энергия сила, благодаря которой Вселенная расширяется со все возрастающей скоростью (что, на секунду, противоречит ОТО). О том, что ключ к пониманию структуры черных дыр связан с темной энергией, говорят результаты новых исследований, в ходе которых ученые измерили массу черных дыр в гигантской эллиптической галактике.

Звездообразование в таких галактиках как правило останавливается, а «строительного» материала катастрофически не хватает. Это означает, что черным дырам в центре таких галактик нечего поглощать, а значит набирать массу эти объекты не могут, объясняют специалисты.

В центре черной дыры располагается сингулярность. Верхняя и нижняя точки горизонт событий, поглощающий все вокруг и не выпускающий материю за пределы черной дыры

Как показали результаты сразу двух исследований физиков из Гавайского университета, опубликованных в журнале Astrophysical Journal и Astrophysical Journal Letters, в отдаленных эллиптических галактиках без звездообразования, сверхмассивные черные дыры продолжали расти. Более того, эти таинственные объекты становились все более массивными примерно с той же скоростью, с которой расширялась Вселенная. «Это наводит на мысль о том, что черные дыры могут играть определенную роль в создании темной энергии», говорится в статье.

Не пропустите: Могут ли гравитационные волны разрешить кризис космологии?

В нашем сегодняшнем понимании центр черной дыры это точка, в которой известные законы физики не работают из-за чрезмерной силы гравитации. При этом сингулярность математически невозможна.
«Когда физика внутри черной дыры становится странной, ее масса оказывается связанной с расширением всей Вселенной», сообщают исследователи.

Некоторые физики полагают, что черные дыры являются источником таинственной темной энергии, ответственной, как считается, за расширение Вселенной

Многие физики также высказывали предположения о том, что вместо сингулярности центр черной дыры может содержать так называемую вакуумную энергию одну из возможных форм загадочной темной энергии. И все же, утверждать, что физики разгадали как тайну темной энергии и знают что находится внутри черных дыр, нельзя. Однако использование обновленных компьютерных моделей наряду с дальнейшими наблюдениями и сбором данных, позволят ответить на многие фундаментальные вопросы о мире и Вселенной, в котором мы живем.

О том, могут ли черные дыры оказаться порталами для путешествий сквозь пространство и время мы рассказывали в этой статье, не пропустите!

А как вы думаете, что находится внутри черных дыр? Могут ли они быть порталами в другие миры или являются источником таинственной темной энергии? Ответ, как и всегда, ждем в нашем Telegram чате и комментариях к этой статье!

Когда объект, такой как звезда, попадает в черную дыру, он подвергается процессу, называемому «вырыванию приливов». Это означает, что гравитационное притяжение черной дыры разрывает звезду на атомы, прежде чем они достигнут горизонта событий.

Мы это то, что мы едим новое исследование показывает, что данное правило распространяется и на черные дыры. Эти загадочные объекты скрывают множество тайн и собирают вокруг себя множество теорий. Даже то, как они кушают до конца неизвестно. Когда сверхмассивные черные дыры в центрах галактик откачивают газ из своего окружения, перегретый газ излучает на длинах волн в диапазоне от рентгеновского излучения до радио. Такой процесс поглощения принято называть аккрецией, пожирая ближайшую материю для наращивания массы в этом черные дыры мастера. Таким образом недавнее исследование показывает влияние поглощаемых газов на аккреционный диск.

Чем питаются Черные Дыры?

Черные дыры это объекты во Вселенной, которые славятся своей огромной массой и сильным гравитационным полем. Однако, как и любые другие объекты, они нуждаются в источнике питания. Но что же именно питает черные дыры и как они удовлетворяют свою потребность в энергии?

Существуют доказательства того, что в центре каждой галактики находится супермассивная черная дыра.

Может быть интересно обладают ли черные дыры квантовыми свойствами.

Черные дыры могут питаться различными веществами, но наиболее распространенным источником питания для черных дыр является газ и пыль, которые находятся вблизи диска аккреции. Это такая область, где газ и пыль вращаются вокруг черной дыры в результате ее сильного гравитационного поля. Диск аккреции может быть очень горячим и светящимся, именно благодаря ему черная дыра становится видимой для нас.

Когда газ и пыль в диске аккреции приближаются к черной дыре, они начинают быстро вращаться и нагреваться до очень высоких температур. В результате процесса аккреции возникает огромное количество энергии, которая выделяется в виде яркого света и рентгеновского излучения. Черные дыры, питающиеся газом и пылью, называются активными галактическими ядрами и могут иметь очень яркое излучение.

Однако не все черные дыры питаются газом и пылью. Существуют черные дыры, которые находятся в состоянии покоя и не поглощают ничего. Такие черные дыры называются неактивными или голодными. Кроме того, некоторые из них могут питаться звездами, которые приближаются к ним на расстояние, достаточное для того, чтобы их гравитация стала сильнее, чем у звезды. В этом случае звезда начинает разрушаться под воздействием сил гравитации и поглощается.

Как состав газа влияет на свойства черной дыры

Ученые решили рассмотреть вопрос изменения состава газа, начав с простой модели, которая помогла оценить эффекты изменения от чистого водорода к чистому гелию. Для этого команда использовала данные телескопа Event Horizon, сфокусировавшись на двух галактиках в качестве эталонов. Они корректировали параметры модели до тех пор, пока смоделированный поток не стал соответствовать наблюдаемому.

Черные дыры могут служить «машинами времени» в теории относительности Эйнштейна, где они могут вызывать кривизну пространства-времени, позволяя путешествовать во времени в будущее. Однако, это остается объектом дебатов и не было доказано экспериментально.

Читайте также: Космическая музыка как звучат черные дыры.

Результаты расчетов показали, что с увеличением количества гелия электроны должны иметь более высокую температуру, плазма должна быть менее плотной, а магнитное поле должно быть слабее, чтобы получить тот же поток излучения. Другими словами, изменение состава газа приводит к изменению других физических свойств системы, чтобы сохранить количество излучения. Эти изменения могут повлиять на другие наблюдаемые свойства, такие как поляризация или ориентация излучаемых световых волн.

Поляризация это процесс, когда электромагнитные волны колеблются в определенной плоскости, в отличие от случайного колебания в разных направлениях. В контексте света, поляризация означает разделение световых волн на определенные направления колебаний, что приводит к изменению их характеристик. Поляризация может происходить как естественным образом (например, при распространении света в воздухе), так и быть искусственно созданной (например, при использовании поляризационных фильтров). Этот эффект имеет много применений в нашей жизни, включая создание трехмерных изображений в кино и телевидении, улучшение качества связи в беспроводных сетях и многие другие технологии.

