NASA определяет чёрную дыру как область такой огромной гравитации, что ничто, даже свет, не может из неё выбраться. Видимая граница этой области называется горизонтом событий: точка, в которой скорость, необходимая для преодоления гравитационного притяжения, превышает скорость света, согласно официальному описанию чёрных дыр на сайте NASA.
По данным образовательного сайта NASA для публики, внутри этой границы оставшееся вещество рухнувшей звезды считается сжимающимся в бесконечно малую точку, называемую сингулярностью. Несмотря на её крошечный размер, её гравитационное притяжение управляет всем, что находится в пределах горизонта событий.
Как образуется чёрная дыра звёздной массы
NASA утверждает, что чёрная дыра звёздной массы образуется, когда звезда с массой более примерно в 20 раз больше, чем у Солнца, исчерпывает ядерное топливо в своём ядре и коллабирует под собственным весом. Коллапс вызывает сверхновую, которая срывает внешние слои звезды, а ядро продолжает падать внутрь. Когда коллабирующее ядро превышает примерно три солнечные массы, отмечает NASA, коллапс в чёрную дыру становится неизбежным, так как никакая известная сила не может его остановить.
Звезда обычно сохраняет свою форму, потому что давление наружу от ядерного синтеза уравновешивает внутреннее притяжение её собственной гравитации. Когда топливо заканчивается, это равновесие нарушается, и гравитация сжимает ядро до образования чёрной дыры, согласно тому же объяснению NASA.
Не все чёрные дыры одинакового размера
Обзор чёрных дыр от NASA выделяет несколько категорий по массе. Чёрные дыры звёздной массы варьируются от примерно трёх до нескольких десятков солнечных масс и разбросаны по всему Млечному пути. Сверхмассивные чёрные дыры, обнаруженные в центрах большинства больших галактик, включая нашу, весят от 100 000 до миллиардов солнечных масс.
Третья категория, чёрные дыры промежуточной массы, весящие примерно от 100 до более 10 000 солнечных масс, долго подозревались, и только несколько кандидатов были выявлены косвенным образом, согласно NASA. NASA описывает обнаружение гравитационных волн в 2019 году, рассмотренное ниже, как наиболее убедительный пример этого класса на сегодняшний день.
Категории чёрных дыр по массе (NASA)| Категория | Типичная масса | Где обнаружены |
|---|
| Звёздной массы | ~3 до десятков солнечных масс | По всему Млечному пути |
|---|
| Промежуточной массы | ~100 до более 10 000 солнечных масс | Наиболее убедительный пример слияния гравитационных волн 2019 года (GW190521) |
|---|
| Сверхмассивная | 100 000 до миллиардов солнечных масс | Центры большинства больших галактик |
|---|
Доказательство, которое не зависит от видимости света
Потому что чёрные дыры не излучают свет, учёные подтверждают их существование косвенным путём. NASA указывает на несколько методов: обнаружение рентгеновских лучей и радиоволн от вещества, нагретого до экстремальных температур вблизи горизонта событий, наблюдение потоков частиц, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, которые излучают радиоволны, рентгеновские лучи и гамма-лучи, и обнаружение гравитационных волн — колебаний в пространстве-времени, впервые измеренных в 2015 году из события, называемого GW150914, когда две чёрные дыры спиралировали друг в друга и слились, согласно NASA.
Метод гравитационных волн позже привёл к первому подтверждённому обнаружению чёрной дыры промежуточной массы. Научное сотрудничество LIGO и сотрудничество Virgo объявили 2 сентября 2020 года, что они обнаружили сигнал, обозначенный как GW190521, из события, которое произошло 21 мая 2019 года, согласно официальной странице обнаружения LIGO. Две чёрные дыры с массами около 85 и 66 солнечных масс слились в единый остаток 142 солнечных масс — первое чёткое обнаружение чёрной дыры промежуточной массы, заявляет LIGO.
LIGO также отмечает, что слияние научно примечательно, потому что массы прародителей попадают в так называемый разрыв неустойчивости пары, диапазон (примерно 65 до 120 солнечных масс), где стандартная теория коллапса звёзд не предсказывает прямого образования чёрных дыр, что предполагает, что объекты сами могли быть результатом более ранних слияний.
Видение тени чёрной дыры
Помимо косвенного обнаружения, астрономы получили прямое изображение. Телескоп Event Horizon, глобальная сеть радиообсерваторий, опубликовал первое изображение чёрной дыры в 2019 году — то, что находится в центре галактики M87, оцениваемое в 6,5 миллиарда солнечных масс и примерно в 55 миллионах световых лет, согласно обзору чёрных дыр NASA.
На изображении видно яркое кольцо светящегося газа, окружающего тёмную центральную «тень», силуэт, отбрасываемый горизонтом событий чёрной дыры на свет от падающего вещества.
Что остаётся неопределённым
Согласно NASA, происхождение сверхмассивных чёрных дыр остаётся плохо изученным, хотя свидетельства показывают, что они уже существовали в очень ранней истории галактик.
Этот материал подготовлен с помощью искусственного интеллекта и перед публикацией прошёл автоматическую проверку источников. Если вы заметили ошибку, запросите исправление. Запросить исправление или ответ · Как мы работаем
