Увидеть черную дыру и не умереть. Зачем Земля превратится в гигантский телескоп

Анастасия Пашинская
4 апреля, 2017 вторник
11:49

В апреле Земля превратится в один большой телескоп, чтобы увидеть черную дыру

Ловим темное пятно всей Землей

С самого первого упоминания о черных дырах прошло 230 лет. А окончательно доказать существование черных дыр удалось лишь в прошлом году: столкновение двух темных материй разнеслось мощными гравитационными волнами по всей Вселенной. 

С 5 по 15 апреля у человечества появится возможность взглянуть на супермассивную черную дыру в центре нашей галактики. Команда Event Horizon Telescope (EHT) объединит большинство телескопов в одну сеть. 5 апреля Земля превратится в один большой телескоп. Мощности такой виртуальной машины хватит на то, чтобы пересчитать песчинки на Альфа Центавра.

Ученые направят виртуальный телескоп на необычный диск из газа и пыли, за которым возможно скрывается сверхмассивная черная дыра. У этой черной дыры даже есть имя Sigittarius A* (Стрелец А*).  

Ученые надеются, что «дальнобойности» их виртуального телескопа хватит, чтобы рассмотреть черную дыру. Но пока что это выглядит сомнительно. Стрелец А* находится в самом центре галактики Млечный Путь, в 26 тысячах световых лет от Солнечной системы. 26 тысяч световых лет для большинства людей абстрактная величина, так что рассмотрим это расстояние на простом примере.

До черной дыры доедем?

Чтобы подлететь вплотную к потенциальной черной дыре, нам потребуется пройти 26 тысяч световых лет, а это 2,4*1017 километра. Самым быстрым космическим аппаратом считается американская ракета Saturn V. Ее максимальная скорость 64 тысячи километров в час.

Но даже путешествуя со скоростью самой быстрой ракеты, человечество преодолеет это расстояние за 3,813 триллиона часов или за 435 миллионов лет. Именно так далеко собираются заглянуть ученые в своей миссии Event Horizon Telescope.

Виртуальная сеть Event Horizon Telescope состоит из девяти станций в разных точках Земли. Так же, ученые подготовились к обработке огромного количества данных. Мощность аналитической машины Event Horizon Telescope сравнима с мощностью 10 тысяч ноутбуков. Несмотря на все производственные мощности машины, фотографии можно будет увидеть в 2018 году.

Как мы додумались до черных дыр

Первое упоминание о черных дырах появилось еще в 1783 году. Священник из английской деревни Торнхилл Митчелл написал письмо в научный журнал «Философские труды Лондонского Королевского общества». В нем он предположил, что небольшие тяжелые небесные тела имеют мощные гравитационные поля.

Свет от такого объекта не сможет уйти далеко, так как будет притягиваться гравитацией обратно. Именно поэтому его сложно увидеть.  На сегодняшний день факт существования черных дыр доказан. У человечества возникла возможность наблюдать за ними, вернее за их воздействием на окружающие объекты и пространство.

Согласно одной из теорий возникновения черных дыр, считается что черные дыры лишь ступень жизненного цикла звезд. Маленькие звезды превращаются в белых карликов с плотностью в сотни тонн на кубический сантиметр. Из более крупных звезд получаются нейтронные звезды. У них плотность составляет миллионы тонн на кубический сантиметр, а размер гораздо меньше.

Но если масса звезды была очень большой, то нейтронная звезда не останавливает своего сжатия, пока не превратится в черную дыру. Кстати, если сжать Землю до такой же плотности, получится шарик диаметром в 9 миллиметров.

Горизонт событий черной дыры

Горизонт событий черной дыры – это ее поверхность. Что происходит внутри, человечество так и не знает. Например, космонавт попадает за пределы горизонта событий, в саму черную дыру. Оттуда он никогда не вернется. Оттуда даже свет не возвращается, куда уж там вернуться целому космонавту!

Все что происходит за горизонтом событий черной дыры, ученые называют сингулярностью. Сингулярность вообще удобное понятие в науке: если ученые чего-то не знают, то они называют это сингулярностью.