Варианты аккреции и их влияние на внешний вид

Чтобы исследовать изменения поляризации и других наблюдаемых свойств, ученые использовали результаты этих простых систем для обоснования более сложных моделей движения частиц на высоких скоростях и создания смоделированных изображений. Ученые рассмотрели два крайних случая один, в котором газ, окружающий сверхмассивную черную дыру, представляет собой чистый водород, и другой, в котором это чистый гелий. Команда также исследовала две предложенные модели того, как происходит аккреция газа одна, в которой вещество образует аккреционный диск, который постоянно подает вещество в черную дыру, и другая, в которой вещество подается случайными всплесками.

Если вы приблизитесь к черной дыре, то гравитационное поле будет настолько сильным, что вы начнете растягиваться вдоль направления, связанного с черной дырой, в явлении, называемом «спагеттификацией».

А чтобы черная дыра не добралась до вас обязательно подписывайтесь на наш Telegram и Дзен, ведь мы публикуем только актуальные новости из мира науки!

Авторы обнаружили, что состав газа влияет на наблюдаемую нами поляризацию, причем модель, основанная только на гелии, имеет более упорядоченный характер поляризации. Кроме того, изменение как состава газа, так и метода аккреции (стационарный или случайный) приводит к сложным результатам, включая изменение того, где в диске генерируется излучение. Эти результаты показывают, что присутствие гелия может влиять на электромагнитное излучение, испускаемое черной дырой, предполагая, что будущие модели должны рассматривать состав аккрецированного газа как важную переменную.

Астрофизики Стэнфорда сообщают о первом обнаружении света черной дыры

Где-то на просторах бесконечной Вселенной обитают самые загадочные объекты, которые только можно найти на ее просторах черные дыры. Нередко они достигают просто невероятных размеров и обладают чрезмерным гравитационным притяжением, что делает их одними из самых востребованных космических загадок. Даже крошечное наблюдение или подсказка о них создает огромный ажиотаж, причем не только среди публики посвященной, но и среди простых обывателей, вроде нас с вами. Считающиеся самыми трудными для изучения, эти космические монстры в последние десятилетия подверглись интенсивному научному изучению. В 2017 году астрономы совершили гигантский скачок, получив первое в истории изображение самого темного объекта в космосе, а также наличие магнитных полей вокруг них. И теперь, после неустанного преследования, ученые преодолели еще одну важнейшую веху в истории астрономических наблюдений: во-первых, исследователи обнаружили свет за черной дырой, который обычно скрывается за ее тенью. Что еще? Эти замечательные результаты еще раз подтвердили правоту Альберта Эйнштейна и его Общей теории относительности (ОТО).

Космические монстры

Новейшее открытие исследователей из Стэнфордского университета начиналось как попытка изучить одну из загадочных особенностей черных дыр ее корону. Но прежде чем мы перейдем к тому, что именно представляет собой этот участок черной дыры, давайте немного разберемся в том, как эти таинственные объекты устроены.

Начнем с того, что черная дыра состоит из трех слоев. Вопервых, горизонт событий самая известная ее часть образует границу черной дыры, покинуть которую не может ничего, даже кванты самого света. Вовторых, у черной дыры есть аккреционный диск невероятно горячий диск, где собирается вещество, прежде чем космический монстр окончательно его проглотит.

Черная дыра состоит из трех частей. Изображение: ESA

В-третьих, у черных дыр имеется корона, расположенная сразу за горизонтом событий. Ее название берет свои корни от солнечной короны, поскольку она демонстрирует аналогичные свойства и нагревается до миллионов градусов. Эта чрезвычайно горячая область состоит из перегретых частиц, подпитываемых мощным магнитным полем черных дыр. Была даже выдвинута гипотеза, согласно которой некоторые короны оттачивают мощность, чтобы извергать мощнейшие рентгеновские вспышки.

Вам будет интересно: Как умирают черные дыры?

«Это магнитное поле, связывающееся, а затем приближающееся к черной дыре, нагревает все вокруг нее и производит электроны высокой энергии, которые затем производят рентгеновские лучи», сказал Дэн Уилкинс, астрофизик из Стэндфордского университета и соавтор нового исследования.

И да, именно их заметили ученые вспышки, происходящие из не столь ожидаемого места вокруг черной дыры, расположенной на расстоянии 800 миллионов световых лет от Земли, в галактике, известной как I Zwicky 1 или IZw1.

Читайте также: Танец звезды рядом с черной дырой доказал правоту Эйнштейна

Альберт Эйнштейн оказался прав. Снова

Общая теория относительности Эйнштейна предсказывала, что свет должен изгибаться и отражаться из-за сильного гравитационного притяжения вокруг черной дыры. Вуаля! Команда обнаружила прямые свидетельства отраженного света вокруг сверхмассивного космического объекта. Наблюдения соответствовали предположениям теории о том, как именно свет должен вести себя в среде с экстремальной гравитацией.

Сначала астрономы наткнулись на серию ярких вспышек рентгеновского излучения от этой сверхмассивной черной дыры во время своих наблюдений с помощью телескопов NuSTAR и XMM-Newton. Удивительно, но они также обнаружили вспышки меньших и более ярких рентгеновских лучей, исходящих из странного места, то есть за черной дырой.

Черная дыра искривляет пространство вокруг себя, возвращая свет словно бумеранг.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

В конце концов команда определила, что это те же самые рентгеновские вспышки, но они отражаются от задней части диска. Меньшие вспышки люминесценции возникали как эхо за доли секунд, а иногда и более тусклые. С полным текстом работы можно ознакомиться в журнале «Природа».

«Любой свет, который попадает в эту черную дыру, не выходит, поэтому мы не должны видеть ничего, что находится за черной дырой. Причина, по которой мы можем видеть эти вспышки, заключается в том, что черная дыра искривляет пространство, искривляет свет и скручивает магнитные поля вокруг себя», пишут исследователи.

Словом, новое исследование вывело наше понимание черных дыр и процессов вокруг них на совершенно новый уровень. Что еще более важно, полученные результаты дают эмпирические доказательства теории одного из величайших ученых, что когда-либо жили на нашей планете. Подробно о том, как разобраться в Общей теории относительности Эйнштейна мы рассказывали в этой статье. Рекомендую к прочтению!

Одни из самых таинственных объектов во Вселенной, черные дыры, становятся понятнее с каждым годом.

На протяжении 50 лет физики-теоретики пытались разрешить знаменитый парадокс черных дыр, который предсказывает, что эти космические монстры гораздо сложнее, чем предполагает общая теория относительности. Дело в том, что согласно теории Эйнштейна, черные дыры на удивление просты. Если вы знаете массу, заряд и вращение черной дыры, то знаете о ней все, что нужно. Выходит, черные дыры одни из самых простых и понятных персонажей во всей Вселенной. Но эта кажущаяся простота порождает тревожный парадокс. В 1970-х годах знаменитый астрофизик Стивен Хокинг понял, что черные дыры не являются полностью черными. Вместо этого они излучают свет посредством тонкого квантово-механического процесса, действующего на их горизонтах событий или границах черных дыр, откуда ничто, даже свет, вырваться не может. Поскольку черные дыры настолько просты и могут быть описаны всего тремя числами, вся информация о материале, который попадает в черные дыры, по-видимому, заперта навсегда. Неважно, создадите ли вы черную дыру из мертвых звезд и межзвездной пыли или черную дыру из кошек; пока эти две черные дыры имеют одинаковый спин, массу и заряд, они будут идентичны. Но что в конечном итоге происходит с информацией?

