Чорна діра: відмінності між версіями
[неперевірена версія] | [перевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
Ganyak (обговорення | внесок) Немає опису редагування |
Функція пропозицій посилань: додано 3 посилання. |
||
(Не показано 42 проміжні версії 24 користувачів) | |||
Рядок 1:
{{інші значення|Чорна діра (значення)}}
{{unibox}}[[Файл:Black hole - Messier 87.jpg|thumb|350px|[[Надмасивна чорна діра]] в центрі [[галактика типу cD|гігантської]] [[еліптична галактика|еліптичної галактики]] [[Мессьє 87]] у сузір'ї [[Діва (сузір'я)|Діви]]. Ця чорна діра була першою, яку сфотографували безпосередньо ([[Event Horizon Telescope]], 10 квітня 2019)<ref>{{Cite web|url=https://www.theguardian.com/science/2019/apr/10/black-hole-picture-captured-for-first-time-in-space-breakthrough|назва=Black hole picture captured for first time in space breakthrough|видавець=[[Ґардіан (газета)|The Guardian]]|дата=10 квітня 2019|url-архіву=
[[Файл:BH LMC.png|300px|right|thumb|[[Гравітаційна лінза|Гравітаційні викривлення]], спричинені чорною дірою перед [[Велика Магеланова Хмара|Великою Магелановою Хмарою]] (художнє зображення)]]
'''Чо́рна діра́''' —
Термін «чорна діра» запровадив [[Джон Арчибальд Вілер]] наприкінці [[1967]] року. Він вперше вжив його в публічній лекції «Наш Всесвіт: відоме й невідоме» ({{lang-en|Our Universe: the Known and Unknown}}) [[29 грудня]] [[1967]] року<ref>Текст лекції був опублікований в журналі студентського товариства [[Фі Бета Каппа]] The American Scholar (Vol. 37, no 2, Spring 1968) і товариства «Sigma Xi» American Scientist, 1968, Vol. 56, No. 1, Pp. 1—20. Сторінка з цієї роботи відтворена в книзі V. P. Frolov and I. D. Novikov, Black Hole Physics: Basic Concepts and New Developments, (Kluwer, Dordrecht, 1998), p. 5.</ref>.
== Концепція ==
Об'єкти, [[гравітаційне поле|поле гравітації]] яких настільки сильне для світла, що воно не здатне вирватися, були вперше розглянуті у 18 столітті [[Джон Мічелл|Джоном Мічеллом]] та [[П'єр-Симон Лаплас|П'єром-Симоном Лапласом]]. [[Карл Шварцшильд]], видатний німецький фізик, був першим, хто запропонував розв'язок рівнянь [[Загальна теорія відносності|загальної теорії відносності]], який може характеризувати чорну діру, у [[1916]] році. Його розв'язок базувався на інтерпретації чорної діри як ділянки простору, з якої ніщо не може втекти. Ця пропозиція настільки випередила свій час, що вона не була повністю оцінена впродовж наступних чотирьох десятиліть. Компактні об'єкти, що утворилися внаслідок [[Гравітаційний колапс|гравітаційного колапсу]], стали нарешті
▲Об'єкти, [[гравітаційне поле|поле гравітації]] яких настільки сильне для світла, що воно не здатне вирватися, були вперше розглянуті у 18 столітті [[Джон Мічелл|Джоном Мічеллом]] та [[П'єр-Симон Лаплас|П'єром-Симоном Лапласом]]. [[Карл Шварцшильд]], видатний німецький фізик, був першим, хто запропонував розв'язок рівнянь [[Загальна теорія відносності|загальної теорії відносності]], який може характеризувати чорну діру, у [[1916]] році. Його розв'язок базувався на інтерпретації чорної діри як ділянки простору, з якої ніщо не може втекти. Ця пропозиція настільки випередила свій час, що вона не була повністю оцінена впродовж наступних чотирьох десятиліть. Компактні об'єкти, що утворилися внаслідок [[Гравітаційний колапс|гравітаційного колапсу]], стали нарешті вірогідною астрофізичною реальністю після відкриття [[Нейтронна зоря|нейтронних зір]] у середині 60-х. Маючи математичний інтерес, теоретичні роботи численних відомих астрофізиків впродовж цієї ери показали, що чорні діри є [[Передбачення загальної теорії відносності|передбаченням загальної теорії відносності]], яке з необхідністю випливає з неї.
