Faits intéressants sur les trous noirs (18 photos). A quoi ressemble un trou noir
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Le brillant physicien théoricien et cosmologiste Stephen Hawking adore parler de sujets qui nous font repenser l'ensemble phénomènes scientifiques. Il y a quelques jours, ses nouvelles recherches ont jeté le doute sur l'existence de l'un des phénomènes les plus mystérieux du cosmos : les trous noirs. En attendant, les scientifiques tentent de comprendre sa nouvelle étude, je vous propose de découvrir Faits intéressants sur les trous noirs.
Selon le chercheur (qui est décrit dans l'ouvrage "Information Preservation and Weather Predictions for Black Holes"), ce que nous appelons les trous noirs peut exister sans le soi-disant "horizon des événements", au-delà duquel rien ne peut s'échapper. Hawking pense que les trous noirs ne retiennent la lumière et les informations que pendant un certain temps, puis "recrachent" dans l'espace, cependant, sous une forme assez déformée.
Les trous noirs tirent leur nom du fait qu'ils aspirent la lumière qui touche ses limites et ne la reflète pas.
Formé au moment où une masse de matière suffisamment comprimée déforme l'espace et le temps, un trou noir possède une certaine surface, appelée « horizon des événements », qui marque le point de non-retour.
Les trous noirs affectent le passage du temps
Les horloges tournent plus lentement près du niveau de la mer qu'à station spatiale, et encore plus lent près des trous noirs. Cela a quelque chose à voir avec la gravité.
Le trou noir le plus proche est à environ 1600 années-lumière.
Notre galaxie est jonchée de trous noirs, mais le plus proche théoriquement capable de détruire notre modeste planète se situe bien au-delà de notre système solaire.
Un énorme trou noir se trouve au centre de la galaxie de la Voie lactée.
Il est situé à une distance de 30 000 années-lumière de la Terre et sa taille est plus de 30 millions de fois celle de notre Soleil.
Les trous noirs finissent par s'évaporer
On croit que rien ne peut s'échapper d'un trou noir. La seule exception à cette règle est le rayonnement. Selon certains scientifiques, lorsque les trous noirs émettent des radiations, ils perdent de la masse. À la suite de ce processus, le trou noir peut disparaître complètement.
Les trous noirs ont la forme de sphères et non d'entonnoirs.
Dans la plupart des manuels, vous verrez des trous noirs qui ressemblent à des entonnoirs. C'est parce qu'ils sont illustrés du point de vue d'un puits de gravité. En réalité, ils ressemblent plus à une sphère.
Près d'un trou noir tout est déformé
Les trous noirs ont la capacité de déformer l'espace, et parce qu'ils tournent, la distorsion s'aggrave à mesure qu'ils tournent.
Un trou noir peut tuer de façon terrible
S'il semble évident qu'un trou noir est incompatible avec la vie, la plupart des gens pensent qu'ils y seraient tout simplement écrasés. Pas nécessaire. Vous seriez très probablement étiré à mort, car la partie de votre corps qui a atteint en premier "l'horizon des événements" serait beaucoup plus affectée par la gravité.
Les trous noirs ne sont pas toujours noirs
Bien qu'ils soient connus pour leur noirceur, comme nous l'avons dit plus tôt, ils rayonnent en fait ondes électromagnétiques.
Les trous noirs peuvent non seulement détruire
Bien sûr, dans la plupart des cas, c'est le cas. Cependant, il existe de nombreuses théories, études et suggestions selon lesquelles les trous noirs peuvent en effet être adaptés aux voyages énergétiques et spatiaux.
La découverte des trous noirs n'appartient pas à Albert Einstein
Albert Einstein n'a relancé la théorie des trous noirs qu'en 1916. Bien avant cela, en 1783, un scientifique du nom de John Mitchell a développé cette théorie pour la première fois. Cela est venu après qu'il se soit demandé si la gravité pouvait devenir si forte que même les particules légères ne pourraient pas s'en échapper.
Les trous noirs bourdonnent
Bien que le vide dans l'espace ne transmette pas vraiment les ondes sonores si vous écoutez avec outils spéciaux, vous pouvez entendre les sons du bruit atmosphérique. Lorsqu'un trou noir attire quelque chose, son horizon des événements accélère les particules, jusqu'à la vitesse de la lumière, et elles produisent un bourdonnement.
Les trous noirs peuvent générer les éléments nécessaires à l'origine de la vie
Les chercheurs pensent que les trous noirs créent des éléments lorsqu'ils se désintègrent en particules subatomiques. Ces particules sont capables de créer des éléments plus lourds que l'hélium, tels que le fer et le carbone, ainsi que de nombreux autres éléments nécessaires à la vie.
Les trous noirs non seulement « avalent », mais aussi « recrachent »
Les trous noirs sont connus pour aspirer tout ce qui se trouve près de leur horizon des événements. Une fois que quelque chose est tombé dans un trou noir, il est comprimé avec une force si monstrueuse que les composants individuels sont comprimés et finissent par se désintégrer en particules subatomiques. Certains scientifiques suggèrent que cette matière est ensuite éjectée de ce qu'on appelle un "trou blanc".
Toute matière peut devenir un trou noir
DE point technique vision, non seulement les étoiles peuvent devenir des trous noirs. Si vos clés de voiture étaient réduites à un point infinitésimal tout en conservant leur masse, leur densité atteindrait des niveaux astronomiques et leur gravité augmenterait de manière incroyable.
Les lois de la physique échouent au centre d'un trou noir
Selon les théories, la matière à l'intérieur d'un trou noir est comprimée à une densité infinie, et l'espace et le temps cessent d'exister. Lorsque cela se produit, les lois de la physique s'effondrent, simplement parce que l'esprit humain est incapable d'imaginer un objet qui a un volume nul et une densité infinie.
Les trous noirs déterminent le nombre d'étoiles
Selon certains scientifiques, le nombre d'étoiles dans l'univers est limité par le nombre de trous noirs. Cela est dû à la façon dont ils affectent les nuages de gaz et la formation d'éléments dans les parties de l'univers où naissent de nouvelles étoiles.