Информационный парадокс

Вселенная удивительна. И очень жаль, что современные города загрязнены освещением так сильно, ведь звезд в ночном небе практически не видно. Между тем, если бы каждую ночь мы видели из окна Млечный Путь, а каждый август наблюдали за потоком Персеиды не выходя из дома, мы, наверняка, задумывались о Вселенной чаще. В конце концов, самые безумные физические теории, например, о множественности миров или о том, что с помощью черных дыр можно путешествовать в этот самый Мультиверс, могут оказаться реальностью, кто знает.

Ну а пока Андрей Линде и другие ученые предполагают, что наш Большой взрыв был не единственным, усилия других направлены на изучение черных дыр, существование которых удалось доказать несколько лет назад.

Стивен Хокинг, который посвятил массу научных трудов этим космическим монстрам, полагал, что мере того, как черная дыра испускает излучение, она испаряется, в конечном итоге полностью исчезая отсюда и так называемый информационный парадокс черной дыры. Если куча информации попадает в черную дыру, и информация не может быть уничтожена, то когда черная дыра исчезает и куда девается вся информация?

Снимок черной дыры, полученный помощью сети телескопов, расположенных на восьми континентах. То, что мы видим на снимке больше по размеру, чем вся наша Солнечная система. Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз.

Читайте также: Червоточины могут соединять черные дыры в разных вселенных

В серии прорывных работ физики-теоретики подошли мучительно близко к разрешению информационного парадокса черной дыры, который очаровывал и мучил их в течение почти 50 лет. Информация, как они теперь с уверенностью говорят, действительно ускользает из черной дыры.

Если прыгнуть в черную дыру, вы не пропадете навсегда. Частица за частицей, информация, необходимая для восстановления вашего тела, будет появляться снова. Большинство физиков давно предполагали, что так оно и будет; таков был итог теории струн ведущего кандидата на создание единой теории всего. Но новые вычисления, хотя и вдохновленные теорией струн, сами по себе не предполагают их существования.

Информация выходит наружу благодаря действию самой гравитации просто обычной гравитации с одним слоем квантовых эффектов, считают исследователи. Это своеобразное изменение роли гравитации.

Изменение роли гравитации

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация черной дыры настолько сильна, что ничто не может избежать ее. Более сложное понимание черных дыр, разработанное Стивеном Хокингом и его коллегами в 1970-х годах, не ставило под сомнение этот принцип. Хокинг и другие пытались описать материю в черных дырах и вокруг них с помощью квантовой теории, но они продолжали описывать гравитацию, используя классическую теорию Эйнштейна это гибридный подход, который физики называют «полуклассическим».

Хотя подход предсказывал новые эффекты по периметру дыры, внутренняя часть оставалась строго изолированной. Физики пришли к выводу, что Хокинг сделал правильный полуклассический расчет любой дальнейший прогресс должен был бы также рассматривать гравитацию как квантовую.

Больше по теме: Стивен Хокинг был прав: черные дыры способны испаряться

Такой черную дыру увидели создатели фильма «Интерстеллар»

Однако, именно это оспаривают авторы новых исследований. Как пишет Wired, они обнаружили дополнительные полуклассические эффекты новые гравитационные конфигурации, которые допускает теория Эйнштейна, но которые Хокинг не включал.

Поначалу приглушенные, эти эффекты начинают доминировать, когда черная дыра становится очень старой. Дыра превращается из царства отшельников в энергично открытую систему. Мало того, что информация просачивается наружу, все новое, что попадает в нее, извергается почти сразу. Пересмотренная полуклассическая теория еще не объяснила, как именно информация выходит наружу, но за последние два года темпы открытий были такими, что у ученых есть намеки на разрешение парадокса.

Так или иначе, перед теоретиками еще очень много работы само пространство-время, похоже, распадается на черную дыру, подразумевая, что пространство-время это не корневой уровень реальности, а возникающая структура из чего-то более глубокого. И хотя Эйнштейн понимал гравитацию как геометрию пространства-времени, его теория также влечет за собой распад пространства-времени, и именно поэтому информация в конечном счете может вырваться из своей гравитационной тюрьмы.

Хотите всегда быть в курсе последних открытий в области физики, астрономии и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

Черные дыры, квантовые компьютеры и нелокальность

В многочисленных попытках разрешить информационный парадокс черных дыр, исследователи прибегли к компьютерному моделированию, которое само по себе является физической системой; квантовое моделирование, в частности, не совсем отличается от того, что оно моделирует. Поэтому физики представили, что собирают все излучение, вводят его в массивный квантовый компьютер и запускают полную симуляцию черной дыры.

И это привело к замечательным результатам. Поскольку излучение связано с черной дырой, из которой оно пришло, квантовый компьютер тоже сильно связан с черной дырой. В рамках моделирования квантовая запутанность преобразуется в геометрическую связь между моделируемой черной дырой и оригиналом. Проще говоря, они соединены червоточиной.

О том, что такое квантовая запутанность я рассказывала в этой статье. Рекомендую к прочтению!

Есть физическая черная дыра, а затем смоделированная в квантовом компьютере, и между ними может быть точная копия червоточины, сказал Дуглас Стэнфорд, физик-теоретик из Стэнфордского университета и соавтор нового исследования. Эта идея является примером предположения 2013 года о том, что квантовую запутанность можно рассматривать как червоточину. Червоточина, в свою очередь, обеспечивает секретный туннель, через который информация может проникнуть внутрь.

Квантовые компьютеры для моделирования черных дыр ближе, чем кажется.

Дальнейшие обсуждения, неизбежно, касались того, как буквально понимать все эти червоточины. Червоточины настолько глубоко погружены в уравнения, что их связь с реальностью кажется слабой, но все же они имеют ощутимые последствия. Соединяя два удаленных местоположения, червоточины позволяют событиям в одном месте напрямую влиять на удаленное место, вот только частица, сила или другое влияние не пересекают промежуточное расстояние. Этот эффект физики называют нелокальностью.

Мы всегда знали, что в гравитации должны быть задействованы какие-то нелокальные эффекты, и это один из них, отмечают исследователи. Вещи, которые вы считали независимыми, на самом деле не являются таковыми.

На первый взгляд это удивительно. Эйнштейн построил общую теорию относительности с явной целью исключить нелокальность из физики. Гравитация не распространяется через пространство мгновенно. Она должна распространяться из одного места в другое с конечной скоростью, как и любое другое взаимодействие в природе.

