Яка мінімально безпечна відстань до чорних дір, з якої людина могла б спостерігати ці страшні об’єкти Всесвіту, не ризикуючи життям і здоров’ям.
Горизонт подій чорної діри – це невидима лінія, після перетину якої ви вже не зможете повернутися у вихідну точку і будете затягнуті в невідомість, з якої не здатне вирватися навіть світло. Тобто, за цією лінією гравітація чорної діри нездоланна.
Але ніщо не заважає перебувати на орбіті чорної діри: гравітація – це просто тяжіння, а політ по орбіті – це просто вільне падіння. Дійсно, безліч об’єктів обертаються навколо чорних дір.
Але, не маючи двигунів, щоб коригувати висоту орбіти, вони просто подорожують в безодню без шансу на повернення. Коли ж речовина наближається до чорної діри на певну відстань, яка залежить від маси діри, вона стискається в тонку як бритва смужку, утворюючи акреційний диск. Цей диск швидко обертається і яскраво світиться в результаті тертя, а також дії магнітних і електричних сил.
У масивних чорних дір акреційні диски світяться настільки інтенсивно, що навіть отримали особливу назву – активні ядра галактик. Вони здатні затьмарити світло багатьох галактик в небі.
У акреційному диску частки матеріалу стикаються, відбираючи енергію обертання одна в одної, і звалюючись через це в зяючу пащу, за горизонт подій чорної діри. Але якби не ці сили тертя, матеріал міг би дуже довго обертатися навколо чорної діри, так само як планети можуть обертатися навколо Сонця протягом мільярдів років.
Однак, коли ви наближаєтеся до чорної діри, рано чи пізно (знову ж таки, все залежить від маси діри) ви досягаєте певної точки, де всі надії на стабільний рух розбиваються об каміння гравітації. Ще до досягнення горизонту подій гравітаційні сили виявляються настільки екстремальними, що стійкі орбіти просто неможливі. Як тільки ви досягнете цього місця, ви вже не зможете залишатися на спокійній стабільній орбіті.
Далі є два варіанти: або ви на ракеті й здатні відійти на більш безпечну відстань, де можлива стабільна орбіта, або ви приречені вільно падати в темний кошмар під вами.
Дана межа – ISCO, де можливе збереження руху по стійкої круговій орбіті, пояснюється загальною теорією відносності Ейнштейна – тієї ж самою теорією, яка передбачила існування самих чорних дір.
Незважаючи на успіх загальної теорії відносності в прогнозі й поясненні явищ Всесвіту, ученим ще жодного разу не вдалося перевірити існування межі, на якій можливі стабільні орбіти. Але газ, який падає в чорну діру, може допомогти дослідникам в черговий раз перевірити теорію.
Група астрономів недавно опублікувала цікаву статтю в журналі Королівського астрономічного товариства. У ній розповідається, як можна використовувати світло акреційного диска для вивчення ISCO. Ідея грунтується на астрономічному виверту, відомому як картографія реверберації: різні області навколо чорної діри світяться по-різному.
Коли газ акреційного диска проходить повз ISCO і наближається до чорної діри, він стає настільки гарячим, що випускає широкий спектр рентгенівського випромінювання високої енергії. Це світло поширюється у всіх напрямках і освітлює області, розташовані далеко за межами акреційного диска. А там вже перебувають скупчення холодного газу.
Холодний газ отримує енергію від рентгенівських променів і починає випромінювати своє власне світло. Цей процес називається флуоресценцією. Виявити це випромінювання можна, незважаючи на рентгенівські спалахи, що відбуваються ближче до чорної діри.
Потрібен час, щоб рентгенівське світло вийшло за межі ISCO і досягло холодного газу. Якщо дивитися уважно, то спочатку з’являться спалахи в центральних областях акреційного диска, потім піде «реверберація» підсвічування шарів за межами ISCO.
- Астрономи показали, що планети у подвійних зірок можуть бути населені
- НАСА: потужна пилова буря на Марсі загрожує місії InSight
Час проходження і деталі ілюмінації відбитого світла залежать від структури акреційного диска, яку використовують також для оцінки маси чорних дір.
У дослідженні вчені використовували складні комп’ютерні симуляції, щоб побачити, як рух газу всередині ISCO впливає на рентгенівські промені як поблизу чорної діри, так і в хмарах холодного газу.
Згідно з прогнозами, рентгенівські телескопи наступного покоління зможуть підтвердити існування межі ICSO і перевірити, чи відповідає вона існуючим уявленням.
Натхнення: www.popmech.ru