Сверхмассивные черные дыры

Связать^?

Сверхмассивная черная дыра — некогда ядро суперзвезды, ранее ядро звезды первого уровня образовавшейся после Большого Взрыва и до образования галактик, прежде ядро суперновой сжатое при звездном коллапсе взрывом звезды, остаточное железное ядро суперновой звезды являющееся сверхмагнитом, отныне центр галактического ядра созидающий вокруг себя звезды второго уровня и другие астрономические объекты.

Предположение о существовании черных дыр

Важнейший вывод теории Эйнштейна гласит: «Сферическое тело, радиус которого равен гравитационному радиусу и меньше, не может находиться в покое, должно сжиматься к центру». Физики называют это явление релятивистским коллапсом. Таким образом, достаточно сжать тело до размеров гравитационного радиуса, а дальше оно само будет неудержимо сжиматься. Так возникает объект, который впоследствии получил название черной дыры. Например, чтобы тело, масса которого равна массе Земли, превратилось в черную дыру, оно должно иметь радиус меньше сантиметра.

Само название «черная дыра» появилось гораздо позже — в конце 60-х годов. Придумал его американский физик Д. Уилер. До этого они известны были под разными именами. Например, в СССР их называли «коллапсара-ми», однако выяснилось, что это слово звучит не очень благозвучно по-английски. Впрочем, с названием «черная дыра», несмотря на его точность и образность, тоже бывали казусы.

Существование во Вселенной грозных загадочных объектов — черных дыр с неизбежностью следу­ет из теории относительности Эйнштейна. Это, в общих чертах, сингулярность с настолько большим значением гравитационного потенциала, что никакая информация не в состоянии вырваться за пределы этого гравитационного радиуса. Но само массивное тело считается источником гравитации. Эта информация искривляет окружающее пространство-время.

Вкратце история этих космических феноменов выглядит следующим образом. Звезды рождаются, живут и стареют. Поддерживающее в них жизнь термоядерное топливо выгорает, причем, чем больше их масса, тем короче жизнь. После этого все звезды становятся либо красными гигантами с последующим перевоплощением в постепенно остывающих белых карликов, либо сжи­маются под влиянием гравитационного поля до ядерной плотности с превращением в нейтронную звезду, либо взрываются как сверхновые, либо коллапсируют в звезду-невидимку под назва­нием черная дыра.

Эйнштейн предсказал существование во Вселенной черных дыр абсолютно точно, посколь­ку силы тяготения имеют непосредственное отношение к физическим свойствам пространства, когда любое тело своей массой изменяет его геометрию вокруг себя. Мы воочию не можем заметить искривленность пространства, так как имеем дело с небольшими массами. В космосе же масштабы совсем другие — черные дыры искажают пространство наподобие шара, сжимая пространство в непосредственной близости возле себя. Звезды, превращающиеся в черные дыры, обладают сильнейшим гравитационным полем, настолько сильным, что оно сжимает вещество звезды и радиоволны, как бы «запира­ет» их, делая светило невидимым. Черная дыра поглощает излучения и материю извне, но ничего не выпускает. При этом пространство и время в ней стягиваются в одну точку, называемую сингулярностью, и перестают существовать. Сама же черная дыра имеет колоссальную массу.

Физика черных дыр

Black hole and object (Черная дыра и объект)

The trajectory of the gravitational capture of matter by a black hole (Траектория гравитационного захвата вещества черной дырой)

Если к «чёрной дыре» полетит космический корабль, то, когда он станет приближаться к «дыре», находящиеся на Земле наблюдатели увидят, что корабль замедляется, а потом и вовсе остановится. Время для него прекратит свой ход, а сам он никогда не проникнет внутрь «дыры». Для самих космонавтов ничего не изменится: ни время, ни скорость движения. Они проникнут внутрь «дыры». Это тема для фантастов.

Но, на самом деле любой объект приблизившийся к черной дыре, либо облетит вокруг черной дыры несколько раз, прежде чем снова улетит в Космос, либо станет спутником черной дыры и достигнет таких скоростей по спирально круговой орбите, при которых этот объект раздавит собственным ускорением и гравитацией черной дыры на элементарные частицы. Два варианта поведения объекта зависят от траектории подхода к черной дыре, со стороны экватора или со стороны полюсов. На это влияет гравитационный захват черной дыры для любых объектов, попавших в поле гравитационного излучения черной дыры.