Но за прошедшие десятилетия физикам стало ясно, что симметрии, на которых основана теория относительности, создают новое поколение нелокальных эффектов.

Так, в феврале 2020 года команда физиков обнаружила, что симметрии теории относительности оказывают даже более обширные эффекты, чем обычно предполагается, что может придать пространству-времени качество зеркального зала, наблюдаемое при анализе черных дыр.

Так черная дыра искривляет пространство-время.

Все это усиливает догадку многих физиков о том, что пространство-время не является коренным уровнем природы, а возникает из какого-то основополагающего механизма, который не является пространственным или временным. Новые вычисления говорят почти то же самое, но без привязки к двойственности или теории струн. Червоточины возникают потому, что являются единственным языком, который интеграл пути может использовать для передачи того, что пространство разрушается. Это способ геометрии сказать, что Вселенная в конечном счете негеометрична.

О том, какие еще удивительные теории о нашей Вселенной выдвигают физики-теоретики, читайте на нашем канале в Яндекс-Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

И хотя физикам потребуется время, чтобы подтвердить или опровергнуть результаты исследования, в конце концов, даже авторы работы не ожидали, что разрешат информационный парадокс черных дыр таким образом и без полной квантовой теории гравитации. Но если предположить, что их расчеты верны, то теория черных дыр больше не содержит логического противоречия, которое делает ее парадоксальной. Словом, Viva физика и человеческий разум.

Сколько еще ученым предстоит обнаружить удивительного в космосе?

Одна из самых загадочных тайн космоса это, несомненно, черные дыры. Это области, где гравитация настолько сильна, что ни одно излучение не может покинуть их. Ученые до сих пор не могут понять, что происходит внутри черных дыр и как они воздействуют на окружающее пространство. Тем не менее даже с ними происходят события, которые делают их еще более загадочными. Недавно было обнаружено явление, которое доказывает это. Взаимодействие трех очень массивных черных дыр привело к ранее неизвестному явлению — сверхмассивная черная дыра движется с огромной скоростью и оставляет за собой след из новообразованных звезд. Это происходит, когда черная дыра движется через межгалактическое пространство и сталкивается с газом, вызывая образование новых звезд впереди. Но самое удивительное в том, что данный объект был обнаружен случайно.

Причудливый мост длиной 200 000 световых лет

Каждый объект в мире имеет свое значение, даже самые мелкие вещи, которые мы можем легко упустить из виду. Это подтвердил астроном Питер ван Доккум во время изучения фотографий, сделанных космическим телескопом «Хаббл». Сначала он не заметил неопознанный след на одном из снимков, думая, что это всего лишь ошибка. Однако, после более тщательного анализа, выяснилось, что это на самом деле космический объект ряд молодых голубых звезд, простирающихся на протяжении 200 000 световых лет. Этот объект находился на полпути между бегущей черной дырой-гигантом и галактикой, из которой он был изгнан. Считается, что черная дыра сжимает газ, который затем конденсируется и образует звезды. Это уникальное явление во вселенной, которое никогда ранее не наблюдалось в других ее уголках, и подчеркивает важность внимательного изучения даже самых мелких деталей в космосе.

Пожирающий все на своем пути объект, может дарить жизнь, мир крайне удивителен

Особенность бегущей черной дыры

Межгалактическое пространство скрывает огромный объект, который перемещается с умопомрачительной скоростью. К примеру, всего за четырнадцать минут он способен преодолеть расстояние от Земли до Луны. Этот объект является черной дырой массой более 20 миллионов Солнц и оставил за собой длинный след новых звезд, простирающийся на 200 000 световых лет и превышающий в два раза диаметр Млечного Пути. Ученые полагают, что данное явление произошло в результате столкновения трех массивных черных дыр.

Интересно отметить, что черные дыры обычно уничтожают все объекты, которые попадают в их поле притяжения. Но, как выяснили ученые, существует черная дыра, которая идет как бы против этого шаблона и помогает создавать новые звезды, собирая газ перед собой. Этот феномен является уникальным и ученые до сих пор пытаются понять, как он работает.

Среди полной пустоты образовался путь жизни

За черной дырой находится область газа, которая начинает охлаждаться и образовывать новорожденные звезды. Также проход, который она образует за собой светлее, чем галактика, от которой он протягивается, что указывает на то, что след может содержать большое количество новых звезд. Черная дыра находится на конце «коридора», который простирается до родительской галактики, а на его краю можно заметить светящийся узел ионизированного кислорода. Ученые предполагают, что газ может быть нагрет движением черной дыры, либо это может быть излучение от аккреционного диска, который образуется вокруг черной дыры. Точный механизм этого процесса пока остается загадкой.

Этот удивительный объект в космосе является предметом постоянного исследования и вызывает у ученых множество вопросов.

Что заставило черную дыру убегать?

Нелегко заставить такого гиганта бежать, но ученые полагают, что только крупное столкновение черных дыр может вызвать подобное явление. В данном случае две галактики соединились, объединив две сверхмассивные черные дыры в их центрах. Однако внезапное появление третьей черной дыры-чужака запустило цепочку хаотических событий. Одна из черных дыр лишила две другие импульса и была изгнана из галактики-хозяина. Однако до сих пор неизвестно, кто изгнал кого: возможно, пара черных дыр осталась неизменной, или новая черная дыра-чужак заменила одну из них, находившихся в первоначальном соединении, и вышвырнула ее старого партнера.

Страшно представить, какие события происходят при столкновении черных дыр

В итоге одиночная черная дыра двинулась в одном направлении, а две другие ушли в противоположном. На другом конце галактики-хозяина находится интересный объект, который, возможно, является также убегающей черной дырой. Это можно подтвердить дополнительными наблюдениями, проводимыми при помощи космического телескопа NASA Джеймс Уэбб и рентгеновской обсерватории Чандра, так как в центре галактики не обнаружено признаков активности черной дыры.

Дальнейшая судьба бегущего гиганта

Космический телескоп, который будет запущен НАСА в честь Нэнси Грейс Роман, предоставит широкий обзор Вселенной. В качестве обзорного телескопа, он сможет обнаружить еще больше редких и удивительных «звездных полос» в других уголках Вселенной. Изучение этого объекта поможет нам лучше понять взаимодействия, происходящие в нашей Вселенной.

А чтобы не пропустить больше новостей из мира науки присоединяйтесь к нашему сообществу в Telegram или же Дзен.

Ученые превратили электромагнитные и гравитационные волны, которые, в отличие от звуковых волн, могут перемещаться в вакууме, в музыкальные треки.

