Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
В ходе экспедиции проекта Smartex в зоне Кларион-Клиппертон засняли скотопланесу (род глубоководных голотурий) или морскую свинью. Она выглядит как огромная тихоходка с одним рогом лося.
Источник: тут
Акула-лопата — это переходное звено между обычными серыми акулами и акулой-молотом. Нос нашей героини ещё не дорос до полноценной кувалды, но им уже вполне можно копать грядки. Но зачем? Зачем же наши дорогие акулы коверкают свою прекрасную, полную острых зубов пасть до какой-то плоской штуковины?
Дело в питании. Акулы-лопаты в какой-то момент обнаружили, что грызть малоподвижных раков и крабов намного удобнее, чем гоняться за юркой рыбой по всему океану. Так они забили на рыбу и стали спокойно шерстить дно в поисках скрытных ракообразных. Плоская морда обеспечивает больший радиус поиска пищи.
Кроме того, нос акулы набит особыми рецепторами, считывающими электромагнитные колебания живых существ. Так акула-лопата охотится даже в мутной воде в зарослях водорослей.
«Крабоискатели» патрулируют мелководья небольшими группами единомышленников — компанией в 15-20 рыл. А если охота вдруг не задалась, то лопатоголовая не пропадет — она накопает сорняков! То есть водорослей. Акула-лопата — единственная в мире всеядная акула! Больше 60% её рациона состоит из растительной пищи. Поначалу учёные, изучавшие диету рыбины, думали, что зелень попадает в пасть случайно во время охоты. Но оказалось, что половина проглоченной ботвы усваивается!
На арене встретились Баклан vs Угорь, и сегодняшний счёт 0:1 в пользу Угря. Ну и скользкий тип, что за финт на последних секундах!
Вообще-то обычно бакланы куда успешнее управляются с поеданием угрей. И змей тоже, и всевозможной рыбы, ведь бакланы превосходные подводные хищники. В погоне за добычей пернатые могут нырнуть на целых 80 метров. Это в 7 раз меньше, чем глубина ныряния пингвинов (те могут опуститься на 500 с лишним метров), но разве пингвины смогут после такого нырка взлететь? А бакланы – да!
«Икание» в центре далекой галактики, замеченное в 2020 году, объяснили кружением маленькой черной дыры, пробивающей дыры в аккреционном диске. Впервые ученые нашли систему из сверхмассивной и обычной черных дыр.
Первые подтвержденные гравитационные волны, пойманные обсерваторией LIGO в 2015 году, прилетели от слияния двух черных дыр, как полагают ученые. За прошедшие годы астрономы зарегистрировали гравитационные волны от десятков таких событий. Причем это почти всегда «темные» события, когда черные дыры умеренных масс сливаются без существенного свечения.
Чтобы хорошо наблюдать слияния, нужны иные события — например, с участием крупных черных дыр с хорошо различимым в телескопы аккреционным диском. И вообще, хорошо бы начинать наблюдения за такими событиями заранее, поэтому астрономы ищут подходящие пары космических тел. Одна из самых перспективных комбинаций — компактный объект рядом со сверхмассивной черной дырой. Именно такой объект случайно нашли исследователи.
В 2020 году автоматизированная сеть телескопов ASAS-SN, ежедневно сканирующая небо на предмет сверхновых и других кратковременных событий, поймала вспышку. Галактика в 800 миллионах световых лет от нас стала в тысячу раз ярче. Заметив оповещение о событии, Дхирадж Пашам (Dheeraj Pasham), астрофизик из Массачусетского технологического института (США), направил на галактику рентгеновский телескоп NASA NICER, установленный на МКС. На протяжении примерно четырех месяцев телескоп регулярно делал снимки объекта. Также в сборе данных участвовали другие обсерватории.
Проанализировав собранные данные и проведя статистический анализ, группа ученых под руководством Пашама пришла к выводу, что из аккреционного диска сверхмассивной черной дыры с периодичностью в 8,5 дня вылетает материя, заглушая ненадолго излучение. Чем-то это было похоже на перепады излучения звезды, рядом с которой летает планета.
Почему же астрономы раньше не замечали этого «икания»? Потому что аккреционный диск был довольно тусклым. Видимо, какая-то звезда слишком близко подлетела к сверхмассивной черной дыре, и ее разорвало на части. Это событие приливного разрушения спровоцировало всплеск яркости диска, что и засекли телескопы. Изучая всплеск, ученые заметили периодичность.
Авторы исследования рассмотрели разные гипотезы возникновения «мигания», используя в том числе двумерное компьютерное моделирование: особенности аккреционного диска, разрушение звезды по частям, поток обломков от разрушенной звезды и другие. Так исследователи пришли к выводу, что виноват компактный объект, под большим наклоном вращающийся вокруг сверхмассивной черной дыры. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Это должен быть объект массой от 100 до 10 тысяч солнечных масс, то есть черная дыра средней массы. Хотя такую пару обнаружили впервые, по оценке авторов новой работы, в пределах 800 миллионов световых лет от нас, среди 2,5 миллиона галактик, в год может происходить до пяти (от 0,07 до 5,3, если точнее) событий приливного разрушения как раз в таких галактиках — с парой из сверхмассивной и обычной черных дыр. Это, конечно, мало, но при продолжительном наблюдении за активными ядрами галактик вполне вероятно уловить «икание» при поглощении очередной звезды и по его периодичности «увидеть» компактного, но массивного компаньона.
Получается, аккреционные диски сверхмассивных черных дыр не такие уж «гладкие». В них могут летать черные дыры и, вероятно, звезды.
