Что будет если черная дыра столкнется с черной дырой
Что произойдет, если столкнутся две черных дыры
Черные дыры представляют собою ультраплотные и ультракомпактные объекты с мощной гравитацией, которая притягивает все, что переходит черту горизонта событий. Частыми жертвами становятся звезды, газ и пыль. Но что произойдет, если черные дыры решат пообедать друг другом?
Еще в 2012 году исследователи решили найти ответ на этот вопрос с помощью компьютерной модели. Если ответить коротко, то мы получим новую огромную сверхмассивную черную дыру. Стоит все же отметить, что здесь происходит не процесс поглощения, а слияния.
Когда две сверхмассивных черных дыры приближаются, их окружающие диски вращающихся газа и пыли сливаются, формируя высокий вихрь, возвышающийся над центральной точкой аккреционного диска.
Модели показывают, что этот возвышающийся вихрь – это необходимый тип структуры для движения струй частиц. Процесс слияния должен был привести к формированию гравитационных волн (искажения в пространстве и времени), которые в теории можно было зафиксировать с Земли.
Впервые о гравитационных волнах заговорил Альберт Эйнштейн в 1916 году. Долгое время они продолжали существовать в теории, как и процесс слияния черных дыр. Но в 2015 году наконец-то произошел научный прорыв.
Последние зафиксированные события слияния черных дыр
Обсерватория LIGO зафиксировала необычное событие 14 сентября 2015 года. Оказалось, что это были гравитационные волны, сформированные при столкновении черных дыр, отдаленных от нас на 1.3 млрд. световых лет. Это событие назвали GW150914. По массе конкретные черные дыры превышали солнечную в 36 и 29 раз. Но в самом процессе около трех солнечных масс ушли на событие излучения.
Выходит, когда черная дыра поглощает звезду, планету, газ или пыль, то эти объекты разрушаются и «исчезают» из нашей видимости. Но при встрече с другой черной дырой, эти объекты сливаются, формируя еще большую сверхмассивную черную дыру.
Событие в 2015 году стало невероятно важным для научного мира. Оно позволило подтвердить существование черных дыр, двойных черных дыр и возможность их слияния, а также впервые зафиксировать гравитационные волны.
Что будет, если черная дыра встретится с черной дырой из антивещества?
Что будет, если запустить черную дыру в черную дыру из антивещества? Обе уничтожатся? Безумный мысленный эксперимент, на первый взгляд, но что нам мешает теоретизировать? Все началось с того, как Фрейзер Кейн с UniverseToday вслух подумал о том, как можно было бы уничтожить черную дыру. Его рассуждения любопытны не в меру.
Фрейзер Кейн предложил антивещество и отклонил его как еще один безнадежный и бессмысленный способ накормить галактическое чудовище. Но подожди, скажете вы, разве антивещество это не противоположность обычному веществу? Разве если сложить отрицательно число с положительным, они не компенсируют друг друга? Почему нельзя просто накачать антивещества в обычную черную дыру и не поделить ее на ноль?
Антивещество — это практически то же самое, что и обычное вещество, только все в ней наоборот. Электрический заряд, направление спина, конфигурация всех субчастиц, которые ее составляют. Все наоборот, кроме массы. Антиэлектрон обладает такой же массой, что и электрон. И вот здесь нам стоит задуматься. При столкновении равных количеств вещества и антивещества, они аннигилируют. Но не исчезают. Они превращаются в чистую энергию.
Как завещал нам Эйнштейн, масса и энергия — это просто разные аспекты одного и того же. Вы можете превратить массу в энергию и превратить энергию в массу. Черные дыры превращают все, как материю, так и энергию, в еще больше черной дыры. Представим, как обычная и необычная черные дыры с одинаковыми массами сталкиваются вместе. Обе они должны аннигилировать и превратиться в чистую энергию.