Il a reçu ce nom en raison du fait qu'il absorbe la lumière, mais ne la reflète pas comme les autres objets. En fait, il existe de nombreux faits sur les trous noirs, et aujourd'hui nous allons parler de certains des plus intéressants. Jusqu'à relativement récemment, on croyait que trou noir dans l'espace aspire tout ce qui se trouve à proximité ou passe à côté: la planète est une poubelle, mais récemment, les scientifiques ont commencé à affirmer qu'au bout d'un moment, le contenu «recrache» en retour, mais sous une forme complètement différente. Si tu es intéressé trous noirs dans l'espace faits intéressants nous en parlerons plus en détail aujourd'hui.
Existe-t-il une menace pour la Terre ?
Il y a deux trous noirs qui peuvent représenter menace réelle notre planète, mais ils sont, heureusement pour nous, loin à une distance d'environ 1600 années-lumière. Les scientifiques n'ont pu détecter ces objets que parce qu'ils étaient proches système solaire et dispositifs spéciaux, capturant des rayons X, ont pu les voir. On suppose que l'énorme force de gravité peut affecter les trous noirs de telle manière qu'ils fusionnent en un seul.
Il est peu probable qu'aucun de ses contemporains puisse saisir le moment où ces objets mystérieux disparaissent. Le processus de mort des trous est si lent.
Un trou noir est une étoile du passé
Comment se forment les trous noirs dans l'espace ?? Les étoiles ont un approvisionnement impressionnant en combustible de fusion, c'est pourquoi elles brillent si fort. Mais toutes les ressources s'épuisent et l'étoile se refroidit, perdant progressivement son éclat et se transformant en naine noire. On sait qu'un processus de compression se produit dans une étoile refroidie, en conséquence, elle explose et ses particules se dispersent sur de grandes distances dans l'espace, attirant les objets voisins, augmentant ainsi la taille du trou noir.
Le plus intéressant sur les trous noirs dans l'espace nous n'avons pas encore étudié, mais étonnamment, sa densité, malgré sa taille impressionnante, peut être égale à la densité de l'air. Cela suggère que même les plus gros objets dans l'espace peuvent avoir le même poids que l'air, c'est-à-dire être incroyablement légers. Ici Comment les trous noirs apparaissent-ils dans l'espace ?.
Le temps dans le trou noir lui-même et à proximité s'écoule très lentement, de sorte que les objets volant à proximité ralentissent leur mouvement. La raison de tout est l'énorme force de gravité, encore plus fait incroyable, tous les processus se produisant dans le trou lui-même ont une vitesse incroyable. Supposons que si nous observons à quoi ressemble un trou noir dans l'espace, étant en dehors des limites de la masse dévorante, il semble que tout s'arrête. Cependant, dès que l'objet pénétrait à l'intérieur, il se déchirait en un instant. Aujourd'hui on nous montre A quoi ressemble un trou noir dans l'espace ? modélisé par des programmes spéciaux.
Définition d'un trou noir ?
Maintenant nous savons D'où viennent les trous noirs dans l'espace ?. Mais quoi d'autre est spécial à leur sujet? Dire qu'un trou noir est une planète ou une étoile est a priori impossible, car ce corps n'est ni gazeux ni solide. Il s'agit d'un objet qui peut déformer non seulement la largeur, la longueur et la hauteur, mais aussi la chronologie. Ce qui défie complètement les lois physiques. Les scientifiques soutiennent que le temps dans la région de l'horizon d'une unité spatiale peut avancer et reculer. Qu'y a-t-il dans un trou noir dans l'espace c'est impossible à imaginer, les quanta de lumière qui y tombent sont multipliés plusieurs fois par la masse de la singularité, ce processus augmente la puissance de la force gravitationnelle. Par conséquent, si vous emportez une lampe de poche avec vous et allez dans un trou noir, elle ne brillera pas. La singularité est le point où tout tend vers l'infini.
La structure d'un trou noir est une singularité et un horizon d'événements. À l'intérieur de la singularité, les théories physiques perdent complètement leur sens, cela reste donc un mystère pour les scientifiques. En traversant la frontière (horizon des événements), l'objet physique perd la capacité de revenir. Nous savons loin de tout sur les trous noirs dans l'espace, mais l'intérêt pour eux ne s'estompe pas.
L'autre jour, Stephen Hawking a agité la communauté scientifique en déclarant que les trous noirs n'existent pas. Au contraire, ils ne sont pas du tout ce que l'on pensait auparavant.
Selon le chercheur (qui est décrit dans l'ouvrage "Information Preservation and Weather Predictions for Black Holes"), ce que nous appelons les trous noirs peut exister sans le soi-disant "horizon des événements", au-delà duquel rien ne peut s'échapper. Hawking pense que les trous noirs ne retiennent la lumière et les informations que pendant un certain temps, puis "crachent" dans l'espace, cependant, sous une forme assez déformée.
Pendant que la communauté scientifique digère nouvelle théorie, nous avons décidé de rappeler à notre lecteur ce qui a été considéré jusqu'à présent comme des "faits de trou noir". Ainsi, jusqu'à présent, on croyait que :
Les trous noirs tirent leur nom du fait qu'ils aspirent la lumière qui touche ses limites et ne la reflète pas.
Formé au moment où une masse de matière suffisamment comprimée déforme l'espace et le temps, un trou noir possède une certaine surface, appelée « horizon des événements », qui marque le point de non-retour.
Près du niveau de la mer, les horloges fonctionnent plus lentement que sur une station spatiale, et encore plus lentement près des trous noirs. Cela a quelque chose à voir avec la gravité.
Le trou noir le plus proche est à environ 1600 années-lumière.
Notre galaxie est jonchée de trous noirs, mais le plus proche théoriquement capable de détruire notre modeste planète se situe bien au-delà de notre système solaire.
Un énorme trou noir se trouve au centre de la galaxie de la Voie lactée.
Il est situé à une distance de 30 000 années-lumière de la Terre et sa taille est plus de 30 millions de fois celle de notre Soleil.