Как все объектам обладающим массой, черной дыре было дано определение физиками. Давайте рассмотрим черную дыру с точки зрения теоретической физики. Согласно простейшему определению, черная дыра — это область пространства-времени, в которой гравитационный потенциал превосходит квадрат скорости света c². Преимуществом такого определения является независимость его от конкретной теории гравитации. Оно может быть использовано в рамках теории Ньютона. Из него также следует более известное определение, согласно которому черной дырой являются астрономические объекты со скоростью убегания, превышающей скорость света.

В действительности идея подобных объектов имеет более чем двухвековую историю. Поскольку в то время люди еще не могли представить себе плотностей существенно больших, чем у обычного вещества, размеры и масса таких «невидимых тел» получались огромными — порядка 10⁷ масс Солнца, что соответствует современным «сверхмассивным» черным дырам. Тем не менее, в расчетах, проведенных Митчеллом и Лапласом, узнается широко известная формула Шварцшильда для критического радиуса тела массы M.

$R_S = {2GM \over c^2}$ ≈ 3 $M \over M_{\odot}$ км

где $M_{\odot}$ — масса Солнца. Любое сферическое тело массы M, заключенное внутри критического радиуса R_S, должно быть черной дырой.

Эти рассуждения были быстро забыты, главным образом из-за развития волновой теории света, в рамках которой вообще не было сделано ни одной оценки влияния гравитационного поля на распространение света. И только общая теория относительности, релятивистская теории гравитации, в рамках которой свет полностью подчинен гравитации, привела к появлению новых идей и гораздо более глубокому пониманию черных дыр.

Так же, как любой объект в космосе, черная дыра имеет поле тяготения, которое решается по формуле сферически-симметричного тяготения в вакууме, по Шварцильду:

d_s² = -(1-$2GM \over c^2r$)c²d t² + (1-$2GM \over c^2r$$)^{-1}d r^2 + r^2(d \theta^2+\sin^2\theta\, d\varphi^2)$

G — постоянная тяготения Ньютона. М — масса источника поля. И важнейшее свойство этого решения, в том, что не зависит от временной координаты t.

Все, что касается гравитации — G, Ньютона, Эйнштейна, выражается одним определением: Гравитация распространяется со скоростью света, зависит от массы объекта и удаления от него. Но это было бы не полным по отношению к астрономическим объектам, в особенности к черным дырам, не упомянув о их свойстве магнетизма — M, вернее сверхмагнетизме — GM. Где сверхмагнетизм черной дыры просто выходит за рамки ее гравитации, влияя на все окружающие астрономические объекты, заставляя двигаться все объекты по своему магнетическому сценарию в пространственно-временном измерении. Черная дыра объединяет Гравитацию и Магнетизм, где эти силы равны благодаря свойству черной дыры.

Черная дыра, помимо гравитации и магнетизма, включает в себя такую силу, как электромагнетизм — EM, что формулируется Максвеллом, где электромагнетизм, в основном связующая сила между атомами, которую невозможно преодолеть ни Гравитацией, ни Магнетизмом, но возможно преодолеть Сверх -гравитацией и -магнетизмом, свойствами черной дыры. Тогда, проще говоря, любая материя будет разъединена на элементарные частицы с помощью сил сверхгравитации и сверхмагнетизма, а электромагнитная сила атомов не сможет этому противостоять, в следствии чего, материя будет разрушена в своей целостности.

На этом физические свойства черной дыры не заканчиваются. Обладая Сверхгравитацией и Сверхмагнетизмом, черная дыра обладает силами способными преодолеть силы взаимосвязи атомов. Здесь, влияние черной дыры распространяется и на квантовую физику, науке целостности атомов, постулат существования вещества. Одна из сил, на которые влияет черная дыра — S, сильно ядерная сила, связующая сила между протонами и нейтронами, из которых состоят ядра атомов. И другая сила — W, слабо ядерная сила, позволяющая например, нейтронам превращаться в протоны, с образованием позитрона и анти-нейтрона. Преодолевая силы взаимосвязи атомов с помощью сверхгравитации и сверхмагнетизма, когда ядро галактики становится активным, при достаточном количестве элементарной материи в пределах гравитационного радиуса, а являющаяся этим ядром галактики - черная дыра, высвобождает энергию из окружающей ее материи, и излучает в пространство, уничтожая при этом окружающую свою галактику. Соединяясь воедино Гравитация и Магнетизм — GM, высвобождает колоссальное количество Энергии — E, из материи в поле действия GM.

