Что происходит в черной дыре

Известно, что черная дыра таинственная и загадочная область пространства во Вселенной представляющая схлопывающуюся звезду обладающую огромным гравитационным притяжением. Ученые пытаются спрогнозировать что происходит в черной дыре.

Результат теоретических изысканий

Теоретические изыскания подтверждают, что внутри черной дыры гравитационные силы сжимают умирающую звезду с силой прямо пропорциональной ее массе. Можно, таким образом, предположить, что более всего пострадает от гравитации самая массивная группа звезд (8,0-100 MQ). MQ — масса Солнца 2 х 10²⁷.

Действительно, легкие инфракрасные карлики имеют диаметр около ста тысяч километров, белые карлики достигают в диаметре около десяти тысяч км, нейтронные звезды — от 20 до 30 км, а диаметр черных дыр, то есть остатков сверхмассивных звезд, представляет собой всего лишь несколько километров.

Все же точности ради следует заметить, что эти несколько километров не только диаметр небольшого и в то же время невероятно плотного остатка звезды, масса которой превышала 8 MQ. Это диаметр так называемой сферы Шварцшильда, в самом центре которой находится таинственный, ничтожно малый и невероятно плотный остаток звезды или сверхмассивная черная дыра.

Сфера Шварцшильда представляет радиус поверхности тела отделяющая пространства черной дыры и Вселенной. Описал немецкий астроном и физик Карл Шварцшильд.

Пространство и время вокруг сферы в результате невероятно сильной гравитации настолько искривлены и замкнуты, что оттуда не может выскользнуть ни одна частица и ни один фотон. Это пространство — время полностью отделено от остальной Вселенной.

Ядро звезды перед коллапсом достигает к концу своей эволюции температуры около 3,5 миллиардов кельвинов. Оно содержит железо и остальные элементы. Железная печь в ядре звезды завершила свою термоядерную эволюцию и никакая термоядерная реакция не способна уже извлечь из железа и близких к нему элементов никакой энергии. Звезда полностью подвластна гравитационной силе, которая огромна прежде всего в раскаленном ядре.

Излучения частиц

В раскаленном ядре протекают самые различные процессы. Для дальнейшего развития наиболее важны те процессы, при которых освобождаются мощные потоки основных элементарных частиц нейтрино и антинейтрино. Примером может служить материализация гамма квантов или аннигиляция.
В недрах звезды при температуре 3,5 миллиарда кельвинов присутствует огромное количество энергичных гамма-фотонов. Они могут передать свою энергию нейтрино непосредственно, или же могут вначале материализоваться в паре электрон-позитрон, и пара передаст свою энергию нейтрино и антинейтрино. Существуют также другие способы превращения энергии в нейтрино при высоких температурах.

Но самой важной, бесспорно, является способность нейтрино и антинейтрино легко проходить даже сквозь толстые слои оболочки, окружающей ядро. Энергия в ядре принимает форму нейтрино и, таким образом, свободно уходит в окружающее космическое пространство и именно поэтому люди могут «увидеть» что происходит в черной дыре. Фотонам потребовались бы тысячелетия, чтобы проделать подобный путь.
Таким образом, ядро быстро остывает, так как мощные потоки нейтрино и антинейтрино уносят тепло. Гравитационным силам ничто не мешает вдавить ядро звезды в сферу Шварцшильда. Вслед за ядром в сферу Шварцшильда падают и слои оболочки гиганта или сверхгиганта.

Что происходит в черной дыре: не остается ничего, что могла бы сфотографировать даже самая чувствительная аппаратура. Остается просто невидимая черная дыра, но излучающая стерильные нейтрино.

В самом центре сферы Шварцшильда находятся невероятно плотные остатки красного гиганта или сверхгиганта, и никому до сих пор неизвестно, что произошло с элементарными частицами, из которых гигант состоял. Ученым известно лишь то, что в них осталась гравитационная сила, которая способна оказывать влияние в радиусе нескольких световых лет.

Подобно гигантскому невидимому пауку остатки гиганта втягивают в сферу межзвездный газ, пыль, кометы… Все падает в нее, как в большую дыру.

Это необычная дыра: она никогда не наполнится, так как чем больше в нее попадает, тем больше она становится.

Что станет с Солнцем в дыре

Наше Солнце образовало бы сферу Шварцшильда с радиусом примерно 3 км. Это значит, что если бы удалось поместить наше небесное светило с радиусом 696 млн км в шар с радиусом 1 или 2 км, то воображаемый шар радиусом 3 км и будет представлять сферу Шварцшильда. Поскольку из нее не может вырваться в результате сильной гравитации ни один фотон, мы никогда и не узнали бы о том, что Солнце сдавлено.
Фотоны не могут покинуть пределы сферы Шварцшильда, но проникают они в нее без затруднений.

Это значит, что лучи, попавшие в сферу, полностью ею поглощаются. Это свойство, однако, присуще всем черным телам. По этим двум причинам остатки сверхмассивных звезд называются черными дырами.
Странной судьбой наделены эти небесные тела: от звездных великанов, увидеть которых можно было даже в самых отдаленных галактиках, не остается после коллапса следа. Наиболее драматичные процессы во Вселенной — исчезновение сверхгигантов звезд проходит совсем незаметно и свет Вселенной изменяется.