Если две черные дыры сталкиваются в космическом вакууме, издают ли они звук? Звуковые волны не могут распространяться в почти идеальном космическом вакууме никто не услышит, как вы кричите, как гласит слоган «Чужого». Но электромагнитные и гравитационные волны могут, и недавно исследователи превратил эти сигналы из космоса в музыку. Альбом «Небесные заклинания» (Celestial Incantations) включает в себя космические «звуки» изнутри и за пределами нашей солнечной системы, такие как колебания кометы, излучение галактического пульсара и слияние двух черных дыр. Альбом является результатом сотрудничества Ким Кунио, профессора из Австралийского национального университета, британской художницы Дианы Скарборо и доктора Найджела Мередита из Британской антарктической службы. Трио вместе выбирало звуки для альбома, использовав звуки космоса с акустическими инструментами для создания каждого трека.

Как «звучат» черные дыры?

«Услышать» черные дыры можно. Только косвенно точно так же как и «увидеть». Причина известна ничто не может избежать черной дыры, но это верно только для материи, которая пересекает горизонт событий гравитационную точку невозврата. Черные дыры могут оказывать и оказывают заметное влияние на окружающую среду.

Один из способов обнаружить черные дыры звездной массы это найти двойную звездную систему, частью которой они являются. Влияние черной дыры на звезду-компаньона ученые наблюдают здесь, на Земле существуют эффекты, подобные тому, как черная дыра медленно пожирает своего соседа.

Читайте также: Получена новая фотография черной дыры. Что в ней особенного?

Газ от звезды-компаньона может притягиваться к черной дыре, которая затем закручивается по спирали вокруг черной дыры. Этот диск (называемый аккреционным диском) становится очень, очень горячим, настолько горячим, что испускает рентгеновские лучи. Мы можем видеть эти рентгеновские лучи, даже если не можем видеть саму черную дыру.

Первый в истории снимок горизонта событий черной дыры.

Но не только черные дыры звездной массы имеют аккреционные диски. У сверхмассивных черных дыр, что расположены в центре галактик, он тоже есть. Их аккреционные диски состоят из межзвездного газа, который в изобилии содержится в ядрах галактик. Аккреционные диски странные, что неудивительно, учитывая, что они существуют в экстремальных условиях. Например, когда внутренняя часть аккреционного диска взрывается, мы наблюдаем струи частиц высокой энергии, которые вылетают из черной дыры с противоположных сторон, исходящие из области горизонта событий. Там эти струи подпитываются сильными магнитными полями.

Стив Аллен из Кембриджского Института астрономии считает, что именно струи вызывают звуковые волны, исходящие от черной дыры. Интересно и то, что излучаемые рентгеновские лучи на самом деле соответствуют циклу звуковых волн.

«По сути звуковые волны вызывают яркие и темные излучения рентгеновских лучей, движущихся кольцами от центра черной дыры, как рябь на поверхности бассейна,» объясняют астрономы.

Это интересно: Как умирают черные дыры?

Небесные заклинания

После того, как исследователи из лабораторий LIGO и VIRGO доказали существование гравитационных волн, которое возникло в результате слияния двух черных дыр, ученые преобразовали их в звук, оцифровав на новом альбоме из десяти треков под названием «Небесные заклинания».

Как объясняют исследователи, звук не может перемещаться в космическом вакууме, но электромагнитные и гравитационные волны могут. Профессор Австралийского Национального Универсетита доктор Ким Кунио, Найджел Мередит из Британской Антарктической службы и британский музыкант Диана Скарборо превратили аудиоданные, собранные Британской Антарктической службой, исследователями из Университета Айовы, обсерватории Джодрелл Бэнк, Европейского космического агентствф (ESA), NASA и консорциумом LIGO, в звук.

«На протяжении всего альбома небесные звуки затенены жутким хоровым пением; эхо-всплески сочетаются с отчаянно нарастающим фортепианным арпеджио; низкочастотные записи Сатурна, Юпитера и межзвездного пространства перемежаются дугообразными скрипками», пишет The Guardian.

Вы услышите, как зонд NASA «Вояджер-1» покидает нашу солнечную систему, а также первую запись атмосферы Марса (записана на пленку в феврале этого года). «Cataclysm», заключительный трек альбома, содержит «чириканье» гравитационных волн, которое было испущено, когда две черные дыры столкнулись на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от Земли.

Обложка альбома «Небесные заклинания»

Интересуетесь космосом и хотите всегда быть в курсе последних научных открытий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

Первые несколько треков начинаются на Земле и включают звук пузырьков сжатого воздуха, вырывающихся из ледяного ядра каменного века из Антарктиды, а также хлопки, вызванные активностью молнии.

Альбом в целом должен стать «музыкальным коконом, переносящим нас с Земли в эту новую пустыню, даря слушателям время для размышлений о чудесах и тайнах Вселенной, а также размышлений над нашем месте в ней и о том, одиноки ли мы в ее необъятности», говорится в описании альбома.

Послушать все треки «Небесных заклинаний» онлайн можно здесь. «Искусство играет важную роль в том, чтобы действительно поддерживать науку и показывать, чего наука может достичь для всех нас всего того, что мы считаем само собой разумеющимся», говорит профессор Кунио. «Искусство может придать смысл этой невероятной работе, которую выполняют ученые». Согласны?

Космический телескоп eROSITA помог ученым создать самую подробную карту черных дыр и нейтронных звезд в наблюдаемой Вселенной, раскрыв более 3 миллионов вновь обнаруженных объектов менее чем за два года.

Рентгеновский телескоп, построенный Институтом внеземной физики Общества Макса Планка в Германии eROSITA, является первым космическим телескопом, способным визуализировать все небо. Это основной инструмент на борту российско-немецкой миссии «Спектр-Рентген-Гамма», которая находится в области, известной как точка Лагранжа 2 одна из пяти стабильных точек вокруг системы Солнце-Земля, где гравитационные силы двух тел находятся в равновесии. С этой точки зрения eROSITA имеет четкое представление о Вселенной, которую она фотографирует с помощью своих мощных рентгеновских детекторных приборов. Этим летом команда, стоящая за eROSITA, опубликовала первую партию данных, полученных прибором, для более углубленных научных исследования. Однако уже сегодня исследователи поделились самой подробной картой черной дыр и нейтронных звезд во Вселенной! Рассказываем, что в ней особенного.

Космические телескопы нового поколения

Космический телескоп eROSITA, необходимо отметить, уже привел к невероятно интересным открытиям, в том числе к открытию гигантских рентгеновских пузырей, исходящих из центра Млечного Пути. В первом опубликованном обзоре данных eROSITA, исследователи готовы пролить свет на некоторые давние космологические тайны, включая распределение неуловимой темной энергии во Вселенной.

Впервые у нас есть рентгеновский телескоп, который можно использовать очень похожими способами, как и большие полевые оптические телескопы. С помощью eROSITA мы очень эффективно покрываем все небо и можем изучать крупномасштабные структуры, такие как весь Млечный Путь, отмечают исследователи.

