Связанные понятия
Излуче́ние Хо́кинга — гипотетический процесс излучения чёрной дырой разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов; назван в честь Стивена Хокинга. Излучение Хокинга — главный аргумент учёных относительно распада (испарения) небольших чёрных дыр, которые теоретически могут возникнуть в ходе экспериментов на БАК. На этом эффекте основана идея сингулярного реактора — устройства для получения энергии из чёрной дыры за счёт излучения Хокинга.
Тёмная эне́ргия (англ. dark energy) в космологии — гипотетический вид энергии, введённый в математическую модель Вселенной ради объяснения наблюдаемого её расширения с ускорением.
Гравитацио́нный ра́диус (или ра́диус Шва́рцшильда) представляет собой характерный радиус, определённый для любого физического тела, обладающего массой: это радиус сферы, на которой находился бы горизонт событий, создаваемый этой массой (с точки зрения ОТО), если бы она была распределена сферически-симметрично, была бы неподвижной (в частности, не вращалась, но радиальные движения допустимы), и целиком лежала бы внутри этой сферы. Введен в научный обиход немецким ученым Карлом Шварцшильдом в...
Расширение Вселенной — явление, состоящее в почти однородном и изотропном расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной, выводимое через наблюдаемое с Земли космологическое красное смещение.
Космологи́ческая сингуля́рность — состояние Вселенной в определённый момент времени в прошлом, когда плотность энергии (материи) и кривизна пространства-времени были очень велики — порядка планковских значений. Это состояние, вместе с последующим этапом эволюции Вселенной, пока плотность энергии (материи) оставалась высокой, называют также Большим взрывом. Космологическая сингулярность является одним из примеров гравитационных сингулярностей, предсказываемых общей теорией относительности (ОТО) и...
Упоминания в литературе
В любом случае, путешествие на огромные расстояния, на преодоление которых даже скорости света требуется значительное время, не могло бы быть осуществлено даже с помощью изобретения нового сверхмощного топлива. Однако человечество так давно жаждало таких путешествий, что можно говорить даже о мечте о новом рае, который затерялся где-то на задворках Вселенной, но который хотят найти и обрести. В XX веке концепция относительности стала успешно развиваться. В 1935 г. появилась теория А. Эйнштейна и математика Н. Розена под названием «мост Эйнштейна-Розена», в соответствии с которой перемещение во Вселенной возможно при помощи нор, соединяющих различные точки трехмерного мира по более короткому пути в четвертом измерении. С 1989 г. в научных изданиях вновь стали активно появляться теоретические статьи о путешествиях во времени с помощью «червоточин» и черных дыр. Черные дыры – это области пространства, в которых гравитационное притяжение настолько велико, что ни вещество, ни излучение не могут их покинуть. Черная дыра отделена от остального пространства «
горизонтом событий » – поверхностью, на которой космическая скорость равна скорости света. Поскольку в природе ничто не может двигаться с большей скоростью, никакой носитель информации не может выйти из-под горизонта событий. Поэтому внутренняя часть черной дыры причинно не связана с остальной Вселенной; происходящие «под поверхностью» черной дыры физические процессы не могут влиять на процессы вне ее. В то же время, вещество и излучение, падающее снаружи на черную дыру, может свободно проникать через горизонт событий.
Это определение черной дыры. Ее тяготение настолько велико, что все попавшее в нее никогда не возвращается обратно. Художники иногда изображают черные дыры в виде гигантской воронки в пространстве, однако снаружи они больше похожи на планету: большую, подозрительно темную планету. Вещество может вращаться вокруг нее, и обычно так и происходит. Но если бы вы попробовали потрогать то, что кажется ее поверхностью, ваша рука просто прошла бы насквозь: этот объект представляет собой пустое пространство. Предполагаемая поверхность, или «
горизонт событий », на самом деле является просто гипотетической точкой невозврата, в которой попадающий туда газ или другое вещество могут поменять курс на противоположный, только двигаясь со скоростью больше скорости света. В случае Стрельца А* горизонт событий представляет собой сферу диаметром около 25 млн км. Вещество, пересекающее его, просто продолжает двигаться, как машина, заехавшая на тупиковую улицу с односторонним движением, и несется навстречу какой-то неопределенной и, предположительно, печальной кончине. «Это единственная уникальная особенность черной дыры, – говорит Нараян. – У черной дыры нет поверхности, и это меняет все. Газ и вся энергия, которую он несет, просто проглатываются».