Les trous noirs finissent par s'évaporer
On croit que rien ne peut s'échapper d'un trou noir. La seule exception à cette règle est le rayonnement. Selon certains scientifiques, lorsque les trous noirs émettent des radiations, ils perdent de la masse. À la suite de ce processus, le trou noir peut disparaître complètement.
Les trous noirs ont la forme de sphères et non d'entonnoirs.
Dans la plupart des manuels, vous verrez des trous noirs qui ressemblent à des entonnoirs. C'est parce qu'ils sont illustrés du point de vue d'un puits de gravité. En réalité, ils ressemblent plus à une sphère.
Près d'un trou noir tout est déformé
Les trous noirs ont la capacité de déformer l'espace, et parce qu'ils tournent, la distorsion s'aggrave à mesure qu'ils tournent.
Un trou noir peut tuer de façon terrible
S'il semble évident qu'un trou noir est incompatible avec la vie, la plupart des gens pensent qu'ils y seraient tout simplement écrasés. Pas nécessaire. Vous seriez très probablement étiré à mort, car la partie de votre corps qui a atteint en premier "l'horizon des événements" serait beaucoup plus affectée par la gravité.
Les trous noirs ne sont pas toujours noirs
Bien qu'ils soient connus pour leur noirceur, comme nous l'avons dit précédemment, ils émettent en réalité des ondes électromagnétiques.
Les trous noirs peuvent non seulement détruire
Bien sûr, dans la plupart des cas, c'est le cas. Cependant, il existe de nombreuses théories, études et suggestions selon lesquelles les trous noirs peuvent en effet être adaptés aux voyages énergétiques et spatiaux.
La découverte des trous noirs n'appartient pas à Albert Einstein
Albert Einstein n'a relancé la théorie des trous noirs qu'en 1916. Bien avant cela, en 1783, un scientifique du nom de John Mitchell a développé cette théorie pour la première fois. Cela est venu après qu'il se soit demandé si la gravité pouvait devenir si forte que même les particules légères ne pourraient pas s'en échapper.
Les trous noirs bourdonnent
Bien que le vide dans l'espace ne transmette pas réellement d'ondes sonores, si vous écoutez avec des instruments spéciaux, vous pouvez entendre les sons des interférences atmosphériques. Lorsqu'un trou noir attire quelque chose, son horizon des événements accélère les particules, jusqu'à la vitesse de la lumière, et elles produisent un bourdonnement.
Les trous noirs peuvent générer les éléments nécessaires à l'origine de la vie
Les chercheurs pensent que les trous noirs créent des éléments lorsqu'ils se désintègrent en particules subatomiques. Ces particules sont capables de créer des éléments plus lourds que l'hélium, tels que le fer et le carbone, ainsi que de nombreux autres éléments nécessaires à la vie.
Les trous noirs non seulement « avalent », mais aussi « recrachent »
Les trous noirs sont connus pour aspirer tout ce qui se trouve près de leur horizon des événements. Une fois que quelque chose est tombé dans un trou noir, il est comprimé avec une force si monstrueuse que les composants individuels sont comprimés et finissent par se désintégrer en particules subatomiques. Certains scientifiques suggèrent que cette matière est ensuite éjectée de ce qu'on appelle un "trou blanc".
Toute matière peut devenir un trou noir
D'un point de vue technique, il n'y a pas que les étoiles qui peuvent devenir des trous noirs. Si vos clés de voiture étaient réduites à un point infinitésimal tout en conservant leur masse, leur densité atteindrait des niveaux astronomiques et leur gravité augmenterait de manière incroyable.
Les lois de la physique échouent au centre d'un trou noir
Selon les théories, la matière à l'intérieur d'un trou noir est comprimée à une densité infinie, et l'espace et le temps cessent d'exister. Lorsque cela se produit, les lois de la physique s'effondrent, simplement parce que l'esprit humain est incapable d'imaginer un objet qui a un volume nul et une densité infinie.
Les trous noirs déterminent le nombre d'étoiles
Selon certains scientifiques, le nombre d'étoiles dans l'univers est limité par le nombre de trous noirs. Cela est dû à la façon dont ils affectent les nuages de gaz et la formation d'éléments dans les parties de l'univers où naissent de nouvelles étoiles.
>Considérez le mystérieux et l'invisible trous noirs dans l'Univers : faits intéressants, recherches d'Einstein, types supermassifs et intermédiaires, théorie, structure.
- l'un des objets les plus intéressants et mystérieux de Cosmos. Posséder haute densité, et la force gravitationnelle est si puissante que même la lumière ne peut y échapper.
Pour la première fois, Albert Einstein a parlé des trous noirs en 1916, lorsqu'il a créé la théorie de la relativité générale. Le terme lui-même est né en 1967 grâce à John Wheeler. Et le premier trou noir a été "noté" en 1971.
La classification des trous noirs comprend trois types : les trous noirs de masse stellaire, les trous noirs de masse supermassive et intermédiaire. Assurez-vous de regarder la vidéo sur les trous noirs pour apprendre beaucoup de faits intéressants et mieux connaître ces mystérieuses formations cosmiques.
Faits intéressants sur les trous noirs
- Si vous êtes à l'intérieur d'un trou noir, la gravité vous étirera. Mais il n'y a pas lieu d'avoir peur, car vous mourrez avant même d'avoir atteint la singularité. Une étude de 2012 a suggéré que les effets quantiques transforment l'horizon des événements en un mur de feu qui vous transforme en un tas de cendres.
- Les trous noirs n'"aspirent" pas. Ce processus est causé par le vide, qui n'est pas présent dans cette formation. Ainsi, le matériau tombe.
- Le premier trou noir était Cygnus X-1, trouvé par des fusées avec des compteurs Geiger. En 1971, les scientifiques ont reçu un signal radio de Cygnus X-1. Cet objet a fait l'objet d'une dispute entre Kip Thorne et Stephen Hawking. Ces derniers estimaient qu'il ne s'agissait pas d'un trou noir. En 1990, il s'avoue vaincu.
