Отправлено: 17.01.10 11:38. Заголовок: Что находится в центре нашей галактики

В декабре прошлого года группа немецких физиков из Института внеземной физики имени Макса Планка сделала сенсационное заявление: ими получены лучшие на данный момент экспериментальные доказательства того, что в центре нашей Галактики находится черная дыра. Группа эта весьма известная, уважаемая, и, по словам ее руководителя Рейнхарда Гензеля, это заявление – самый важный итог их 16-летнего исследования.

Все эти 16 лет они наблюдали за движением нескольких десятков звезд вблизи центра Галактики, находящегося на расстоянии 27 тыс. световых лет от Солнца. По их расчетам, получается, что в этом месте находится сверхмассивное тело в четыре миллиона солнечных масс. Как утверждает профессор Гензель, орбиты этих звезд говорят о том, что расположенная в центре концентрация массы, «вне всякого сомнения, является черной дырой».

Если это так, то это действительно сенсация.



Черные дыры, существование которых вытекает из Общей теории относительности, согласно сегодняшним взглядам, составляют ядро каждой галактики во Вселенной. Несколько лет назад было объявлено, что черная дыра есть и в Млечном Пути. Считается, что черные дыры и создали все галактические системы, поскольку их гравитационное притяжение создает условия для образования звезд. Написана масса и чисто научной, и чисто популярной литературы на эту тему, разработаны ошеломительные теории по физике черных дыр, найдено огромное количество кандидатов на титул черной дыры, о них знает «каждый ребенок», чуть не каждый месяц мы узнаем о них что-нибудь новенькое... Однако есть закавыка – до сих пор никто не доказал, что черные дыры существуют на самом деле.

Директор Государственного астрономического института им. П.К.Штернберга МГУ, член-корреспондент РАН Анатолий Черепащук к заявлению немецкой группы отнесся с некоторым сомнением.

«Действительно, наблюдая за орбитами звезд, вращающихся вокруг сверхмассивного тела, можно найти указания на то, что это на самом деле черная дыра, – пояснил он в беседе с корреспондентом «НГ». – В таком случае со временем эллипсы их орбит должны определенным образом поворачиваться. Задача крайне сложная, и если группе Гензеля удалось найти такие указания, то это действительно огромное достижение. Но в любом случае это лишь указания, а не доказательства. Существуют теории, отрицающие существование черных дыр, но приводящие к таким же переменам орбит».

Анатолий Черепащук отметил, что, наблюдая за орбитами, черную дыру вычислить нельзя. «Чтобы доказать, что тело, находящееся в центре нашей Галактики, представляет собой черную дыру, нужно сделать две вещи – во-первых, экспериментально показать, что радиус этого тела равен так называемому гравитационному радиусу для черной дыры данной массы (а для черного тела в четыре миллиона солнечных масс он равен примерно семи солнечным радиусам), и, во-вторых, доказать, что это тело не имеет твердой поверхности, а вместо нее – горизонт событий», – подчеркнул он.

По словам Черепащука, обе эти задачи в принципе выполнимы, и лет через 20, как он надеется, ученые смогут точно сказать, черная это дыра или нет.

С размерами тела проще. Существует методика, так называемая интерферометрия со сверхдлинной базой, которая позволяет это сделать, и с ее помощью американцами уже проведены измерения. Пока удалось доказать, что размеры центрального тела близки к гравитационному радиусу и не превышают его более чем в два раза – на более точные результаты современная техника пока не способна.

Источник:
http://www.ng.ru/science/2009-01-28/9_blackhole.html

 Отправлено: 06.02.10 02:20. Заголовок: интересно! а вот есл..

интересно! а вот если б узнать что находится внутри Чёрной Дыры!? :)

 Отправлено: 06.02.10 16:41. Заголовок: Некоторые ученые счи..

