Астрономы обнаружили самую массивную черную дыру во Вселенной

b4331

Группа астрономов из Стэнфордского университета обнаружила в дальнем космосе самую массивную черную дыру из известных к настоящему времени. Как сообщается на сайте Space.com, ее масса в 10 миллиардов раз превышает массу Солнца. Это означает, что черная дыра, получившая обозначение Q0906+6930, может удерживать в своем гравитационном поле до тысячи солнечных систем, а ее вес эквивалентен весу всех звезд нашей галактики Млечный путь.
Найденный объект был отнесен к классу блазаров, поскольку черная дыра испускает потоки радиации. Он находится в центре галактики, расположенной в созвездии Большой Медведицы, на расстоянии 12,7 миллиардов световых лет от Земли. По словам адъюнкт-профессора Стэнфордского университета Роджера Романи (Roger Romani астрономы определили возраст черной дыры примерно в 12,7 миллиардов лет, то есть она образовалась всего через миллиард лет после "Большого взрыва", давшего начало Вселенной.
Таким образом, астрономы застали черную дыру на первоначальном этапе ее существования, что вызывает у них недоумение, как за такой короткий срок она смогла набрать такую большую массу. Роджер Романи объяснил, что для оценки массы объекта был использован количественный метод, включающий измерение скорости частиц и величину смещения Допплера в линиях их инфракрасного излучения.
Черные дыры невозможно увидеть, поэтому их наличие определяют по испускаемой радиации и гравитационному воздействию на соседние звезды. В целом, астрономы делят черные дыры на два типа - звездообразные и сверхмассивные. Звездообразные черные дыры формируются из разрушившихся массивных звезд, весящих в несколько раз больше Солнца, а сверхмассивные - могут достигать миллиардов солнечных масс.
Романи считает, что изучение "этого странного, аномального объекта" поможет лучше понять устройство Вселенной. Однако, он был бы очень удивлен, если бы в космосе существовало большое количество подобных черных дыр.
URL: http://lenta.ru/science/2004/06/29/blackhole/

tongan

А может это и есть центр Большого взрыва?

TashaV

неграмотно переведенная плохая статья
вот

Vikuschechka9

Или это то место, куда мы все будем засосаны

zuzaka

Поддерживаю.

b4331

А в чем неграмотность? Меня смущает лишь "черная дыра, получившая обозначение Q0906+6930, может удерживать в своем гравитационном поле до тысячи солнечных систем, а ее вес эквивалентен весу всех звезд нашей галактики Млечный путь." (ИМХО, непонятно что означает "может удерживать" и почему так мало) и странное совпадение "на расстоянии 12,7 миллиардов световых лет от Земли" с "возраст черной дыры примерно в 12,7 миллиардов лет". Напишите, пожалуйста, какие у Вас замечания к этой статье.

Afonya

Дыра, как дыра. Что непонятно о сверхмассивных (порядка миллиарда солнечных масс) дырах - то, что же с ними происходит со временем и почему все такие дыры обнаруживаются только на очень больших расстояниях, и следовательно, очень молоды.
Насчет
>странное совпадение "на расстоянии 12,7 миллиардов световых лет от Земли" с "возраст черной дыры примерно в 12,7 миллиардов лет".
Имеется ввиду, что сейчас ей 12,7 миллиардов лет (+возраст на тот момент, когда были излучены волны, дошедшие до нас сейчас но видят ее именно такой, какой она была 12,7 миллиардов лет назад. Здесь сначала измеряется расстояние до объекта, а потом делится на с и получается возраст

b4331

Что непонятно о сверхмассивных (порядка миллиарда солнечных масс) дырах - то, что же с ними происходит со временем и почему все такие дыры обнаруживаются только на очень больших расстояниях, и следовательно, очень молоды.
Может, они просто очень редкИ во Вселенной? Кстати, сверхмассивная дыра поменьше (порядка миллиона солнечных масс) обнаружена в центре нашего Млечного пути (т.е. строго говоря, доказано что она там должна быть).
Имеется ввиду, что сейчас ей 12,7 миллиардов лет (+возраст на тот момент, когда были излучены волны, дошедшие до нас сейчас но видят ее именно такой, какой она была 12,7 миллиардов лет назад. Здесь сначала измеряется расстояние до объекта, а потом делится на с и получается возраст

Да, но из текста возникает ощущение, что эти величины были получены/вычислены отдельно. Т.е. как я понимаю, возраст~расстояние вычисляется по величине "красного смещения", при этом видимо скорость расширения рассматривается как константа? И еще глупый вопрос: можно ли изготовить такой мощный телескоп, в который можно будет увидеть Большой Взрыв (ну или хотя бы сколь угодно близко к нему приблизиться?) Или свет от него -- это просто т.н. "реликтовое излучение"? Мне кажется, что все это я когда-то знал, но забыл...