[[Загальна теорія відносності]] передбачає, що достатньо компактна [[маса]] буде деформувати [[простір-час]], утворюючи чорну діру. Навколо чорної діри існує математично визначена поверхня, що називається [[Горизонт подій|горизонтом подій]], яка визначає точку, з якої вже немає повернення. Вона називається «чорною», тому що поглинає все світло, що потрапляє на горизонт, нічого не відбиваючи, подібно до абсолютно [[Чорне тіло|чорного тіла]] в [[Термодинаміка|термодинаміці]]. [[Квантова механіка]] передбачає, що чорні діри [[Випромінювання|випромінюють]] подібно до чорного тіла зі скінченною [[Температура|температурою]]. Ця температура обернено пропорційна до [[маса|маси]] чорної діри, роблячи важкими спостереження цього випромінювання для [[Чорна діра зоряної маси|чорних дір зоряних мас]] та вище.
Очікується, що чорні діри зоряних мас утворюються, коли у зорі масою понад 10
Попри те, що безпосередньо спостерігати чорну діру неможливо, її наявність може бути встановлено через взаємодію з іншою [[Матерія (фізика)|речовиною]], світлом або іншим [[Електромагнітне випромінювання|електромагнітним випромінюванням]]. Із зоряних рухів може бути обчислено масу та положення невидимого компонента. Було відкрито кілька [[Подвійна зоря|подвійних зоряних систем]], в яких одна з зір невидима, але має існувати, тому що вона змушує своєю гравітаційною силою іншу, видиму зорю обертатися навколо їхнього спільного [[центр інерції|центру мас]]. Таким чином, ці невидимі зорі є ймовірними кандидатами в чорні діри. Астрономи ідентифікували численні кандидати у чорні діри зоряних мас у [[Подвійна система|подвійних системах]], вивчаючи рух їхніх компаньйонів таким чином.
== Історія ==
[[Файл:BlackHole.jpg|thumb|250px|Малюнок художника: [[акреційний диск]] гарячої [[Плазма (агрегатний стан)|плазми]], який обертається навколо чорної діри.]]
[[Лаплас П'єр-Симон]] у [[1787]] році вперше розрахував розмір тіла з густиною води, на поверхні якого [[друга космічна швидкість]] дорівнює [[швидкість світла|швидкості світла]]. Таке тіло для зовнішнього спостерігача було б абсолютно чорним.
Протягом [[XIX століття|XIX ст.]] ідея тіл, невидимих внаслідок своєї масивності, не викликала великого інтересу у вчених. Це було пов'язано з тим, що в рамках [[Класична фізика|класичної фізики]] швидкість світла не має фундаментального значення. Проте наприкінці XIX — початку XX століття було встановлено, що сформульовані [[Джеймс Клерк Максвелл|Джеймсом Максвеллом]] закони [[Класична електродинаміка|електродинаміки]], з одного боку, виконуються в усіх [[інерційна система відліку|інерційних системах відліку]], а з іншого боку, не інваріантні щодо [[Перетворення Галілея|перетворень Галілея]]. Це означало, що уявлення про характер переходу від однієї інерційної системи відліку до іншої, які існували в фізиці, потребують значного корегування.
Під час подальшої розробки [[Електродинаміка|електродинаміки]] [[Гендрік Антон Лоренц|Г. Лоренцем]] була запропонована нова система перетворень просторово-часових координат (відомих сьогодні як [[перетворення Лоренца]]), щодо яких [[рівняння Максвелла]] залишалися інваріантними. Розвиваючи ідеї Лоренца, [[Анрі Пуанкаре|А. Пуанкаре]] припустив, що всі інші фізичні закони також інваріантні щодо цих перетворень.