Конечно, гравитация черной дыры настолько велика, что ничто, даже свет, не может ее покинуть. Поэтому вся энергия моментально превратится в еще большую черную дыру. Хотите еще больше черной дыры? Добавьте в нее больше всякого. Если два этих объекта объединятся, новая черная дыра будет обладать удвоенной массой.
Все может быть еще дороже. Возможно, Большой адронный коллайдер способен порождать крошечные черные дыры (хотя ни одной пока так и не видели). Если физикам удастся совладать с математикой, они смогут создать микроскопическую черную дыру из антивещества, сталкивая вместе частицы антиводорода. Стоимость такого процесса затмит стоимость производства самого антивещества.
В общем, пока лекарства от черных дыр в этой Вселенной не придумали. Кроме времени. Времени боятся даже черные дыры.
Что будет, если магнетар столкнется с черной дырой?
В центре нашей галактики Млечный Путь находится сверхмассивная черная дыра, питающаяся соседними звездами. Она называется Стрелец A *. И если вам кажется, что гигантский гравитационный монстр, медленно поедающий материю галактики, недостаточно ужасен, вокруг него скрывается еще одно космическое чудовище – магнетар.
Могут ли они когда-нибудь подойти слишком близко и столкнуться? Что бы осталось от Млечного Пути, если бы это произошло? Будет ли хотя бы небольшой шанс, что Земля сможет безопасно выбраться из этого?
Это чудовище, ползущее по Млечному Пути, является остатком гигантской взорвавшейся звезды. Но это не просто какой-то остаток. Это чрезвычайно плотное и очень намагниченное звездное ядро – магнетар.
Позвольте мне освежить ваши знания о магнетарах. Они рождаются, когда звезда, по крайней мере, в восемь раз более массивная, чем наше Солнце, достигает своего срока и взрывается в красивой сверхновой.
Этапы эволюции звезды
Большая часть этой звезды исчезла, но ее плотное ядро осталось. Большинство из этих остатков становятся нейтронными звездами. Они вращаются очень быстро, обычно несколько раз в секунду. И они состоят из нейтронов.
Некоторые нейтронные звезды имеют такие сильные магнитные поля, что излучают электромагнитное излучение от своих полюсов. Это делает их пульсарами, и вы можете наблюдать их с помощью телескопа, когда их полюса обращены к Земле.
Художественное представление магнетара в скоплении Westerlund 1
Многих терзает вопрос: магнетар поглотит черную дыру или черная дыра поглотит магнетар?
Столкновение этих двух гигантов закончится не взрывом, а тихим космическим слиянием, протянувшимся на миллиарды лет.
Хотя магнетары невероятно мощные, они проиграют битву с черной дырой. В зависимости от траектории движения магнетара, а также от размера и массы магнетара и черной дыры, магнитный монстр будет поглощен целиком, либо медленно, кусочек за кусочком.
Когда черная дыра будет разрывать магнетар, он будет посылать гравитационные волны по всей Вселенной, нарушая искривление пространства-времени. Как только черная дыра поглотит магнетар, ее масса увеличится и расширит горизонт событий.
Благодаря этому расширению все больше и больше звезд будут погружаться в её темную плотность. Черная дыра будет медленно поедать нашу галактику, звезду за звездой.
Черная дыра Стрелец A * в прошлом могла уже поглотить подобный объект. В конце концов, после миллиардов лет звездного потребления черная дыра может поглотить Млечный путь. К тому времени человечество, скорее всего, уже давно бы исчезло.
Ученые впервые увидели столкновение двух черных дыр. Рассказываем, чем интересно это событие
Ученым удалось увидеть столкновение двух черных дыр. Подобное событие они наблюдали впервые в истории астрономии. Его вероятным последствием стала ярчайшая световая вспышка. Обычно со стороны черных дыр не наблюдаются вспышки света, так как они не излучают свет. Но когда в прошлом году ученые обнаружили одно столкновение между черными дырами, они заметили также таинственную вспышку со стороны этого события. Мы узнали, что именно произошло во время слияния двух черных дыр, чем интересно это событие и может ли необычная вспышка повториться снова.
