Довгий час, здавалося, таємничі чорні діри існували виключно в умах фізиків-теоретиків. Тепер, завдяки досягненням сучасної науки стало ясно: вони дійсно існують. 14 вересня 2015 року гравітаційні хвилі вперше осциллировали простір-час в американських детекторах LIGO. Доказ брижів простору-часу, передбачена Альбертом Ейнштейном (1879-1955) 100 роками раніше, є в той же час експериментальним доказом фізичного існування чорних дір.

Перший виміряний сигнал GW150914 виник із двох чорних дір з 36 29 сонячними масами, які колись оточували один одного у вигляді подвійної зоряної системи, поки вони остаточно не злилися в об’єкт з 62 сонячних мас.

Через кілька місяців дослідники зареєстрували гравітаційні хвилі від джерела GW151226 від аналогічної системи. Ці події надзвичайно вразили структуру простору-часу. Та значним чином підтвердили існування цього непізнаного космічного монстра.

Але що ж відоме про чорні діри? Лише кілька фактів, коли-то засвоєних на шкільних уроках астрономії. Спробуємо компенсувати цей пробіл у знаннях. Представляємо топ-10 цікавих фактів про чорні діри в космосі.

10. Можуть бути нескінченно великими

Чорні діри, які мають суперразмер, можуть досягати від 105 до 1010 сонячних мас. Досі неясно, як вони виникли і розвивалися. Дослідники припускають, що надмасивна чорна діра є майже в кожному центрі галактики.

Чорна діра, яка знаходиться в центрі Чумацького Шляху, також належить до цієї категорії з 3,6 мільйонів сонячних мас. Якщо чорна діра оточена обертовим газопиловим диском, то матерія може нагрітися і почати світитися дуже яскраво. Такі явища називаються сейфертовскими галактиками або квазарами.

9. Вони ледь помітні

Чорні діри важко знайти, тому що вони не випромінюють світло. Проходять промені світла відхиляються від їх орбіти з-за величезної сили тяжіння. Є також чорні діри, що «сплять» і стають активними лише тоді, коли матерія наближається.

Оскільки чорні діри поглинають весь світ, як це роблять багато блискучі космічні об’єкти на небі, астрономи не можуть визначити їх безпосередньо. Але є кілька ключів, які показують присутність чорної діри.

З одного боку, сильна гравітація чорної діри притягує будь-які оточуючі об’єкти. Астрономи використовують ці безладні рухи, щоб зробити висновок про присутність невидимого монстра, який ховається поблизу.

Або об’єкти можуть обертатися навколо чорної діри, і астрономи можуть шукати зірки, які, здається, зовсім не рухаються, щоб виявити ймовірного кандидата на звання чорної діри. Так астрономи в кінці 2000-х років визначили Стрільця А як чорну діру.

8. Чорні діри – гігантські пилососи

Деякі вчені називає чорні діри гігантськими скупченнями матерії в дуже маленькому просторі. Також вони зізнаються, що чорні діри діють як супер-сильний космічний пилосос.

Вони притягують матерію, а потім нещадно поглинають її, як м’ясоїдна рослина в глибокому вентиляційному отворі. Вони також ловлять зірки, коли ті потрапляють в зону тяжіння такої чорної діри. У цьому випадку, зоряна матерія обертається навколо чорної діри, нагрівається і яскраво світиться, перш ніж зникнути в ній.

У 2010 році дослідники спостерігали за допомогою телескопа, як гігантська чорна діра в прямому сенсі порвала зірку.

7. Впливають на час

Відповідно до Теорії відносності Ейнштейна, час для різних спостерігачів протікає по-різному. При швидкостях, приблежающихся до швидкості світла, час тече повільніше для переміщається тіла. Тобто, швидкість світла – це абсолютна величина, досягти якої нереально, а час завжди відносно.

Свого часу Ейнштейн зробив висновок, що гравітація з’являється в результаті викривлення простору-часу. Подібну закономірність він назвав загальною теорією відносності. У викривленому просторі-часі всі елементи переміщуються по найкоротшому шляху.

Загальна теорія відносності говорить про те, що швидкість часу знаходиться в прямій залежності від гравітаційного поля.

Чорні діри мають настільки велику масу, що викривляють простір-час таким чином, що в ньому виникає бездонний провал. Тому, потрапивши туди, повернутися вже нереально.

6. Викидають в космос матерію

Чорні діри також є свого роду всеїдними їдцями, які часто видають своє місце розташування. Коли вони притягують навколишні зірки, їх потужні гравітаційні й магнітні сили перегрівають падаючий газ і пил, змушуючи їх випромінювати радіацію. Частина цієї світної матерії охоплює чорну діру в кружащейся області, званої аккреційним диском.

При цьому матерія, яка починає падати в чорну діру, не обов’язково залишиться там. Чорні діри можуть іноді викидати падаючу зоряну пил, перетворюючи її в свого роду могутні радіаційні відрижки.

5. Не воронки, а сфери

В більшості підручників з астрономії та посібників чорні діри зображені у вигляді воронок. Це пояснюється тим, що вони показані з точки зору гравітаційного колодязя. Насправді чорні діри своєю формою більше нагадує сферу.

4. Чому чорні

Незважаючи на те, що чорна діра не має матерії, у неї є поверхня — «горизонт подій». Це в деякому сенсі обмежувач, через який ніщо не може проникнути назовні — ні радіосигнал, ні навіть частинки світла, що обертаються на величезних швидкостях. Звідси виникло і слово «чорна».

3. В центрі не діють закони фізики

Якщо чорна діра обертається, її горизонт подій трохи деформується. Однак, простір-час його найближчого оточення та існуюча там матерія обертається разом з нею. Ця область впливу чорної діри називається эргосферой і має форму еліпсоїда. Матерія, яка одного разу увійшла в неї ззовні, не обов’язково занурюється прямо в просторово-тимчасову пастку, проте спочатку вона обертається разом з нею.

2. Жодна чорна діра не схожа на інші

Надмасивні чорні діри, передбачені загальною теорією відносності Ейнштейна, можуть мати маси, рівні мільярдів сонць; ці космічні монстри, ймовірно, ховаються в центрах більшості галактик.

Чумацький Шлях містить свою надмасивну чорну діру в центрі, відому як Стрілець A, яка більш ніж в чотири мільйони разів масивніше нашого Сонця.

Крихітні члени сімейства чорних дірок поки теоретичні. Ці маленькі вихори темряви могли ожити незабаром після того, як Всесвіт утворився в результаті великого вибуху, близько 13,7 мільярдів років тому, а потім швидко випарувалася.

Астрономи також підозрюють, що у Всесвіті існує клас об’єктів, які називаються чорними дірами середньої маси, хоча докази їх існування досі суперечливі.

1. Відкрив Джон Уілер

Джон Арчибальд Уілер встановив термін «чорна діра» в 1967 році. До цього «батько» теорії відносності Альберт Ейнштейн вже мав справу з чорними дірами. На його думку, чорні діри – це місця простору-часу, які настільки сильно вигнуті, що світ не може пройти повз, залишившись не поглинутим.

У 1982 році перша Велика дірка за межами нашої галактики була виявлена у Великій Магеллановій хмарі, на відстані близько 150 000 світлових років.