Как мы додумались до черных дыр?

Черная дыра… Что-то есть в этом словосочетании пугающего, странного, непонятного. Но, успокоимся! Сейчас во всем разберемся и структурируем информацию. Для начала, важно понять саму идею и причину ее реализации в жизнь.

1. Черные звезды

Общая теория относительности Эйнштейна привела к тому, что теоретически возможно возникновение тел, которые не изучают свет. Причина тому – их сильная гравитация. Но никто и не мог поверить, что реально такие объекты могут существовать. Но, обо всем по порядку.

В конце 18 века Джон Митчелл рассуждал о свете. Он думал так: если выстрелить из пушки, то ядро улетит от поверхности Земли или любого другого тела только в том случае, если его скорость будет достаточно высокой.

Если вместо ядер представить частицы света, то они улетят с поверхности любого объекта в космосе. Однако, англичанин вычислил ту массу, которая не позволит вырваться лучам света из объекта. Следовательно, в космосе могут существовать «звезды», которых мы не видим, так как их сила притяжения не позволяет свету уходить в окружающее пространство.

2. Замороженное время

В начале 20 века Карл Шварцшильд (коллега Эйнштейна по Берлинской академии наук) выяснил, что для того, чтобы тело действительно стало абсолютно «черным» (т.е. не смогло бы испускать со своей поверхности никакие сигналы), оно должно сильно уменьшиться.

Карл Шварцшильд
Карл Шварцшильд

Это так называемый гравитационный радиус (радиус горизонта событий). Для Солнца его значение равняется 3 км, а для Земли – 1 см.

Горизонт событий – это некая граница, за которой ничто не может ее преодолеть.

По сути, тело с высокой гравитацией замедляет время при приближении его размера к гравитационному радиусу. На границе время останавливается, свет замораживается. За пределами же объекта – ничего ровным образом не меняется. Только вблизи него.

3. Пределы масс

Так как Эйнштейн, Шварцшильд не верили в существование такого рода объектов в природе, они не продолжили их изучение.

Зато молодой астрофизик из Индии Чандрасекар, изучавший эволюцию звезд, доказал, что не все звезды превращаются в белые карлики. Так считали многие, поэтому более плотное тело не приходило никому в голову.

Субраманьян Чандрасекар
Субраманьян Чандрасекар

Этот ученый показал, что если масса звезды выше солнечной на 40%, то она уже не сможет становиться белым карликом. Возникнет другой объект.

Ф. Цвикки, а за ним и Л. Ландау, пришли к умозаключению, что большие звезды после взрыва оставляют после себя сгустки плотной материи, которую назвали нейтронной звездой.

Есть ли предел на массу нейтронной звезды? Над этим задумались другие ученые.

4. Trou noir (франц. – «черная дыра»)

Роберт Оппенгеймер (будущий изобретатель американской атомной бомбы) пришел к выводу, что предел массы нейтронной звезды существует. Насколько он конкретен, вычислить не смогли, однако уже тогда понимали, что он не настолько велик.

Роберт Оппенгеймер
Роберт Оппенгеймер

По приблизительным прикидкам ученого и его учеников (Волков, Снайдер) критическая масса для нейтронной звезды не превышает 3 солнечных масс. Следовательно, более массивные светила приобретают иное состояние. Коллапсирующая звезда сжимается до своего гравитационного радиуса. После этого процессы не останавливаются, а продолжают сжимать тело. В то время ученые не рискнули об этом рассуждать, так как слишком уж радикальные выводы получались.

После этого ряд советских и мировых физиков подтвердили эти выводы и теоретически обосновали существование столь плотных странных объектов.

В 1967 году Джон Уилер впервые назвал эти тела черными дырами. С тех пор название крепко закрепилось как в науке, так и в общественном сознании.

Джон Уилер
Джон Уилер
--

Таким образом, существование черных дыр вытекает из расчетов выдающихся физиков. Сможем ли мы в ближайшее время найти «видимое» доказательство их существования? Попытки предпринимаются. Их много. Косвенных свидетельств немало. Осталось только реально продемонстрировать их влияние на окружающее пространство. Уже имеются проекты по поиску тени черной дыры в центре нашего Млечного пути.

Будем ждать…

Спасибо за просмотр. Подписывайтесь на канал.