Съемки всего неба, подобные тем, что проводила миссия Gaia Европейского космического агентства или наземный Очень Большой телескоп Европейской Южной обсерватории, позволяют получить изображение обширных областей неба за один раз. Таким образом астрономы могут изучить движение целых популяций звезд и других небесных объектов. Gaia, например, наблюдает почти два миллиарда звезд в Млечном Пути и измеряет их положение на небе и расстояния от Земли с беспрецедентной точностью.

Космический аппарат Европейского космического агентства (ESA) Gaia

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

Следует также отметить, что подобные обзорные оптические телескопы сейчас довольно распространены, так как невероятно полезны для изучения эволюции Вселенной и таких вещей, как темная энергия. Но оптические телескопы гораздо проще в проектировании, чем рентгеновские телескопы.

Однако некоторые из наиболее интересных объектов во Вселенной черные дыры и нейтронные звезды не излучают свет на видимых длинах волн и поэтому остаются в основном скрытыми для оптических телескопов. Реальность такова, что даже космическую паутину самую сложную структуру во Вселенной, легче наблюдать в рентгеновских лучах, чем черные дыры.

Это интересно: Черные дыры могут оказаться порталами для путешествий сквозь пространство и время

Как рентгеновские телескопы помогают изучать Вселенную?

До сих пор рентгеновские телескопы могли заглядывать очень глубоко в центр Галактики, чтобы наблюдать раннюю Вселенную. Но собрать большие популяции черных дыр, нейтронных звезд и звездных скоплений и создать большой каталог, который можно было бы использовать для изучения их космологической эволюции непростая работа.

Телескоп eROSITA использует множество технологий, первоначально разработанных для ветерана космического телескопа ЕКА XMM Newton, который вращается вокруг Земли с 1999 года. По словам автора нового исследования, технические изменения, внесенные командой Института Макса Планка и их сотрудниками, позволяют новому телескопу получать изображения того же качества, что и XMM-Newton, но в гораздо большем поле зрения.

eROSITA обнаруживает яркое рентгеновское свечение, испускаемое горячим газом в скоплениях галактик, которые являются самыми сложными структурами во Вселенной.

Космический телескоп eROSITA начал делать первые снимки в октябре 2019 года. С тех пор он завершил три обзора всего неба карты, отражающией распределение источников рентгеновского излучения во Вселенной.

Как пишет портал Space.com, эти данные еще не были опубликованы в научном журнале, но как сообщают авторы исследования, каталоги содержат информацию о 3 миллионах источников рентгеновского излучения черных дырах, нейтронных звездах и скоплениях галактик.

Около 77% этих источников далекие черные дыры в других галактиках, 20% — нейтронные звезды, звезды и черные дыры в Млечном Пути. Оставшиеся 3% — это скопления галактик, сообщают ученые.

За 50 лет рентгеновской астрономии до появления eROSITA, в общей сложности, если суммировать все рентгеновские источники, открытые всеми космическими миссиями, их было около миллиона. «Мы уже обнаружили в три раза больше, чем было известно раньше, хотя кое-какие из обнаруженных объектов предстоит подтвердить». сообщили журналистам авторы новой научной работы.

Перед вами самые первые снимки, которые eROSITA прислал на Землю скопления галактик A3391 и A3395

Словом, точно так же, как Gaia позволила ученым перейти от изучения отдельных звезд к визуализации их движений и динамики внутри галактики (и сделать скачок в понимании ее эволюции), eROSITA, вероятно, открывает совершенно новые возможности.

Читайте также: Получена первая карта наблюдаемой Вселенной в рентгеновском излучении

Как звездные кластеры превращаются из «деревень» в «города»

инверсно, что астрономы особенно взволнованы способностью eROSITA многое рассказать об эволюции скоплений галактик больших группировок галактик (от сотен до тысяч), удерживаемых вместе гравитацией. Кластеры продукт столкновений галактик, начали возникать около 10 миллиардов лет назад и неуклонно росли и расширялись на протяжении миллиардов лет от небольших «деревень» до «мегаполисов».

eROSITA, будучи способна видеть объекты на таком расстоянии, что их свету потребовалось бы 7 миллиардов лет, чтобы достичь своих детекторов, позволит астрономам реконструировать эволюцию этих массивных структур на протяжении веков.

Скопления можно увидеть без рентгеновских телескопов, но может быть трудно отделить их от остальной части населения галактики», отмечают исследователи. То, что мы видим в рентгеновских лучах это газ между галактиками в скоплении, который становится очень горячим и испускает это рентгеновское свечение. На полученных изображениях на самом деле очень легко различить эти скопления из-за того, как они светятся.

Рентгеновский телескоп eROSITA перед запуском на борту ракеты-носителя «Протон» 13 июля 2019 года

Изучая скопления на разных расстояниях (и, следовательно, разного возраста), астрономы смогут создать временную шкалу их эволюции и пролить свет на процесс, который ей управляет.

Как получить самую подробную карту Вселенной?

Однако измерения eROSITA необходимо будет объединить с данными других обсерваторий, включая Gaia, и некоторыми наземными крупномасштабными обсерваториями, такими как будущая обсерватория Веры Рубин, чтобы получить наиболее точную информацию о том, где именно расположены кластеры.

Напомню, что первый выпуск данных eROSITA, обнародованный в июне на заседании Европейского астрономического общества в 2021 году, содержал данные, собранные в течение первых двух месяцев деятельности космического телескопа.

Наблюдаемая Вселенная в рентгеновском диапазоне

Вам будет интересно: Ученые впервые уловили свет за черной дырой! Рассказываем, как им это удалось

Свою основную научную задачу миссия завершит в 2023 году, но астрономы надеются, что она будет функционировать еще много лет. В любом случае, каталоги объектов, излучающих рентгеновские лучи, в нашей Вселенной будут занимать ученых на десятилетия вперед. И это здорово, ведь нет ничего интереснее, чем наша Вселенная.

Сверхмассивные черные дыры при столкновении друг с другом ведут себя странно

Осенью 2017 года наши знания о Вселенной изменились навсегда. И хотя существование гравитационных волн предсказывал Альберт Эйнштейн еще в 1916 году (при этом сомневаясь, что их вообще можно обнаружить), ученые все же смогли это сделать. Физики международных коллабораций LIGO и VIRGO впервые зафиксировали гравитационные волны в 2015 году, а два года спустя стали лауреатами Нобелевской премии по физике. Источником небольших искажений пространства и времени (то есть гравитационных волн) стало столкновение двух сверхмассивных черных дыр. Поиски так называемой ряби во Вселенной продолжаются и недавно ученые опубликовали свежие данные оказывается, сверхмассивный черные дыры могут захватывать несколько черных дыр, значительно уступающих ей в размерах.