- De minuscules trous noirs auraient pu apparaître immédiatement après Big Bang. L'espace en rotation rapide a comprimé certaines zones dans des trous denses, avec moins de masse que le Soleil.
- Si l'étoile se rapproche trop, elle peut se casser.
- Selon les estimations générales, il existe environ un milliard de trous noirs stellaires d'une masse trois fois supérieure à celle du soleil.
- Si nous comparons la théorie des cordes et la mécanique classique, alors la première génère plus de variétés de géantes massives.
Le danger des trous noirs
Lorsqu'une étoile tombe en panne de carburant, elle peut déclencher un processus d'autodestruction. Si sa masse était trois fois celle du Soleil, alors le noyau restant deviendrait étoile à neutrons ou naine blanche. Mais la plus grande étoile se transforme en trou noir.
De tels objets sont petits, mais ont une densité incroyable. Imaginez que devant vous se trouve un objet de la taille d'une ville, mais sa masse est trois fois celle du soleil. Cela crée une force gravitationnelle incroyablement énorme qui attire la poussière et le gaz, augmentant sa taille. Vous serez surpris, mais plusieurs centaines de millions de trous noirs stellaires peuvent s'y trouver.
Trous noirs supermassifs
Bien sûr, rien dans l'univers ne se compare aux terrifiants trous noirs supermassifs. Ils sont des milliards de fois la masse du soleil. On pense que de tels objets existent dans presque toutes les galaxies. Les scientifiques ne connaissent pas encore toutes les subtilités du processus de formation. Très probablement, ils se développent en raison de l'accumulation de masse provenant de la poussière et du gaz environnants.
Peut-être doivent-ils leur ampleur à la fusion de milliers de petits trous noirs. Ou un amas d'étoiles entier pourrait s'effondrer.
Trous noirs au centre des galaxies
L'astrophysicienne Olga Silchenko sur la découverte d'un trou noir supermassif dans la nébuleuse d'Andromède, les recherches de John Kormendy et les corps gravitationnels sombres :
Nature des sources radio cosmiques
L'astrophysicien Anatoly Zasov à propos du rayonnement synchrotron, des trous noirs dans le noyau des galaxies lointaines et du gaz neutre :
trous noirs intermédiaires
Récemment, des scientifiques ont trouvé le nouveau genre- des trous noirs de masse moyenne (intermédiaire). Ils peuvent se former lorsque les étoiles d'un amas entrent en collision dans une réaction en chaîne. En conséquence, ils tombent au centre et forment un trou noir supermassif.
En 2014, des astronomes ont découvert un type intermédiaire dans le bras d'une galaxie spirale. Ils sont très difficiles à trouver car ils peuvent être situés dans des endroits imprévisibles.
micro-trous noirs
Le physicien Eduard Boos sur la sécurité du LHC, la naissance d'un microtrou noir et le concept de membrane :
Théorie des trous noirs
Les trous noirs sont des objets extrêmement massifs, mais couvrent une quantité d'espace relativement modeste. De plus, ils ont une énorme gravité, ne permettant pas aux objets (et même à la lumière) de quitter leur territoire. Cependant, ils ne peuvent pas être vus directement. Les chercheurs doivent se tourner vers le rayonnement qui sort lorsqu'un trou noir est alimenté.
Fait intéressant, il arrive que la matière se dirigeant vers un trou noir rebondisse sur l'horizon des événements et soit rejetée. Dans ce cas, des jets de matière brillants se forment, se déplaçant sur vitesses relativistes. Ces émissions peuvent être fixées sur de longues distances.
- des objets étonnants dans lesquels la force de gravité est si énorme qu'elle peut plier la lumière, déformer l'espace et déformer le temps.
Il y a trois couches dans les trous noirs : les horizons des événements externe et interne et la singularité.
L'horizon des événements d'un trou noir est la limite où la lumière n'a aucune chance de s'échapper. Dès qu'une particule franchit cette frontière, elle ne pourra plus en sortir. La région intérieure où se trouve la masse du trou noir est appelée la singularité.
Si nous parlons du point de vue de la mécanique classique, alors rien ne peut laisser un trou noir. Mais le quantum fait sa propre correction. Le fait est que chaque particule a une antiparticule. Ils ont les mêmes masses mais des charges différentes. S'ils se croisent, ils peuvent s'annihiler.
Lorsqu'une telle paire se produit en dehors de l'horizon des événements, l'une d'elles peut être attirée et la seconde sera repoussée. Pour cette raison, l'horizon peut se rétrécir et le trou noir peut s'effondrer. Les scientifiques tentent toujours d'étudier ce mécanisme.
accumulation
L'astrophysicien Sergei Popov sur les trous noirs supermassifs, la formation des planètes et l'accrétion de matière dans l'Univers primordial :
Les trous noirs les plus connus
Foire aux questions sur les trous noirs
S'il est de plus grande capacité, un trou noir est une certaine zone de l'espace dans laquelle une quantité de masse si énorme est concentrée qu'aucun objet ne peut échapper à l'influence gravitationnelle. En ce qui concerne la gravité, nous nous appuyons sur la théorie générale de la relativité proposée par Albert Einstein. Pour comprendre les détails de l'objet à l'étude, nous allons avancer étape par étape.
Imaginons que vous êtes à la surface de la planète et que vous lancez une pierre. Si vous n'avez pas le pouvoir de Hulk, vous ne pourrez pas appliquer suffisamment de force. Ensuite, la pierre s'élèvera à une certaine hauteur, mais sous la pression de la gravité, elle s'effondrera. Si vous avez le potentiel caché de l'homme fort vert, vous êtes alors en mesure de donner à l'objet une accélération suffisante, grâce à laquelle il quitte complètement la zone d'influence gravitationnelle. C'est ce qu'on appelle la "vitesse d'emballement".
Si elle est décomposée en une formule, cette vitesse dépend de la masse planétaire. Plus il est grand, plus l'emprise gravitationnelle est puissante. La vitesse de départ dépendra exactement de l'endroit où vous vous trouvez : plus vous êtes proche du centre, plus il est facile de sortir. La vitesse de départ de notre planète est de 11,2 km/s, mais elle est de 2,4 km/s.