«Это совершенно иной зверь. Он совсем не укладывается в наши представления о таких системах. Мы видим доказательства того, что объекты могут влетать и пролетать диск насквозь, под разными углами, и это не совпадает с принятой картиной простого газового диска вокруг черной дыры. Мы думаем, существует немало подобных систем», — объяснил важность открытия Пашам.
Природа, конечно, восхищает нас своим многообразием форм, цветов, текстур и размеров. Особенно причудливой для нас становится недосягаемая глубина океана. А ведь там живут совершенно другие существа, нежели те, что плавают под солнцем. Вы видели, как выглядят самые уродливые в мире рыбы?
Нас не пугают гуппи, петушки и барбусы, потому что мы не раз видели их в аквариуме. А в условиях, когда на тебя давит толща воды, вокруг нет никакого света кроме флуоресцентных рачков и светильников удильщиков, а вода не бывает теплее 1 градуса по Цельсию, не получится смотреться в зеркало и выглядеть красиво. Да и незачем это в экстремально некомфортном месте. У самых уродливых в мире рыб лишь одна цель: приспособиться и выжить.
Рыба-пеликан (Eurypharynx pelecanoides) — единственный вид в роде большеротов (Eurypharynx) и семействе большеротовых. Очевидно, почему эта рыба так называется. У нее действительно огромный рот: подвижная нижняя челюсть позволяет им заглатывать организмы больше самих себя. Но большероты не злоупотребляют: в их желудках не находили пищи длиннее 10 см. Это дает основание считать, что едят они, как киты: открывают рот, а уж отделять еду от воды будет сам организм.
Большерот обитает на глубине 500-3000 метров. Это жуткая темнота. И к отсутствию света эта рыба приспособлена отлично. Во-первых, у нее полностью черная кожа: так ее не замечают недоброжелатели. Во-вторых, на кончике ее хвоста находится мешочек с фотофором. Рыба-пеликан может изгибать хвост и с легкостью съесть добычу, которую приманила.
Рыбы-гадюки (Chauliodus) в действительности не так уж страшны, ведь в длину достигают максимум 30 сантиметров — как лист А4. Днем они обитают ближе ко дну, а ночью поднимаются вслед за мигрирующими рачками. Кстати, у хаулиодов есть целый арсенал для охоты: фотофоры вдоль всего туловища, эластичный желудок и, конечно же, прозрачные длинные и острые зубы. Они, кстати, могут проткнуть мозг рыбы, если она закроет рот.
Эволюционно нижняя челюсть рыбы-гадюки выдвинулась вперед. Суставы позволяют ей открывать рот на 90-100°! Это позволяет рыбе проглотить пищу побольше и не есть 2 недели. И она пользуется этим: если добыча особенно крупна, хаулиод способен отодвинуть сердце подальше от переваривающейся пищи. Особенно актуально, когда жертва еще жива, а уже съедена. Жуть.
Рыба-топорик (Sternoptychidae) насчитывает 73 вида. Объединяет их форм-фактор: плоское и высокое туловище резко утоньшается ближе к хвосту. Рыба действительно похожа на топор с мелкой рукояткой. Эти существа и окраской «косят» под орудие труда: обычно они блестящего металлического цвета. И, согласно моде всех глубоководных, рыба-топорик обладает флуоресцентным свечением: фотофоры расположены на нижней части тела.
Сильный холод рыбки-топорики не любят: обитают они в тропических и субтропических водах Атлантического, Индийского и Тихого океанов. И они выглядят внушительно-зеркально только по бокам. Если посмотреть на клинобрюшку в анфас, ее можно... не обнаружить вовсе. Ведь толщина некоторых видов достигает лишь пары миллиметров! Эти рыбы тоже мигрируют ежедневно: вверх ночью, а вниз — днем. Это связано с тем, что питаются рыбы-топорики кочующим планктоном.
Рыба-ремень (Regalecus glesne) — это редкий и малоизученный вид глубоководной рыбы, внесенный в Книгу рекордов Гиннесса. Ее полупрозрачное тело порой превышает 8 метров, а рекордный экземпляр достигал 11 метров. Эту змеевидную рыбу легко узнать по ярко-красным плавникам, идущим вдоль всего тела, и гриве из удлиненных лучей на голове, образующих своеобразную «корону». Она не способна к активной погоне и предпочитает экономить силы, дрейфуя в толще воды головой вверх и подстерегая добычу.
Рыбу-ремень еще называют сельдяным королем, потому что ее можно встретить неподалеку от косяков сельди. Но это глубоководное существо имеет и более жуткое имя: «рыба судного дня». Это связано с загадочными совпадениями, когда она выбрасывается на берег перед катастрофами вроде землетрясений. Впрочем, ученые не установили сейсмическую чувствительность этих рыб. Они же изучены мало.
Бочкоглаз (Macropinna microstoma): эта небольшая, до 15 см, рыба — живая микросубмарина. Ее уникальная черта — прозрачный куполообразный лоб, заполненный прозрачной жидкостью, а под ним находятся ярко-зеленые трубчатые глаза. Такое строение защищает чувствительные глаза. Но долгое время это ставило ученых в тупик: считалось, что глаза смотрят только вверх, подобно биноклю, а рот находится ниже. Как эта рыба вообще охотится?
Разгадка пришла при наблюдениях за живыми особями. Оказалось, макропинна способна вращать глазами внутри прозрачного щита, меняя поле зрения с верхнего на фронтальное. Это позволяет ей сначала заметить добычу (мелких рачков) сверху, на фоне слабого солнечного света, а затем повернуть глаза вперед, чтобы точно схватить ее небольшим ртом. Таким образом, она идеально приспособлена для жизни в сумеречной зоне океана. Ай да бочкоглаз!
