Тайна чёрных дыр.

XVI Городская  межшкольная конференция

«Первые шаги в науку»

Секция «Астрономия»

 Тайна чёрных дыр

Выполнил

Гостяев Андрей

ученик 2 «Б» класса                                                                                               МБОУ СОШ №129

 г. о. Самара     

                                                                                                                                                                       Научный руководитель                                                                                                                                 Кузьмичева

Юлия Петровна

учитель начальных классов

Самара, 2015

Содержание.                                                                                                Стр.

Введение………………………………………………………………………. 3

1. Черные дыры Вселенной…………………………..…………………….. 4-6

    1.1. Определение

1.2. Основные элементы

1.3. Типы

1.4. Радиус Шварцшильда

2. Свойства черных дыр……….…….….…………………….……………....6

    2.1. Искривление пространства

    2.2. «Теорема площадей»

3. Образование черных дыр ….........................................................................7

4. Обнаружение черных дыр……………………..……………………….....10

5. Испарение чёрных дыр……………………………………………………11

6. Роль черных дыр в формировании галактик …………………………....12

7. Черные и белые дыры ……………………….………………………........12

8. Тунгусский метеорит и гипотеза о черной дыре ………………………..13

9. «Кротовая нора» ………………………………………………………..…14

10. Чёрные дыры в научной фантастике …………………………………...16

Заключение……………………………………………………………......….17  

Приложения …………………………………………………………...……..18

Список литературы……………………………………………..………....…23  

Введение.

Актуальность моей работы.  Черные дыры – одни из наиболее популярных астрофизических объектов. Редкая научно-фантастическая книга, хотя бы краешком затрагивающая космические проблемы, обходится без их упоминания. То же самое относится и к фильмам, и к компьютерным играм.

В научном мире интерес к черным дырам то затихает, то снова разгорается. Впрочем, в последнее время от отсутствия внимания черные дыры явно не страдали. Мосты Эйнштейна-Розена (они же «кротовые норы»), «машины времени», возможное образование мини черных дыр в атмосферных ливнях частиц, порождаемых высокоэнергичными космическими лучами – вот лишь короткий список «горячих» научных тем последнего времени, в которых черные дыры принимают ключевое участие. [4]

Таким образом, главная задача моей работы состоит в систематизации научной информации о черной дыре для получения представления об объекте, его свойствах и значении для исследований будущего.

Задачи исследования:

- узнать что такое черная дыра;

- систематизировать научную информацию о черных дырах;

- выяснить, что же знают о черных дырах жители нашего города;

- определить почему черные дыры на сегодняшний день представляют интерес для изучения астрономами.

1. Черные дыры Вселенной

Всё комета облетела,

Всё на небе осмотрела.

Видит, в космосе нора —

Это черная дыра!

1.1.  Определение.

В современной науке черной дырой принято называть область пространства-времени, в которой гравитационное поле столь сильно, что ни один объект (даже свет) не может вырваться из нее. Из области пространства-времени черной дыры невозможно никакое сообщение с внешней по отношению к ней Вселенной. Название же «черная дыра» ввел в обиход в 1969 году американский физик Джон Уилер в своей статье об этих удивительных небесных объектах. Новый термин сразу стал популярен, заменив собой использовавшиеся до того названия «темная» или  «застывшая звезда».  (рис.1) [4]

2. Основные элементы.

 Черная дыра состоит из: фотонной сферы, горизонта событий, сингулярности (ядра) (рис.2).

В середине сверхмассивной черной дыры находится одна из самых таинственных вещей в физике – сингулярность –точка, где пространство-время и известные законы физики разваливаются. [4]

Сингулярность окружена сферической зоной, из которой ничто не может выйти, даже видимый свет и любые другие виды излучения. Это «зона невозврата», так как скорость убегания из нее больше скорости света в вакууме. Внешнюю границу этой зоны называют «горизонтом событий» (рис.3).  Для удаленного наблюдателя объект будет иметь вид черной сферы с радиусом горизонта событий. Внешний край сферы будет слабо светиться светом звёзд, почти захваченным, но всё же не поглощенным. Далекий звёздный фон вблизи такой черной дыры будет выглядеть искаженным из-за искривления пространства гравитацией.  [3]

3. Типы.