Nous abordons le plus intéressant. Disons que vous avez un objet avec une incroyable concentration de masse rassemblée dans un endroit minuscule. Dans ce cas, la vitesse de fuite dépasse la vitesse de la lumière. Et nous savons que rien ne bouge plus vite que cet indicateur, ce qui signifie que personne ne peut vaincre une telle force et s'échapper. Même un faisceau de lumière ne peut pas le faire !
Au XVIIIe siècle, Laplace réfléchit à l'extrême concentration de la masse. Après théorie générale Relativité Karl Schwarzschild a pu trouver une solution mathématique à l'équation de la théorie pour décrire un tel objet. D'autres contributions ont été faites par Oppenheimer, Wolkoff et Snyder (années 1930). À partir de ce moment, les gens ont commencé à discuter sérieusement de ce sujet. Il est devenu clair que lorsqu'une étoile massive manque de carburant, elle est incapable de résister à la force de gravité et doit s'effondrer dans un trou noir.
Dans la théorie d'Einstein, la gravité est une manifestation de la courbure de l'espace et du temps. Le fait est que les règles géométriques habituelles ne fonctionnent pas ici et que les objets massifs déforment l'espace-temps. Un trou noir a des propriétés bizarres, sa distorsion est donc plus clairement visible. Par exemple, un objet a un "horizon des événements". C'est la surface de la sphère, marquant la caractéristique du trou. Autrement dit, si vous dépassez cette limite, il n'y a pas de retour en arrière.
Littéralement, c'est l'endroit où la vitesse de fuite est égale à la vitesse de la lumière. En dehors de ce point, la vitesse de fuite est inférieure à la vitesse de la lumière. Mais si votre fusée est capable d'accélérer, alors il y aura assez d'énergie pour s'échapper.
L'horizon lui-même est plutôt étrange en termes de géométrie. Si vous êtes loin, vous aurez l'impression de regarder une surface statique. Mais si vous vous rapprochez, vous vous rendez compte qu'il s'éloigne à la vitesse de la lumière ! Maintenant je comprends pourquoi il est facile d'entrer, mais si difficile d'en sortir. Oui, c'est très déroutant, car en fait l'horizon est immobile, mais en même temps il se précipite à la vitesse de la lumière. C'est comme dans la situation avec Alice, qui devait courir le plus vite possible juste pour rester en place.
Lorsqu'ils atteignent l'horizon, l'espace et le temps subissent une distorsion si forte que les coordonnées commencent à décrire les rôles de la distance radiale et du temps de commutation. C'est-à-dire que "r", qui marque la distance au centre, devient temporaire, et "t" est désormais responsable de la "spatialité". En conséquence, vous ne pourrez pas arrêter de vous déplacer avec un r plus petit, tout comme vous ne pourrez pas entrer dans le futur en temps normal. Vous arriverez à une singularité, où r = 0. Vous pouvez lancer des fusées, faire tourner le moteur au maximum, mais vous ne pouvez pas vous échapper.
Le terme "trou noir" a été inventé par John Archibald Wheeler. Avant cela, elles étaient appelées "étoiles refroidies".
Le physicien Emil Akhmedov sur l'étude des trous noirs, Karl Schwarzschild et les trous noirs géants :
Il y a deux façons de calculer la taille d'un objet. Vous pouvez nommer la masse ou la taille occupée par la zone. Si nous prenons le premier critère, alors il n'y a pas de limite spécifique à la massivité d'un trou noir. Vous pouvez utiliser n'importe quelle quantité tant que vous pouvez la compresser à la bonne densité.
La plupart de ces formations sont apparues après la mort d'étoiles massives, on peut donc s'attendre à ce que leur poids soit équivalent. La masse typique d'un tel trou devrait être 10 fois supérieure à celle du soleil - 10 31 kg. De plus, chaque galaxie doit avoir un trou noir supermassif central, dont la masse dépasse celle du soleil d'un million de fois - 10 36 kg.
Plus l'objet est massif, plus il contient de masse. Le rayon et la masse de l'horizon sont directement proportionnels, c'est-à-dire que si un trou noir pèse 10 fois plus qu'un autre, alors son rayon est 10 fois plus grand. Le rayon d'un trou de masse solaire est de 3 km, et s'il est un million de fois plus grand, alors 3 millions de km. Il semble que ce sont des choses incroyablement massives. Mais n'oublions pas que pour l'astronomie c'est concepts standards. Le rayon solaire atteint 700 000 km, alors qu'un trou noir en a 4 fois plus.
Disons que vous n'avez pas de chance et que votre vaisseau se dirige inexorablement vers un trou noir supermassif. Il ne sert à rien de se battre. Vous venez d'éteindre les moteurs et d'aller vers l'inévitable. À quoi s'attendre?
Commençons par l'apesanteur. Vous êtes en chute libre, donc l'équipage, le navire et tous les détails sont en apesanteur. Plus vous vous rapprochez du centre du trou, plus les forces gravitationnelles des marées sont fortes. Par exemple, vos jambes sont plus proches du centre que votre tête. Ensuite, vous commencez à avoir l'impression d'être étiré. À la fin, vous serez juste mis en pièces.
Ces forces sont discrètes jusqu'à ce que vous arriviez à moins de 600 000 km du centre. C'est déjà au-delà de l'horizon. Mais nous parlons d'un objet énorme. Si vous tombiez dans un trou de masse solaire, les forces de marée vous engloutiraient à 6 000 km du centre et vous déchireraient avant que vous n'atteigniez l'horizon (c'est pourquoi nous vous envoyons dans un grand afin que vous puissiez mourir à l'intérieur du trou, pas en route).
Qu'y a-t-il à l'intérieur ? Je ne veux pas décevoir, mais rien de remarquable. Certains objets peuvent être déformés en apparence et rien d'autre ne sort de l'ordinaire. Même après avoir traversé l'horizon, vous verrez les choses autour de vous se déplacer avec vous.