[[1905]] року [[Альберт Ейнштейн]] використав концепції Лоренца й Пуанкаре у своїй [[Спеціальна теорія відносності|спеціальній теорії відносності]] (СТВ), в якій роль закону перетворення інерційних систем відліку остаточно перейшла від перетворень Галілея до перетворень Лоренца. Класична (
Однак ньютонівська теорія тяжіння (на якій базувалася первісна теорія чорних дір) не є Лоренц-інваріантною. Тому вона не може бути застосована до тіл, які рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла.
Позбавлена цього недоліку релятивістська теорія тяжіння була створена, в основному, Ейнштейном (сформулював її остаточно до кінця 1915) і отримала назву [[Загальна теорія відносності|загальної теорії відносності]] (ЗТВ). Саме на ній
За своїм характером ЗТВ є геометричною теорією. Вона припускає, що гравітаційне поле являє собою прояв викривлення простору-часу (яке, таким чином, виявляється псевдоріманове, а не псевдоевклідове, як у спеціальній теорії відносності). Зв'язок викривлення простору-часу з характером розподілу і руху мас, які він містить, дається основними рівняннями теорії — рівняннями Ейнштейна.
У [[1916]] році [[Карл Шварцшильд]] знайшов [[Розв'язки рівнянь Ейнштейна|розв'язок рівнянь]] загальної теорії відносності [[Альберт Ейнштейн|Ейнштейна]] для сферично-симетричного тіла. За [[теорія відносності загальна|ЗТВ]], якщо розмір тіла не перевищує [[гравітаційний радіус|гравітаційного радіуса]] <math>R_g={2GM \over c^2}</math>, тіло своїм тяжінням буде захоплювати світло й будь-яку іншу матерію. Гравітаційний радіус для [[Сонце|Сонця]] становить 3 км, а для масивних зірок — до 200 км.
У 1930-х під час побудови теорії [[еволюція зір|еволюції зір]] було доведено, що зорі з [[маса|масою]] понад 3 [[маса Сонця|маси Сонця]] на кінцевій стадії своєї еволюції неодмінно мають колапсувати (стискатися) {{Джерело?|до гравітаційного радіуса}}. У [[1967]] [[Джон Вілер]] назвав такі колапсари «чорними дірами».
Рядок 41 ⟶ 40:
У 1960-х було відкрито [[активні ядра галактик|галактики з активними ядрами]] — [[квазар]]и, [[радіогалактика|радіогалактики]] та інші. Для пояснення їхнього випромінювання було побудовано модель [[акреція (космос)|акреції]] (падіння) речовини на велетенську (розміром понад мільйон кілометрів) чорну діру в центрі галактики.
Деякий час вважалося, що чорна діра (масивне колапсуюче тіло) не може випромінювати. Однак у 1974 році [[Стівен Хокінг]] показав, що це не так. Відповідно до ЗТВ, радіус колапсуючого тіла змінюється по закону<ref>И. В. Адрианов, Л. И. Маневич
<math>r=r_{g}[1+e^{-ct/r_{g}}],</math>
де <math>c</math> швидкість світла, <math>r_{g}</math>
У 2000-х роках встановлено, що в центрі практично кожної галактики розташована надмасивна чорна діра, а також ту особливу роль, яку відіграють чорні діри в утворенні [[галактика|галактик]].
== Будова ==
[[Файл:Ergosphere of a rotating black hole.svg|thumb|right|Ергосфера являє собою еліпсоїд поза межами горизонту подій, об'єкти в ньому не можуть перебувати в стані спокою.]]
Рядок 55 ⟶ 53:
Область простору-часу поблизу чорної діри, розташована між горизонтом подій і межею статичності називається [[Ергосфера|ергосферою]]. Об'єкти, що перебувають у межах ергосфери, неминуче обертаються разом з чорною дірою за рахунок [[Ефект Лензе-Тірринга|ефекту Лензе — Тіррінга]]. Ергосфера має форму сфероїда, менша піввісь якого дорівнює радіусу горизонту подій, більша — подвоєному радіусу.
