Черная дыра / Открытие гравитационных волн

Из всех гипотетических объектов Вселенной, предсказываемых научными теориями, пожалуй, самое невероятное впечатление производят черные дыры. Предположения об их существовании начали высказываться еще со времен Эйнштейна, который при помощи уравнений сумел связать геометрию пространства-времени с материей и её движением.
Собственно, Эйнштейн начал еще с теории относительности, согласно которой во Вселенной предполагается существование так называемых сингулярностей – точек, обладающих бесконечно высокой плотностью и какой угодно массой. Частным случаем сингулярности как раз и являются черные дыры.
Решения уравнения гравитационного поля в общей теории относительности, связывающие между собой метрику искривлённого пространства-времени со свойствами заполняющей его материи, заставила учёных задуматься о существовании массивных астрономических объектов – черных дыр. И вот, спустя сто лет, убедительные доказательства реальности их существования были получены.
Суть открытия состоит в том, что 11 февраля 2016 года совместными усилиями обсерваторий LIGO и VIRGO было объявлено о первом прямом детектировании гравитационных волн, существование которых и было предсказано Альбертом Эйнштейном, на основании общей теории относительности. Результаты открытия были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Если говорить простыми словами, то гравитационные волны представляют собой, так называемую рябь пространства, распространяющуюся во времени со скоростью света. Но самое интересное, заключается в том, что если такая волна проходит, к примеру, между двумя свободно падающими телами, то расстояние между телами изменяется.
Итак, Черной дырой называется определенная область пространства-времени, гравитационное притяжение которой стремится к бесконечности. Заметим, что притяжение этого астрофизического объекта велико настолько, что покинуть его не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе и кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий, а её размер – гравитационным радиусом.
Согласно общей теории относительности, если объект приближается к центру черной дыры на критическое расстояние – он уже никогда не сможет вернуться назад. Это расстояние называется радиусом Шварцшильда.
Современные астрофизики не имеют возможности «рассматривать» черные дыры в традиционном смысле этого слова. Тем не менее, обнаружить эти объекты во Вселенной вполне возможно по признакам влияния сверхмощного и необычного гравитационного поля на окружающую их материю.
Для поиска гравитационных волн используются огромные сверхчувствительные лазерные интерферометры. Благодаря работе двух интерферометров LIGO, на сегодняшний день зафиксировано три гравитационные волны, но установить точные координаты их источников не удалось из-за большой удалённости от Земли.
Предполагается, что и в центре нашей галактики располагается сверхмассивная черная дыра, превосходящая Солнце как минимум в три миллиона раз. Обнаружение такого объекта стало возможным благодаря наблюдениям за характером движения межзвездного газа вблизи центров галактик. Судя по наблюдениям, газы совершают характерное вращение на близком удалении от сверхмассивного объекта.
Простые расчеты с использованием законов механики Ньютона показывают, что объект, притягивающий их, при мизерном диаметре обладает огромной массой. А специфическое закручивание межзвездного газа в центре Млечного Пути возможно только при воздействии гравитации черной дыры. Стоит отметить, что некоторая консервативная часть научного сообщества, не исключающая, между тем, существование черной дыры в центре галактики, предпочитает официально называть эту область Темным Массивным Объектом (ТМО), объясняя это тем, что прямых доказательств наличия горизонта событий пока не получено.
При помощи телескопа Хаббл, обладающего уникальной способностью точно измерять скорость газа и звезд, астрофизики обнаружили уже десятки подобных черных дыр в центрах соседних с нашей галактик. Полученные результаты исследований позволяют обнаружить тесную взаимосвязь между массой черной дыры и звездами, а также понять саму суть формирования галактик. На основании этих данных была сформулирована парадигма, что сверхмассивная черная дыра существует в центре любой галактики.
В свете последних событий, перед гравитационной астрономией теперь поставлены новые задачи, и вероятнее всего, черные дыры и гравитационные волны, в ближайшее время из объектов исследования превратятся уже в инструменты для понимания устройства нашего мира и новые средства для разгадывания загадок космоса.

Подписаться на канал: https://www.youtube.com/channel/UCJAgeuidYRfuAMALAXwGCPw
Композиция "Sunrise On Mars" принадлежит исполнителю Audionautix. Лицензия: Creative Commons Attribution (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Видео Черная дыра / Открытие гравитационных волн канала Спорим, вы не знали?