Обычно в астрономии говорят о трех типах черных дыр. Первый — черные дыры звездных масс (примерно 10 масс Солнца). Они образуются из массивных звезд, когда в тех заканчивается термоядерное горючее. Второй — сверхмассивные черные дыры в центрах галактик (массы от миллиона до миллиардов солнечных). И наконец, первичные черные дыры, образовавшиеся в начале жизни Вселенной, массы которых невелики (порядка массы крупного астероида).

4. Радиус Шварцшильда

Существует формула, позволяющая на основании массы объекта вычислить радиус, до которого нужно сжать сферический объект, чтобы его поверхность достигла горизонта событий. Этот радиус называется радиусом Шварцшильда по имени автора формулы, получившего её в 1916 году. Карл Шварцшильд доказал что если объект станет достаточно маленьким, то энергия фотонов, излученных с его поверхности, не хватит для того, чтобы они смогли вырваться из гравитационного поля этого объекта. Иногда радиус Шварцшильда называют «гравитационным радиусом».

Предположим, что объект имеет массу М (в килограммах). Его радиус Шварцшильда r (в метрах) будет зависеть только от массы: чем больше масса, тем больше радиус Шварцшильда.

r = 2GM/c² ,

где с² - квадрат скорости света (примерно 8,9876 х 10 (в степени 16) м²/с²), а G – константа, известная как гравитационная постоянная, характеристика нашей Вселенной, которая равна 6,6739 х 10 (в степени минус 11).

Чтобы Земля попала внутрь своего гравитационного радиуса, её нужно сжать до размера виноградины. Солнце должно сжаться до радиуса примерно 2,9км. Считается, что звезда должна иметь массу не меньше нескольких масс Солнца, чтобы её гравитационная сила превратила умирающую звезду в чёрную дыру. [3]

2. Свойства черных дыр.

2.1. Искривление пространства

  Обычно мы представляем себе пространство трехмерным (например- длина, ширина, высота). Но, согласно Эйнштейну, трехмерное пространство может быть искривлено в четвертом измерении, которого мы не видим.

Согласно общей теории относительности, гравитация искривляет пространство. Это искривление у поверхности Земли ничтожно. Требуется невероятно мощное гравитационное поле, чтобы вызвать такое искривление пространства, в котором можно заметить кривизну лучей света. Но всё же этот эффект был замечен и измерен при прохождении лучей света от звезд вблизи Солнца во время полного солнечного затмения, когда солнечный диск закрыт Луной и мы можем увидеть звёзды, расположенные почти точно за Солнцем.

Искривление пространства в сильном гравитационном поле можно сравнить с растяжением резиновой пленки, на которую положили тяжелый предмет. Предположим, что резиновая пленка горизонтально натянута в комнате и прикреплена к стенам на высоте 1,5м над полом. Эта пленка растянута так сильно, что она практически плоская. Теперь в середину этой пленки положим маленький плотный предмет, например железный шарик. Пленка примет форму воронки. Искривление максимально вблизи шарика и уменьшается с увеличение расстояния от него. Астрономы считают, что таким же образом пространство искривляется мощным гравитационным полем. (рис.4) [3]

2.2. «Теорема площадей»

Другое любопытное свойство черных дыр заключается в следующем: предположим, вы наблюдаете процесс в котором учавствует черная дыра. Например, можно рассмотреть процесс столкновения двух черных дыр. В результате из двух черных дыр образуется одна более массивная. Этот процесс может сопровождаться излучением гравитационных волн, и уже построены детекторы с целью их обнаружения и измерения. Процесс этот теоретически просчитать весьма непросто, для этого нужно решить сложную систему дифференциальных уравнений. Однако имеются и простые теоретические результаты. Площадь сферы Шварцшильда получившейся черной дыры всегда больше суммы площадей поверхностей двух исходных черных дыр. То есть, при слиянии черных дыр площадь их поверхности растет быстрее массы. Это так называемая «теорема площадей», она была доказана Стивеном Хокингом (Steven Hawking) в 1970 году.