Из фундаментальной науки сила гравитационного воздействия:

$F=G\frac{mM}{R^2}$

Получается между двумя материальными точками массы m и M, разделёнными расстоянием R, а G представлена — гравитационной постоянной, равной $6{,}6725 \cdot 10^{-11}$ м³/(кг с²).

И Магнетизм:

$\mathbf{M}=\frac{\mathbf{m}}{V}$

Здесь, M — вектор намагниченности; m вектор магнитного момента; V — объём.

Выраженные этими формулами Гравитация и Магнетизм, при подстановке значений черной дыры и окружающих объектов, где в совокупности между собой Гравитация-Магнетизм выражаются колоссальным числом, способным преодолеть силы существования материи. В особенности этих уравнений стоит отметить, чем больше масса, а разделяемое расстояние меньше, тем больше сила гравитации черной дыры. И чем больше вектор магнитного момента, а объем равен столь малой величине выражаемой сингулярностью, тем колоссальный магнетизм черной дыры. В связи с этим гравитация и магнетизм по величине в зоне сингулярности стремятся к бесконечности, а сильная и слабая ядерные силы в прямой пропорции уменьшаются к нулю.

В следствии этого, Энергия выражаемая знаменитой формулой Эйнштейна:

$~E = mc^2$

где E — энергия системы, m — её масса, c — скорость света. Проста и гениальна, при ядерных силах S и W, столь незначительных в зоне сингулярности черной дыры, которыми практически можно пренебречь, так как, меняются местами со столь слабой силой Гравитации, при этих условиях, и равной теперь силе Магнетизма черной дыры.

Поведение черной дыры, как астрономического и в особенности физического объекта вписывается во все законы, астрономические и физические, с единственной оговоркой, с сверхмагнетизмом еще не сталкивались, проще говоря, рассуждать о черной дыре можно сколько угодно, а наблюдать и понимать обязательно, что в принципе черная дыра — краеугольный камень ВСЕГО и теорий Относительности (Общей Теории Относительности и Специальной Теории Относительности), а в Квантовой Физике, как основоположный процесс.

Поиск черных дыр

Поиск таких объектов, как черные дыры сложнее в том, что надо найти объект не излучающий свет, но имеющий огромную массу с силу гравитации. Хотя в этом есть взаимосвязи, скорость объектов вокруг черной дыры в непосредственной близости и на достаточном удалении. Это только теория взаимосвязей черной дыры с объектами в космосе, и теоретики ждали подтверждения своих выводов, что случайно было обнаружено Аланом Дресслером, а после вывода на орбиту телескопа Хаббл, было определено, что сверхмассивные черные дыры находятся в центре каждой галактики.

И если в центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра, это уже не может быть случайностью, а только последствием развития Вселенной. Также как и существует взаимосвязь массы черной дыры и вещества в галактике. В поисках черных дыр сыграла одна из величин Σ, где Σ — скорость вращения вокруг ядра галактики звезд на периферии, в определении этой взаимосвязи так же помог телескоп Хаббл, а именно в определении соотношения скорости вращения звезд на периферии галактик и массы черной дыры, что подтвердило теоретические изыскания Джо Силка.

Существование черных дыр

Черные дыры существуют, и существуют без их понимания, и их определения, а также решения этих объектов с научной точки зрения. Черные дыры бывают относительно макроскопическими, большими и сверхбольшими, в основном сверхбольшие — сверхмассивные черные дыры, именно большие черные дыры являются ядром каждой галактики во Вселенной. А относительность размера черной дыры в том, что какая бы не была её масса, размер всегда остается постоянным, в смысле константным сингулярности, возможно определенной планковским размером её радиуса — 10⁻³⁵ м, почему и очень трудно определить нахождение этого объекта в пространстве, но его влияние неоспоримо.