Малоглазый макрурус (Coryphaenoides pectoralis) — типичный представитель семейства долгохвостов, или гренадеров, напоминающий помесь угря с... грызуном. Его вытянутое тело длиной до 1 метра заканчивается длинным, тонким хвостом, похожим на крысиный. Живет он на материковых склонах на глубинах от 200 до 2200 метров, медленно плавая у самого дна в поисках пищи.
Основной рацион макруруса составляют донные беспозвоночные — черви, ракообразные, а также остатки погибших организмов, опускающихся на дно («морской снег»). Для ориентации в полной темноте он использует не столько зрение, сколько развитую боковую линию, улавливающую малейшие колебания воды, и обоняние. Эта рыба — важное звено в глубоководной экосистеме, перерабатывающее органику на дне.
Рыба-светофор (Malacosteus niger) — хищное чудовище из семейства топориковых, чье тело редко превышает 20 см. Свое название она получила за сложную систему биолюминесценции: по бокам ее тела расположены ряды фотофоров, которые могут светиться красным и сине-зеленым светом. В мире глубин, где большинство существ видят только синий свет, способность излучать и видеть красный — это секретное оружие.
С помощью красных «фар» рыба-светофор может подсветить добычу (мелких рачков и рыб), оставаясь невидимой для них, так как их глаза не воспринимают этот цвет. Затем она использует короткую атаку, хватая жертву острыми зубами. Сине-зеленый свет, вероятно, служит для коммуникации с сородичами. Эта хитрая система делает ее успешным и скрытным охотником в условиях вечной темноты. Кстати, это единственная рыба-дракон, не поднимающаяся ночью повыше. И хорошо.
Взрослые клыкачи (Dissostichus) — это гиганты холодных глубин, достигающие в длину 2 метров и веса более 100 кг. Два известных вида — антарктический (Dissostichus mawsoni) и патагонский (Dissostichus eleginoides) клыкачи — обитают в водах Антарктики и субантарктики на глубинах от нескольких сотен до 2500 метров. Это массивные, медлительные рыбы с крупной головой, которых ценят за вкусное, плотное белое мясо, часто называемое «белым золотом Антарктики».
Уникальная черта этих рыб — способность производить природный «антифриз». В их крови и тканях содержатся особые гликопротеины, которые препятствуют образованию кристаллов льда даже при температуре воды ниже точки замерзания (-1.9°C). Это позволяет им комфортно жить в ледяных глубинных водах Южного океана. Клыкачи — долгожители (живут более 50 лет) и медленно растут, что делает их популяции крайне уязвимыми для промысла, который ведется судами многих стран.
Рыбы рода мегаломиктер (Megalomycter teevani) — обладатели одного из самых чудовищных укусов в океане относительно размеров тела. Эти небольшие, около 25 см, хищники из семейства хиазмодовых имеют уникальное строение черепа. Их нижняя челюсть состоит из двух независимых половин, соединенных эластичной связкой. Когда рыба открывает пасть, эти половины растягиваются в стороны, резко увеличивая объем глотки. Укусит так укусит!
Большой и подвижный рот позволяет мегаломиктеру заглатывать добычу, намного превосходящую его по размеру, подобно змее. Обитая на глубинах около 2000 метров, он охотится на крупных рыб и кальмаров, используя элемент неожиданности. После такой трапезы он может обходиться без еды очень долго. Его гибкие челюсти — эволюционный ответ на крайнюю непредсказуемость появления крупной пищи в глубинах океана.
Нет, это не подводный динозавр. Алепизавры (Alepisaurus), или «бесчешуйные рыбы-ящеры», — стремительные хищники длиной до 2 метров. Их легко узнать по высокому спинному плавнику, идущему почти вдоль всей спины, как у рыбы-парусника, и длинному заостренному рылу. У них нет чешуи, а кожа настолько тонка, что через нее просвечивают мышцы и позвоночник. Обитают они в толще воды на глубинах до 1800 метров, но часто поднимаются к поверхности.
Эти рыбы — одиночные и крайне прожорливые охотники. В их желудках находили самых разных животных: от рыб и кальмаров до своих же сородичей. Высокий плавник не складывается и, вероятно, служит стабилизатором при резких бросках. Алепизавр тратит много энергии и потому вынужден постоянно охотиться, патрулируя огромные объемы воды в поисках любой подходящей добычи, что делает его грозным бродягой глубоководных просторов. Не в коня корм!
Не так уж страшны глубоководные обитатели?
Черные дыры: загадочные гиганты космоса
Черные дыры — это одни из самых захватывающих и пугающих объектов во Вселенной. Их существование подтверждено как теоретическими расчетами, так и астрономическими наблюдениями, но их природа до сих пор вызывает множество вопросов.
Что такое черная дыра?
Черная дыра — это область пространства-времени, в которой гравитационное притяжение настолько велико, что ни свет, ни материя, ни информация не могут ее покинуть. Это делает черные дыры невидимыми для прямого наблюдения. Однако мы можем "увидеть" их благодаря эффектам, которые они создают: искажению света, рентгеновскому излучению из аккреционного диска или движению объектов вокруг них.
Как образуются черные дыры?
Черные дыры формируются в результате разрушения массивных звезд. Этот процесс происходит в несколько этапов:
Черные дыры также могут возникать другими путями:
Виды черных дыр
Устройство черной дыры
Почему черные дыры важны для науки?
Черные дыры помогают нам:
Современные открытия
В 2019 году человечество впервые увидело "тень" черной дыры. Телескоп Event Horizon Telescope (EHT) запечатлел сверхмассивную черную дыру в центре галактики М87. Это изображение стало важным подтверждением существования черных дыр.
Недавно ученые начали наблюдать гравитационные волны — рябь пространства-времени, возникающую при слиянии черных дыр. Это новое окно в астрономии позволяет "слышать" события, происходящие миллиарды лет назад.