У надрах чорної діри
[[Файл:Black hole lensing web.gif|right|frame|alt=Шварцшильдовская чорна діра|Моделювання [[Гравітаційна лінза|гравітаційного лінзування]] чорною дірою, яка викривляє зображення [[Галактика|галактики]] перед якою вона проходить.]]
{{Main|Розв'язок Керра — Ньюмена}}
Виявлено кільця навколо чорних дір<ref>[https://iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-637X/825/1/15
== Спостереження ==
Чорні діри зоряних мас спостерігаються у складі тісних подвійних систем. Речовина зорі-супутника перетікає на чорну діру по спіралі. При цьому утворюється [[акреційний диск]], який випромінює в [[
Маси велетенських чорних дір у ядрах галактик визначають за швидкостями руху зір. Станом на 2004
▲Чорні діри зоряних мас спостерігаються у складі тісних подвійних систем. Речовина зорі-супутника перетікає на чорну діру по спіралі. При цьому утворюється [[акреційний диск]], який випромінює в [[рентгенів]]ському й гамма-діапазонах. Перша чорна діра була відкрита в 1967 в сузір'ї Лебедя. До 2004 р. рентгенівський космічний [[телескоп]] RXTE вірогідно виявив 15 чорних дір в подвійних зоряних системах в нашій галактиці.
▲Маси велетенських чорних дір у ядрах галактик визначають за швидкостями руху зір. Станом на 2004 так визначено маси центральних чорних дір у 30 галактиках, зокрема і в нашій.
Також чорні діри можуть бути виявлені завдяки явищу [[гравітаційне лінзування|гравітаційного лінзування]] (при проходженні чорної діри між звичайною зорею і спостерігачем, відбувається візуальне збільшення яскравості зорі, оскільки гравітаційне поле чорної діри викривляє світлові промені). Це явище також називають кільцями Ейнштейна.
Наймасивніша з відомих чорних дір має масу 6,6 млрд [[Маса Сонця|сонячних мас]]. Вона є центральною чорною дірою у галактиці [[Мессьє 87]]
[[9 грудня]] [[2021]] року, [[SpaceX]] вивела на орбіту малу астрофізичну лабораторію Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE)<ref>{{Cite web|title=SpaceX will launch a new X-ray space telescope for NASA Thursday. Here's how to watch live.|url=https://www.space.com/spacex-ixpe-nasa-space-telescope-launch-webcast|website=Space.com|date=2021-12-08|accessdate=2021-12-09|language=en|first=Amy Thompson|last=published}}</ref><ref>{{Cite web|title=SpaceX відправила у космос астрофізичну лабораторію: чим вона займатиметься|url=https://www.rbc.ua/ukr/news/spacex-otpravila-kosmos-astrofizicheskuyu-1639057706.html|website=РБК-Украина|accessdate=2021-12-09|language=ru}}</ref>.
== Чорні діри проміжних мас ==
Рядок 79 ⟶ 77:
Чорні діри проміжних мас можуть утворюватись у центрі [[кулясте скупчення|кулястих скупчень]], крім того вони можуть існувати в [[Галактичне гало|гало галактик]]. Такі об'єкти можуть спостерігатися завдяки гравітаційному мікролінзуванню: якщо чорна діра проміжної маси з гало опиниться на промені зору до якоїсь зорі, то буде спостерігатися спалах зорі, за характером якого можна визначити масу чорної діри. Зараз проводять такі спостереження, але чорних дір проміжної маси до останнього часу не було виявлено.
У 2015
Імовірні
'''Механізми утворення чорних дір проміжних мас:'''
# Утворення чорної діри під час [[Великий вибух|Великого вибуху]] в ранньому всесвіті. Під час Великого вибуху могли утворитися первинні чорні діри будь-яких мас, зокрема й масою кілька тисяч мас сонця.
# Залишки зір третього типу населення. Зорі третього типу населення — це перші зорі у всесвіті, які виникли у перші сотні мільйонів років його існування. Вони мали великі маси, що могло призвести до утворення досить масивних чорних дір.