TashaV

завтра напишу...

katya81

А разве черные дыры могут излучать?

zuzaka

Каэшна

stm6662307

Каэшна нэт

zuzaka

Каэшна да.

stm6662307

в какой области спэктра лэжит макимум излучения ?

stm6662307

это синхротронное излучение

zuzaka

> А разве черные дыры могут излучать?
- в вопросе не конкретизировалось, какое излучение требуется рассмотреть

stm6662307

да, точняк, можно ли считать вещество падающее на чорную дыру черной дырой так что ли ?

b4331

Кстати, когда-то я читал про квантовое испарение черных дыр (кажется, открытое Стивеном Хокингом). Так что черные дыры излучают и в прямом смысле (причем чем меньше дыра тем сильнее она светится, а совсем маленькие даже взрываются )

zuzaka

Вот, и это тоже

kachokslava

Сами чёрные дыры не излучают.
Вещество, находящееся рядом с ними двигается с гигантскими скоростями и нагревается до высоких температур и начинает излучать.
По такому характерному излучению _РЯДОМ_ с дырой и засекают их месторасположение.
Там ещё две струи характерные есть, излучающие в рентгеновском диапозоне (X-Ray jets). конкретно у этой одна из струй направлена примерно в нашем направлении.

b4331

Все же Вы, ИМХО, не вполне правы если учесть "квантовое испарение" черных дыр. Я понимаю, что этот эффект очень мал и для дыр обычного размера не может быть экспериментально обнаружен, но все же насколько я понимаю, при этом испарении в окрестности черной дыры рождаются пары частиц за счет ее энергии, причем одна падает в дыру, а другая улетает (я понимаю, что это грубое объяснение). Вы, конечно, можете возразить, что теория, одновременно использующая кванты и ОТО, не может быть корректной,
но история науки показывает, что сАми черные дыры были предсказаны с помощью теории тяготения Ньютона, хотя при этом ученые вышли за пределы ее применимости (и количественные предсказания были неверны).

kachokslava

Не совсем понял, что Вы имели в виду..
Опять же получается, что сама чёрная дыра не излучает - излучение исходит в окрестности ч.д.
В видимом спектре (в т.ч. с помощью радиотелескопов) это выглядит примерно так:



