Мы слышим, что черные дыры поглощают весь падающий на них свет. И все же мы слышим о черных дырах, сияющих так ярко, что мы можем видеть их на полпути через Вселенную. В чем дело? Что он?
Я вспоминаю классический эпизод «Путеводителя по космосу», где я дал чрезвычайно увлекательное и краткое объяснение того, что такое квазар. Не помните ту серию? Ну это было супер. Просто супер. Ладно бездельники, подведем итоги.
Квазары - самые яркие объекты во Вселенной, видимые на миллиардах световых лет. Скорее всего, побледнение жизни от всего на пути луча радиации от маяка смерти. Они возникают, когда сверхмассивная черная дыра активно питается материалом, излучающим массу радиации. Черные дыры, конечно же, представляют собой области пространства с такой сильной гравитацией, откуда ничто, даже сам свет, не может уйти.
Но подождите, не так быстро «резюмируйте» Фрейзера Кейна. Я называю махинации. Если черные дыры поглощают все падающее на них излучение, как они могут быть яркими?
Вы, Фрейзер Каин, былого дня, не можете иметь и то, и другое. Это либо вихрь полного разрушения, поглощающий всю материю и свет, попадающие в них, ЛИБО, поочередно, свет может ускользнуть, что по-прежнему звучит хорошо. Я имею в виду, это могло быть ГДЕ НИКТО НЕ МОЖЕТ УБЕЖАТЬ, кроме света.
Если вы признаете, что в прошлом ошибались, мы поместим вас во временный конус стыда и продолжим серию. Верно? Верно? Неправильный.
Давайте рассмотрим. Черные дыры - причудливые сложные звери, многослойные. И я не имею в виду, что у некоего абстрактного Чоприана «много связей на разных уровнях». Они - тупица из адского пейзажа в стиле Сэма Нила «Горизонт событий». Давайте посмотрим на анатомию черной дыры, и все должно встать на свои места, включая ужас.
В самом сердце черной дыры находится сингулярность. Это область сжатого вещества, которое раньше было звездой, или, в случае сверхмассивной черной дыры, массой в миллионы или миллиарды раз больше массы звезды. Астрономы понятия не имеют, как выглядит или ведет себя сингулярность, потому что наше понимание физики полностью ломается вместе с остальной частью нашего мозга.
Иллюстрация Cygnus X-1, еще одной черной дыры звездной массы, расположенной на расстоянии 6070 лет назад. (НАСА / CXC / М. Вайс)
Возможно, что сингулярность - это сфера из экзотической материи, а может, она постоянно сжимается до бесконечно малых размеров. Это также может быть пирог со свининой. Мы никогда не узнаем, потому что ничто не движется достаточно быстро, чтобы вырваться из черной дыры, даже свет.
Возможно, чтобы убежать, вам нужно было бы лететь в 10 раз быстрее скорости света. Или, может быть, в триллион раз больше скорости света. Что упрощает; насколько мы можем судить, ничто не может двигаться быстрее скорости света, и поэтому ничто не ускользает.
По мере удаления от сингулярности сила тяжести уменьшается. Вначале вам по-прежнему требуется, чтобы вы двигались быстрее света. Вы, наконец, достигнете очень специфической точки, в которой убегающая скорость в точности равна скорости света. Это горизонт событий, и он находится на разном расстоянии от сингулярности с каждой черной дырой. Это линия. В пределах горизонта событий свет обречен, за пределы горизонта событий он может ускользнуть. Это леденящая оболочка, окружающая невообразимый шоколадный кошмар физики.
Поэтому, когда мы видим яркие черные дыры, такие как квазар, мы на самом деле не видим свет, исходящий изнутри самой черной дыры или отраженный от ее поверхности. Мы видим материал, который накапливается за пределами горизонта событий. При всем своем ненасытном голоде гравитационные глаза черной дыры намного больше ее желудка, и она может только так быстро питаться. Лишний материал накапливается вокруг лица черной дыры и образует огромный диск из материала, точно так же, как я в ресторане Pizza Hut за 5 долларов, который вы можете съесть в буфете. Эта пицца нагревается до размеров ядра звезды и начинает излучать излучение в космос.
WFPC2-изображение спиралевидного диска горячего газа в ядре активной галактики M87. Измерения HST показывают, что диск вращается так быстро, что в его центре находится массивная черная дыра.
Между прочим, все, что я сказал, касается невращающихся черных дыр. Физики всегда будут особо подчеркивать это. Оставьте ваши гневные комментарии астрофизикам, потому что я сказал волшебное кодовое слово умиротворения камнерезов: «Не вращается».
Конечно, черные дыры вращаются и могут вращаться почти со скоростью света. И это вращение изменяет природу горизонта событий черной дыры таким образом, что усложняет математические вычисления. Все это вращение генерирует мощные магнитные поля вокруг черной дыры, которые фокусируют струи вещества, вылетающие на сотни тысяч световых лет. Когда мы видим эти яркие квазары, мы смотрим прямо на них своими тонкими глазками.
Итак, как мы можем увидеть свет, исходящий от черных дыр, когда черные дыры поглощают весь свет? Это не из черных дыр. Он исходит из перегретой области мусора вокруг черной дыры. И, тем не менее, все, что упадет за горизонт событий, будь то свет, барахло, ты, я или Grumpy Cat, этого больше никогда не увидят.
Какая ваша любимая научно-фантастическая черная дыра? Расскажите нам в комментариях ниже.
Спасибо за просмотр! Никогда не пропустите выпуск, нажав подписаться. Наше сообщество Patreon - причина, по которой проходят эти шоу. Мы хотели бы поблагодарить Марселя-Яна Крийгсмана и остальных участников, которые поддерживают нас в создании отличных материалов по космосу и астрономии. Участники получают предварительный доступ к эпизодам, дополнительным материалам, конкурсам и другим махинациям с Джеем, мной и остальной командой. Хотите принять участие в действии? Кликните сюда.
Подкаст (аудио): Скачать (Продолжительность: 5:16 - 4,8 МБ)
Подписывайся: Подкасты Apple | RSS
Подкаст (видео): Скачать (Продолжительность: 5:39 - 67,0 МБ)
Подписывайся: Подкасты Apple | RSS