# [[Зіткнення зір]] і чорних дір у кулястих зоряних скупченнях. Також чорні діри проміжних мас можуть існувати в ядрах галактик. Під час утворення галактики речовина колапсує, і в центрі галактики можуть утворюватися чорні діри проміжних мас, з яких із часом утворюється надмасивна чорна діра. Втрачені ланки в еволюції надмасивних чорних дір народжуються в ході злиття великих «звичайних» чорних дір під час зіткнень галактик.
Рядок 109 ⟶ 106:
== Модель на базі теорії струн ==
[[Теорія струн]] дозволяє вибудовування виключно щільних і дрібномасштабних структур з самих струн та інших описуваних теорією об'єктів, частина з яких мають більше ніж три виміри.
Кількість способів організації струн усередині чорних дір величезна. І, що характерно, ця величина збігається з величиною ентропії чорної діри, яку [[Стівен Гокінг]] і його колега Джейкоб Бекенштейн прогнозували в 1970-і роки.
1996
Реальним процесам утворення чорних дір Стромінджер і Вафа протиставили конструктивний підхід. Суть у тому, що вони змінили точку зору на утворення чорних дір, показавши, що їх можна конструювати шляхом копіткої збірки в один механізм точного набору бран, відкритих під час ''другої суперструнної революції''<ref>http://elementy.ru/lib/430177</ref>.
Рядок 119 ⟶ 115:
Стромінджер і Вафа змогли обчислити число перестановок мікроскопічних компонентів чорної діри, при яких загальні спостережувані характеристики, наприклад маса і заряд, залишаються незмінними. Тоді ентропія цього стану за визначенням дорівнює логарифму отриманого числа — числа можливих мікростанів [[Термодинамічна система|термодинамічної системи]]. Потім вони порівняли результат з площею горизонту подій чорної діри — ця площа пропорційна ентропії чорної діри, як передбачено Бекенштейном і Гокінгом на основі класичного розуміння, — і отримали ідеальну згоду. Принаймні для класу екстремальних чорних дір Стромінджеру і Вафі вдалося знайти застосування теорії струн для аналізу мікроскопічних компонентів і точного обчислення відповідної ентропії.
Група Саміра Матура розрахувала розміри декількох моделей чорних дір за своєю методикою. Отримані результати збігалися з розмірами «горизонту подій» у традиційній теорії.
Рядок 126 ⟶ 122:
Отже, відповідно до цієї моделі, чорна діра насправді не знищує інформацію, тому що ніякої сингулярності в чорних дірах немає. Маса струн розподіляється по всьому об'єму до горизонту подій, і інформація може зберігатися в струнах і передаватися виходить випромінюванням Гокінга (а отже виходити за горизонт подій).
Проте, автори визнають, що ця картина
Ще один варіант запропонували [[Гері Горовиць]] з [[Каліфорнійський університет в Санта-Барбарі|Університету Каліфорнії в Санта-Барбарі]] і [[Хуан Малдасена]] з [[Принстонський Інститут передових досліджень|Принстонського Інституту передових досліджень]]. На думку цих дослідників, сингулярність в центрі чорної діри існує, проте інформація в неї просто не потрапляє: матерія йде в сингулярність, а інформація — шляхом [[Квантова телепортація|квантової телепортації]] — друкується на [[випромінювання Гокінга|випромінюванні Гокінга]].
== Чорні діри у Всесвіті ==
З часу теоретичного передбачення чорних дір залишалося відкритим питання про їхнє існування, тому що існування розв'язку типу «чорна діра» ще не гарантує, що існують механізми утворення подібних об'єктів у [[Всесвіт]]і. З математичної точки зору відомо, що принаймні колапс [[Гравітаційні хвилі|гравітаційних хвиль]] в загальній теорії відносності стійко веде до формування пасткових поверхонь, а отже, і чорної діри, як доведено [[Деметріосом Крістодулу]] в 2000-х роках (Премія Шоу за 2011 рік).
З фізичної точки зору відомі механізми, які можуть призводити до того, що деяка область простору-часу буде мати ті ж властивості (ту ж геометрію), що і відповідна область чорної діри.