b4331

Черные дыры не так уж черны
До 1970 г. я в своих исследованиях по общей теории относительности сосредоточивался в основном на вопросе о том, существовала или нет сингулярная точка большого взрыва. Но как-то вечером в ноябре 1970 г., вскоре после рождения моей дочери Люси, ложась спать, я задумался о черных дырах. Из-за своей немощности я очень медленно готовлюсь ко сну, и поэтому у меня было много времени для размышлений. Тогда еще не было точного определения, какие точки пространства-времени лежат внутри черной дыры, а какие - снаружи. Но мы уже обсуждали с Роджером Пенроузом определение черной дыры как множества событий, из которого невозможно уйти на большое расстояние. Это определение стало сейчас общепринятым. Оно означает, что границу черной дыры, горизонт событий, образуют в пространстве-времени пути лучей света, которые не отклоняются к сингулярности, но и не могут выйти за пределы черной дыры и обречены вечно балансировать на самом краю (рис. 7.1). Это как если бы, убегая от полицейского, держаться на шаг впереди, не будучи в силах совсем оторваться от него.
Вдруг я понял, что пути лучей света па горизонте событий никогда не смогут сблизиться. Если бы это произошло, то лучи в конце концов пересеклись бы.
Как если бы наткнуться на кого-то другого, тоже убегающего от полицейского, но в противоположном направлении, - тогда оба будут пойманы. (Или же, в нашем случае, упадут в черную дыру). Но если бы эти лучи света поглотила черная дыра, то они не могли бы лежать на границе черной дыры. Следовательно, на горизонте событий лучи света должны всегда двигаться параллельно друг другу, т. е. поодаль друг от друга. Иначе говоря, горизонт событий (граница черной дыры) подобен краю тени - тени грядущей гибели. Если посмотреть на тень, создаваемую каким-нибудь очень удаленным источником, например Солнцем, то вы увидите, что на краю тени лучи света не приближаются друг к другу.
Если лучи света, образующие горизонт событий, т. е. границу черной дыры, никогда не смогут сблизиться, то площадь горизонта событий может либо оставаться той же самой, либо увеличиваться со временем, но никогда не будет уменьшаться, потому что ее уменьшение означало бы, что по крайней мере некоторые лучи света на границе черной дыры должны сближаться. На самом деле эта площадь будет всегда увеличиваться при падении в черную дыру вещества или излучения (рис. 7.2). Если же две черные дыры столкнутся и сольются в одну, то площадь горизонта событий либо будет больше суммы площадей горизонтов событий исходных черных дыр, либо будет равна этой сумме (рис. 7.3). То, что площадь горизонта событий не уменьшается, налагает важное ограничение на возможное поведение черных дыр. Я был так возбужден сделанным открытием, что почти не спал в ту ночь. На следующий день я позвонил Роджеру Пенроузу. Он согласился с моими рассуждениями. Я думаю, что на самом деле это свойство площадей Пенроузу было уже известно. Но он исходил из несколько иного определения черной дыры. Он не понял, что оба определения дают одинаковые границы черной дыры и, следовательно, одинаковые площади при условии, что черная дыра находится в состоянии, не изменяющемся со временем.
То, что площадь черной дыры не уменьшается, очень напоминает поведение одной физической величины - энтропии, которая является мерой беспорядка в системе. По своему повседневному опыту мы знаем, что беспорядок всегда увеличивается, если пустить все на самотек. (Попробуйте только прекратить дома всякий мелкий ремонт, и вы убедитесь в этом воочию!) Беспорядок можно превратить в порядок (например, покрасив дом но это потребует затраты усилий и энергии и, следовательно, уменьшит количество имеющейся "упорядоченной" энергии.
Точная формулировка приведенных рассуждений называется вторым законом термодинамики. Этот закон гласит, что энтропия изолированной системы всегда возрастает и что при объединении двух систем в одну энтропия полной системы больше, чем сумма энтропий отдельных исходных систем. В качестве примера рассмотрим систему молекул газа в коробке. Можно представить себе, что молекулы - это маленькие бильярдные шары, которые все время сталкиваются друг с другом и отскакивают от стенок коробки. Чем выше температура газа, тем быстрее движутся молекулы и, следовательно, тем чаще и сильнее они ударяются о стенки коробки, и тем больше создаваемое ими изнутри давление на стенки коробки. Пусть сначала все молекулы находятся за перегородкой в левой части коробки. Если вынуть перегородку, то молекулы выйдут из своей половины и распространятся по обеим частям коробки. Через некоторое время все молекулы могут случайно оказаться справа или опять слева, но, вероятнее всего, в обеих половинах коробки число молекул окажется примерно одинаковым. Такое состояние менее упорядочено, т. е. является состоянием большего беспорядка, чем исходное состояние, в котором все молекулы находились в одной половине, и поэтому говорят, что энтропия газа возросла. Аналогично представим себе, что вначале имеются две коробки, в одной из которых молекулы кислорода, а в другой - молекулы водорода. Если соединить коробки и вынуть общую стенку, то кислород и водород смешаются друг с другом. Наиболее вероятно, что через некоторое время в обеих коробках будет находиться довольно однородная смесь молекул кислорода и водорода. Это будет менее упорядоченное состояние, обладающее, следовательно, большей энтропией, чем начальное, отвечающее двум отдельным коробкам.