Физика черных дыр

Массивные объекты, способные поглотить все, что волею случая оказалось поблизости, физики называют черными дырами. Считается, что вся информация, поглощенная этими космическими монстрами, остается в них навсегда. Ничто, даже кванты самого света, не могут вырваться наружу.

В 2019 году ученым удалось невероятное и мир наконец увидел черную дыру, но если точнее, то ее горизонт событий. Фотографии сверхмассивного объекта, расположившегося в 55 миллионах световых лет от Земли, вновь подтвердили правоту Эйнштейна.

И несмотря на то, что общей теории относительности (ОТО) уже больше ста лет, что в целом немало, мы только-только начали узнавать Вселенную. Вот только это знакомство принесло немало вопросов. В том числе и о черных дырах.

Черная дыра область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что даже фотоны не света не могут ее покинуть.

Например, британский физик-теоретик Стивен Хокинг еще в 1970-х годах предположил, что черные дыры испускают слабое излучение. Которое, в конечном итоге уносит энергию прочь от черной дыры. Исследователи по всему миру пытаются разрешить этот парадокс и, кажется, уже близки к разгадке.

Читайте также: О чем говорит странная физика черных дыр? Обсуждаем самые невероятные гипотезы

И пока одни исследователи пытаются понять сложную эволюцию этих космических объектов, их коллеги совершают умопомрачительные открытия. Так, согласно результатам нового исследования, опубликованного в журнале Nature, черные дыры не только сталкиваются друг другом. Оказалось, чем больше размер черной дыры, тем больше себе подобных она может поглотить.

Слияние и поглощение

Начнем с того, что астрономам известно о существовании двух типов черных дыр. Первые образуются из умирающих звезд, а их масса, вероятно, в десятки раз больше массы нашего Солнца. Вторые сверхмассивные черные дыры, напротив, скрываются в центре галактик (включая Млечный Путь) и могут содержать массу, в миллионы раз превышающую массу их крошечных собратьев.

Несколько лет назад ученые зафиксировали необычный сигнал под названием GW190521 (астрономы называют сигналы гравитационных волн датой их наблюдения, поэтому GW190521 отмечает гравитационную волну, обнаруженную 21 мая 2019 года). Сигнал, по мнению авторов научной работы, является самым удивительным открытием на сегодняшний день. Дело в том, что у некоторых черных дыр вообще нет круговой орбиты, ведущей к слиянию.

Не пропустите: Что такое гравитационные волны. Когда и как их открыли

Сверхмассивные черные дыры состоят из достаточного количества материи, перевешивая своих собратьев размером со звезду в миллионы раз.

Еще одна странность заключается в том, что одна из сталкивающихся черных дыр сама по себе результат столкновения. Более того, слияние нескольких черных дыр произошло в космическом пространстве, заполненным этими обитателями Вселенной. Как правило, сверхмассивные объекты встречаются в центрах галактик. Но что будет, если три черные дыры попадут в диск, окружающий сверхмассивную черную дыру?

Дальнейшие события, вероятно, будут происходить быстро. И странно. Результатом слияния, произошедшего в мае 2019 года, по-видимому, стала черная дыра, размер которой колеблется, вероятно, от 100 до 1000 масс нашего Солнца, пишут авторы научной работы.

И хотя слияние, вероятно, привело к образованию черной дыры среднего размера (примерно в 100-1000 раз превышающей массу Солнца), поблизости скрывалось кое-что необычное. Согласно новой гипотезе, одна из черных дыр, участвовавших в наблюдаемом столкновении, ранее уже сталкивалась с себе подобными. Если бы это было так, то масса новообразованной черной дыры в 142 раза превышала бы массу нашего Солнца.

Хотите всегда быть в курсе новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

Хаос во Вселенной

Итак, что происходит, когда сверхмассивная черная дыра захватывает три другие в чудовищный диск, вращающийся вокруг нее? Ответ прост: время и пространство начинают скручиваться и изгибаться. Чтобы понять, как такое возможно, физики создали компьютерную модель столкновения этих объектов.

«Если в сверхмассивную черную дыру попадают другие черные дыры, она образует массивный диск материи, вращающийся вокруг нее, подобно планетам Солнечной системы, только очень большого размера», объясняет Имре Бартоса, физик из Университета Флориды и соавтор научной работы.

Доказать существование черных дыр ученым удалось совсем недавно.

В этом космическом танце место планет занимает активное ядро галактики (то есть сверхмассивная черная дыра). Будучи окруженной черными дырами меньшего размера со всех сторон, она притягивает их словно шарики, брошенные в воронку. Эту модель астрономы определили как почти двумерную систему, а виновником происходящего вновь оказалась сила гравитации сверхмассивный черной дыры.

Больше по теме: Как умирают черные дыры?

Как выяснили астрономы, близкое расположение черных дыр друг с другом превращает место проишествия в хаос гравитационные волны сталкиваются друг с другом, тем самым растягивая и разрушая ткань самой Вселенной.

Но две черные дыры на самом деле не вращались друг вокруг друга при столкновении это означает, что их орбиты были эллиптическими, скорее овальными, а не круговыми. Это странно, ведь сила гравитации, возникающая при столкновении двух черных дыр, заставила бы объекты двигаться по круговым траекториям. Но этого не произошло.

Космос странное место

Словом, ничего подобного никто раньше не видел. К тому же, в научных кругах считалось, что помешать силе гравитации двух черных дыр, приближающихся к столкновению, не может ничто.

В конечном итоге исследователи пришли к выводу, что вероятность подобных необычных слияний в компьютерной модели зависит от характеристик диска, окружающего сверхмассивную черную дыру. Следующим шагом, по их словам, будет обнаружение все большего числа столкновений с черными дырами. Так что будем ждать дальнейших исследований, ведь Вселенная место удивительное.

Центр Млечного Пути одно из самых труднодоступных мест для астрономических наблюдений.

На протяжении многих лет ученые мечтали заглянуть в сердце Млечного Пути. Удивительно, но их мечта наконец сбылась: с помощью сети обсерваторий проекта Телескоп горизонта событий (EHT) астрономы опубликовали первое в истории изображение Стрельца А* сверхмассивной черной дыры в центре Галактики. Ее масса превышает солнечную в 4 миллиона раз и находится на расстоянии 27 тысяч световых лет от Земли. Но так как черные дыры притягивают к себе все объекты поблизости, увидеть их невозможно (слишком уж они темные). В отличие от светящейся уничтоженной материи, которая кружится над пропастью со скоростью близкой к скорости света. Получить это изображение было «фантастически сложно». К счастью, разработанные алгоритмы будут использоваться в других наблюдениях.

Изображение Стрельца А* результат работы проекта "Телескоп горизонта событий (EHT), который зафиксировал свет, искривленный гравитацией черной дыры в самом сердце нашей Галактики

Сердце Галактики

Черные дыры представляют собой объекты в пространстве-времени, гравитационное притяжение которых поглощает все, что находится поблизости. Эти таинственные небесные тела притягивают свет и материю, что вращаются вокруг, искривляя пространство и время.