Насправді через акрецію речовини, з одного боку, і (можливо) [[випромінювання Хокінга|випромінювання Гокінга]], з іншого, простір-час навколо [[колапсар]]а відхиляється від наведених вище точних розв'язків рівнянь Ейнштейна. І хоча в будь-якій невеликій області (крім околиць сингулярності) метрика спотворена не надто сильно, глобальна причинна структура простору-часу може відрізнятися кардинально. Зокрема, даний простір-час може, за деякими теоріями, вже й не мати горизонту подій. Це пов'язано з тим, що наявність або відсутність горизонту подій визначається, серед іншого, і подіями, що відбуваються в нескінченно віддаленому майбутньому спостерігача<ref>[http://ufn.ru/ufn01/ufn01_3/Russian/r013d.pdf]</ref>.
=== Чорні діри зоряних мас ===
Рядок 147 ⟶ 142:
* Чорна діра.
У міру збільшення маси залишку відбувається рух рівноважної конфігурації вниз по викладеній послідовності. Обертальний момент збільшує граничну масу на кожному кроці, але не якісно, а кількісно (щонайбільше
Умови (головним чином, маса), за яких кінцевим станом еволюції зорі є чорна діра, вивчені недостатньо добре, оскільки для цього необхідно знати поведінку і стан речовини при надзвичайно високій густині, недоступній експериментальному вивченню. Додаткові труднощі становить моделювання зір на пізніх етапах їхньої еволюції через складність хімічного складу і різке зменшення характерного часу перебігу процесів. Одні з найбільших космічних катастроф, спалахи [[Наднова|наднових]], відбуваються саме на цих етапах еволюції зір. Різні моделі дають нижню оцінку маси чорної діри, що утворюється в результаті гравітаційного колапсу, від 2,5 до 5,6 [[Маса Сонця|мас Сонця]]. Радіус чорної діри при цьому дуже малий — кілька десятків кілометрів.
Згодом чорна діра може розростися за рахунок поглинання речовини — як правило, це газ сусідньої зорі в подвійних системах (зіткнення чорної діри з будь-яким іншим астрономічним об'єктом дуже малоймовірне через її малий діаметр). Процес падіння газу на компактний астрофізичний об'єкт, зокрема, й на чорну діру, називається [[Акреція (космос)|акрецією]]. При цьому через обертання газу формується [[акреційний диск]], в якому речовина розганяється до релятивістських швидкостей, нагрівається і в результаті сильно випромінює, зокрема, в рентгенівському діапазоні, що дає принципову можливість виявляти такі акреційні диски (а отже, чорні діри) за допомогою ультрафіолетових і рентгенівських телескопів. Основною проблемою є мала величина і труднощі реєстрації відмінностей між акреційними дисками нейтронних зір і чорних дір, що призводить до невпевненості в ідентифікації [[Рентгенівські подвійні|рентгенівських подвійних]] із чорними дірами. Основна відмінність полягає в тому, що газ, який падає на всі об'єкти, рано чи пізно зустрічає тверду поверхню, що призводить до інтенсивного випромінювання при гальмуванні, але хмара газу, яка падає на чорну діру, через
Зіткнення чорних дір з іншими зорями, а також зіткнення [[Нейтронна зоря|нейтронних зір]], що викликає утворення чорної діри, призводить до наймогутнішого гравітаційного випромінювання, яке, як очікується, можна буде виявляти в найближчі роки за допомогою гравітаційних телескопів. Є повідомлення про спостереження зіткнень в рентгенівському діапазоні. [[25 серпня]] [[2011]] з'явилося повідомлення про те, що вперше в історії науки група японських і американських фахівців змогла в березні 2011 року зафіксувати момент загибелі зірки, яку поглинає чорна діра.
=== Надмасивні чорні діри ===
За сучасними уявленнями дуже великі чорні діри, що розрослися, утворюють ядра більшості галактик. До них належить і масивна чорна діра в ядрі нашої Галактики — [[Стрілець A*]].
Наразі існування чорних дір зоряних і галактичних масштабів вважається надійно доведеним астрономічними спостереженнями.