Второй закон термодинамики занимает несколько особое положение среди других законов науки, таких, например, как ньютоновский закон тяготения, потому что он выполняется не всегда, а только в подавляющем большинстве случаев. Вероятность того, что все молекулы газа в первой коробке через некоторое время окажутся в одной половине этой коробки, равна единице, деленной на много миллионов миллионов, но такое событие все же может произойти. Если же поблизости есть черная дыра, то нарушить второй закон, по-видимому, еще проще: достаточно бросить в черную дыру немного вещества, обладающего большой энтропией, например коробку с газом.
Тогда полная энтропия вещества снаружи черной дыры уменьшится. Разумеется, можно возразить, что полная энтропия, включая энтропию внутри черной дыры, не уменьшилась, но раз мы не можем заглянуть в черную дыру, мы не можем и узнать, какова энтропия содержащегося в ней вещества. Значит, было бы неплохо, если бы черная дыра обладала какой-нибудь такой характеристикой, по которой внешние наблюдатели могли бы определить ее энтропию и которая возрастала бы всякий раз при падении в черную дыру вещества, обладающего энтропией. После того как было открыто, что при падении в черную дыру вещества площадь горизонта событий увеличивается, Джекоб Бикенстин, аспирант из Принстона, предложил считать мерой энтропии черной дыры площадь горизонта событий. При падении в черную дыру вещества, обладающего энтропией, площадь горизонта событий черной дыры возрастает, и поэтому сумма энтропии вещества, находящегося снаружи черных дыр, и площадей горизонтов событий никогда не уменьшается.
Казалось бы, при таком подходе в большинстве случаев будет предотвращено нарушение второго закона термодинамики. Однако есть одно серьезное возражение. Если черная дыра обладает энтропией, то у нее должна быть и температура. Но тело, у которого есть некоторая температура, должно с какой-то интенсивностью испускать излучение. Все мы знаем, что если сунуть в огонь кочергу, она раскалится докрасна и будет светиться, но тела излучают и при более низких температурах, только мы этого обычно не замечаем из-за слабости излучения. Это излучение необходимо для того, чтобы не нарушался второй закон термодинамики. Итак, черные дыры должны испускать излучение. Но по самому их понятию черные дыры - это такие объекты, которые не могут испускать излучения. Поэтому создавалось впечатление, что площадь горизонта событий черной дыры нельзя рассматривать как ее энтропию. В 1972 г. мы с Брендоном Картером и нашим американским коллегой Джимом Бардином написали совместную работу, в которой говорилось, что, несмотря на большое сходство между энтропией и площадью горизонта событий, вышеупомянутая трудность существует и представляется неустранимой. Должен признаться, что эта статья писалась отчасти под влиянием раздражения, вызванного работой Бикенстина, который, как я считал, злоупотребил открытым мною ростом площади горизонта событий. Но в конце концов оказалось, что Бикенстин в принципе был прав, хотя наверняка даже не представлял себе, каким образом.
Будучи в Москве в сентябре 1973 г., я беседовал о черных дырах с двумя ведущими советскими учеными - Я. Б. Зельдовичем и А. А. Старобинским. Они убедили меня в том, что в силу квантово-механического принципа неопределенности вращающиеся черные дыры должны рождать и излучать частицы. Я согласился с физическими доводами, но мне не понравился их математический способ расчета излучения. Поэтому я занялся разработкой лучшего математического подхода и рассказал о нем на неофициальном семинаре в Оксфорде в конце ноября 1973 г. Тогда я еще не провел расчеты самой интенсивности излучения. Я ожидал получить лишь то излучение, которое Зельдович и Старобинский предсказали, рассматривая вращающиеся черные дыры. Но, выполнив вычисления, я, к своему удивлению и досаде, обнаружил, что даже невращающиеся черные дыры, по-видимому, должны с постоянной интенсивностью рождать и излучать частицы. Сначала я решил, что, вероятно, одно из использованных мной приближений неправильно. Я боялся, что если об этом узнает Бикенстин, то он этим воспользуется для дальнейшего обоснования своих соображений об энтропии черных дыр, которые мне по-прежнему не нравились. Однако чем больше я размышлял, тем больше убеждался в том, что мои приближения на самом деле правильны. Но меня окончательно убедило в существовании излучения то, что спектр испускаемых частиц должен быть в точности таким же, как спектр излучения горячего тела, и что черная дыра должна излучать частицы в точности с той интенсивностью, при которой не нарушался бы второй закон термодинамики. С тех нор многие самыми разными способами повторили мои расчеты и тоже подтвердили, что черная дыра должна испускать частицы и излучение, как если бы она была горячим телом, температура которого зависит только от массы черной дыры - чем больше масса, тем ниже температура.