Некоторые ученые считают, что даже наша вселенная может находится внутри черной дыры, которая когда то поглотила нашу вселенную, но мне такая теория кажется антинаучной

 Отправлено: 06.02.10 17:21. Заголовок: интересно! а вот есл..

цитата:

интересно! а вот если б узнать что находится внутри Чёрной Дыры!? :)

Мы не можем наблюдать внутренность черной дыры, находясь вне ее. Хотя падающий в черную дыру астронавт и может в принципе производить наблюдения внутри нее, особенно если он выбрал для исследования сверхмассивную черную дыру, где в его распоряжении будет несколько часов и даже дней, прежде чем приливные силы приведут его к гибели, но он не может передавать нам информацию, не используя (запрещенных!) сверхсветовых сигналов.

И тем не менее мы убеждены, что общая теория относительности в состоянии правильно описать все происходящее внутри черной дыры, за исключением, может быть, самой сингулярности.

Это подтверждается, в частности, тем, что на своем пути к сингулярности падающий в черную дыру астронавт нигде не превышает локально измеренную скорость света. Согласно же теории Ньютона, астронавт должен испытывать все возрастающее ускорение, и поэтому он упадет на сингулярность с бесконечно большой скоростью, безусловно превышающей скорость света.

В главе 4 для описания пространства-времени мы использовали специальную диаграмму. Один из вариантов такой диаграммы предложил профессор Оксфордского университета Роджер Пенроуз; с помощью диаграммы Пенроуза на одном листе бумаги можно изобразить и саму черную дыру, и всю остальную часть Вселенной.

Любая карта предполагает некоторое искажение; например, в известной проекции Меркатора, используемой при составлении карт Земли, только близкая к экватору область земного шара изображается на карте довольно точно, но, чем дальше к полюсу, тем сильнее искажения. Метод отображений, предложенный Пенроузом (называемый конформным отображением), позволяет получить картину пространства-времени шварцшильдовской черной дыры в таком виде, как показано на рис. 33. Все внешнее по отношению к черной дыре пространство-время изображено в правом секторе диаграммы, а линии, ограничивающие диаграмму справа, соответствуют бесконечно удаленным областям пространства-времени, протянувшимся из бесконечного прошлого (нижняя линия) в бесконечное будущее (верхняя линия). Горизонт событий изображают линии, наклоненные к вертикали (направление времени) под углом 45°. В пространственно-временных диаграммах, с которыми мы встречались раньше, эти линии соответствовали траекториям световых лучей. Мировые линии более медленных частиц имеют наклон меньше 45° (т. е. эти частицы движутся по временноподобным линиям). Поскольку луч света, направленный от горизонта событий наружу, остается все время на постоянном расстоянии от сингулярности, хотя падающий в черную дыру наблюдатель продолжает считать, что луч пролетает мимо него со скоростью света (стремится вверх, но остается на месте), то есть смысл изобразить горизонт событий линиями, имеющими именно такой наклон. Сингулярность изображается горизонтальной линией, ограничивающей диаграмму сверху; сингулярность пространствснноподобна.

Частица, падающая на черную дыру, должна двигаться по временноподобной мировой линии, поскольку движение со сверхсветовыми скоростями, согласно теории, невозможно.


Пространственно-временное изображение (диаграмма Пенроуза) шварцшильдовской черной дыры. Время откладывается по вертикали, пространственные расстояния—по горизонтали. Наш мир расположен в правой части диаграммы, а в левой части находится другой, недоступный для нас мир. Частицы вещества должны двигаться по временноподобным линиям, т. е. по линиям, образующим с вертикалью угол меньше 45°; следовательно, любая частица а, пересекающая горизонт событий, обязательно упадет на сингулярность; частица Ь останется вне горизонта событий (ср. рис. 35).

