Черные дыры — области в космосе, где гравитация настолько сильна, что ничто не сможет вырваться наружу. В наши дни это горячая тема в новостях. Половина Нобелевской премии по физике 2020 года была присуждена Роджеру Пенроузу за его математическую работу, показавшую, что черные дыры являются неизбежным следствием теории гравитации Эйнштейна. Андреа Гез и Рейнхард Генцель разделили между собой вторую половину премии, показав, что массивная черная дыра находится в центре нашей Галактики. Черные дыры пугают по трем причинам. Если вы упадете в черную дыру, оставшуюся после смерти звезды, вас разорвет на куски. Кроме того, у массивных черных дыр в центре всех галактик ненасытный аппетит. А черные дыры — это места, где нарушаются законы физики. Профессор астрономии Аризонского университета Крис Импи изучает черные дыры более 30 лет. В частности, он сосредоточился на сверхмассивных черных дырах, которые скрываются в центре галактик. Большую часть времени они неактивны, но когда все же находятся в активном состоянии и поедают звезды и газ, область, близкая к черной дыре, может затмить всю галактику, в которой они находятся. Галактики, в которых активны черные дыры, называются квазарами. Несмотря на все, что мы узнали об этих загадочных областях пространства-времени за последние несколько десятилетий, ученым еще предстоит найти ответы на вопросы. Смерть от черной дыры Предполагается, что черные дыры образуются при смерти массивной звезды. После того, как ядерное топливо звезды исчерпано, ее ядро схлопывается до самого плотного состояния материи, которое только можно вообразить (в 100 раз плотнее, чем атомное ядро, настолько, что протоны, нейтроны и электроны больше не являются дискретными частицами). Поскольку черные дыры сами по себе темные, их можно обнаружить, когда они вращаются вокруг нормальной звезды. Свойства звезды позволяют астрономам делать выводы о свойствах ее темного соседа. Первой подтвержденной черной дырой стала Лебедь X-1 (Cygnus X-1) — самый яркий источник рентгеновского излучения в созвездии Лебедя. С тех пор около 50 черных дыр было обнаружено в системах, где нормальная звезда вращается вокруг черной дыры. Это ближайшие образцы из примерно десяти миллионов, которые, как ожидается, разбросаны по Млечному Пути. Черные дыры — это могилы материи. Ничто не может избежать их, даже свет. Любого человека или предмет, которые туда упадут, будет ждать спагеттификация (идея, популяризированная Стивеном Хокингом в его книге «Краткая история времени»). При спагеттификации сильная гравитация черной дыры растянула бы ваши кости, мышцы, сухожилия и даже молекулы. Голодный зверь в каждой галактике Наблюдения с помощью космического телескопа «Хаббла» за последние 30 лет показали, что все галактики имеют черные дыры в своих центрах. У больших галактик есть большие черные дыры. Природа знает, как создавать черные дыры разных массовых диапазонов: от звездных мертвецов, в несколько раз превышающих массу Солнца, до монстров, которые в десятки миллиардов раз более массивны. Это похоже на разницу между яблоком и Великой пирамидой в Гизе. Только в прошлом году астрономы опубликовали первое в истории изображение черной дыры и ее горизонта событий — монстра в семь миллиардов солнечных масс в центре эллиптической галактики M87. Она в тысячу раз больше черной дыры, находящейся в нашей Галактике. Эти черные дыры значительную часть времени темные, но когда их гравитация притягивает близлежащие звезды и газ, они вспыхивают, вызывая интенсивную активность и выбрасывая огромное количество излучения. Массивные черные дыры опасны по двум причинам. Первая — если вы подойдете слишком близко, гравитация поглотит вас. Вторая — если они находятся в активной фазе квазара, вы будете поражены излучением высокой энергии. Насколько ярок квазар? Представьте, что вы парите ночью над большим городом, таким как Лос-Анджелес. Примерно 100 миллионов огней от автомобилей, домов и улиц города соответствуют звездам в галактике. По этой аналогии черная дыра в активном состоянии подобна источнику света диаметром два с половиной сантиметра в центре Лос-Анджелеса, но который затмевает город в сотни или тысячи раз. Квазары — самые яркие объекты во Вселенной. Сверхмассивные черные дыры очень странные Самая большая черная дыра, обнаруженная на данный момент, весит в 40 миллиардов раз больше Солнца, или в 20 раз больше Солнечной системы. В то время как внешние планеты в нашей Солнечной системе проходят путь орбиты раз в 250 лет, этот гораздо более массивный объект проходит его раз в три месяца. Его внешний край движется со скоростью, вдвое меньшей скорости света. Как и все черные дыры, большие скрыты от глаз горизонтом событий. В их центрах находится сингулярность — точка в пространстве, где плотность бесконечна. Ученые не могут понять, что во внутренней части черной дыры, потому что законы физики там нарушаются. Время замирает на горизонте событий, а в сингулярности гравитация становится бесконечной. Хорошая новость о массивных черных дырах заключается в том, что вы можете выжить, упав в одну из них. Их гравитация сильнее, но сила растяжения слабее, чем у маленькой черной дыры, и она не убьет вас. Плохая новость в том, что ничто не может ускользнуть из-за горизонта событий, поэтому вы будете не в состоянии убежать или сообщить о своем опыте. По словам Стивена Хокинга, черные дыры испаряются медленно. В далеком будущем Вселенной спустя много времени после того, как все звезды умрут и галактики исчезнут из поля зрения ускоряющегося космического расширения, черные дыры будут последними выжившими объектами. По словам ученых, самым массивным черным дырам потребуется невообразимое количество лет, чтобы раствориться, — 10 в сотой степени или 10 с еще сотней нулей. Самые страшные объекты во Вселенной почти вечны. По материалам статьи «The scariest things in the universe are black holes – and here are 3 reasons» The Conversation