3. Образование черных дыр.

Джон Митчелл, преподаватель из Кембриджа, в 1783 г. представил в журнал «Философские труды Лондонского Королевского общества» (Philosophical Transactions of the Royal Society of London) свою работу, в которой он указывал на то, что достаточно массивная и компактная звезда должна иметь столь сильное гравитационное поле, что свет не сможет выйти за его пределы: любой луч света, испущенный поверхностью такой звезды, не успев отойти от нее, будет втянут обратно ее гравитационным притяжением. Митчелл считал, что таких звезд может быть очень много. Несмотря на то что их нельзя увидеть, так как их свет не может до нас дойти, мы тем не менее должны ощущать их гравитационное притяжение. Подобные объекты называют сейчас черными дырами, и этот термин отражает их суть: темные бездны в космическом пространстве. Но, как это довольно часто происходило в истории науки, сообщение осталось практически незамеченным. Через несколько лет после Митчелла и французский ученый Лаплас высказал, по-видимому, независимо от него аналогичное предположение. Небезынтересно, что Лаплас включил его лишь в первое и второе издания своей книги «Система мира», но исключил из более поздних изданий, сочтя, наверное, черные дыры бредовой идеей. (К тому же в XIX в. корпускулярная теория света потеряла популярность. Стало казаться, что все явления можно объяснить с помощью волновой теории, а в ней воздействие гравитационных сил на свет вовсе не было очевидным). [10]

Другое любопытное свойство черных дыр заключается в слудущем: предположим, вы наблюдаете процесс в котором учавствует черная дыра

Чтобы понять, как возникает черная дыра, надо вспомнить о том, каков жизненный цикл звезды. Когда звезда израсходовала все запасы ядерного горючего, она подходит к последнему и окончательному сжатию. После этой фазы наступает смерть звезды. В этот момент её судьба определяется исключительно собственной массой. Если она меньше солнечной, звезда продолжает сжиматься, медленно угасая. И, наоборот, если масса звезды очень большая, она закончит свое существование огромным взрывом сверхновой, во время которого она может почти полностью исчезнуть в этом взрыве. В этом случае на её ядро будет воздействовать гравитационный коллапс и образуется нейтронная звезда или черная дыра, объект с непредсказуемо большой плотностью и исчезающе маленькими размерами. [9]

Пример образования черной дыры:

Чтобы понять, что вы увидели бы, если бы наблюдали за образованием черной дыры при коллапсе звезды, надо вспомнить, что в теории относительности отсутствует абсолютное время и у каждого наблюдателя своя мера времени. Из-за того что звезда имеет гравитационное поле, для наблюдателя на звезде время будет не таким, как для удаленного наблюдателя. Предположим, что какой-нибудь отважный астронавт находится на поверхности коллапсирующей звезды и коллапсирует внутрь вместе с ней. Пусть он каждую секунду по своим часам посылает сигналы на космический корабль, обращающийся по орбите вокруг звезды. В какой-то момент времени по его часам, скажем в 11:00, звезда сожмется до радиуса ниже критического, при котором гравитационное поле становится настолько сильным, что ничто не может выйти наружу, и тогда сигналы этого смельчака больше не попадут на космический корабль. При приближении времени к 11:00 интервалы между очередными сигналами, которые астронавт посылает своим спутникам на космический корабль, будут удлиняться, но до 10:59:59 этот эффект будет невелик. Между сигналами, которые астронавт по своим часам пошлет в 10:59:58 и 10:59:59, на космическом корабле пройдет чуть больше секунды, но сигнала, посланного астронавтом в 11:00, им придется ждать вечно. Световые волны, испущенные с поверхности звезды между 10:59:59 и 11:00 по часам астронавта, будут, с точки зрения пассажира космического корабля, размазаны по бесконечному периоду времени. Временной интервал между двумя волнами, приходящими друг за другом на корабль, будет все время увеличиваться, и поэтому излучаемый звездой свет будет непрерывно ослабевать и казаться все более красным. В конце концов звезда станет такой тусклой, что ее больше не увидят с борта космического корабля: от нее останется лишь черная дыра в пространстве. При этом на корабль будет по-прежнему действовать гравитационное притяжение звезды, так что он продолжит свое движение по орбите вокруг черной дыры.