Черные дыры и культура
Черные дыры вдохновляют не только ученых, но и писателей, художников, кинематографистов. Фильмы, такие как "Интерстеллар", визуализируют их силу и загадочность, одновременно популяризируя научные концепции.
Черные дыры — это символы бесконечного поиска человечества за пределами известных границ. Они остаются в центре научных исследований и философских размышлений, привлекая своей таинственностью и обещанием новых открытий.
Загадка, которую еще предстоит разгадать
Хотя мы многое узнали о черных дырах за последние десятилетия, остаются вопросы:
Черные дыры остаются границей между известным и неизвестным, напоминая нам о безграничности космоса и нашего стремления его познать.
Материалы взяты с zelluloza.ru, при желании вы можете найти еще больше блогов там. https://zelluloza.ru/
Кинематограф и научная фантастика обожают изображать черные дыры как "космические пылесосы", безжалостно втягивающие все вокруг — от космических кораблей до планет и гигантских звезд.
Такие сцены выглядят эффектно и пугающе, но насколько они соответствуют реальности? К счастью, истинная физика черных дыр куда менее апокалиптична, но при этом гораздо интереснее.
Черные дыры подчиняются тем же законам гравитации, что и любые другие объекты в нашей Вселенной. Их притяжение зависит от массы и расстояния — чем дальше вы находитесь, тем слабее их влияние. Никакой магической всепоглощающей силы у них нет.
Допустим, если бы наше Солнце внезапно превратилось в черную дыру, сохранив свою массу, то как бы изменилась организация Солнечной системы? Абсолютно никак! Все объекты продолжали бы вращаться по тем же орбитам, на том же расстоянии. Да, со временем климатические условия на Земле изменились бы в худшую сторону, но упорядоченность Солнечной системы осталась бы неизменной. Черная дыра с солнечной массой оказывает точно такое же гравитационное влияние на окружающее пространство, что и Солнце. Ни больше, ни меньше.
В центре нашей галактики Млечный Путь находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, масса которой почти в 4,3 миллиона раз превышает массу Солнца. Звучит устрашающе? Но давайте посмотрим на цифры.
Диаметр Млечного Пути около 100 000 световых лет. Гравитационное влияние центральной черной дыры ощутимо лишь в радиусе нескольких световых лет от нее. Это как песчинка в центре футбольного стадиона — да, она там есть и взаимодействует с близлежащими песчинками, но на трибунах ее влияние уж точно никто не почувствует.
Звезды вблизи центра Галактики действительно вращаются вокруг черной дыры с огромными скоростями, испытывая ее чудовищное влияние. Например, астрономы давно ведут наблюдения за звездой S2, которая в момент максимального сближения со Стрельцом А* проходит на расстоянии около 120 а.е.* от сверхмассивной черной дыры — и ничего, избегает "засасывания"! Звезда продолжает свое уверенное движение по эллиптической орбите, как делала это миллионы или даже миллиарды лет.
*а.е. — астрономическая единица, среднее расстояние от Земли до Солнца, около 150 миллионов километров.
Более того, любая галактика — очень стабильная система, где все элементы удерживаются вместе благодаря темной материи и суммарной массе всех светил, обеспечивающих надежную гравитационную связь. На черную дыру в центре Млечного Пути — сколь бы грозной не выглядела ее масса на фоне Солнца — приходится менее 0,1% от общей массы Галактики. И Млечный Путь в этом плане не является исключением — это среднее значение для галактик в наблюдаемой Вселенной.
Так что спите спокойно — ни одна черная дыра не способна "проглотить" целую галактику. Законы физики надежно защищают нас от космических кошмаров, порожденных научной фантастикой. Черные дыры опасны только вблизи, а в целом же они ведут себя как обычные массивные объекты — притягивают ровно настолько, насколько позволяет их масса.
Общая теория относительности, сформулированная Альбертом Эйнштейном в 1915 году, предсказывала существование объектов, способных искривлять геометрию пространства-времени настолько, что ничто, упавшее в эту область, не способно вырваться наружу.
Однако сам Эйнштейн скептически относился к этой идее, считая, что столь аномальные объекты просто не должны существовать в нашей реальности. Он называл их математическим курьезом, артефактом теории, но никак не физическими объектами.
В 1939 году он даже опубликовал статью, в которой пытался доказать, что "черные дыры" не могут сформироваться во Вселенной. Для Эйнштейна эти гипотетические объекты были слишком экстремальными, слишком... абсурдными.
Но Вселенная оказалась смелее физика. В 1964 году рентгеновский телескоп, направленный в сторону созвездия Лебедя, выявил крайне мощный источник излучения неизвестной природы. Нечто, удаленное примерно на 7 000 световых лет от нас, получило название Лебедь X-1 (Cyg X-1).
Через шесть лет астрономы установили, что имеют дело с двойной системой, где видимая голубая сверхгигантская переменная звезда вращается вокруг невидимого компактного, но очень массивного объекта. Масса этого объекта (примерно в 21,2 раза больше массы Солнца) оказалась слишком большой, а размер при этом слишком малым, чтобы его можно было классифицировать как какую-либо "нормальную" звезду или любой другой вероятный объект, кроме черной дыры.
К 1990 году накопленный объем данных позволил ученым заключить, что Cyg X-1 — черная дыра. Теория перестала быть абстракцией на бумаге и превратилась в наблюдаемую реальность. Эйнштейн был прав в уравнениях — но ошибался в скепсисе.
В 2019 году команда ученых из Университета Кагосимы в Японии, возглавляемая астрофизиком Кэйити Вада, представила революционную гипотезу: планеты могут формироваться и существовать не только вокруг звезд, но и вокруг сверхмассивных черных дыр.