Из диаграммы ясно: ничто попавшее в черную дыру не может избежать падения на центральную сингулярность, поскольку даже внутри дыры частицы должны следовать по линиям, наклоненным к вертикали под углом меньшим 45°. При этом внутри черной дыры, сразу за горизонтом событий, происходят фундаментальные изменения характера пространства-времени. Если во внешнем пространстве тела свободны двигаться в произвольном направлении, то внутри черной дыры допустимо единственное движение—к сингулярности и разрушению в ней.

В заключение отметим, что диаграмма Пенроуза симметрична; это означает существование второй такой же вселенной по «другую сторону» от черной дыры. Решения уравнений, описывающих пространство-время в окрестности шварцшильдовской черной дыры, обладают определенной симметрией, которая указывает на то, что дыра может связывать нашу Вселенную с другим, аналогичным миром.

Имеет ли этот «другой мир» физический смысл или это чисто математическое следствие решения уравнений поля?. В случае шварцшильдовской черной дыры этот вопрос носит чисто гипотетический характер: мы не можем проникнуть в «ДРУГУЮ вселенную»—послать туда или получить оттуда какой-либо сигнал. Все, что попадает в черную дыру, исчезает в сингулярности. Для совершения путешествия из нашей в другую вселенную или оттуда в наш мир потребуются сверхсветовые скорости, недопустимые, согласно теории относительности. Поэтому представление о второй вселенной интересно лишь с математической точки зрения. Тем не менее, возможность взаимосвязи между двумя мирами через черную дыру, так называемый мост Эйнштейна—Розена (или «кротовая нора»), привлекла к себе пристальное внимание ученых. Возникла мысль, что этот мост связывает не разные миры, а две точки одного—нашей Вселенной. Но даже если это и так, путешествовать между ними в пространстве-времени с помощью шварцшильдовских черных дыр мы не сможем, поскольку при этом нам не избежать сингулярности. Что же касается самой сингулярности, то мы знаем о ней слишком мало: известные нам физические законы отказывают, когда речь идет о бесконечной плотности вещества и бесконечных силах тяготения. Пенроуз и другие ученые убедительно показали, что коллапс большой массы вещества неизбежно завершается образованием сингулярности и что, по крайней мере в случае сферически симметричного коллапса, непременно возникает горизонт событий, скрывающий эту сингулярность от внешнего наблюдателя. Сингулярность представляет собой такую область пространства, где известные нам законы природы не выполняются, и поэтому мы не можем предсказать, как там развиваются события и каковы их результаты. Если бы сингулярность можно было наблюдать непосредственно, т. е. если бы существовала так называемая голая сингулярность, то мы лишились бы и тех небольших возможностей предсказывать развитие событий во Вселенной, которые ныне нам доступны: ход наших рассуждений был бы запутан непредсказуемым поведением сингулярности. Но поскольку сингулярности «прячутся» за горизонтами событий, что бы в них ни происходило, это никак не отражается на находящейся вне горизонта событий наблюдаемой части Вселенной. Если сингулярности действительно не наблюдаемы, то сам факт их существования можно во внимание не принимать.

Не столь ясен вопрос о том, обязательно ли формируется горизонт событий вокруг всякого коллапсирующего тела. Не вызывает сомнений образование такого горизонта в процессе коллапса сферически симметричной массы, в результате которого возникает невращающаяся черная дыра, но коллапс несферических или очень протяженных объектов ставит в этой связи ряд проблем. Многие ученые разделяют гипотезу Пенроуза о так называемой космической цензуре, согласно которой Вселенная устроена так, что сингулярности всегда образуются только в пределах горизонта событий; однако справедливость этой гипотезы пока не имеет строгого доказательства, за исключением простейшего и несколько идеализированного случая сферического коллапса.

Внутри черной дыры гравитация доминирует над всеми другими силами, но если космическая цензура все-таки есть, то мы никогда не сможем наблюдать последствий этой преобладающей роли тяготения в экстремальной точке — центральной сингулярности.


Источник:

http://cosmoportal.net/article/a-84.html