Американські астрономи встановили, що маси надмасивних чорних дір можуть бути значно недооцінені. Для того, щоб зорі в галактиці [[Мессьє 87|М87]] (яка розташована на відстані 50 мільйонів світлових років від Землі) рухалися так, як це спостерігається, маса центральної чорної діри має бути принаймні 6,4
Для чорної діри в ядрі галактики гравітаційний радіус дорівнює 3•10<sup>15</sup> см = 200 а.о., що вп'ятеро більше відстані від Сонця до Плутона. Її густина при цьому дорівнює 0,2•10<sup>−3</sup> г/см³, що в кілька разів менше від густини повітря.
=== Найдавніша чорна діра ===
6 листопада 2023 року, за повідомленням інформаційного агентства [[Ассошіейтед Прес|Associated Press]], міжнародній групі астрономів вдалося виявити найдавнішу, з усіх відомих на сьогодні, чорну діру у Всесвіті. Для спостереження були залучені об'єднані можливості та зусилля [[Джеймс Вебб (телескоп)|космічного телескопу ім. Джеймса Вебба]] та космічної рентгенівської обсерваторії [[Чандра (телескоп)|«Чандра»]]. Повідомляється, що знайдена чорна діра в галактиці UHZ1 утворилася всього лише через 470 мільйонів років після Великого вибуху (як на думку інших груп вчених — чорна діра утворилася через 440 мільйонів років<ref>[https://www.theguardian.com/science/2023/dec/10/revealed-the-oldest-black-hole-ever-observed-dating-to-dawn-of-universe Revealed: the oldest black hole ever observed, dating to dawn of universe. // By Hannah Devlin. Sun 10 Dec 2023, 15.00 CET]</ref>). Проте, враховуючи, що Всесвіту 13,7 мільярдів років, вік цієї чорної діри становить ~ 13,2 мільярдів років<ref>[https://apnews.com/article/oldest-black-hole-nasa-big-bang-810d6494b037217a42d03f61f96f734f Oldest black hole discovered dating back to 470 million years after the Big Bang. // By Marcia Dunn. Updated 8:56 PM GMT+2, November 6, 2023]</ref><ref>[https://bukvy.org/astronomy-vyyavyly-najdavnishu-chornu-diru-u-vsesviti/ Астрономи виявили найдавнішу чорну діру у Всесвіті. 09.11.2023, 22:57]</ref>.
=== Найбільша чорна діра ===
Наприкінці березня [[2023]] року, астрономам за допомогою космічного [[Габбл (телескоп)|телескопу «Габбл»]] вдалося виявити об'єкт, який вони вважають найбільшою чорною дірою з будь-коли виявлених раніше. За словами науковців, вона має масу 30 мільярдів [[Маса Сонця|сонячних мас]] й знаходиться в центрі однієї з масивних еліптичних галактик скупчення галактик Abell 1201 за сотні мільйонів світлових років від нашої планети. Вона є набагато більшою за типові галактичні надмасивні чорні діри<ref>[https://www.space.com/largest-known-black-hole-discovered-through-gravitational-lensing The largest black hole ever discovered can fit 30 billion suns. We found it with gravity and bent light. // By Tereza Pultarova published 19 days ago]</ref>.
=== Первинні чорні діри ===
Рядок 171:
Передбачається, що в результаті ядерних реакцій можуть утворюватися досить стійкі мікроскопічні чорні діри, так звані ''квантові чорні діри''. Для математичного опису таких об'єктів необхідна квантова теорія гравітації. Однак із загальних міркувань досить імовірно, що [[спектр мас]] чорних дір дискретний й існує мінімальна чорна діра — [[Планківська чорна діра]]. Її маса — близько 10<sup>−5</sup> г, радіус — 10<sup>−35</sup> м. [[Комптонівська довжина хвилі]] планківської чорної діри за порядком величини дорівнює її гравітаційному радіусу.