Эти гипотетические объекты получили название "бланеты" — от английских слов "black hole" (черная дыра) и "planet" (планета). Возможность их существования бросает вызов традиционным представлениям о формировании планетных систем и открывает новые горизонты в понимании устройства Вселенной.
Концепция планет, обращающихся вокруг черных дыр, может показаться фантастической, но она имеет серьезные научные основания. Современные исследования показывают, что вокруг сверхмассивных черных дыр существуют все необходимые условия для формирования планет: достаточное количество материала в аккреционных дисках и стабильные орбиты на безопасном расстоянии от горизонта событий.
Черная дыра, вопреки распространенному заблуждению, не представляет собой гигантский пылесос, засасывающий все вокруг. Любая черная дыра обладает конечной массой, а значит у ее "гравитационных полномочий" есть предел. По этой причине вокруг черных дыр могут вращаться (и вращаются!) космические тела. Более того, орбиты вокруг черной дыры могут быть даже более стабильными, чем вокруг звезд, поскольку черные дыры не испытывают таких драматических изменений как звезды.
Главное отличие бланет от обычных планет — это источник освещения. Вместо света родительской звезды такой мир освещало бы свечение аккреционного диска черной дыры. На стабильной орбите гравитация на поверхности бланеты могла бы быть вполне комфортной для жизни, однако близость черной дыры создавала бы уникальные условия. Из-за релятивистских эффектов наблюдатель на поверхности бланеты видел бы сильно искаженное звездное небо, а свет бы причудливо изгибался из-за искривления пространства-времени.
Основной вопрос — откуда бланеты могут получать энергию? Главным и наиболее мощным источником энергии для них мог бы служить аккреционный диск черной дыры, представляющий собой гигантскую структуру из раскаленных газа и пыли, вращающихся вокруг черной дыры на огромных скоростях. При движении вещества в аккреционном диске выделяется колоссальное количество энергии - до 40% массы вещества превращается в излучение. Для сравнения: термоядерные реакции в звездах переводят в энергию менее 1% массы.
Дополнительным источником тепла могла бы служить внутренняя энергия самой бланеты — геотермальная активность, подобная той, что мы наблюдаем на Земле. Особенно если учесть, что приливные силы со стороны черной дыры могли бы усиливать эти процессы.
Вопрос о возможности существования жизни на бланетах особенно интересен с научной точки зрения. Если такая жизнь существует, она должна обладать уникальными адаптациями к специфическим условиям своей среды.
Главным вызовом для жизни стало бы излучение от аккреционного диска черной дыры. На Земле от подобного — но несоизмеримо менее интенсивного — излучения нас защищают:
Магнитное поле планеты, отклоняющее заряженные частицы;
Атмосфера, поглощающая большую часть вредного излучения;
Озоновый слой, блокирующий ультрафиолет.
Бланетам понадобились бы схожие защитные механизмы, но более мощные. Мы знаем, что некоторые земные организмы, например, тихоходки или бактерии Deinococcus radiodurans, способны выживать при очень высоких дозах радиации. На бланетах могли бы появиться организмы с еще более эффективными механизмами защиты.
Земная жизнь научилась использовать солнечный свет через фотосинтез. Аналогично, организмы на бланетах теоретически могли бы развить механизмы улавливания и преобразования излучения аккреционного диска. Это могло бы быть что-то похожее на фотосинтез, но адаптированное к другому спектру излучения.
Из-за особенностей орбитального движения вокруг черной дыры, смена дня и ночи на бланете могла бы существенно отличаться от земной. Это потребовало бы от живых организмов иных циклов активности и отдыха, возможно, более длительных или, наоборот, более коротких, чем у обитателей Земли.
На сегодняшний день бланеты остаются гипотетическими объектами, но изучение этой возможности имеет важное научное значение. Исследование условий формирования и существования планет в экстремальных условиях помогает нам лучше понять фундаментальные принципы планетообразования и пределы условий, в которых возможно существование материи в планетарной форме. Эти знания могут быть применены не только к гипотетическим бланетам, но и к изучению экзопланет в необычных звездных системах. В будущем, с развитием наблюдательных технологий, астрономы смогут проверить эту гипотезу и, возможно, обнаружить первые свидетельства существования планет у сверхмассивных черных дыр.
Кинематограф и научная фантастика обожают изображать черные дыры как "космические пылесосы", безжалостно втягивающие все вокруг — от космических кораблей до планет и гигантских звезд.
Такие сцены выглядят эффектно и пугающе, но насколько они соответствуют реальности? К счастью, истинная физика черных дыр куда менее апокалиптична, но при этом гораздо интереснее.
Черные дыры подчиняются тем же законам гравитации, что и любые другие объекты в нашей Вселенной. Их притяжение зависит от массы и расстояния — чем дальше вы находитесь, тем слабее их влияние. Никакой магической всепоглощающей силы у них нет.
Допустим, если бы наше Солнце внезапно превратилось в черную дыру, сохранив свою массу, то как бы изменилась организация Солнечной системы? Абсолютно никак! Все объекты продолжали бы вращаться по тем же орбитам, на том же расстоянии. Да, со временем климатические условия на Земле изменились бы в худшую сторону, но упорядоченность Солнечной системы осталась бы неизменной. Черная дыра с солнечной массой оказывает точно такое же гравитационное влияние на окружающее пространство, что и Солнце. Ни больше, ни меньше.
В центре нашей галактики Млечный Путь находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, масса которой почти в 4,3 миллиона раз превышает массу Солнца. Звучит устрашающе? Но давайте посмотрим на цифры.