Но этот сценарий не совсем реалистичен по следующей причине. При удалении от звезды ее гравитационное притяжение ослабевает, а поэтому ноги нашего отважного астронавта всегда будут испытывать более сильное гравитационное воздействие, чем голова. Разница в величине сил приведет к тому, что астронавт либо окажется вытянутым, как спагетти, либо разорвется на части еще до того, как размеры звезды сократятся до критического радиуса, когда возникает горизонт событий! Но мы считаем, что во Вселенной существуют гораздо большие объекты, например центральные области галактик, которые тоже могут превращаться в черные дыры из-за гравитационного коллапса. Тогда, находясь на одном из таких объектов, астронавт не был бы разорван на части еще до образования черной дыры. На самом деле он бы не почувствовал ничего особенного, когда радиус звезды достиг бы критического значения, и вполне мог бы пройти, не заметив, точку, за которой начинается область, откуда нельзя вернуться назад. Но всего через несколько часов, когда эта область начала бы коллапсировать, разница гравитационных сил, действующих на ноги и на голову, возросла бы так сильно, что его опять разорвало бы на части.

В работе, которую Роджер Пенроуз  выполнил в период с 1965 по 1970 г., было показано, что, согласно общей теории относительности, в черной дыре должна быть сингулярность, в которой плотность и кривизна пространства-времени бесконечны. Ситуация напоминает большой взрыв в момент начала отсчета времени с той только разницей, что это означало бы конец времени для астронавта и для коллапсирующего тела. В этой сингулярной точке нарушались бы законы науки, а мы потеряли бы способность предсказывать будущее. Но эта потеря не коснулась бы ни одного наблюдателя, находящегося вне черной дыры, потому что до него не дошел бы ни световой, ни какой-нибудь другой сигнал, вышедший из сингулярности. Под влиянием этого удивительного факта Роджер Пенроуз выдвинул «гипотезу космической цензуры», которую можно сформулировать так: «Бог не терпит голой сингулярности».  Другими словами, сингулярности, возникшие в результате гравитационного коллапса, появляются лишь в местах вроде черных дыр, где горизонт событий надежно укрывает их от взглядов извне. Строго говоря, это гипотеза слабой космической цензуры (как ее и называют сейчас): благодаря ей наблюдатели, находящиеся за пределами черной дыры, защищены от последствий того, что в сингулярности теряется способность предсказывать будущее, но эта гипотеза нечего не дает для спасения несчастного астронавта, упавшего в черную дыру. [10]

4. Обнаружение черных дыр.

В 1983 году на Паламарском телескопе были найдены пути к доказательству существования сверхмассивных черных дыр.

С этой целью исследовали неактивную Галактику - нашу соседку- Андромеду, подобную нашей. С помощью спектроскопа измерили спектрограммы света звёзд, вращающихся вокруг центра.

Впрямую черную дыру увидеть нельзя, поэтому ведут поиск влияния её гравитации. Её огромное тяготение заставляет двигаться окрестные звёзды со скоростью свыше 500 тыс.км/час. Измерив скорость движения этих звёзд, можно доказать существование чёрной дыры в центре Галактики.

Спектроскоп показывает центр Галактики как белую полосу, а движение звёзд вокруг ядра отслеживается темной вертикальной полосой.

Если звезды у галактического центра движутся медленно, темная линия не изменяется. При движении звезд с большой скоростью темная линия резко смещается по отношению к линии центра.

В спектре Андромеды наблюдалось это явление, то есть в окрестности центра звёзды двигались очень быстро – 500 тыс.км/час. Это говорит о наличии сверхмассивной чёрной дыры в Андромеде.