Например, технологическая сингулярность – это будущее, в котором вычислительные возможности компьютера превысят возможности человеческого мозга. Ученые не могут представить что случится в таком будущем, поэтому они просто говорят: технологическая сингулярность. Также и с черной дырой.  

В 1974 году Хокинг предположил, что черные дыры не только поглощают, но и излучают элементарные частицы. По теории Хокинга масса черной дыры увеличивается на массу поглощенного тела. Затем черная дыра начинает излучать фотонные частицы, пока не уничтожит добавочную массу и не вернется к первоначальным данным. Но черная дыра будет излучать лишь белый шум, который никак не связан с поглощенным космонавтом.

В этом и была несостыковка, сводившая с ума Хокинга и весь научный мир: должна быть элементарная привязка между двумя событиями (поглощением и излучением). За 30 лет додумались до того, что поверхность черной дыры дублирует или регистрирует информацию о поглощенном предмете. Поэтому, теперь поглощенный космонавт излучается не так хаотично.

Космонавт Шредингера

Но тут возникает конфликт между скачкообразной квантовой физикой и мягкой, как шелк, общей теорией относительности. Квантовая физика требует, чтобы поверхность (горизонт событий) черной дыры была очень горячей, как лава. Так как на такой ограниченной поверхности необходимо хранить большое количество информации, происходит постоянное движение. Движение поднимает температуру. Отсюда и миллиарды градусов, уничтожающие любой предмет, попавший на плоскость.

Общая теория относительности требует обратного. Космонавт, который пересек поверхность черной дыры, не должен знать об этом. Космонавт как летел, так и будет лететь, без лавы на поверхности и прочих нагрузок.

В итоге для наблюдающего со стороны, космонавт сгорит, соприкоснувшись с поверхностью черной дыры. Для самого космонавта не происходит ничего, он просто летит. Данные о живом и летящем космонавте никак не выйдут за пределы поверхности черной дыры. Поэтому наблюдающий считает, что космонавт сгорел. Собирая излучение с поверхности черной дыры, наблюдатель даже сможет расшифровать предсмертный вопль несчастного.

Получается, что поглощенный космонавт и живой, и мертвый. И этому есть научные подтверждения. Поэтому ученые пришли к выводу, что космонавт дублируется. Один погибает в пучине лавы, и его предсмертный вопль собирают. Второй просто продолжает молча существовать. Именно так и появилась идея Голографической Вселенной.

Заглянуть в черную дыру: почему так важно?

Конечный результат съемки черной дыры может напоминать модуляцию черной дыры, созданную режиссером Кристофером Ноланом для фильма «Интерстеллар». Работая с астрофизиком Кипом Торном, режиссеру удалось показать весьма реалистичную модель. Если есть предположительное изображение, зачем ученым нужна подобная миссия?

«Основываясь на общей теории относительности Эйнштейна, мы должны увидеть полумесяц света вокруг черного пятна. Этот свет испускается газом и пылью до того, как черная дыра пожирает их. Но что, если мы увидим что-то еще?», - рассказывает для BBC руководитель группы Шеперд Долеман из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики.

Не стоит делать ставки против теории Эйнштейна. Но каждый факт в науке требует проверки, а до сих пор не было ни одного визуального подтверждения существования черных дыр. Вдруг человечество увидит нечто, что сильно отличается от компьютерной симуляции или ожиданий. В таком случае наше представление о гравитации и физике в целом придется поменять.

Теги:
Киев
+8°C
  • Киев
  • Львов
  • Винница
  • Днепр
  • Донецк
  • Житомир
  • Запорожье
  • Ивано-Франковск
  • Кропивницкий
  • Луганск
  • Луцк
  • Николаев
  • Одесса
  • Полтава
  • Ровно
  • Сумы
  • Симферополь
  • Тернополь
  • Ужгород
  • Харьков
  • Херсон
  • Хмельницкий
  • Черкасси
  • Черновцы
  • Чернигов
  • USD 39.06
    Покупка 39.06
    Продажа 39.53
  • EUR
    Покупка 42.22
    Продажа 42.96
  • Актуальное
  • Важное