Читайте «Хайтек» в
21 мая 2019 года гравитационно-волновые детекторы на Земле зарегистрировали сигнал, исходящий со стороны пары сталкивающихся массивных объектов. Это событие произошло на расстоянии 2,4 млрд световых лет от Солнечной системы. Позднее обсерватория под названием Zwicky Transient Facility (ZTF) зафиксировала вспышку света. Когда ученые сравнили эти два сигнала, выяснилось, что сигналы они с одного направления, а это могло указывать на редкий случай столкновения черных дыр, доступного для наблюдений в оптическом диапазоне. Масса объектов различалась примерно в четыре раза. Один из них был тяжелее Солнца примерно в 8 раз, а другой — примерно в 30.
The ratio of the #GW190412 #blackholes masses is «roughly equal to the ratio of filling in a regular Oreo to in a Mega Stuf Oreo,» notes @LIGO & @NorthwesternU’s @cplberry «Investigations of connections between Oreos and black hole formation are ongoing.» https://t.co/HvSVOUMeLv pic.twitter.com/raRKbpQXP7
Обычно это событие сопровождается гравитационными волнами. Однако это, возможно, был один из тех редких случаев, когда столкновение привело к выбросу света. Команда, использующая данные лазерного интерферометра, гравитационно-волновой обсерватории LIGO и европейского детектора Virgo подтвердила, что это была «вспышка света», которая, скорее всего, произошла из-за слияния черных дыр.
Что происходит при столкновении обычно?
Многие галактики имеют супермассивные черные дыры в своем центре, их гигантский газовый диск может притягивать и объединять малые черные дыры. В прошлом астрономы могли только по косвенным признакам понять, что произошло столкновение подобных массивных объектов, в том числе по замеченным приборами гравитационным волнам или газовой реакции.
Если черные дыры не излучают свет, то почему это произошло сейчас?
Согласно основной рабочей гипотезе, выдвинутой Штерном и его коллегами, в 2019 году произошло столкновение внутри аккреционного диска, окружающего сверхмассивную черную дыру, лежащую в центре квазара — далекой галактики с очень ярким активным ядром. Как только черные дыры поменьше сталкиваются, крупная черная дыра получает импульс, толкающий ее в случайном направлении, в результате чего она встречается с газом в диске и создает вспышку света.
Однако ученые пока не могут доказать, что именно слияние привело к вспышке. Астроном Мэтью Грэм, который участвовал в исследователи, предупредил, что они пока не могут «полностью исключить некоторые другие версии». Но если они смогут, то это подтвердит существующие теории и добавит данные о черных дырах и их поведении.
Удар и дальнейшее слияние двух черных дыр привели к образованию нового небесного тела. Его масса выше солнечной приблизительно в 100 раз.
Такое событие повторится еще когда-либо?
Астрономы считают, что вспышка повторится через несколько лет. Это произойдет, поскольку новый объект на обратном пути снова прорежет раскаленный газ в окрестностях сверхмассивной черной дыры.
Сейчас ученые продолжают анализировать произошедшее событие.
Что происходит при столкновении черных дыр
Что будет если столкнуться две галактики?
Столкновения галактик – вроде бы давно смоделированное и даже наблюдаемое в астрономии явление. В отличие от картины рисуемой фантастами – такое “столкновение миров”, судя по всему проходит без особого ущерба для этих самых “миров” – звезд и планет населяющих столкнувшиеся галактики.
Все дело в том, что галактики лишь со стороны кажутся плотно “набитыми” звездами – на деле звезды встречаются в космическом пространстве примерно с такой же частотой, что была бы, выложи мы на каждый квадратный километр земной поверхности по песчинке. Иными словами – шанс на столкновение отдельных звезд внутри сталкивающихся галактик очень мал.
Столкновение галактик NGC 5426 и NGC 5427. На данный момент галактики только “зацепились” рукавами и их ядра – черные дыры, далеки от столкновения. В будущем эта картина изменится.
Но если со звездами все понятно, как быть с космическими объектами принципиально иного масштаба. Например – сверхмассивных черных дыр находящихся в центрах галактик и буквально “удерживающих” всю галактику в виде единого звездного образования своей гравитацией?
В сущности вариантов при таком столкновении только два: черные дыры – бывшие ядра обеих столкнувшихся галактик либо объединятся в одну “сверх черную дыру”, либо навечно “привяжутся” друг к другу и начнут “перетягивание материи на себя”, и в конечном итоге, та из черных дыр, что окажется “чернее”, просто проглотит конкурента.
Столкновение черных дыр в космосе
Астрономы ранее высказывали предположение, что при столкновении галактик черные дыры, находящиеся в их центрах, с высокой вероятностью, все же будут сливаться, а не “противостоять” друг другу. Компьютерные модели также подтверждает именно этот вариант развития событий и даже позволяют предсказать их вероятность: не менее одного слияния в отдельно взятой вселенной, за отдельно взятый земной год!
Как рассчитываются эти модели? Началось все с наблюдений за поведением потоков энергии в галактических ядрах. Было замечено, что некоторые галактики выбрасывают потоки энергии в двух противоположных направлениях вдоль оси вращения. Предполагается, что эти потоки возникают под воздействием черных дыр, которые нельзя увидеть непосредственно. Исследуя галактики с помощью радиотелескопа, ученые обнаружили, что у 7% галактик наблюдается внезапный сдвиг в направлении энергетических потоков. Изменение направления потоков свидетельствует о нарушении равновесия в галактической системе.
Парадоксально – самая яркая часть ядра галактики, это… черная дыра! Точнее область раскаленного газа непосредственно вокруг черной дыры
Новая модель показывает, каким образом перестраиваются галактические потоки и подтверждает, что взаимное притяжение черных дыр заканчивается их слиянием, а не бесконечным вращением вокруг друг друга.
Моделирование показало, что при слиянии крупных галактик, черные дыры смещаются к центру объединенной галактики. Но, приближаясь к центру, черные дыры будут вытеснять близлежащие звезды, разрушая тем самым механизм их взаимного притяжения.
Ученые пока не могут объяснить, что притягивает черные дыры друг к другу после того, как они лишаются своего окружения. Но когда расстояние между ними уменьшается до размера солнечной системы, черные дыры начинают испускать энергию в виде гравитационных волн. Затем они начинают неуклонно скользить навстречу, все быстрее и быстрее закручиваясь в спираль. Финальное слияние вызывает сильнейший выброс гравитационной энергии.
Исследование галактик, испускающих гравитационные потоки, позволяет предположить, что подобные гигантские столкновения происходят в окружающей нас вселенной примерно раз в год.
Может ли одна черная дыра “вытолкнуть” другую?
Когда две галактики сталкиваются, их чёрные дыры должны слиться. Согласно теории относительности, в результате этого события должен произойти сильный всплеск гравитационной активности, который возмутит пространство-время. Если же этот всплеск произойдёт под определённым углом, то он подействует на новообразованную чёрную дыру так, что та просто вылетит из своей галактики!
И теоретические вычисления показали, что такое событие будет происходить в одном из десяти случаев – то есть очень часто, в масштабах космоса. При этом скорость таких чёрных дыр составит более 1000 километров в секунду, что вполне достаточно для того, чтобы они вышли в межгалактическое пространство, а их галактика без мощного источника “центробежной силы” просто развалилась бы на куски.
По словам учёных, им удалось обнаружить механизм, благодаря которому оси вращения этих космических объектов выравниваются. Вокруг этих двух чёрных дыр образуется гигантский газовый диск, лежащий примерно в той же плоскости, что и их орбита. Каждая из них забирает часть материи из этого диска для своего аккреционного диска.