Были получены такие же результаты при наблюдении десятков других галактик. Эти результаты были подтверждены при наблюдении на космическом телескопе «Хаббл» в 1994году.

На Гавайях наблюдатели обнаружили сверхмассивную черную дыру и в нашей Галактике. Наблюдения проводились с помощью телескопа, расположенного на горе Мано-Нокея на высоте 4270м. Это самый большой оптический телескоп в мире. [9]

5. Испарение черных дыр.

В 1974г. ученые теоретически доказали что эффекты, связанные с черными дырами, должны  приводить к тому, что эти объекты теряют свою массу, как бы испаряясь. Однако, ощутимой такая потеря массы может стать только для «мини-дыр», масса которых в миллиарды раз меньше солнечной. Так дыра с малой в несколько миллиардов тонн сможет полностью испариться только за десять миллиардов лет, то есть за срок, который можно сравнить со сроком существования нашей Вселенной.

Все «мини-дыры» за время существования Вселенной должны были, судя по расчетам, уже полностью исчезнуть, новых таких объектов сейчас не возникает, из-за отсутствия соответствующих условий, те же черные дыры, что имеют большую массу, сейчас должны проходить завершающую стадию своего развития, то есть интенсивно испаряться. [1]

6. Роль черных дыр в формировании галактик.

Звёзды на краю Галактики столь далеки от черной дыры, что её гравитация на них совершенно не действует. Однако существует связь между массой черной дыры и скоростью движения звёзд на периферии Галактики. Чем больше черная дыра, тем быстрее движутся звёзды на краю Галактики. Факт тесной зависимости между скоростью звёзд и черной дырой внутри Галактики – свидетельство того, что происходило ранее. То есть галактики и гигантские черные дыры могли быть связаны с рождения.

В ранней Вселенной каждое вихревое газовое облако могло стать Галактикой при одном решающем условии: создание ненасытно поглощающей черной дыры. Черная дыра немедленно начинала втягивать в себя газовое облако. Это вызывало гигантскую вспышку образования звёзд, и Галактика зарождалась. В конце концов черная дыра и её квазар отталкивали остаток Галактики. После поглощения квазара, оставшись без материала, черная дыра замирала в ядре Галактики. Таким образом, сверхмассивная черная дыра – ужасная и разрушающая сила – могла также быть основой создания нашей Галактики.  [9]

7. Черные и белые дыры.

Ученые говорят о том, что, кроме черных, есть и белые дыры. Они постоянно выбрасывают материю и энергию. И хотя белых дыр никто не видел, то, что они существуют, доказано математически. Астрофизики из Калифорнийского университета недавно вычислили их, решая с помощью суперкомпьютера уравнения теории относительности Эйнштейна. "Белых дыр столько же, сколько черных, - убежден американский космолог Блэйк Темпл. - Это космические вулканы, которые выбрасывают поглощенную черными дырами материю, порождая новые вселенные". При этом в точке разрыва между двумя вселенными может существовать своего рода туннель: черная дыра со стороны нашей вселенной и белая со стороны другой. Астрофизики полагают, что вся материя, которая исчезает в черной дыре, в неизмененном виде выталкивается наружу белой. Но происходит это не в последовательности "поглотил - выбросил". Согласно теории относительности, время может течь вспять. "Поэтому, - утверждает профессор Игорь Новиков, член-корреспондент Российской академии наук, - поглощенное выталкивается белой дырой еще до момента поглощения".

8. Тунгусский метеорит и гипотеза о черной дыре.

По последним расчетам физиков, при прохождении черной дыры сквозь Землю вполне могла бы произойти экологическая катастрофа, вроде Тунгусского лесоповала. Область Тунгусски, видимо, была местом входа «дыры». Поскольку места выхода уникального космического образования пока не найдено, то гипотеза окончательно не принята. [2]

Юджин Хэррин и его коллеги из Южного методистского университета в Далласе (штат Техас), выдвинули гипотезу: «Частицы величиной с молекулу крови, но имеющие массу, как у легкового автомобиля, пробивают планету, к примеру, в Антарктиде, а «выскакивают» из Земли к югу от Индии».

