Нарешті у вчених з’явилася можливість отримати перше в історії справжнє зображення чорної діри. Всі ті фотографії чорних дір, які ви бачили в Інтернеті чи у шкільному підручнику астрономії — це лише ілюстрації. Усі ці зображення є вигадкою вчених, які вважають, що саме такий вигляд мають чорні діри. Недавня публікація першого в історії реального зображення чорної діри, розташованої в галактиці M87, має дуже важливе значення: це перший прямий доказ існування чорних дір. Раніше ми “бачили” їх тільки на діаграмах, у симуляторах та рівняннях.
Але тепер виникає наступне питання: що знаходиться всередині чорної діри? Щоб отримати відповідь на нього, спочатку потрібно розібратися в деяких астрономічних фактах, яких ніколи не вивчали в школі.
Що таке чорна діра
Цей астрономічний термін чули, майже всі, але що він означає, знають лише ті, хто займається астрономією або захоплюється нею.
Чорна діра — це об’єкт настільки масивний, що його екстремальна гравітація змушує все, навіть світло, падати всередину. Для того, щоб легше було зрозуміти про що йдеться, роздивимось такий приклад. Уявіть собі кулю для боулінгу на батуті: вона робить велику западину в центрі, тому якщо ви кинете на нього кілька кульок, вони впадуть вниз. Чорні діри викривляють простір і час навколо себе таким же чином. Щоб втекти від чорної діри, навіть швидкості світла замало. Простір настільки викривлено, що єдиний напрямок — вниз. Ось чому вони “чорні”, або, скоріше, невидимі: світло не може вирватися назовні, щоб ми їх побачили.
Як утворюється чорна діра
Чорні діри виникають, коли звичайна матерія стискається в досить малий обсяг. Величезні зірки під дією гравітації вибухають, утворюючи чорну діру. Чорна діра M87, яку ми маємо на отриманому зображенні, ймовірно, утворилася із величезних хмар водневого газу, які зруйнувалися.
Що знаходиться всередині чорної діри
Не дивлячись на те, що самі чорні діри не можна побачити, вчені завжди знали про їх існування. Це знання виникло з спостереження за іншими об’єктами, які знаходяться поруч з ними. Наприклад, зірки, що знаходяться в безпечній зоні й не втягуються всередину, але все одно піддаються дії її сили. З іншого боку, матерія, яка проходить точку неповернення, яка називається горизонтом подій, не може покинути чорну діру. Це нагадує падіння через водоспад у прірву.
Вчені намагаються з’ясувати, що відбувається після того, як матерія потрапляє всередину. Коли водень зі зруйнованої зірки, потрапив всередину чорної діри, за теорією гравітації стиснувся в “сингулярність” у центрі, після чого перестав бути воднем. Таким чином, між горизонтом подій і сингулярністю немає нічого, крім порожнього простору, схильного до впливу надзвичайно сильних гравітаційних полів.
Чорні діри не мають волосся
Що відбувається з тим, що потрапляє до чорної діри, досі залишається предметом суперечок. Фраза “чорні діри не мають волосся” описує теорію, згідно з якою інформація, вкинута в чорні діри, зникає для сторонніх спостерігачів і не може бути виміряна. Знаменитий фізик Стівен Хокінг вніс у цю теорію певні корективи, припустивши, що певна маса може “витікати” назад або вивільнятися чорною дірою в міру її повільного вмирання, що може суперечити переважній теорії гравітації. Хокінг працював над цією ідеєю аж до своєї смерті у березні 2018 року, а його останню статтю на цю тему було опубліковано його колегами у грудні того ж року.
Що нова фотографія може розповісти нам про те, що знаходиться всередині чорної діри
Зображення M87, яке є не зовсім фотографією, а скоріше компіляцією даних, отриманих від восьми обсерваторій по всьому світу під загальною назвою “Event Horizon Telescope”, є першим доказом, що якісь теорії про чорні діри підтверджує, а інші спростовує. Астрономи, які вивчають галактики, прагнули дізнатися масу і швидкість обертання чорних дір, і вони вигадали непрямі методи для виведення цих чисел — відтепер ці методи отримали дуже точну перевірку на реальність. Фізики, які все ще перевіряють теорію гравітації Ейнштейна або шукають докази руйнування цієї теорії, воліють побачити, які теорії змогли врахувати деталі цього зображення. На зображенні є яскраві кільця — це акреційний диск, маса газів, що обертається, прямо перед горизонтом подій. Чорний простір у центрі — це лише “тінь” чорної діри, через відсутність світла саму діру побачити не можливо. Але, незважаючи на це, вивчення вимірювань та особливостей зображення дасть астрофізикам більше інформації, ніж будь-коли раніше, щоб допомогти зрозуміти, як вони працюють.
Відтепер на одну з найзагадковіших таємниць Всесвіту стало менше.
