Черные дыры довольно часто обсуждаются в научных дискуссиях и являются самими загадочными явлениями нашей Вселенной. Но что же такое черные дыры? Черные дыры – это сингулярные возмущения в пространственно-временном континууме. Из всех существующих объектов во Вселенной, черные дыры внушают для человечества тревогу и определенный страх. О существовании черных дыр стали говорить еще за 150 лет до того, как Эйнштейн представил свою теорию относительности, а убедительно доказательство черных дыр человечество получило совсем недавно. Один из теоретиков теории относительности сказал, что теория относительности Эйнштейна не отрицает существование черных дыр, но в реальных условиях такие объекты не могут появиться.
Давайте отходить от того, что общая теория относительности предназначена для решения вопроса гравитации. Если вспомнить не менее важный закон тяжести Ньютона, то между двумя массивными телами во Вселенной (планетами, звездами) действует сила взаимного притяжения. Такое гравитационное притяжение объясняет такое явление, как вращение нашей планеты вокруг Солнца. Общая же теория относительности на данное явление имеет свои объяснения. Если в нашей космической системе присутствует такое массивное тело, как Солнце, то оно способно проминать пространство-время своим весом, что нарушает равномерность его ткани. Это можно представить, если взять акробатический батут и положить на его эластичную поверхность шар для боулинга. Таким образом, и Солнце действует на «поверхность» пространство-время.
Давайте дальше рассматривать эту картину. Солнце образует в пространстве воронку вокруг, которой Земля катается как на блюдце. Но рассматривать такой пример на батуте не стоит, так как меньший шар будет терять в скорости и постепенно по круговой траектории сближаться с большим шаром. Также понятие гравитации, которое мы наблюдаем в повседневной жизни, можно описать как изменение геометрии пространства-времени, а не понятия силы, как утверждал Ньютон. Ученые считают, что на сегодняшний день самым лучшим объяснением гравитации является общая теория относительности.
Давайте опять вернемся к нашему акробатическому батуту. Представьте себе, что мы постоянно будем увеличивать массу шара, но при этом оставим размерные характеристики без изменений. Так как поверхность у нас эластична, а шар увеличивается в массе, то в определенный момент произойдет удаление краев поверхности от нашего шара и перестанет существовать, как поверхность. Во Вселенной происходит такая же картина, когда объект набирает массу и плотность материи до тех пор, пока за ним не захлопнется пространственно-временная «ловушка», ткань пространства-времени смыкается и данный объект теряет связь со всей Вселенной, он становится невидимым. Примерно так образуется черная дыра.
Характерной особенностью черных дыр является то, что они поглощают все и ничто из них не возвращается. Данное свойство также касается и световых лучей, что дало название данному явлению – черные дыры. Тело, которое способно поглотить весь свет, падающий на его поверхность и «не вырабатывающее» собственного излучения, можно считать черным. Существует такой термин, как радиус Шварцшильда – критическое расстояние приближения тела к центру черной дыры. Если тело приблизилось на такое расстояние, то обратной дороги ему уже нет. Немецкий астроном Карл Шварцшильд в свое время использовал уравнения общей теории относительности Эйнштейна и вычислил показание гравитационного поля вокруг массы нулевого объема. К примеру, для Солнца радиус Шварцшильда составляет 3 км. Это значит то, чтобы превратить Солнце в черную дыру понадобится уплотнить его до размера небольшого города в радиусе.
По теории относительности внутри радиуса Шварцшильда происходят еще более удивительные явления: все вещество черной материи устремляется по направлению к бесконечно малой точке с бесконечно малой плотностью, которая расположена в самом центре. В математике такой объек5т охарактеризовали, как сингулярное возмущение. Экспериментально проверить верность данной теории мы не можем, так как, попав внутрь радиуса Шварцшильда, ни один из объектов еще не возвращался.
Поэтому человечество не может рассмотреть черную дыру в прямом смысле слова, но многие ученые утверждают, что они существуют, так как существует масса косвенных доказательств действия их гравитационного поля на материю вокруг неё.
Внутри Млечного пути ученые выявили массивную черную дыру, которая имеет массу в миллионы раз большую массы нашего Солнца. Это объясняет тот факт, что существуют сверхмассивные черные дыры, которые были обнаружены вследствие наблюдений за траекторией движения межзвездного газа и космической пыли вблизи центров галактик. Исходя из наблюдений, астрономы выявили, что газы вращаются вокруг невидимого сверхмассивного объекта. А простые математические расчеты законов механики Ньютона доказывают, что объект, который притягивает межзвездные газы и пыль обладает чудовищной массой. Такое закручивание газов внутри Галактик могут производить только черные дыры. На сегодняшний день астрофизикам удалось выявить около десяти черных дыр в центрах ближних к нам Галактик.