Ученые строят свою гипотезу, исходя из того, что в октябре 1993 года такое исключительное событие зарегистрировали сразу семь сейсмологических станций. В ноябре того же года еще один микроскопический метеорит ударил в Тихий океан и объявился на поверхности в Антарктиде, что подтвердили одновременно девять сейсмологических станций. [5]

9. «Кротовая нора».

Конечно, это не реальные ходы в земле, прорытые кротами, а «поэтическое» название, придуманное физиками для обозначения сложных структур, описываемых уравнениями Эйнштейна. Английский вариант тоже не блещет изысканностью – червоточины. Произошел он от образа нашей Вселенной как кожуры яблока. Микробы путешествуют по поверхности, а червяки – по тоннелям внутри яблока. Впервые о них заговорил Дж.Уилер, а первый математический строгий результат был получен К.А.Бронниковым.

Сразу будем иметь ввиду, что кротовые норы еще не обнаружены, поэтому они – сущности гипотетические. Что они собой представляют? Визуально они похожи на два водоворота на поверхности воды, соединенные «хвостами» под поверхностью. Аналогично и кротовая нора представляет собой некую пространственную воронку, соединенную с другой воронкой тоннелем (норой). (рис.5) [8]

Такой вариант предоставил бы широкие возможности для путешествия в пространстве и времени, но, к сожалению, все эти решения, по-видимому, сильно нестабильны. Малейшее возмущение, например присутствие астронавта, могло бы так изменить решения, что астронавт не увидел бы сингулярность до самого столкновения с ней, когда его существованию пришел бы конец. Другими словами, сингулярность находилась бы всегда в его будущем и никогда в прошлом. Сильная формулировка гипотезы космической цензуры такова: сингулярности реалистического решения должны быть всегда либо целиком в будущем (как в случае гравитационного коллапса), либо целиком в прошлом (как в случае большого взрыва). Очень хочется надеяться, что «гипотеза космической цензуры» выполняется в той или иной формулировке, потому что иначе вблизи голых сингулярностей имелась бы возможность попадать в прошлое. Это было бы прекрасно для писателей-фантастов, но означало бы, что никогда нельзя быть уверенным в своей безопасности: кто-то может войти в прошлое и лишить жизни кого-нибудь из ваших родителей еще до того, как они успели дать жизнь вам! [10]

Отдельный вопрос – где и в каком агрегатном состоянии окажется астронавт, вошедший в кротовую нору.

Предположим, что человек может перемещаться по кротовой норе. Тогда пространственные перемещения на далекие расстояние будут действительно занимать мало времени. Законы физики при этом нарушаться не будут. Еще более захватывающее развитие событий возможно, если поместить один из входов кротовой норы около нейтронной звезды, сильное гравитационное поле которой замедляет ход времени. Оказывается, что при этом сбывается самая фантастическая идея – возможность построения «машины времени». Пройдя кротовую нору, человек оказывается в своем прошлом. Ну а что же с принципом причинности? (Вошел в первый вход кротовой норы – вышел из второго – попал в свое прошлое – застрелил себя – некому входить в первый вход!) Эту проблему изучает И.Д.Новиков, которому удалось продвинуться в этом решении. Поскольку человек – система чрезвычайно сложная, он рассмотрел более простую ситуацию, заменив человека бомбой. Парадокс все равно остается – бомба, вылетев из второго входа в своем прошлом, взрывается, уничтожая себя еще до влета в первый вход. Эта ситуация уже может быть проанализирована на основе известных законов физики, представленных в виде соответствующих уравнений. И ответ оказался очень интересным: вышеописанная картина просто не может осуществиться, поскольку противоречит законам физики. Грубая аналогия: нельзя потребовать, чтобы брошенный камень в поле тяжести Земли пролетел, например, несколько раз по окружности. Такая траектория противоречит соответствующим уравнениям. В силу привычки мы этому не удивляемся. Возвратимся к нашей бомбе: процесс её самоуничтожения не описывается известными уравнениями и поэтому неосуществим. А что же можно? Например, из второго входа вылетает не бомба, а её осколок, который, попадая в бомбу, направляющуюся к первому отверстию кротовой норы, взрывает её. В первое отверстие влетают уже осколки бомбы, один из которых вылетит из второго входа. Парадокса нет. В случае с человеком это должно означать, что самоубийца пройти сквозь кротовую нору в свое прошлое не сможет…[8]

10. Чёрные дыры в научной фантастике.