Диаметр Млечного Пути около 100 000 световых лет. Гравитационное влияние центральной черной дыры ощутимо лишь в радиусе нескольких световых лет от нее. Это как песчинка в центре футбольного стадиона — да, она там есть и взаимодействует с близлежащими песчинками, но на трибунах ее влияние уж точно никто не почувствует.
Звезды вблизи центра Галактики действительно вращаются вокруг черной дыры с огромными скоростями, испытывая ее чудовищное влияние. Например, астрономы давно ведут наблюдения за звездой S2, которая в момент максимального сближения со Стрельцом А* проходит на расстоянии около 120 а.е.* от сверхмассивной черной дыры — и ничего, избегает "засасывания"! Звезда продолжает свое уверенное движение по эллиптической орбите, как делала это миллионы или даже миллиарды лет.
*а.е. — астрономическая единица, среднее расстояние от Земли до Солнца, около 150 миллионов километров.
Более того, любая галактика — очень стабильная система, где все элементы удерживаются вместе благодаря темной материи и суммарной массе всех светил, обеспечивающих надежную гравитационную связь. На черную дыру в центре Млечного Пути — сколь бы грозной не выглядела ее масса на фоне Солнца — приходится менее 0,1% от общей массы Галактики. И Млечный Путь в этом плане не является исключением — это среднее значение для галактик в наблюдаемой Вселенной.
Так что спите спокойно — ни одна черная дыра не способна "проглотить" целую галактику. Законы физики надежно защищают нас от космических кошмаров, порожденных научной фантастикой. Черные дыры опасны только вблизи, а в целом же они ведут себя как обычные массивные объекты — притягивают ровно настолько, насколько позволяет их масса.
В самом сердце галактик, среди звездных вихрей и облаков космической пыли, скрываются объекты невообразимой мощи – сверхмассивные черные дыры. Но что происходит, когда два таких космических монстра сближаются и начинают свой последний танец перед слиянием? Давайте погрузимся в захватывающий мир экстремальной астрофизики.
Слияние сверхмассивных черных дыр – это кульминация длительных космических процессов, связанных со столкновением галактик. Гравитационное взаимодействие сближающихся галактик приводит к тому, что их центральные черные дыры начинают неумолимо притягиваться друг к другу, запуская процесс, который может длиться миллиарды лет.
Сближение: на первом этапе черные дыры медленно приближаются друг к другу, преодолевая огромные расстояния за миллионы или даже миллиарды лет.
Гравитационный танец: когда расстояние между ними сокращается до нескольких световых лет, черные дыры начинают вращаться друг вокруг друга, формируя двойную систему.
Финальное пике: на последних этапах, когда расстояние между черными дырами сокращается до нескольких радиусов Шварцшильда (граница, за которой даже свет не может покинуть черную дыру), орбитальная скорость достигает значительной доли скорости света. Черные дыры вращаются друг вокруг друга с частотой до нескольких оборотов в секунду, порождая мощные гравитационные волны.
Слияние: в последние мгновения черные дыры сливаются, высвобождая колоссальное количество энергии в виде гравитационных волн.
Одно из самых захватывающих последствий слияния сверхмассивных черных дыр – это генерация мощных гравитационных волн. Эти волны в пространстве-времени распространяются со скоростью света, неся информацию о самом катаклизмическом событии во Вселенной.
В 2015 году детекторы LIGO впервые зарегистрировали* гравитационные волны от слияния черных дыр звездной массы. Однако обнаружение волн от слияния сверхмассивных черных дыр остается одной из главных целей современной астрофизики.
*Это историческое открытие стало триумфальным подтверждением предсказания Эйнштейна, сделанного им в рамках общей теории относительности еще в 1916 году.
Слияние сверхмассивных черных дыр имеет далеко идущие последствия:
Формирование еще более массивной черной дыры: результатом слияния становится образование черной дыры, масса которой немного меньше, чем сумма масс исходных объектов. Значительная часть энергии (до нескольких процентов от общей массы системы) излучается в виде гравитационных волн в процессе слияния. Точная доля потерянной массы зависит от параметров сливающихся черных дыр, таких как их относительные массы и скорости вращения.
Трансформация галактической среды: процесс слияния сверхмассивных черных дыр кардинально меняет окружающее пространство. Усиленная аккреция вещества приводит к мощным выбросам энергии и материи из активного ядра галактики. Одновременно, гравитационные возмущения перестраивают орбиты звезд и распределение газа. Эти процессы могут иметь противоречивые последствия для звездообразования: в одних регионах, где происходит сжатие газовых облаков, формирование новых звезд ускоряется. В других областях, напротив, звездообразование может подавляться из-за рассеивания газа и/или интенсивного излучения.
Изменение химического состава: выбросы материи из активного ядра галактики обогащают межзвездную среду тяжелыми элементами. Это влияет на химический состав будущих поколений звезд и планетных систем.
Реструктуризация галактики: Слияние сверхмассивных черных дыр может кардинально изменить форму и структуру всей галактики, влияя на распределение видимой и темной материи.
Изучение слияний сверхмассивных черных дыр имеет огромное значение для астрофизики:
Это позволяет проверить общую теорию относительности Эйнштейна в экстремальных условиях.
Помогает понять процессы формирования и эволюции галактик.
Дает ключи к разгадке тайн темной материи и темной энергии.
Открывает новые горизонты в изучении ранней Вселенной.
Визуальный опыт человека, падающего в черную дыру, будет радикально отличаться от повседневной физики — ничего подобного ни при каких других условиях увидеть просто невозможно. Разница между тем, что человек увидит перед собой и что сможет наблюдать за своей спиной — колоссальная. Однако в этой статье мы разберем, что можно было бы увидеть, обернувшись, потому что эта картина была бы особенно необычной.
В соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна, которая уже более века выдерживает всевозможные тесты, визуальный ряд будет меняться в зависимости от расстояния до горизонта событий и размера самой черной дыры.
При приближении к черной дыре внешняя Вселенная начинает визуально искажаться, так как колоссальная гравитация работает как линза: свет от далеких звезд изгибается вокруг дыры, огибая ее гравитационное поле.
Если в этот момент обернуться назад, наблюдатель увидит, что привычное звездное небо сжимается. Окружающее пространство темнеет, а свет всех звезд из покинутой Вселенной фокусируется гравитацией в яркое концентрическое кольцо, замыкающееся у него над головой. Эффект Доплера подскажет цвет этого кольца — красноватый. Связано это с тем, что наблюдатель стремительно удаляется от объектов позади себя.
Параллельно с этим в игру вступает эффект гравитационного замедления времени: собственные часы падающего идут нормально, но если смотреть на внешнюю Вселенную, кажется, что процессы в ней идут быстрее. Чем ближе наблюдатель к горизонту событий, тем сильнее ускоряется внешний мир. Таким образом, человек сможет в режиме реального времени наблюдать рождение звезд, их эволюцию, гибель, столкновение галактик и даже ускоренное космологическое расширение.
Горизонт событий — это точка невозврата, миновав которую, даже свет, имеющий предельную скорость во Вселенной, уже не может вырваться наружу.
Если человек падает в сверхмассивную черную дыру (массой в миллионы и миллиарды солнечных масс), приливные силы на горизонте событий будут относительно слабы. Поэтому наблюдатель пересечет эту границу живым и физически ничего не почувствует.
В случае с черной дырой звездной массы (несколько масс Солнца) приливные силы разорвут наблюдателя задолго до пересечения горизонта.
Находясь точно на горизонте событий и обернувшись назад, человек все еще будет видеть внешнюю Вселенную, так как свет снаружи продолжает беспрепятственно падать внутрь черной дыры, догоняя наблюдателя. Однако по мере падения внешний мир для наблюдателя будет сжиматься все сильнее, превращаясь в экстремально яркое пятно.
После пересечения горизонта событий вступают в силу радикальные изменения геометрии пространства-времени. Внутри черной дыры пространственные и временные координаты фактически меняются местами.
Направление к сингулярности (центру дыры) перестает быть просто точкой в пространстве — оно становится неизбежным будущим во времени. Любая попытка затормозить или повернуть назад обернется неудачей, так как физически это будет эквивалентно попытке переместиться в прошлое.
Обернувшись внутри горизонта событий, человек все еще будет видеть свет внешней Вселенной, падающий вслед за ним. Но здесь в дело вступает турбулентность самого пространства-времени, и яркое пятно искажается, смешиваясь с излучением, попавшим в дыру ранее. Наблюдатель начинает видеть прерывистые вспышки и лучи света, движущиеся по искаженным траекториям.
Существует интересная гипотеза: из-за бесконечного ускорения времени внешнего мира обернувшийся наблюдатель, падающий в черную дыру, мог бы стать свидетелем всей оставшейся истории Вселенной вплоть до ее тепловой смерти. Правда, свет внешнего мира был бы сильно смещен в красную сторону спектра и ослаблен.
На финальном этапе, при приближении к сингулярности, гравитационный градиент возрастает до критических значений. Разница гравитационного притяжения, действующего на ноги и голову наблюдателя, станет настолько огромной, что тело начнет стремительно растягиваться по вертикали и сжиматься по горизонтали. В физике этот процесс называют спагеттификацией.
Перед тем как приливные силы разорвут наблюдателя на субатомные частицы, внешняя Вселенная сожмется в бесконечно малую точку света.
Описать визуальный опыт наблюдения по достижении сингулярности невозможно, потому что там наша физика просто перестает работать.
Трясёт приманкой и за 0,006 долю секунды хватает жертву. Идеально маскируется под окружение, даже может менять цвет.
В 1963 году, когда черные дыры считались лишь математической абстракцией, 29-летний математик из Новой Зеландии Рой Патрик Керр совершил прорыв, который поразил научное сообщество. Он нашел точное решение уравнений Эйнштейна для вращающейся черной дыры, решив задачу, над которой безуспешно бились лучшие умы физики почти полвека.
Седовласые ученые были ошеломлены элегантностью его решения. Они проверяли и перепроверяли расчеты молодого математика, но не могли найти в них ошибки.
Выводы, следующие из этих расчетов, казались фантастикой.
Керр доказал математически, что при коллапсе массивной вращающейся звезды возникает структура, принципиально отличная от статической черной дыры. Вместо точечной сингулярности в центре образуется сингулярность в форме кольца.
Вращение черной дыры закручивает само пространство-время вокруг себя, как гигантский космический водоворот. Вблизи такого объекта ничто не может оставаться неподвижным – сама ткань реальности увлекается в это вращение.
Но самым удивительным оказалось то, что кольцеобразная сингулярность теоретически может быть... тоннелем в другую вселенную.
По расчетам Керра, если гипотетический космический путешественник сумеет пролететь через центр этого кольца на достаточно высокой скорости, то он сможет избежать разрушительного воздействия чудовищных приливных сил.
И вместо неминуемой гибели, ожидающей в центре обычной черной дыры, смельчак мог бы вынырнуть где-то в совершенно другой области космоса – или даже в другой вселенной.
Как к таким выводам отнеслись коллеги Керра? Они были, мягко говоря, раздражены. Ученые годами "потрошили" решения новозеландского гения, надеясь найти ошибки и избавиться от того, что не укладывалось в их головах. Однако последующие проверки лишь подтверждали математическую безупречность модели.