Как же черная дыра может испускать частицы, если мы знаем, что ничто не выходит из нее за горизонт событий? Дело в том, говорит нам квантовая механика, что частицы выходят не из самой черной дыры, а из "пустого" пространства, находящегося перед горизонтом событий! Вот как это можно понять: то, что мы представляем себе как "пустое" пространство, не может быть совсем пустым, так как это означало бы, что все поля, такие, как гравитационное и электромагнитное, в нем точно равны нулю. Но величина поля и скорость его изменения со временем аналогичны положению и скорости частицы: согласно принципу неопределенности, чем точнее известна одна из этих величин, тем менее точно известна вторая. Следовательно, в "пустом" пространстве поле не может иметь постоянного нулевого значения, так как тогда оно имело бы и точное значение (нуль и точную скорость изменения (тоже нуль). Должна существовать некоторая минимальная неопределенность в величине поля - квантовые флуктуации. Эти флуктуации можно себе представить как пары частиц света или гравитации, которые в какой-то момент времени вместе возникают, расходятся, а потом опять сближаются и аннигилируют друг с другом. Такие частицы являются виртуальными, как частицы, переносящие гравитационную силу Солнца: в отличие от реальных виртуальные частицы нельзя наблюдать с помощью детектора реальных частиц. Но косвенные эффекты, производимые виртуальными частицами, например небольшие изменения энергии электронных орбит в атомах, можно измерить, и результаты удивительно точно согласуются с теоретическими предсказаниями. Принцип неопределенности предсказывает также существование аналогичных виртуальных пар частиц материи, таких, как электроны или кварки. Но в этом случае один член пары будет частицей, а второй - античастицей (античастицы света и гравитации - это то же самое, что и частицы).
Поскольку энергию нельзя создать из ничего, один из членов пары частица - античастица будет иметь положительную энергию, а второй - отрицательную. Тот, чья энергия отрицательна, может быть только короткоживущей виртуальной частицей, потому что в нормальных ситуациях энергия реальных частиц всегда положительна. Значит, он должен найти своего партнера и с ним аннигилировать. Но, находясь рядом с массивным телом, реальная частица обладает меньшей энергией, чем вдали от него, так как для того, чтобы преодолеть гравитационное притяжение тела и удержаться вдали от него, нужна энергия. Обычно энергия частицы все-таки положительна, но гравитационное поле внутри черной дыры так велико, что даже реальная частица может иметь там отрицательную энергию. Поэтому, если имеется черная дыра, виртуальная частица с отрицательной энергией может упасть в эту черную дыру и превратиться в реальную частицу или античастицу. В этом случае она уже не обязана аннигилировать со своим партнером, а покинутый партнер может либо упасть в ту же черную дыру, либо, если его энергия положительна, выйти из области вблизи черной дыры как реальная частица или как античастица (рис. 7.4). Удаленному наблюдателю покажется, что этот партнер испущен из черной дыры. Чем меньше черная дыра, тем меньше расстояние, которое придется пройти частице с отрицательной энергией до превращения в реальную частицу, и, следовательно, тем больше скорость излучения и кажущаяся температура черной дыры.
Положительная энергия испускаемого излучения должна уравновешиваться потоком частиц с отрицательной энергией, направленным в черную дыру. Согласно уравнению Эйнштейна Е = mc^2 (где Е - энергия, m - масса, а с - скорость света энергия прямо пропорциональна массе, а поэтому поток отрицательной энергии, входящий в черную дыру, уменьшает ее массу. Когда черная дыра теряет массу, площадь ее горизонта событий уменьшается, но это уменьшение энтропии черной дыры с лихвой возмещается энтропией испущенного излучения, так что второй закон термодинамики никогда не нарушается.
Кроме того, чем меньше масса черной дыры, тем выше ее температура. Поэтому, когда черная дыра теряет массу, ее температура и скорость излучения возрастают, и, следовательно, потеря массы идет еще быстрее. Пока еще не совсем ясно, что происходит, когда масса черной дыры в конце концов становится чрезвычайно малой, но наиболее логичным представляется, что черная дыра полностью исчезает в гигантской последней вспышке излучения, эквивалентной взрыву миллионов водородных бомб.
Температура черной дыры с массой, равной нескольким массам Солнца, должна быть равна всего одной десятимиллионной градуса выше абсолютного нуля. Это гораздо меньше, чем температура микроволнового излучения, заполняющего Вселенную (около 2,7ш выше абсолютного нуля). Следовательно, черные дыры должны излучать даже меньше, чем поглощать. Если Вселенной суждено вечно расширяться, то температура микроволнового излучения в конце концов упадет ниже температуры такой черной дыры и черная дыра начнет терять массу. Но и тогда ее температура будет настолько низкой, что она полностью испарится лишь через миллион миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов (единица с шестьюдесятью шестью нулями) лет. Это значительно превышает возраст Вселенной, который равен всего десяти или двадцати тысячам миллионов лет (единица или двойка с десятью нулями). Но, как говорилось в гл. 6, могли существовать первичные черные дыры с гораздо меньшей массой, образовавшиеся в результате коллапса нерегулярностей на очень ранних стадиях развития Вселенной. Такие черные дыры должны иметь гораздо более высокую температуру и испускать излучение с гораздо большей интенсивностью. Время жизни первичной черной дыры с начальной массой тысяча миллионов тонн должно быть примерно равно возрасту Вселенной. Первичные черные дыры с меньшими начальными массами должны были бы уже полностью испариться, а те, у которых начальные массы чуть-чуть больше, должны продолжать испускать рентгеновское и гамма-излучение. Эти виды излучения аналогичны световым волнам, но имеют гораздо меньшую длину волны. К подобным дырам едва ли подходит название черные: на самом деле они раскалены добела и излучают энергию с мощностью около десяти тысяч мегаватт.