Тема черных дыр широко используется в научной фантастике. Правда, представить себе, что в центре черной дыры могла бы быть планета, тем более обитаемая, просто невозможно. По крайней мере, учёные не могут представить себе, какая жизнь могла бы выдержать давление, в миллиарды раз превышающее силу тяжести Земли, буквально спрессовывающее атомы и составляющие их частицы, и, вместе с тем, разрывающая на части любое тело, не совпадающее с центром гравитационного поля чёрной дыры.

Или, может быть, изменение свойств пространства-времени в горизонте чёрных дыр изменяет и свойства материи, причём настолько, что жизнь при таких условиях становится возможной? [1]

Заключение

          Некоторые учёные рассматривают образование чёрной дыры как маленькую модель того, что, согласно предсказаниям общей теории относительности, в конечном счёте может случиться со Вселенной. Общепризнано, что мы живём в неизменно расширяющейся Вселенной, и один из наиболее важных и насущных вопросов науки касается природы Вселенной, её прошлого и будущего. Без сомнения, все современные результаты наблюдений указывают на расширение Вселенной. Однако на сегодня один из самых каверзных вопросов таков: замедляется ли скорость этого расширения, и если да, то не сожмётся ли Вселенная через десятки миллиардов лет, образуя сингулярность. По-видимому, когда-нибудь мы сможем выяснить, по какому пути следует Вселенная, но, быть может, много раньше, изучая информацию, которая просачивается при рождении чёрных дыр, и те физические законы, которые управляют их судьбой, мы сможем предсказать окончательную судьбу Вселенной.

Астрофизики считают черные дыры очень странными небесными объектами, внутри которых останавливается время, искривляется пространство. И все же во Вселенной их миллионы, некоторые диаметром всего в несколько километров, некоторые размером с Солнечную систему.

Успехи звездной астрономии и многочисленные открытия, дают астрофизикам надежду на новые успехи, и исследование черных дыр будет продолжено. Неясным остается одно: будут ли их загадки разгаданы постепенно, или все тайны, скрытые в непостижимых глубинах космоса, удастся раскрыть разом, используя новые мощные исследовательские технологии.

Приложения

Рис.1 Изображение, полученное с помощью телескопа «Хаббл»: Активная галактика M87. В ядре галактики, предположительно, находится чёрная дыра.

Рис. 2  Строение черной дыры

Рис. 3 Упрощенный рисунок черной дыры.

Здесь не учтено релятивистское искривление пространства.

Рис. 4  Пространство искривлено вблизи объекта с сильным гравитационным полем.

Рис. 5 «Кротовая нора»

Список литературы

1. С. Бердышев «Законы космоса» Москва, 2002г.
2. С.Бердышев «Астрономия». Москва, 2001г.
3. С.Гибилиско «Астрономия без тайн». Москва, 2008г.
4. А.Громов, А.Малиновский «Вселенная: вопросов больше, чем ответов». Москва, 2010г.
5. С.Н.Зигуненко «Угроза из космоса. Метеориты в истории человечества», 2013г
6. В.Н.Комаров «Увлекательная астрономия» МАИК Наука/Интерпериодика», Москва, 2002г.  
7. Ж.Ранцини «Космос. Сверхновый атлас Вселенной» / Пер. с итал.Г.Семеновой, 2009г.  
8. С.Г.Рубин «Устройство нашей Вселенной» - 2-е изд., 2008г  
9. В.Ф. Сокуров «Физика космических лучей: космическая радиация». Ростов-на-Дону, 2005г  
10. С.У.Хокинг «Краткая история времени: От Большого Взрыва до черных дыр», 1988г