Ученые надеются, что они смогут вплотную приблизиться к так называемому
горизонту событий . Горизонт событий – это та сфера или та поверхность вокруг черной дыры, где падающий объект просто должен исчезнуть. Там очень сильная гравитация, могут быть всякие необычные свойства этого объема вокруг черной дыры.
«Мы надеемся, что мы приблизимся к так называемому
горизонту событий . Горизонт событий – это та сфера вокруг черной дыры, где падающий в черную дыру объект должен исчезнуть. Там очень сильная гравитация, могут быть всякие необычные свойства этого объема вокруг черной дыры».
Так звезда превращается в черную дыру. Это значит, что ее сила притяжения столь огромна, что из нее не может выскользнуть даже луч света. Граница между внутренней и внешней частью черной дыры называется
горизонтом события . В центре почти каждой галактики, включая наш Млечный Путь, как полагают ученые, скрываются колоссальные черные дыры, причем некоторые из них в миллионы раз массивнее нашего Солнца.
Связанные понятия (продолжение)
Эргосфе́ра — область пространства-времени вблизи вращающейся чёрной дыры, расположенная между горизонтом событий и пределом статичности. Объекты, находящиеся в пределах эргосферы, неизбежно вращаются вместе с чёрной дырой за счёт эффекта Лензе — Тирринга.
Моме́нт и́мпульса (кинетический момент, угловой момент, орбитальный момент, момент количества движения) характеризует количество вращательного движения. Величина, зависящая от того, сколько массы вращается, как она распределена относительно оси вращения и с какой скоростью происходит вращение.
Чёрная дыра ́ — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер — гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда.
Простра́нство-вре́мя (простра́нственно-временно́й конти́нуум) — физическая модель, дополняющая пространство равноправным временны́м измерением и таким образом создающая теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом. Пространство-время непрерывно и с математической точки зрения представляет собой многообразие с лоренцевой метрикой.
Космология чёрной дыры (англ. Black-hole cosmology, другие названия — «космология Шварцшильда», «космологическая модель „чёрная дыра“») — космологическая модель, согласно которой наблюдаемая вселенная (или Метагалактика) находится внутри чёрной дыры. Такие модели были предложены в 1972 году индийским физиком-теоретиком Раджем Патриа и одновременно — британским математиком Ирвином Гудом.
Гравитацио́нное по́ле , или по́ле тяготе́ния, — фундаментальное физическое поле, через которое осуществляется гравитационное взаимодействие между всеми материальными телами.
Скры́тая ма́сса — проблема противоречия между наблюдаемым поведением видимых астрономических объектов и расчётным по законам небесной механики с учётом только этих объектов.
Инфляцио́нная моде́ль Вселе́нной (лат. inflatio «вздутие») — гипотеза о физическом состоянии и законе расширения Вселенной на ранней стадии Большого взрыва (при температуре выше 1028 K), предполагающая период ускоренного по сравнению со стандартной моделью горячей Вселенной расширения.
Ускорение расширения Вселенной — обнаруженное в конце 1990-х годов уменьшение светимости экстремально удалённых «стандартных свечей» (сверхновых типа Ia), интерпретированное как ускорение расширения Вселенной.
Подробнее: Ускоряющаяся Вселенная
Общая теория
относительности предсказывает множество эффектов. В первую очередь, для слабых гравитационных полей и медленно движущихся тел она воспроизводит предсказания ньютоновой теории тяготения, как это должно быть согласно принципу соответствия. Специфически отличающие её эффекты проявляются в сильных полях (например, в компактных астрофизических объектах) и/или для релятивистски движущихся тел и объектов (например, отклонение света). В случае слабых полей общая теория относительности предсказывает...
Релятиви́стское замедле́ние вре́мени — кинематический эффект специальной теории относительности, заключающийся в том, что в движущемся теле все физические процессы проходят медленнее, чем следовало бы для неподвижного тела по отсчётам времени неподвижной (лабораторной) системы отсчёта.
Спагеттификация (англ. Spaghettification) — астрофизический термин (иногда также называемый эффектом лапши) для обозначения сильного растяжения объектов по вертикали и горизонтали (то есть уподобления их виду спагетти), вызванного большой приливной силой в очень сильном неоднородном гравитационном поле. В предельных случаях, когда объекты находятся возле чёрных дыр, деформация при подобном растяжении настолько сильна, что никакой объект не может сохранить свою структуру.
Вселе́нная Фри́дмана (метрика Фридмана — Леметра — Робертсона — Уокера) — одна из космологических моделей, удовлетворяющих полевым уравнениям общей теории относительности (ОТО), первая из нестационарных моделей Вселенной. Получена Александром Фридманом в 1922. Модель Фридмана описывает однородную изотропную в общем случае нестационарную Вселенную с веществом, обладающую положительной, нулевой или отрицательной постоянной кривизной. Эта работа учёного стала первым основным теоретическим развитием...