Одна такая черная дыра могла бы обеспечить работу десяти крупных электростанций, если бы только мы умели использовать ее энергию. А это довольно трудно: наша черная дыра имела бы массу, равную массе горы, сжатую примерно до одной миллион миллионной (единица, деленная на миллион миллионов) сантиметра, т. е. до размеров атомного ядра! Если бы одна из таких черных дыр оказалась на поверхности Земли, то мы никак не могли бы предотвратить ее падение сквозь пол к центру Земли. Она колебалась бы взад-вперед вдоль земной оси до тех пор, пока в конце концов не остановилась бы в центре. Следовательно, единственное место для этой черной дыры, где излучаемую ею энергию можно было бы использовать, - это орбита вокруг Земли, а единственный способ привлечь черную дыру на эту орбиту - буксировать перед ней огромную массу, как морковку перед самым носом осла. Такое предложение выглядит не слишком реальным, по крайней мере в ближайшем будущем.
Но даже если мы не сможем использовать излучение этих первичных черных дыр, то велика ли возможность их увидеть? Можно было бы искать гамма-излучение, которое черные дыры испускают на протяжении большей части своей жизни. Несмотря на то что черные дыры в основном находятся далеко и поэтому дают очень слабое излучение, суммарное излучение всех черных дыр могло бы поддаваться регистрации. Мы действительно наблюдаем фон такого гамма-излучения: на рис. 7.5 показано, как интенсивности наблюдаемых гамма-лучей различаются при разных частотах (частота - это число волн в секунду). Но источником этого фона могли быть, а может быть, и были не первичные черные дыры, а какие-нибудь другие процессы. На рис. 7.5 пунктиром представлена вычисленная зависимость интенсивности от частоты гамма-излучения, испускаемого первичными черными дырами, при плотности 300 черных дыр на кубический световой год. На основании графика можно сделать вывод, что измерение фона гамма-излучения не дает никакой положительной информации о существовании первичных черных дыр, но указывает на то, что во Вселенной не может быть в среднем больше 300 черных дыр в каждом кубическом световом году. Этот предел означает, что первичные дыры могли бы составлять максимум одну миллионную всего вещества во Вселенной.
При таком скудном количестве черных дыр могло бы показаться неправдоподобным, чтобы какая-нибудь из них оказалась очень близко от нас и ее можно было бы наблюдать как некий отдельный источник гамма-излучения. Но поскольку иод действием гравитации первичные черные дыры должны притягиваться к любому веществу, их должно быть гораздо больше внутри и вокруг галактик. Следовательно, хотя вычисленный фон гамма-излучения говорит о том, что в одном кубическом световом году не может быть в среднем больше 300 первичных черных дыр, он не дает никакой информации о том, насколько часто первичные черные дыры встречаются в нашей собственной Галактике. Если бы их было, скажем, в миллион раз больше, то ближайшая к нам черная дыра могла оказаться на расстоянии тысячи миллионов километров, т. е. примерно на уровне Плутона, самой далекой из известных планет. На таком расстоянии все равно очень трудно зарегистрировать постоянное излучение черной дыры, даже если его мощность равна десяти тысячам мегаватт. Для наблюдения первичной черной дыры требуется зарегистрировать несколько гамма-квантов, пришедших с одной и той же стороны, в течение какого-нибудь разумного интервала времени, скажем за неделю. Иначе они могут оказаться просто частью фона. Но по закону Планка каждый гамма-квант обладает большой энергией, так как гамма-излучение имеет высокую частоту, следовательно, для излучения даже десяти тысяч мегаватт потребуется не очень много квантов. А для наблюдения этих нескольких квантов, пришедших с расстояния, равного расстоянию до Плутона, нужен был бы детектор гамма-излучения намного большего размера, чем любой из ныне существующих. Кроме того, этот детектор нужно было бы поместить в космосе, потому что гамма-излучение не проходит через атмосферу.
Разумеется, если бы черная дыра, находящаяся на расстоянии Плутона, закончив свой жизненный цикл, взорвалась, последний всплеск излучения можно было бы с легкостью зарегистрировать. Но если черная дыра продолжает излучать в течение последних десяти или двадцати тысяч миллионов лет, то шансы на то, что ее гибель придется на ближайшие несколько лет, а не на те несколько миллионов лет, что уже прошли или еще наступят, действительно очень малы! Значит, чтобы иметь реальную возможность увидеть взрыв до окончания финансирования эксперимента, вы должны придумать, как регистрировать взрывы, происходящие на расстоянии порядка одного светового года. Вам все равно будет нужен большой детектор гамма-излучения, чтобы зарегистрировать несколько гамма-квантов из тех, что образуются при взрыве. Но в этом случае отпадает необходимость проверять, что все гамма-кванты приходят с одной и той же стороны: достаточно будет знать, что все они зарегистрированы в течение очень короткого промежутка времени, чтобы быть уверенным в том, что их источником является одна и та же вспышка.
