Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Как образуются черные дыры в пространстве времени и сколько энергии на это уходит?

ФизикаДомашние задания+2
Максим М.
  ·   · 986
Инженер-электронщик.  · 29 нояб 2021
Как-то слишком много маловразумительных или даже просто неверных ответов... Похоже, некоторых смущает само слово "дыра", предполагающее - чисто по смыслу - что у "дыры" есть другая сторона, на которую эта дыра выходит.
Что совсем-совсем не так.
Итак: то, что физики и астрофизики называют чёрной дырой, чаще всего представляет собой конечный этап эволюции сверхмассивных звёзд, масса которых в несколько раз превышает массу Солнца. Поначалу все звёзды - эти не исключение - светят за счёт энергии, выдеоляющейся при синтезе ядер гелия из ядер водорода. Эта энергия поддерживает температуру внутри звезды и, значит, поддерживает давление, которое не даёт звезде схлопнуться под весом внешних, более холодных слоёв. Фактически под собственной тяжестью.
Когда запасы водорода подходят к концу и энергии ситнеза 4Н →Не уже не хватает на поддержание внутреннего давления, звезда начинает сжиматься. При сжатии - вспоминаем школьную физику - повышается давление и температура во внутренних слоях, и в них создаются условия для синтеза уже более тяжёлых элементов, на этот раз из гелия. Такое "утяжеление" реакций синтеза может происходить несколько раз, но в конце концов все запасы подойдут к концу и синтез более тяжёлых элементов становится уже невозможен (для синтеза ядер тяжелее железа нужно уже больше энергии, чем выделяется при таком синтезе). Центральная область звезды уже не может сопротивляться давлению внешних слоёв - и происходит коллапс. Внешние слои проваливаются внутрь звезды, сминая всё.
Что будет дальше - зависит от полной массы звезды. Если она не очень велика, мы получаем белый карлик (такая судьба ждёт и наше Солнце). Если она превышает некоторый предел, то сминаются даже атомы - электроны, которые присутствуют там наряду с ядрами атомов, просто вдавливаются в эти ядра, и получается нейтронная звезда. Снаружи это выглядит как взрыв Сверхновой.
Если же масса звезды ещё больше (превышает предел Оппенгеймера - Волкова), то даже нейтронная материя не в состоянии противостоять тяготению, и звезда превращается в чёрную дыру - сингулярность невообразимо малого объёма (человек даже не в силах представить столь ничтожный размер!) и невообразимо большой массы - в десятки масс Солнца. Энергия, которая выделяется при этом процессе, колоссальна и может превышать 10^40 Дж. Вспышка эта такой интенсивности, что её видно за десятки и сотни миллионов лет. Хорошо, что в окрестностях Солнца такие события не происходили, а то бы мало что осталось бы от земной жизни...
Но это не единственный механизм образования чёрных дыр. Он объясняет, откуда берутся "обычные" ЧД, но не объясняет, откуда берутся сверхмассивные ЧД (массой в миллионы солнечных), которые есть в центре практически любой более-менее крупной галактики.
Механизмов образования таких ЧД можно предложить два. Первый - это поглощение ЧД материи из окружающего пространства. Ведь плотность звёзд в центре галактики куда выше, чем на периферии, так что там между звёздами не световые годы, как у нас, а куда меньше расстояния. Световые недели :)
Конечно, "снаружи" ЧД ничем не отличается от обычного массивного предмета, и если поблизости ЧД есть ещё звёзды, то они вращаются вокруг общего центра масс как ни в чём не бывало. Но тонкость в том, что вращение - это движение с ускорением, а из Общей теории относительности следует, что движение с ускорением порождает гравитационные волны. Которые уносят энергию. Поэтому звёзды, и вообще любая материя, которая оказывается достаточно близко от чёрной дыры, в конце концов, из-за потери энергии на излучение гравитационных волн, оказывается к ей всё ближе и ближе - и в конце концов в неё падает (пересекает горизон событий). Поэтому та чёрная дыра, которая возникла самой первой, попросту съедает всё вокруг себя и тем самым наращивает свою массу (бояться не надо - прожорливость сверхмассивных чёрных дыр сказывается только на близлежащем пространстве).
Второй возможный механизм - что такие дыры образовались на самых ранних стадиях возникновения Вселенной, вскоре после Большого взрыва, когда вся масса Вселенной была сосредоточена в сравнительно небольшом объёме. Флуктуации плотности материи в принципе могли привести к тому, что в некоторых точках (ну-у... областях, скорее) тяготение оказывалось достаточным, чтоб схлопнуть какой-то объём в чёрную дыру. Кстати, одна из гипотез о природе тёмной материи - что это не что-то неизвестное, а вот такие изначальные чёрные дыры, которые возникли бог знает когда и с тех пор так и шляются.
Простой И Не добрый ))) Знающий Слово Сострадания...  · 4 нояб 2021
Черные Дыры На самом деле это Темная материя Генерирующая темную энергию единственную силу противостоящую Гравитации Схлопывание нашей Вселенной не случилось только потому Что Образовалась Черная Материя )