Тёмная мате́рия в астрономии и космологии, а также в теоретической физике — гипотетическая форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и напрямую не взаимодействует с ним. Это свойство данной материи затрудняет и, возможно, даже делает невозможным её прямое наблюдение.
Гравитацио́нный колла́пс — катастрофически быстрое сжатие массивных тел под действием гравитационных сил. Гравитационным коллапсом может заканчиваться эволюция звёзд с массой свыше трёх солнечных масс. После исчерпания в таких звёздах материала для термоядерных реакций они теряют свою механическую устойчивость и начинают с увеличивающейся скоростью сжиматься к центру. Если растущее внутреннее давление останавливает гравитационное сжатие, то центральная область звезды становится сверхплотной нейтронной...
Мирова́я ли́ния в теории относительности — кривая в пространстве-времени, описывающая движение тела (рассматриваемого как материальная точка), геометрическое место всех событий существования тела. Иногда мировой линией называют вообще любую непрерывную линию в пространстве-времени.
ΛCDM (читается «Лямбда-СиДиЭм») — сокращение от Lambda-Cold Dark Matter, современная стандартная космологическая модель, в которой пространственно-плоская Вселенная заполнена, помимо обычной барионной материи, тёмной энергией (описываемой космологической постоянной Λ в уравнениях Эйнштейна) и холодной тёмной материей (англ. Cold Dark Matter). Согласно этой модели возраст Вселенной равен 13,75 ± 0,11 миллиардов лет.
Подробнее: Модель Лямбда-CDM
В физике,
гравитационное красное смещение является проявлением эффекта изменения частоты испущенного некоторым источником света (вообще говоря, любых электромагнитных волн) по мере удаления от массивных объектов, таких как звёзды и чёрные дыры; оно наблюдается как сдвиг спектральных линий в излучении источников, близких к массивным телам, в красную область спектра. Свет, приходящий из областей с более слабым гравитационным полем, испытывает гравитационное синее смещение.
Ме́трика Шва́рцшильда — это единственное в силу теоремы Биркхофа сферически симметричное точное решение уравнений Эйнштейна без космологической константы в пустом пространстве. В частности, эта метрика достаточно точно описывает гравитационное поле уединённой невращающейся и незаряженной чёрной дыры и гравитационное поле снаружи от уединённого сферически симметричного массивного тела. Названа в честь Карла Шварцшильда, который первым её обнаружил в 1916 году.
О́бщая тео́рия относи́тельности (ОТО; нем. allgemeine Relativitätstheorie) — геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), предложенная Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах.
Рели́ктовое излуче́ние (лат. relictum — остаток), космическое сверхвысокочастотное фоновое излучение — равномерно заполняющее Вселенную тепловое излучение, возникшее в эпоху первичной рекомбинации водорода. Обладает высокой степенью изотропности и спектром, свойственным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,72548 ± 0,00057 К.
Гравита́ция (притяже́ние, всеми́рное тяготе́ние, тяготе́ние) (от лат. gravitas — «тяжесть») — универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами. В приближении малых (по сравнению со скоростью света) скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона, в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна. В квантовом пределе гравитационное взаимодействие предположительно описывается квантовой теорией гравитации, которая...
Исчезнове́ние информа́ции в чёрной дыре ́ — явление, которое должно происходить в чёрной дыре, если она действительно подчиняется термодинамическому описанию, предложенному Стивеном Хокингом. Это явление, однако, несовместимо с общими принципами квантовой механики и потому представляет собой серьёзнейшую проблему, стоящую перед квантовой гравитацией.
Большой отскок (англ. Big Bounce) — космологическая гипотеза формирования Вселенной, вытекающая из циклической модели, или интерпретация теории Большого взрыва, согласно которой возникновение нашей Вселенной стало результатом распада некоей «предыдущей» Вселенной.
Гравитационная энергия — потенциальная энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным гравитационным тяготением.
Большо́й взрыв (англ. Big Bang) — общепринятая космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно — начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.
Компактная звезда — звезда, плотность которой многократно превышает плотность обычной звезды. К компактным звёздам относятся...
Гравитацио́нная неусто́йчивость (неустойчивость Джинса) — нарастание со временем пространственных флуктуаций скорости и плотности вещества под действием сил тяготения (гравитационных возмущений).
Голая сингулярность (англ. Naked singularity) — гипотетическое понятие общей теории относительности (ОТО), обозначающее гравитационную сингулярность без горизонта событий.