Combien de temps tout cela prendra-t-il ? Tout dépend de votre distance. Par exemple, vous êtes parti d'un point de repos, où la singularité est 10 fois le rayon du trou. Il ne lui faudra que 8 minutes pour s'approcher de l'horizon, puis encore 7 secondes pour entrer dans la singularité. Si vous tombez dans un petit trou noir, alors tout ira plus vite.
Dès que vous franchissez l'horizon, vous pouvez tirer des roquettes, crier et pleurer. Vous avez 7 secondes pour tout cela, jusqu'à ce que vous entriez dans la singularité. Mais rien ne sauvera. Alors profitez simplement de la balade.
Disons que vous êtes condamné et que vous tombez dans un trou, et que votre ami/petite amie vous regarde de loin. Eh bien, il verra les choses différemment. Il remarquera que plus près de l'horizon vous ralentirez. Mais même si une personne reste assise pendant cent ans, elle n'attendra pas que vous atteigniez l'horizon.
Essayons d'expliquer. Un trou noir pourrait provenir d'une étoile qui s'effondre. Depuis que le matériel est détruit, Cyril (laissez-le être votre ami) voit sa diminution, mais il ne remarquera jamais l'approche de l'horizon. C'est pourquoi on les a appelées "étoiles gelées", car elles semblent geler avec un certain rayon.
Quel est le problème? Appelons cela une illusion d'optique. Pour former un trou, l'infini n'est pas nécessaire, ainsi que pour traverser l'horizon. A mesure que vous approchez, la lumière met plus de temps à atteindre Cyril. Pour être plus précis, le rayonnement en temps réel de votre transition sera fixé à l'horizon pour toujours. Vous avez déjà franchi la ligne depuis longtemps et Kirill regarde toujours le signal lumineux.
Ou vous pouvez vous approcher de l'autre côté. Le temps s'étire plus près de l'horizon. Par exemple, vous avez un vaisseau super puissant. Vous avez réussi à vous approcher de l'horizon, à y rester quelques minutes et à sortir vivant jusqu'à Kirill. Qui allez-vous voir ? Vieil homme! Pour vous, le temps passait beaucoup plus lentement.
Qu'est-ce qui est vrai alors ? Illusion ou jeu du temps ? Tout dépend du système de coordonnées utilisé pour décrire le trou noir. Si nous nous appuyons sur les coordonnées de Schwarzschild, alors lors du franchissement de l'horizon, la coordonnée de temps (t) est égale à l'infini. Mais les indicateurs de ce système fournissent une vision floue de ce qui se passe près de l'objet lui-même. A la ligne d'horizon, toutes les coordonnées sont déformées (singularité). Mais vous pouvez utiliser les deux systèmes de coordonnées, donc deux réponses sont valides.
En réalité, vous deviendrez simplement invisible et Cyril cessera de vous voir avant même que beaucoup de temps ne se soit écoulé. N'oubliez pas le décalage vers le rouge. Vous émettez une lumière observable à une certaine longueur d'onde, mais Cyril la verra à une longueur d'onde plus longue. Les vagues s'allongent à l'approche de l'horizon. De plus, n'oubliez pas que le rayonnement se produit dans certains photons.
Par exemple, au moment de la transition, vous enverrez le dernier photon. Il atteindra Cyril à un certain temps fini (environ une heure pour un trou noir supermassif).
Bien sûr que non. N'oubliez pas l'existence de l'horizon des événements. Ce n'est qu'à partir de cette zone que vous ne pouvez pas sortir. Il suffit de ne pas l'approcher et de se sentir calme. De plus, à distance de sécurité, cet objet vous semblera le plus ordinaire.
Le paradoxe de l'information de Hawking
Le physicien Emil Akhmedov sur l'effet de la gravité sur les ondes électromagnétiques, le paradoxe informationnel des trous noirs et le principe de prévisibilité en science :
Ne paniquez pas, car le Soleil ne se transformera jamais en un tel objet car il n'a tout simplement pas assez de masse. De plus, il conservera son état actuel apparence encore 5 milliards d'années. Ensuite, il passera au stade de la géante rouge, absorbant Mercure, Vénus et faisant bien frire notre planète, puis il deviendra une naine blanche ordinaire.
Mais laissons-nous aller à la fantaisie. Alors le soleil est devenu un trou noir. Pour commencer, l'obscurité et le froid nous envelopperont immédiatement. La Terre et les autres planètes ne seront pas aspirées dans le trou. Ils continueront à tourner autour du nouvel objet sur des orbites normales. Pourquoi? Car l'horizon n'atteindra que 3 km, et la gravité ne pourra rien faire avec nous.
Oui. Naturellement, nous ne pouvons pas compter sur l'observation visible, puisque la lumière ne parvient pas à s'échapper. Mais il existe des preuves circonstancielles. Par exemple, vous voyez une zone où il pourrait y avoir un trou noir. Comment le vérifier ? Commencez par mesurer votre poids. S'il est clair qu'il y en a trop dans une zone ou s'il est, pour ainsi dire, invisible, alors vous êtes sur le droit chemin. Il existe deux points de recherche : le centre galactique et les systèmes binaires à rayons X.
Ainsi, des objets centraux massifs ont été trouvés dans 8 galaxies, dont la masse de noyaux varie d'un million à un milliard de solaires. La masse est calculée en observant la vitesse de rotation des étoiles et des gaz autour du centre. Plus ils sont rapides, plus il faut de masse pour les maintenir en orbite.
Ces objets massifs sont considérés comme des trous noirs pour deux raisons. Eh bien, il n'y a tout simplement pas d'autres options. Il n'y a rien de plus massif, de plus sombre et de plus compact. De plus, il existe une théorie selon laquelle toutes les galaxies actives et grandes ont un tel monstre caché au centre. Cependant, ce n'est pas une preuve à 100%.
Mais deux découvertes récentes parlent en faveur de la théorie. Près de la galaxie active la plus proche, un système "water maser" (une puissante source de rayonnement micro-onde) a été remarqué près du noyau. À l'aide d'un interféromètre, les scientifiques ont affiché la distribution des vitesses des gaz. Autrement dit, ils ont mesuré la vitesse à moins d'une demi-année-lumière au centre galactique. Cela les a aidés à comprendre qu'il y a un objet massif à l'intérieur, dont le rayon atteint une demi-année-lumière.
