Теорія відносності і чорні діри в космосі

Чорні діри в космосі є одним з найдивовижніших явищ Всесвіту, відомих сучасній науці. Їх існування було передбачене ще Альбертом Ейнштейном в першій чверті XX століття.

Теорія відносності, зв`язок простору і часу

Ще наприкінці XIX століття фізика вважалася практично вичерпала себе наукою. Вченим здавалося, що всі загадки природної природи вирішені, а пристрій навколишнього світу ось-ось буде повністю пояснено в рамках існуючих уявлень науки. Як виявилося, Всесвіт піднесла приголомшливо несподівані новини для фізиків. Молода на той момент наука - термодинаміка - відкрила, що поширення світла не пояснюється класичними законами ньютонівської механіки. Це завдання зайняла уми вчених усього світу. Вирішити її вдалося молодому співробітнику патентного бюро зі Швейцарії. Його звали Альбертом Ейнштейном. Створена ним картина світу - теорія відносності - зовсім перевернула уявлення людства про будову Всесвіту. Серед всіх інших наслідків теорії відносності чудовим висновком стала нерозривний зв`язок простору і часу. Не вдаючись у подробиці, можна сказати, що швидкість течії часу для конкретної людини (або будь-якого об`єкта - системи відліку) тісно пов`язана зі швидкістю пересування в просторі. На доступних нам повсякденних швидкостях це абсолютно непомітно. Однак якщо розігнати тіло до швидкості, близької до швидкості світла, почнуться чудеса - час буквально сповільниться. Ця ідея неодноразово була реалізована в науковій фантастиці XX століття.

Викривлення простору і часу, чорні діри в космосі

Іншим цікавим висновком Ейнштейна став той факт, що і простір, і час буквально можуть викривлятися під дією сил гравітації. Це означає, що час тече повільніше не тільки для об`єктів, що рухаються, але й поблизу дуже масивних тіл. І чим ближче до нього, тим сильніше сповільнюється час.

Як би парадоксально це не звучало, але на першому поверсі хмарочоса час йде більш розмірено, ніж на двадцятому. Але знову ж через порівняно невеликий за космічними мірками розмірами Землі ми цього ніколи не помічаємо. Різниця становить мільйонні частки секунди. Так само відбувається викривлення простору. Воно просто вигинається у напрямку до масивного тіла, буквально тягне його до себе своєю гравітацією. Вже з цього факту випливало, що чорні діри в космосі можуть існувати. Можливість таких тіл передбачалася ще до відкриття теорії відносності вченим XVIII століття Джоном Мітчеллом. Однак першим це довів на основі ейнштейнівських рівнянь інший німецький учений - Карл Шварцшильд.

Перше практичне підтвердження ейнштейнівської теорії викривлення простору було підтверджено ще в 1919 році, коли англійський астроном Артур Еддінгтон підтвердив, що світло далеких зірок, що проходить поблизу Сонця, дійсно їм викривляється. Це настільки масивне тіло, що воно не просто вигинає в свою сторону все пролітають повз нього тіла і світлові промені, але і притягує їх до себе. На Землі, щоб тіло відправити в космос, необхідно надати йому швидкість 11,2 км в секунду. Це називається швидкістю тікання. Але на більш важкою планеті, наприклад на Юпітері, потрібна була б велика швидкість і, відповідно, велика енергія. А уявіть собі, що чорні діри в космосі - це настільки щільні об`єкти, що їх швидкість втечі вище 300 тисяч км / сек. Це означає, що світло не може подолати їх тяжіння. А якщо чорна діра в космосі не відпускає світло, то від неї не зможе втекти нічого. Оскільки згідно теорії відносності швидкість світла є найбільшою можливою швидкістю в природі.

Сучасний погляд в космос. Чорні діри на картах астрофізиків

Сьогодні вчені виявили більше тисячі об`єктів на зоряному небі, які вважаються чорними дірами. Складність їх точного визначення полягає в тому, що ці об`єкти не можна спостерігати безпосередньо. Їх можна помітити лише по поведінці сусідніх небесних тіл. Так, в центрі більшості галактик знаходяться величезної маси чорні діри, навколо яких обертаються мільярди зірок. У тому числі і наш Чумацький шлях.