Большой разрыв (англ. Big Rip) — космологическая гипотеза о судьбе Вселенной, предсказывающая развал (разрыв) всей материи за конечное время.
Вращающаяся чёрная дыра — это чёрная дыра, которая обладает моментом импульса. А именно, она вращается вокруг одной из своих осей симметрии.
Реше́ние Ке́рра — Нью́мена — точное решение уравнений Эйнштейна, описывающее невозмущённую электрически заряженную вращающуюся чёрную дыру без космологического члена. Астрофизическая значимость решения неясна, так как предполагается, что встречающиеся в природе коллапсары не могут быть существенно электрически заряжены.
Экзотическая звезда — гипотетический компактный астрономический объект, состоящий не только из электронов, протонов, нейтронов и мюонов, как обычные и нейтронные звёзды, а из других видов материи. Гравитационному коллапсу такой звезды препятствует давление вырожденного газа или другие квантовые эффекты. К экзотическим звёздам относят кварковые (в том числе странные) звёзды (состоящие из кварковой материи), а также звёзды, состоящие из гипотетических частиц, существование которых не доказано (например...
Ква́нтовая гравита́ция — направление исследований в теоретической физике, целью которого является квантовое описание гравитационного взаимодействия (и, в случае успеха, — объединение таким образом гравитации с остальными тремя фундаментальными взаимодействиями, то есть построение так называемой «теории всего»).
Специа́льная тео́рия относи́тельности (СТО; также называемая ча́стная тео́рия относи́тельности) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света (в рамках специальной теории относительности классическая механика Ньютона является приближением низких скоростей). Фактически СТО описывает геометрию четырёхмерного пространства-времени и базируется на плоском...
Квантовая пена (также называемая пространственно-временной пеной) — понятие в квантовой механике, разработанное Джоном Уилером в 1955 году. Пена задумана в качестве основы ткани Вселенной.
Сопутствующее расстояние и собственное расстояние — две тесно связанные меры расстояния, применяемые в физической космологии для определения расстояний между объектами. Собственное расстояние примерно соответствует расстоянию до места, где удалённый объект был бы в определённый момент космологического времени, измеренному с помощью длинного ряда линеек, протянутых от нашей позиции до позиции объекта в это время, и меняющемуся с течением времени в связи с расширением Вселенной. Концепция сопутствующего...
Релятиви́стские стру́и, дже́ты (англ. Relativistic jet) — струи плазмы, вырывающиеся из центров (ядер) таких астрономических объектов, как активные галактики, квазары и радиогалактики. Первым такую струю обнаружил астроном Гебер Кёртис в 1918 году. Позже физик и философ Стивен Хокинг сумел доказать, что такие выбросы происходят из гипотетических чёрных дыр.
Подробнее: Релятивистская струя
Первичная чёрная дыра — гипотетический тип чёрной дыры, которая образовывалась не за счёт гравитационного коллапса крупной звезды, а в сверхплотной материи в момент начального расширения Вселенной.
Гравитацио́нный парадо́кс , или парадокс Неймана — Зелигера, — историческая космологическая проблема, вытекающая из классической теории тяготения и формулирующаяся следующим образом...
Моде́ль горя́чей Вселе́нной — космологическая модель, в которой эволюция Вселенной начинается с состояния плотной горячей плазмы, состоящей из элементарных частиц, и протекает при дальнейшем адиабатическом космологическом расширении.
Предел Оппенгеймера — Волкова — верхний предел массы нейтронной звезды, при которой она ещё не коллапсирует в чёрную дыру. Если масса нейтронной звезды меньше этого значения, давление вырожденного нейтронного газа может компенсировать силы гравитации. Одновременно предел Оппенгеймера — Волкова является нижним пределом массы чёрных дыр, образующихся в ходе эволюции звёзд.
В классической механике,
задача двух тел состоит в том, чтобы определить движение двух точечных частиц, которые взаимодействуют только друг с другом. Распространённые примеры включают спутник, обращающийся вокруг планеты, планета, обращающаяся вокруг звезды, две звезды, обращающиеся вокруг друг друга (двойная звезда), и классический электрон, движущийся вокруг атомного ядра.
Ко́мптоновская длина́ волны ́ (λC) — параметр элементарной частицы: величина размерности длины, характерная для релятивистских квантовых процессов, идущих с участием этой частицы. Комптоновская длина волны эквивалентна длине волны фотона, чья энергия равна энергии покоя самой частицы. Название параметра связано с именем А. Комптона и комптоновским эффектом.