La deuxième trouvaille est encore plus convaincante. Grâce aux rayons X, les chercheurs sont tombés sur la raie spectrale du noyau galactique, indiquant la présence d'atomes proches, dont la vitesse est incroyablement élevée (1/3 de la vitesse de la lumière). De plus, le rayonnement correspondait au redshift, qui correspond à l'horizon du trou noir.
Une autre classe se trouve dans la Voie lactée. Ce sont des trous noirs stellaires qui se forment après une explosion de supernova. S'ils existaient séparément, alors même à proximité, nous le remarquerions à peine. Mais nous avons de la chance, car la plupart existent dans des systèmes binaires. Ils sont faciles à trouver, car le trou noir va tirer la masse de son voisin et l'influencer avec la gravité. Le matériau "arraché" forme un disque d'accrétion, dans lequel tout se réchauffe, ce qui signifie qu'il crée un fort rayonnement.
Supposons que vous ayez réussi à trouver un système binaire. Comment comprendre qu'un objet compact est un trou noir ? Encore une fois, nous nous tournons vers les masses. Pour ce faire, mesurez la vitesse orbitale d'une étoile proche. Si la masse est incroyablement énorme pour une si petite taille, il n'y a plus d'options.
C'est un mécanisme complexe. Stephen Hawking a soulevé un sujet similaire dans les années 1970. Il a dit que les trous noirs ne sont pas exactement "noirs". Il y a des effets mécaniques quantiques qui l'amènent à créer un rayonnement. Peu à peu, le trou commence à se rétrécir. Le taux de rayonnement augmente avec la masse décroissante, de sorte que le trou rayonne davantage et accélère le processus de contraction jusqu'à ce qu'il se dissolve.
Cependant, ce n'est qu'un schéma théorique, car personne ne peut dire exactement ce qui se passe à la dernière étape. Certains pensent qu'il reste une empreinte petite mais stable. Théories modernes n'a encore rien trouvé de mieux. Mais le processus lui-même est incroyable et complexe. Il faut calculer les paramètres dans un espace-temps courbe, et les résultats eux-mêmes ne peuvent être vérifiés dans les conditions habituelles.
Ici, vous pouvez utiliser la loi de conservation de l'énergie, mais seulement pour de courtes durées. L'univers peut créer de l'énergie et de la masse à partir de zéro, mais elles doivent rapidement disparaître. L'une des manifestations est la fluctuation du vide. Des paires de particules et d'antiparticules poussent de nulle part, existent pendant une courte période de temps et périssent dans une annihilation mutuelle. Lorsqu'ils apparaissent, l'équilibre énergétique est perturbé, mais tout est rétabli après la disparition. Cela semble fantastique, mais ce mécanisme a été confirmé expérimentalement.
Disons que l'une des fluctuations du vide agit près de l'horizon d'un trou noir. Peut-être que l'une des particules tombe vers l'intérieur, tandis que la seconde s'échappe. L'évadé emporte avec lui une partie de l'énergie du trou et peut tomber dans les yeux de l'observateur. Il lui semblera que l'objet sombre a simplement libéré une particule. Mais le processus se répète et nous voyons un flux continu de rayonnement provenant du trou noir.
Nous avons déjà dit qu'il semble à Cyril qu'il faut l'infini pour franchir la ligne d'horizon. De plus, il a été mentionné que les trous noirs s'évaporent après un intervalle de temps fini. Ainsi, lorsque vous atteindrez l'horizon, le trou disparaîtra ?
Non. Lorsque nous avons décrit les observations de Kirill, nous n'avons pas parlé du processus d'évaporation. Mais, si ce processus est présent, alors tout change. Votre ami vous verra voler au-dessus de l'horizon juste au moment de l'évaporation. Pourquoi?
Règles sur Cyril illusion d'optique. La lumière émise dans l'horizon des événements met beaucoup de temps à atteindre un ami. Si le trou dure éternellement, la lumière peut voyager indéfiniment et Kirill n'attendra pas la transition. Mais, si le trou s'est évaporé, alors rien n'arrêtera la lumière, et elle atteindra le gars au moment de l'explosion du rayonnement. Mais tu ne t'en soucies plus, car tu es mort il y a longtemps dans la singularité.
Les formules de la théorie générale de la relativité ont caractéristique intéressante- symétrie dans le temps. Par exemple, dans n'importe quelle équation, vous pouvez imaginer que le temps s'écoule en arrière et obtient une solution différente, mais toujours correcte. Si nous appliquons ce principe aux trous noirs, alors un trou blanc est né.
Un trou noir est une certaine zone d'où rien ne peut s'échapper. Mais la deuxième option est un trou blanc dans lequel rien ne peut tomber. En fait, ça repousse tout. Bien que, d'un point de vue mathématique, tout semble lisse, cela ne prouve pas leur existence dans la nature. Très probablement, ils ne le sont pas, ainsi qu'un moyen de le savoir.
Jusqu'à présent, nous avons parlé du classique du trou noir. Ils ne tournent pas et sont dépourvus de charge électrique. Mais dans la version inverse, le plus intéressant commence. Par exemple, vous pouvez entrer à l'intérieur mais éviter la singularité. De plus, son "intérieur" est capable d'entrer en contact avec le trou blanc. Autrement dit, vous vous retrouverez dans une sorte de tunnel, où le trou noir est l'entrée et le trou blanc est la sortie. Une telle combinaison s'appelle un trou de ver.
Fait intéressant, un trou blanc peut être n'importe où, même dans un autre univers. Si nous pouvons gérer de tels trous de ver, nous assurerons un transport rapide vers n'importe quelle zone de l'espace. Et encore plus cool - la possibilité de voyager dans le temps.
Mais ne préparez pas votre sac à dos tant que vous ne savez pas certaines choses. Malheureusement, il y a une forte probabilité qu'il n'y ait pas de telles formations. Nous avons déjà dit que les trous blancs sont une conclusion de formules mathématiques, et non un objet réel et confirmé. Et tous les trous noirs observés créent la chute de matière et ne forment pas de trous de ver. Et le dernier arrêt est la singularité.