Технически увидеть черную дыру невозможно ни свет, ни материя не могут вырваться за пределы ее горизонта событий. Это революционное открытие, помимо прочего, доказывает, что в центре нашей Галактики находится один из самых непостижимых объектов во Вселенной.

Черная дыра в центре Млечного Пути располагается в 26 000 световых лет от нашей планеты

Интересный факт
Команда потратила пять лет на анализ данных, полученных в апреле 2017 года. Сеть радиотелескопов Event Horizon telescope (EHT) охватывает территории от Антарктиды до Испании и Чили.

В 2019 году исследователи опубликовали первое изображение черной дыры в галактике Messier 87. Безусловно, для неподготовленного зрителя изображение Стрельца А* похоже на снимок черной дыры M87, но, как утверждает команда EHT, эти объекты сильно отличаются друг от друга.

Лично я доволен тем фактом, что мы наконец доказали существование черной дыры в центре нашей галактики, рассказал журналистам The Guardian член коллаборации EHT профессор Зири Юнси из Университетского колледжа Лондона.

Вселенная переполнена галактиками и черными дырами. Это научный факт

Астрофизики полагают, что в центре практически всех галактик во Вселенной, включая Млечный Путь, располагаются черные дыры. Когда свет засасывает в бездну вместе с перегретым газом и пылью, он изгибается и скручивается под действием гравитации.

Кстати, в будущем ученые намерены явить миру первое в истории видео черной дыры и того, как она поглощает все вокруг себя. Подробнее о революционных планах астрономов мы рассказывали в этой статье, не пропустите.

Чем питаются черные дыры

В ходе пресс-конференции 12 мая 2022 года астрономы представили изображение, полученное с помощью EHT. Однако создать хорошее и достоверное изображение Стрельца А* невероятно сложно. В том числе потому, что черная дыра в Млечном Пути ведет себя неспокойно.

В 2017 году ученые доказали существование гравитационных волн

Несмотря на отсутствие стабильности, изображение Стрельца А* вновь подтвердило предсказания Эйнштейна и его общей теории относительности (ОТО): черная дыра в центре Галактики соответствует размерам, предсказанным уравнениями знаменитого физика. Представить размер Sagittarius A* можно, сравнив ее с орбитой Меркурия вокруг Солнца.

Читайте также: Могут ли гравитационные волны разрешить кризис космологии?

Как правило черные дыры в сердцах галактик поглощают все близлежащие объекты в огромном количестве. Тем более удивительно, что Стрелец А*, питается довольно скромно. По словам исследователей наша черная дыра «сидит на голодной диете» в ее центр попадает очень мало материала, но именно эта особенность позволила астрономам совершить новаторское открытие.

Большая разница

Первым в истории изображением тени черной дыры в центре галактики Messier 87 мир наслаждается последние три года. М87 находится на расстоянии 53 миллионов световых лет от нашей планеты, являясь домом для, по меньшей мере, 1 триллиона звезд.

Черная дыра М87. Снимок представлен в 2019 году

Более того, черная дыра M87 одна из крупнейших во Вселенной. Ее масса превышает солнечную в 6,5 миллиардов раз и поглощает огромное количество материи, выбрасывая энергию в космическое пространство. Подробнее о черной дыре в галактике Messier 87, мы рассказывали ранее.

Возвращаясь к Стрельцу А*, необходимо отметить, что полученные данные дарят нам представление о более стандартном состоянии черных дыр: тихом и неподвижном. По мнению астрономов, поведение черной дыры в Млечном Пути для многих галактик является нормой.

Сравнить полученные наблюдения можно с попыткой сфотографировать щенка, который гоняется за собственным хвостом, с помощью камеры с медленной выдержкой, объясняют исследователи.

Так как Стрелец А* относительно небольшая черная дыра, пыль и газ в ее аккреционном диске вращаются по орбите, создавая движущуюся цель от одного наблюдения к другому. Напомним, что аккреационный диск черной дыры представляет собой большую массу вещества, которое разогревается до огромных температур и вращается вокруг галактического центра.

Это интересно: Что скрывают звезды, вращающиеся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики?

Телескоп горизонта событий

Телескоп горизонта событий EHT улавливает излучение, испускаемое частицами внутри аккреционного диска черной дыры: пятнистое гало на полученных изображениях показывает свет, искривляемый мощной гравитацией черной дыры.

Event Horizon Telescope работает как единое целое

Event Horizon Telescope это глобальный радиоинтерферометр со сверхдлинной базой. Свое название EHT получил в честь «горизонта событий» точки в пространстве, покинуть которую не может даже свет. И если говорить простым языком, то EHT, по сути, образует единый виртуальный телескоп «размером с Землю».

Целью будущих исследований может стать Единорог ближайшая к Земле черная дыра

Все восемь радиотелескопов на разных континентах синхронизируются друг с другом при помощи атомных часов и суперкомпьютеров для обработки данных. Стоимость этого уникального проекта составляет около 60 миллионов долларов, 28 из которых поступили от Национального научного фонда США.

Фотография тени Стрельца А* это результат технически сложных наблюдений и инновационных вычислительных алгоритмов, заявила на пресс-конференции Кэтрин Боуман из Калифорнийского технологического института.

Новейшие астрономические инструменты позволяют нам узнать Вселенную

Наблюдения за объектом велись целых пять лет, а полученное изображение Стрельца А* результат работы более 300 ученых из 80 стран мира. Снимок, представленный на официальной пресс-конференции 12 мая, составлен из нескольких тысяч изображений черной дыры.

Еще больше интересных статей о звездах, галактиках и тайнах Вселенной читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте

В конечном итоге ученые надеются, что наблюдение за целым рядом черных дыр, как довольно спокойных, так и турбулентных, может помочь ответить на многочисленные вопросы об эволюции галактик сегодня ответа на вопрос о том, что появилось раньше галактика или черная дыра не существует.

Еще один немаловажный аспект нового открытия это эмоциональная связь с сердцем родной Галактики. Согласитесь, есть что-то захватывающее в том, что мир наслаждается снимком центра Млечного Пути. Впервые в истории. Результаты команды EHT опубликованы в специальном выпуске научного журнала Astrophysical Journal Letters.

Краткая история черной дыры Стрелец А* в одной картинке

Теперь команда EHT работает над расширением сети телескопов и проводит модернизацию, которая в будущем позволит получить еще более потрясающие изображения и даже фильмы о черных дырах. По мнению исследователей, работа над проектом объединяет: язык, континенты и даже галактики не могут стоять на пути великих возможностей человечества. Ведь чтобы добиться революционных открытий, мы должны работать сообща и трудиться для всеобщего блага. Согласны?

Последние комментарии