Один из детекторов гамма-излучения, с помощью которого можно было бы опознавать первичные черные дыры, - это вся атмосфера Земли. (Во всяком случае, вряд ли нам удастся построить детектор большего размера!) Когда гамма-квант, обладающий высокой энергией, сталкивается в земной атмосфере с атомами, рождаются пары из электронов и позитронов (антиэлектронов которые в свою очередь сталкиваются с атомами и образуют новые электронно-позитронные пары. Возникает так называемый электронный ливень. Связанное с ним излучение представляет собой один из видов светового и называется черенковским. Поэтому вспышки гамма-излучения можно регистрировать, следя за световыми вспышками в ночном небе. Существуют, конечно, и другие явления (такие, как молния и отражение света от крутящихся спутников и обращающихся по орбитам ступеней ракет-носителей которые тоже сопровождаются вспышками на небе. Вспышки, обусловленные гамма-излучением, можно отличить от этих явлений, проводя наблюдения одновременно из двух или большего числа пунктов, сильно удаленных друг от друга. Такие поиски предприняли в Аризоне двое ученых из Дублина, Нил Портер и Тревор Уикс. С помощью телескопов они обнаружили несколько вспышек, но ни одну из них нельзя было с определенностью приписать всплескам гамма-излучения первичных черных дыр.
Даже если поиск первичных черных дыр даст отрицательные результаты, а он может их дать, мы все равно получим важную информацию об очень ранних стадиях развития Вселенной. Если ранняя Вселенная была хаотической, или нерегулярной, или если давление материи было мало, можно было бы ожидать образования значительно большего числа черных дыр, чем тот предел, который нам дали наблюдения фона гамма-излучения. Объяснить, почему черные дыры не существуют в таком количестве, в котором их можно было бы наблюдать, можно лишь в том случае, если ранняя Вселенная была очень гладкой и однородной, с высоким давлением вещества.
Вывод о том, что черные дыры могут испускать излучение, был первым предсказанием, которое существенным образом основывалось на обеих великих теориях нашего века - общей теории относительности и квантовой механике. Вначале этот вывод встретил сильное противодействие, так как шел вразрез с распространенным представлением: "Как черная дыра может что бы то ни было излучать?" Когда я впервые объявил о своих результатах на конференции в Резерфордовской лаборатории под Оксфордом, все к ним отнеслись недоверчиво. В конце доклада председатель секции Джон Тейлор из Королевского колледжа в Лондоне заявил, что все это чепуха. Он даже написал статью, чтобы доказать, что я не прав. Но в конце концов большинство, в том числе и Джон Тейлор, пришли к выводу, что черные дыры должны излучать как горячее тело, если только верны все остальные представления общей теории относительности и квантовой механики. Таким образом, хотя нам и не удалось отыскать первичную черную дыру, но если бы вдруг это удалось, то, по довольно общему убеждению, черная дыра должна была бы испускать мощное гамма- и рентгеновское излучение.
Вывод о существовании излучения, испускаемого черными дырами, по-видимому, означает, что гравитационный коллапс не так уж окончателен и необратим, как мы думали раньше. Если астронавт упадет в черную дыру, то ее масса увеличится, но в конце концов количество энергии, эквивалентное этой прибавке массы, вернется во Вселенную в форме излучения. Следовательно, в каком-то смысле астронавт будет "регенерирован". Это, конечно, не самый лучший вид бессмертия: собственное представление о времени у астронавта почти наверняка пропадет, когда oн разлетится на клочки внутри черной дыры! Даже частицы, испущенные черной дырой для компенсации массы астронавта, будут не теми, из которых он состоял: единственное свойство астронавта, которое сохранится, - это его масса или энергия.
Приближения, которыми я пользовался в расчетах излучения черных дыр, должны хорошо выполняться, когда масса черной дыры превышает доли грамма, но они неприменимы в конце жизни черной дыры, когда ее масса становится очень малой. По-видимому, наиболее вероятный исход - это просто исчезновение черной дыры, по крайней мере из нашей области Вселенной. Исчезнув, она унесет с собой и астронавта, и любую сингулярность, которая могла бы в ней оказаться. Это было первое указание на возможность устранения квантовой механикой сингулярностей, предсказываемых общей теорией относительности. Однако те методы, которыми и я, и другие ученые пользовались в 1974 г., не могли дать ответы на такие вопросы, как, например, появятся ли сингулярности в квантовой гравитации. Поэтому начиная с 1975 г. я занялся разработкой более действенного подхода к квантовой гравитации, основанного на фейнмановском суммировании по историям (траекториям). Ответы, полученные при таком подходе, на вопросы о происхождении и судьбе Вселенной и того, что в ней находится, например астронавтов, будут изложены в двух следующих главах. Мы увидим, что хотя принцип неопределенности налагает ограничения на точность всех наших предсказаний, он зато устраняет фундаментальную непредсказуемость, возникающую в сингулярности пространствавремепи.
С.Хокинг "Краткая история времени от большого взрыва до черных дыр", часть 13. Вот только картинки я не смог запостить...
http://www.x-libri.ru/elib/hwkng000/00000013.htm

