Тэорыя адноснасці і чорныя дзіркі ў космасе

Чорныя дзіркі ў космасе з'яўляюцца адным з удівітельнейшіх з'яў Сусвету, вядомых сучаснай навуцы. Іх існаванне было прадказана яшчэ Альбертам Эйнштэйнам ў першай чвэрці XX стагоддзя.

Тэорыя адноснасці, сувязь прасторы і часу

Яшчэ ў канцы XIX стагоддзя фізіка лічылася практычна вычарпалі сябе навукай. Навукоўцам здавалася, што ўсе загадкі натуральнай прыроды вырашаны, а прылада навакольнага свету вось-вось будзе цалкам растлумачана ў рамках існуючых уяўленняў навукі. Як аказалася, Сусвет паднесла ашаламляльна нечаканыя навіны для фізікаў. Маладая на той момант навука - тэрмадынаміка - адкрыла, што распаўсюджванне святла не тлумачыцца класічнымі законамі ньютоновской механікі. Гэтая задача заняла розумы навукоўцаў усяго свету. Вырашыць яе атрымалася маладому супрацоўніку патэнтнага бюро са Швейцарыі. Яго звалі Альбертам Эйнштэйнам. Створаная ім карціна свету - тэорыя адноснасці - цалкам перавярнула ўяўленне чалавецтва пра ўладкаванне Сусвету. Сярод усіх іншых следстваў тэорыі адноснасці выдатным высновай стала непарыўная сувязь прасторы і часу. Не ўдаючыся ў падрабязнасці, можна сказаць, што хуткасць плыні часу для канкрэтнага чалавека (або любога аб'екта - сістэмы адліку) цесна звязана з хуткасцю перамяшчэння ў прасторы. На даступных нам паўсядзённых хуткасцях гэта цалкам неўзаметку. Аднак калі разагнаць цела да хуткасці, блізкай да хуткасці святла, пачнуцца цуды - час літаральна замарудзіцца. Гэтая ідэя неаднаразова была рэалізавана ў навуковай фантастыцы XX стагоддзя.

Скрыўленне прасторы і часу, чорныя дзіркі ў космасе

Іншым цікавым высновай Эйнштэйна стаў той факт, што і прастора, і час літаральна могуць перакрыўляцца пад дзеяннем сіл гравітацыі. Гэта азначае, што час цячэ павольней не толькі для быстродвижущегося аб'екта, але і паблізу вельмі масіўных тэл. І чым бліжэй да яго, тым мацней запавольваецца час.

Як бы парадаксальна гэта не гучала, але на першым паверсе хмарачоса час ідзе больш мерна, чым на дваццатым. Але зноў жа з-за параўнальна невялікай па касмічным мерках памерах Зямлі мы гэтага ніколі не заўважаем. Розніца складае мільённыя долі секунды. Гэтак жа адбываецца скрыўленне прасторы. Яно папросту выгінаецца ў кірунку да масіўнага целе, літаральна цягнучае яго да сябе сваёй гравітацыяй. Ужо з гэтага факту вынікала, што чорныя дзіркі ў космасе могуць існаваць. Магчымасць такіх тэл меркавалася яшчэ да адкрыцця тэорыі адноснасці навукоўцам XVIII стагоддзя Джонам Мітчэл. Аднак першым гэта даказаў на аснове эйнштейновской раўнанняў іншы нямецкі вучоны - Карл Шварцшильд.

Першае практычнае пацвярджэнне эйнштейновской тэорыі скрыўлення прасторы было пацверджана яшчэ ў 1919 годзе, калі ангельскі астраном Артур Эдзінгтон пацвердзіў, што святло далёкіх зорак, які праходзіць паблізу Сонца, сапраўды ім перакрыўляецца. Гэта настолькі масіўнае цела, што яно не проста выгінае ў свой бок усё лятуць міма яго цела і светлавыя прамяні, але і прыцягвае іх да сябе. На Зямлі, каб цела адправіць у космас, неабходна надаць яму хуткасць 11,2 км у секунду. Гэта называецца хуткасцю убегания. Але на больш цяжкай планеце, напрыклад на Юпітэры, спатрэбілася б вялікая хуткасць і, адпаведна, вялікая энергія. А ўявіце сабе, што чорныя дзіркі ў космасе - гэта настолькі шчыльныя аб'екты, што іх хуткасць убегания вышэй за 300 тысяч км / сек. Гэта азначае, што святло не можа пераадолець іх прыцягненне. А калі чорная дзірка ў космасе не адпускае святло, то ад яе не зможа ўцячы нічога. Паколькі паводле тэорыі адноснасці хуткасць святла з'яўляецца найбольшай магчымай хуткасцю ў прыродзе.

Сучасны погляд у космас. Чорныя дзіркі на картах астрафізікаў

Сёння навукоўцы выявілі больш за тысячу аб'ектаў на зорным небе, якія лічацца чорнымі дзіркамі. Складанасць іх дакладнага вызначэння складаецца ў тым, што гэтыя аб'екты нельга назіраць непасрэдна. Іх можна заўважыць толькі па паводзінах суседніх нябесных тэл. Так, у цэнтры большасці галактык знаходзяцца велізарнай масы чорныя дзіркі, вакол якіх круцяцца мільярды зорак. У тым ліку і наш Млечны шлях.