Сегодня мы знаем, что черные дыры действительно существуют. Астрономы изучают их по косвенным признакам: аккреционные диски (те самые "кольца", которые описывал Керр), интенсивное излучение от падающей материи, гравитационные волны от их слияний и влияние на орбитальное поведение и даже форму близлежащих звезд.
В 2019 году проект Event Horizon Telescope получил первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре галактики M 87, а годом позже ученые получили Нобелевскую премию за исследования этих загадочных объектов.
Но вопрос "работают" ли черные дыры как порталы в другие вселенные, остается открытым. Математика допускает такую возможность, но проверить теорию экспериментально пока невозможно.
Даже если Керр был прав, путешествие через черную дыру было бы предприятием с крайне низкими шансами на успех. Представьте: вы разгоняетесь почти до скорости света, пересекаете горизонт событий, где пространство и время искажаются до неузнаваемости, выдерживаете колоссальные приливные силы, способные растянуть ваше тело в атомную нить и... если вам каким-то чудом удастся пролететь через кольцеобразную сингулярность, то где вы окажетесь? В другой части нашей Вселенной? В параллельном мире с иными физическими законами? Куда бы вы ни попали, это будет путешествие в один конец.
Современная квантовая механика предполагает, что реальные черные дыры могут быть даже сложнее, чем предсказывает модель Керра. Квантовые эффекты, вероятно, трансформируют сингулярность во что-то еще более экзотическое.
Так что пока путешествия через черные дыры остаются уделом научной фантастики, но эта идея является научно обоснованной! Так что, возможно, через миллионы лет наши очень далекие потомки не только смогут "обуздать" черные дыры, но и составят целую карту мироздания, зная, куда какой "тоннель Керра" ведет.
В расчетах и данных наблюдений за черными дырами есть заметный разрыв: обнаруженные астрономами черные дыры значительно массивнее теоретической нижней границы масс подобных тел. И вот ученые нашли систему из пульсара и объекта-компаньона, который как раз попадает в этот «провал масс».
Астрономы ищут системы из массивных объектов — нейтронных звезд, белых карликов и черных дыр, — чтобы протестировать теории гравитации. Лучшее место для поиска таких объектов — шаровые звездные скопления.
Плотность звезд в центре подобных скоплений достаточно высокая, поэтому тела там чаще встречаются и взаимодействуют. В частности, нейтронные звезды подхватывают маломассивные звезды главной последовательности и «высасывают» их материю, накапливая массу. Так появляются маломассивные рентгеновские двойные звезды, одним из объектов которых становится миллисекундный пульсар, быстровращающаяся нейтронная звезда. Именно на таких системах ученые тестируют теории гравитации.
Во время поиска подобных объектов в шаровых звездных скоплениях с помощью радиотелескопа MeerKAT (Южная Африка) астрономы обнаружили в NGC 1851 в созвездии Голубь 13 миллисекундных пульсаров, в том числе в составе трех массивных двойных звезд. Компаньон одной из них — PSR J0514-4002E — заинтересовал ученых своей массой.
Если бы компаньон был звездой главной последовательности, его было бы видно в оптическом диапазоне. Но в наблюдениях «Хаббла» подходящий объект найти не удалось. Получается, он должен быть очень компактным. Проанализировав «тиканье» пульсара и рассчитав его движение, авторы исследования пришли к выводу, что масса компаньона — от 2,09 до 2,71 солнечной массы.
Это больше, чем у крупнейших пульсаров, чью массу удалось точно измерить: PSR J0740+6620 (2,08 солнечной массы) и PSR J0348+0432 (2,01 солнечной массы). И меньше самых маленьких черных дыр (около пяти солнечных масс), обнаруженных в составе двойных систем. То есть этот объект находится в «провале масс» черных дыр — разрыве между данными наблюдений и теоретической минимальной массой черной дыры (2,2 солнечной массы), образовавшейся при коллапсе нейтронной звезды.
По словам ученых, судя по положению в плотном шаровом скоплении, эксцентричности орбиты, быстрому вращению пульсара и большой массе компаньона, система PSR J0514-4002E — продукт «вторичной встречи». Авторы статьи предположили, что пульсар раскрутился, поглотив материю своего первого «соседа», а уже потом встретился с нынешним массивным компаньоном.
Новый компаньон, судя по массе, мог образоваться в слиянии двойной нейтронной звезды или нейтронной звезды и черной дыры. Через анализ гравитационных волн астрономам известно несколько таких событий, и масса компаньона совпадает с оценкой масс участников тех слияний (GW190814, GW191917 и GW200210).
К сожалению, по косвенным данным вроде вращения пульсара и траектории его орбиты (тут не хватает точности измерений) невозможно точно определить, является ли компаньон самой массивной нейтронной звездой из известных или самой маленькой черной дырой из «провала масс».
Если удастся подтвердить, что этот объект состоит из радиопульсара и черной дыры, PSR J0514-4002E станет первой подобной системой за всю историю наблюдений. И это будет праздник для астрофизиков, потому что такая пара позволит по-новому протестировать Общую теорию относительности.
Это правда
Это аномалия в структуре пространства-времени, лишенная физической поверхности для приложения усилий и разрушения. Горизонт событий, окружающий черную дыру, внешние объекты могут преодолеть только в направлении внутрь, после чего они оказываются неизбежно притянуты к центральной сингулярности.
Однако Стивен Хокинг предположил теоретически, что черные дыры должны излучать энергию, потеряв массу, в конечном итоге могут полностью исчезнуть. Хотя пока нет экспериментальных доказательств этого факта. Излучение Хокинга очень слабое. Даже космические радиоволны, поглощаемые черной дырой, более чем компенсируют ее потери излучения.
Комментарии