Dr_Jones

Да. виртуальные фотоны ,которые потом реализуются.

Dr_Jones

класс.
Я читал и вспоминал свой семинар.

b4331


Вот кстати еще одна ссылка на эту книгу в инете http://psylib.org.ua/books/hokin01/

stm6662307

ты уверен, что фотоны ?

Dr_Jones

на самом деле не только, так называемые квантовые испарения - всё, что хошь. и фотоны тоже.
Статейку почитай - научно-популярно.

TashaV

И еще глупый вопрос: можно ли изготовить такой мощный телескоп, в который можно будет увидеть Большой Взрыв (ну или хотя бы сколь угодно близко к нему приблизиться?) Или свет от него -- это просто т.н. "реликтовое излучение"? Мне кажется, что все это я когда-то знал, но забыл...

незззя.
это связано с началом эпохи рекомбинации, когда "разделилось" вещество и излучение.
до этого можно что-нить смотреть, а далее - "стена".
Там ещё две струи характерные есть, излучающие в рентгеновском диапозоне (X-Ray jets). конкретно у этой одна из струй направлена примерно в нашем направлении.
необязательно есть.
необязательно в нашем. их и просто можно обнаружить - массы газа, излучающие в радио.
Не совсем понял, что Вы имели в виду..
Опять же получается, что сама чёрная дыра не излучает - излучение исходит в окрестности ч.д.
В видимом спектре (в т.ч. с помощью радиотелескопов) это выглядит примерно так:
это как? %)
излучение (от аккреционного диска) идет в жестком рентгене и гамма.
да и виртуальные фотоны излучает не дыра, а пространство вокруг нее
о самой статье
ее масса в 10 миллиардов раз превышает массу Солнца. Это означает, что черная дыра, получившая обозначение Q0906+6930, может удерживать в своем гравитационном поле до тысячи солнечных систем, а ее вес эквивалентен весу всех звезд нашей галактики Млечный путь.
придерусь - масса млечного пути 10^(11-12) солнечных, но не в 10й...
к тому же масса солнца составляет примерно 99,6 массы солнечной с\ы, так что с тысячей как-то неясно...
черная дыра испускает потоки радиации
ну тут перевод подвел, это ясно
В целом, астрономы делят черные дыры на два типа - звездообразные и сверхмассивные.
звездных масс и сверхмассивные на самом деле
да, еще существует проблема отсутствия средних масс...
Звездообразные черные дыры формируются из разрушившихся массивных звезд, весящих в несколько раз больше Солнцa
несколько (я понимаю, это до десяти) - неверно. начиная с 20ти видимо все это дело происходит
"этого странного, аномального объекта"
пишется без запятой

Dr_Jones

прямо разнёс в пух и прах.
Имхо смымл понятен мз статьи, а для 99% поп-масс ничего больше и не надо. Да им вообще ничего не надо.

kachokslava

Конкретно у этой чёрной дыры (открытой Roger Romani) она направлена в нашем направлении:
The black hole, called a blazar because it spews jets of radiation in roughly the direction of Earth, sits at the center of a galaxy about 12.7 billion light-years away in the constellation Ursa Major. One light-year is the distance light travels in one year, is about six trillion miles (10 trillion kilometers).

Like the more common quasars, blazars are massive black holes in the cores of distant galaxies that shoot two energetic jets of matter into space, but with one jet pointing more or less in our direction.

b4331

да и виртуальные фотоны излучает не дыра, а пространство вокруг нее
а с точки зрения теории поля есть ли разница? Ведь и для частиц, которые излучают "по-настоящему" верно то же самое (?)
PS Ну а если бы статья была написана идеально, то как бы возник повод пообщаться по этому вопросу?

Bogdanov_45

respect.
может тогда поделишься, является ли эта ч.д. таким уж феноменом, или нет?

TashaV

АХЗ
маленькый я ишо...
да и со сверхмассивными как-то не сталкивался
но по-моему, в этой статье главное - впечатлить обывателя.

TashaV

а с точки зрения теории поля есть ли разница? Ведь и для частиц, которые излучают "по-настоящему" верно то же самое (?)
судя по всему, да

b4331

Т.е. разница есть? Ну тогда поясните в чем она заключается
Мои аргументы: "настоящие" излучающие частицы излучают не сами, а излучает поле, которое они вокруг себя создают. То же и с черной дырой, только в последнем случае речь идет не об э/м (слабом, сильном) а о гравитационном поле (т.е. энергия гравитационного поля тратится на превращение виртуальных частиц в "реальные"). В чем эти рассуждения некорректны?

TashaV

я имел ввиду "да" на последний вопрос

b4331

Ааа, а я думал-думал и выбрал 1-й вопрос А оказалось как в фильме про Штирлица:
запоминается только последняя фраза
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: