Искусственная черная дыра создана в лаборатории

Идея о том, что черные дыры все-таки испускают какие-то частицы, существует с 1974 года, когда вычисления Стивена Хокинга с использованием квантовых методов показали, что черные дыры на самом деле "излучают" частицы в космос, а со временем должны и вовсе исчезнуть. Но реально подсчитать уровень этого излучения практически невозможно из-за расстояний, а поэтому излучение Хокинга оставалось гипотезой 42 года. Эксперимент Штенхауэра показал, что, скорее всего, Хокинг прав.

В своем эксперименте израильский физик создал симулированную "черную дыру", способную всасывать звук. Чтобы сделать это, Штенхауэр направил лазер, состоящий из атомов рубидия, через окружающую среду, охлажденную до абсолютного нуля. Атомы двигались быстрее скорости звука, поэтому звуку трудно проникнуть сквозь этот поток. "Это как плыть против течения, - объясняет Штенхауэр. - Если река течет быстрее, чем вы плывете, то вы все равно начинаете двигаться назад, хотя вам кажется, что плывете вперед". А это значит, что часть звука выталкивается из "черной дыры", что противоречит существующему сейчас научному консенсусу о том, что реально происходит в этих космических объектах.

Теория излучения Хокинга основана на существовании "виртуальных частиц", аналога частиц, вроде фотонов, описанных квантовой механикой. Если принять во внимание эксперимент Штенхауэра, вполне возможно, что в реальную черную дыру фотон засасывается, а его виртуальный партнер наоборот отбрасывается в космос. Именно это и предполагает теория Хокинга. Так что если результаты Штенхауэра выдержат проверку и следовательно будут найдены доказательства существования излучения, Стивен Хокинг может, наконец, получить свою первую нобелевскую премию. Статья Штенхауэра выложена для обозрения и рецензирования на arXiv.org. Первые рецензии уже поступили, как крайне позитивные, так и скептические.

История черной дыры, рассказанная космическими «кляксой» и «пузырем»

Две космические структуры демонстрируют признаки примечательного изменения в поведении сверхмассивной черной дыры, лежащей в далекой галактике. Используя данные, полученные при помощи космической рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» и других телескопов, астрономы собирают в единое целое сведения, которые предоставляет им наблюдение космической «кляксы» и газового пузыря, чтобы при помощи этих сведений получить представление о былой активности гигантской черной дыры и её влиянии на родительскую галактику.

«Зеленая клякса» (Green Blob), знаменитая космическая структура, которую также называют "Hanny"s Voorwerp" («Объект Ханни», нидерл.), расположена на расстоянии примерно 650 миллионов световых лет от Земли. Этот объект был открыт в 2007 г. нидерландской школьной учительницей Ханни ван Аркел в рамках citizen-science проекта (проекта наблюдений галактик с привлечением астрономов-любителей) под названием Galaxy Zoo.

Астрономы считают, что вспышка УФ и рентгеновского излучений, произошедшая на сверхмассивной черной дыре, расположенной в центре галактики IC 2497 (всего лишь 200000 световых лет от нас) перевела в возбужденное состояние атомы кислорода, находящиеся внутри газового облака, что и сообщило «Зеленой кляксе» её изумрудный оттенок. В настоящее время эта черная дыра медленно растет и уже не способна произвести достаточно излучения, чтобы вызвать свечение такой яркости.

Новые наблюдения, проведенные при помощи обсерватории «Чандра», демонстрируют, что эта черная дыра до сих пор производит большие количества энергии, хотя и не способна более вспыхнуть с такой яркостью, как «в молодости». Свидетельством таких изменений в активности черной дыры стал горячий газ, находящийся в центре галактики IC 2497, обнаруженный на снимках с продолжительной экспозицией, сделанных при помощи «Чандры». В центре источника рентгеновского излучения находится менее горячий газ, который ученые интерпретируют как большой газовый пузырь.

Астрономы считают, что этот пузырь мог быть сформирован в результате воздействия пары джетов, испускаемых черной дырой, на окружающий её раскаленный газ. Таким образом, черная дыра перешла от рассеивания энергии во все стороны к концентрированному выделению энергии в узких пучках, называемых джетами.

Стивен Хокинг назвал черные дыры путем в альтернативную Вселенную

Ученый согласовал этот вывод с гипотезой о том, что черные дыры не безвозвратно поглощают информацию, позволяя ее фотонам вырываться наружу. Британский астрофизик Стивен Хокинг в своей новой работе высказал предположение, что черные дыры являются вратами в другую вселенную.

Черные дыры не так страшны, как принято считать, а поглощенная ими материя попадает в иную вселенную: с таким утверждением выступил Хокинг в опубликованной в журнале Physical Review Letters работе, написанной совместно с физиками Эндрю Строминджером из Гарварда и Малкольмом Перри из Кембриджского университета.

Если теория Хокинга, получившая одобрение его коллег, верна, то она поможет решить один из главных парадоксов, касающихся черных дыр. Хокинг опровергает теорию, что все, что попадает в черную дыру, исчезает в ней бесследно и безвозвратно.

Ученые с 60 годов XX века описывают одну из граней этого феномена формулировкой «черная дыра не имеет волос», которая означает, что все черные дыры с одинаковым зарядом, массой и скоростью вращения будут описываться и выглядеть одинаково.

В 1975 году Хокинг допустил, что черные дыры будут постепенно исчезатьиз-за квантовых эффектов у их горизонта событий, испуская энергию в виде излучения. Эта гипотеза, между тем, породила проблему для теоретиков. Суть ее в том, что испарение черных дыр и рождение излучения подразумевает, что почти вся информация о квантовом состоянии частиц, поглощаемых черной дырой, за исключением их массы, заряда и скорости вращения, будет безвозвратно теряться, что противоречит законам квантовой физики.

Однако, пишет сейчас Хокинг, дело обстоит не совсем так. По мнению ученого, часть поглощенной черными дырами информации будет просачиваться наружу в виде фотонов с почти нулевой энергией, остающихся на месте испаряющейся черной дыры — это явление он называет «мягкие волосы». Таким образом, храниться информация будет на границе этой области, называемой горизонтом событий. Фотоны будут выступать переносчиками информации, на них будут записаны данные о свойствах частиц, «съеденных» черной дырой.

«Черные дыры не являются вечной тюрьмой, как ранее думали, — говорил Хокинг в 2015 году. — Если вам кажется, что вы попали в черную дыру, не сдавайтесь. Есть выход». Однако, согласно его теории, не произойдет возврата в наш мир, в исходную точку: субъект окажется в неком ином альтернативном пространстве.

Теория Хокинга о сохранении информации позволяет сохранить незыблемыми некоторые принципы нашей Вселенной. Если было бы возможно уничтожить информацию, то можно было бы предположить, что и прошлого не существует в принципе. «Это то самое прошлое, которое напоминает нам, кто мы такие. Без него теряется наша идентичность», — сказал астрофизик.

«Мягкие фотоны» присутствуют во Вселенной в огромном количестве, но из-за их сверхмалой энергии заметить их крайне трудно, а считать с них информацию и вовсе невозможно.

Идея «мягких волос» Хокинга не полностью решает информационный парадокс — остается неясно, куда она уходит. Но теория все же дает инструменты для решения этой задачи, помогая избежать фантастических домыслов и остаться в рамках научных знаний современной физики.

Ученые зафиксировали интенсивный ветер в окрестностях черной дыры

В окрестностях самой близкой к Земле черной дыры ученые-астрофизики из Британии зафиксировали интенсивное дуновение космического ветра. Об этом специалисты сообщили на страницах научного издания Nature.

Черная дыра, получившая название V404 Лебедя, расположенная в 8 тыс. световых лет от нашей планеты, начала функционировать в июне прошлого года спустя около четверти века, пробыв в, так называемом, «спящем режиме». После «спячки» ученые приступили к изучению Лебедя, регистрируя постоянно данные о росте черной дыры, по мере того, как ее гравитационное поле проглатывает соседнее светило.

Однако недавно астрономы из Саутгемптонского университета смогли зафиксировать первые оптические измерения аккреционного диска V404 Лебедя. Получить данные о черной дыре удалось астрофизикам при помощи самого Большого оптического 10,4-метрового инфракрасного телескопа (GTC), установленного на Канарских островах в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос.

В итоге ученые смогли обнаружить в окрестностях близрасположенной к Земле черной дыры образование интенсивного ветра, в состав которого входят нейтральные материалы, такие как гелий и водород. В ходе исследований ученые пришли к выводу, что подобное наличие ветра во внешних слоях аккреционного диска V404 наблюдается впервые в системе данного типа, так как скорость космического дуновения составляет, приблизительно, 3000 км/сек. Высокая скорость, как отмечают астрономы, не позволяет ветру покинуть гравитационное поле, расположенное вокруг Лебедя.

Ученые измерили массу черной дыры, которая в 660 миллионов раз массивнее Солнца

Черная дыра примерно в 660 миллионов раз массивнее Солнца и окружена облаком газа, которое движется вокруг этой черной дыры со скоростью порядка 1,8 миллиона километров в час. Эта сверхмассивная черная дыра находится в центре галактики под названием NGC 1332, которая лежит на расстоянии 73 миллиона световых лет от Земли. В новом исследовании международная команда астрономов во главе с Эндрю Дж. Бейкером измерила массу этой черной дыры с беспрецедентной точностью.

Эти новые наблюдения были проведены при помощи массива радиотелескопов Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Чили, который представляет собой крупнейший в мире астрономический проект, включающий 66 радиоантенн, расположенных на высоте примерно 5 километров над уровнем моря.

Чтобы понять природу сверхмассивных черных дыр, ученым приходится, в том числе, проводить точные измерения масс этих загадочных объектов. Это помогает ученым определить, растет ли черная дыра быстрее или медленнее родительской галактики. Если масса черной дыры измерена неточно, то исследователи могут получить некорректные выводы относительно её происхождения.

Чтобы измерить массу центральной черной дыры галактики NGC 1332, ученые использовали полученные при помощи телескопа ALMA изображения высокого разрешения, на которых представлены карты распределения излучения, испускаемого монооксидом углерода, расположенном в гигантском диске холодного газа, обращающемся вокруг черной дыры. Они также измерили скорость этого газа.

Бейкер и его команда подали заявку на использование мощностей обсерватории ALMA для наблюдений других черных дыр. Право на использование этого телескопа для наблюдений предоставляется ученым, подавшим заявки, по итогам ежегодного международного конкурса проектов.