Les trous noirs sont mystérieux, incroyablement denses et lourds ; la physique commence tout juste à étudier leurs propriétés. Une fois pris dans leur étreinte, rien, pas même la lumière, ne peut leur échapper.
Bien que ce phénomène étonnant excite l'imagination par son mystère, personne n'a jamais vu un seul trou noir. Si vous voyez une image d'une masse noire déformant le continuum espace-temps autour d'elle, sachez que ce n'est qu'une illustration.
Ça a l'air bien, mais ce n'est qu'une image
Pourquoi aucun astronome n'a jamais observé directement un trou noir
Le plus gros problème qui empêche d'essayer de détecter les trous noirs est que même les plus massifs sont relativement petits. Dimitrios Psaltis, astrophysicien à l'Université d'Arizona explique :
"Le plus grand trou noir de notre ciel est au centre voie Lactée. Et le prendre en photo, c'est comme faire un CD à la surface de la lune.
De plus, en raison du fort champ gravitationnel, les trous noirs sont généralement entourés d'autres objets brillants, il est donc particulièrement difficile de les voir eux-mêmes.
Ainsi, lorsqu'un astronome cherche un trou noir, il n'essaie même pas de l'imager - à la place, il cherche des preuves que son champ gravitationnel et son rayonnement interagissent avec d'autres objets. Psaltis dit :
«Nous fixons généralement les orbites des étoiles et des accumulations de gaz qui se concentrent autour d'une zone sombre du ciel, et essayons de mesurer la masse de cet objet sombre. Si la masse est trop grande pour tout autre objet sombre qui pourrait s'y trouver, nous considérons cela comme le signe d'un trou noir.
Cependant, nous avons des images indirectes de trous noirs
Certaines des meilleures images ont été prises à l'observatoire de rayons X de Chandra, où travaille Edmonds. Il dit:
« Le frottement et la vitesse élevée de la matière qui forme un trou noir deviennent une source naturelle de rayons X. Et Chandra est un télescope spatial spécialement conçu pour détecter de tels rayons.
Ainsi, l'observatoire Chandra a documenté des sursauts de rayons X formés pendant fusionnement deux galaxies à environ 26 millions d'années-lumière de la Terre. Les astrophysiciens soupçonnent que leur source immédiate était un énorme trou noir.
Gamme de rayons X : NASA / CXC / Université du Texas / E. Schlegel et al. ; Portée optique : NASA / STScI
De même, les taches cramoisies de cette image sont des zones d'émission intense de rayons X. On suppose que leurs sources étaient des trous noirs formés lors de la collision de deux galaxies (anneaux rose et bleu).
NASA / CXC / IoA / A. Fabian et al.
Cette animation montre la plus grande éruption de rayons X d'une région au centre de la Voie lactée où l'on pense qu'un trou noir massif réside. Enregistré par le télescope Chandra.
NASA / CXC / Amherst College / D. Haggard et al.
Et c'est le même flash à rayons X, mais avec un grossissement inférieur.
Forme générale partie du ciel où un flash de rayons X du centre de la Voie lactée a été enregistré. (NASA / CXC / Amherst College / D. Haggard et al.
Nous voyons des jets de matière géants - des jets que les trous noirs jettent dans l'espace
Il s'agit d'une image composite (construite en combinant les données de Hubble et des radiotélescopes) montrant des jets de matière et d'énergie émanant du centre de la galaxie d'Hercule. Ils volent presque à la vitesse de la lumière, illustrant l'incroyable pouvoir destructeur des objets spatiaux.
NASA / télescope Hubble
L'image suivante montre d'énormes jets supposés être générés par un trou noir au centre de la galaxie Centaurus A, située à 13 millions d'années-lumière de la Terre. Les jets sont plus longs que la galaxie elle-même.
ESO / WFI (plage visible) ; MPIfR / ESO /APEX / A. Weiss et al (rayonnement micro-onde) ; NASA /CXC / CfA / R. Kraft et al (rayons X)
Les astronomes observent des étoiles en orbite autour de mystérieux objets sombres, très probablement des trous noirs
Cette vidéo montre le mouvement des étoiles près du centre de la Voie lactée sur un intervalle de 16 ans, indiquant la présence d'un trou noir à cet endroit.
Bientôt nous pourrons voir un vrai trou noir
La partie d'un trou noir qui peut être capturée est son horizon des événements, la limite au-delà de laquelle rien ne peut s'échapper. Les scientifiques suggèrent qu'il ressemblera à celui montré sur la photo : une frontière nette entre la lumière et l'obscurité.
NASA/JPL-Caltech
Dans l'illustration ci-dessus, le trou noir supermassif au centre est entouré par la matière qu'il absorbe, formant ce que l'on appelle le disque d'accrétion. Ce disque est formé de poussières et de gaz tombant dans le trou noir sous l'effet de la gravité. On voit également un flux sortant de particules à haute énergie supposées être alimentées par le spin du trou noir.
La photographie réelle peut également montrer un disque d'accrétion, c'est-à-dire un anneau brillant de matière tournant autour du trou (lorsque le trou noir est montré dans le film Interstellar, nous voyons exactement le disque d'accrétion).
Fait intéressant, dans les prochaines années, les scientifiques espèrent confirmer l'existence d'un trou noir au centre de la Voie lactée - et déterminer à quoi il ressemble.
Cela peut être rendu possible grâce au télescope Event Horizon - il s'agit d'un réseau mondial de capteurs qui, en fait, constituent un seul télescope de la taille de notre planète. Selon le plan, l'image du trou noir devrait être prête d'ici la fin de 2017 - ce sera la première image de l'horizon des événements. Edmonds dit :
« Ils espèrent voir l'ombre elle-même, la zone sombre elle-même. Ce sera très réalisation importante».
L'imagerie directe d'un trou noir permettra aux scientifiques d'en savoir plus sur les effets de la gravité ultra-élevée et de fournir des données supplémentaires pour tester la théorie de la relativité.