Таким чином, усі «елементарні об'єкти» можна розділити на [[елементарні частинки]] (їх довжина хвилі більша гравітаційного радіуса) і чорні діри (довжина хвилі менша гравітаційного радіуса). [[Планківська чорна діра]] є перехідним об'єктом, для неї вживається назва [[максимон]] (іноді
Навіть якщо квантові чорні діри існують, час їх існування вкрай малий, що робить їх безпосереднє виявлення дуже проблематичним. Останнім часом запропоновано експерименти з метою виявлення ознак появи чорних дір у ядерних реакціях. Однак для безпосереднього синтезу чорної діри в прискорювачі необхідна недосяжна на сьогодні енергія 10<sup>26</sup> еВ. Можливо, у реакціях високих енергій можуть утворюватися віртуальні (проміжні) чорні діри.
Експерименти з протон-протонних зіткнень із повною енергією 7 ТеВ на [[Великий адронний колайдер|Великому адронному колайдері]] довели, що такої енергії недостатньо для утворення мікроскопічних чорних дір. На підставі цих даних робиться висновок, що мікроскопічні чорні діри мають бути важчими 3,5-4,5 ТеВ залежно від конкретної реалізації.
== Аналоги чорних дір в інших галузях фізики ==
Трансформаційна оптика та оптичні [[метаматеріал
Акустичні аналоги чорних дір можна реалізувати у [[Конденсація Бозе — Ейнштейна|Бозе-Ейнштейнівському конденсаті]] розрідженого ультрахолодного газу<ref>L. J. Garay, Black Holes in Bose–Einstein Condensates, International Journal of Theoretical Physics, November 2002, Volume 41, Issue 11, pp 2073–2090, https://link.springer.com/article/10.1023/A:1021172708149.</ref><ref>Oren Lahav et al., Realization of a sonic black hole analogue in a Bose-Einstein condensate, https://arxiv.org/abs/0906.1337
== Див. також ==
Рядок 193 ⟶ 191:
* [[Стрейнджлет]]
* [[Кротовина (фізика)|Кротовина]]
* [[Об'єкт LB-1]]<ref>{{Cite web|url=https://tsn.ua/nauka_it/ucheni-znayshli-chornu-diru-monstra-u-teoriyi-yiyi-ne-povinno-isnuvati-1451559.html|назва=Учені знайшли чорну діру-монстра. У теорії її не повинно існувати|видавець=[[ТСН]]|дата=29 листопада 2019|url-архіву=
* [[Планківська частинка]]
== Галерея ==
<gallery>
Файл:M87 jet.jpg|[[активні ядра галактик|Активна галактика]] [[Мессьє 87|M87]]. У її ядрі
▲File:Black Holes - Monsters in Space.jpg|Чорна діра.
▲File:Images of gas cloud being ripped apart by the black hole at the centre of the Milky Way ESO.jpg|Газовая хмара розірвана чорною дірою в центрі [[Чумацький Шлях|Чумацького Шляху]].
▲File:A star is consumed by a black hole.ogv|Комп'ютерне моделювання зорі, котру поглинає чорна діра. Синя точка вказує на розташування чорної діри.
▲File:RXTE Detects Heartbeat Of Smallest Black Hole Candidate.ogv|Ця анімація порівнює рентгенівські "серцебиття" GRS 1915 і [[IGR J17091-3624|IGR J17091]], дві чорні діри, що поглинають газ із зоряних компаньйонів.
▲File:A simulation of how a gas cloud that has been observed approaching the supermassive black hole at the centre of the galaxy.jpg|Моделювання газової хмари після близького підходу до чорної діри в центрі [[Чумацький Шлях|Чумацького Шляху]].
▲File:X-RayFlare-BlackHole-MilkyWay-20140105.jpg|Надзвичайно яскравий [[гамма-спалах]], виявлений 5 січня 2015 року в [[Стрілець A*|Стрільці A*]] (чорній дірі в центрі нашої Галактики).
</gallery>
== Див. також ==
* [[Планківська густина]]
== Примітки ==
Рядок 372:
{{Зорі}}
{{Подорож у часі}}
{{Теорія відносності}}
{{Бібліоінформація}}
[[Категорія:Чорні діри| ]]
[[Категорія:Нерозв'язані проблеми фізики]]
[[Категорія:Загальна теорія відносності]]
[[Категорія:Гравітація]]
[[Категорія:Астрономічна термінологія]]
|