Парадокс Сверхмассивных черных дыр. Их влияние на формирование Галактик.

Автор: Дорошенко Илья Андреевич, ученик 11 класса «Б» Гимназии 6 г. Новороссийска

Парадокс Сверхмассивных черных дыр.

Для начала давайте разберемся, что же такое сверхмассивная черная дыра, что она из себя представляет и какие тайны таит. Сверхмассивная черная дыра-это такая дыра, которая имеет колоссально огромную массу, примерно 10˄5-10˄10 массы нашего Солнца, в свою очередь масса Солнца равна 1,9891*10˄30 кг, это примерно 333 тысячи массы Земли, размеры такой черной дыры просто поражают. Так откуда же появляются сверхмассивные черные дыры таких гигантских размеров? Это нам и предстоит выяснить.

Черные дыры образуются, после того как умирающие или угасающие звезды коллапсируют, таким образом, на основе этого знания можно утверждать, что черная дыра является ядром угаснувшей звезды. Размеры звезды играют важную роль и в размере черной дыры, но только не в силе ее гравитационного притяжения. Черные дыры невозможно заметить, как раз из-за их притяжения, оно настолько сильно, что может притягивать к себе объекты, движущиеся со скоростью близкой к С, а также и сами кванты света, которые движутся со скорость С = 3*10˄8 м/с. К понятию черной дыры относится такой термин, как «сверхплотная», действительно, плотность черной дыры, как и ее гравитационное притяжение, невероятно большая, но это относится лишь, как черным дырам «стандартного размера», все мы знаем, что плотность-это отношение массы тела к его объему этого тела, в случаи с черной дырой эта формулировка будет несколько измененной. Плотность черной дыры будет рассчитываться, как отношение общей массы черной дыры к объему ее сферы, объем сферы мы можем подсчитать по формуле Шварцшильда, который равен

, где G- Гравитационная постоянная = 6,67384(80)·10 ˄ ^-11 Н*м˄2/кг˄2, m-Масса черной дыры, С-скорость света в вакууме = 3*10˄8 м/с. Если же мы подставим формулу радиуса Шварцшильда в классическую формулу объема сферы, то мы получим , то мы получим , теперь подставим полученную формулу объема в классическую формулу плотности вещества и получим окончательную формулу плотности черной дыры, она равна , из этого отношения следует простая истина, чем меньше радиус тела, тем меньше его объем, а соответственно выше его плотность. Таким образом, мы получаем, что у самый маленьких черных дыр будет самая высокая плотность, а у больших наоборот-самая низкая. Исходя из этих расчетов, мы можем заключить, что черные дыра, обладающие большим радиусом назвать «сверхплотными» нельзя. Это и есть «Парадокс сверхмассивных черных дыр». Из этого парадокс следует, что самые массивные черные дыры с самыми большими радиусами Шварцшильда, а значит и с самыми большими объемами могут иметь плотность, которая будет ниже плотности окружающего нас воздуха.

Влияние сверхмассивных черных дыр на формирование галактик.

С развитием науки и прогресса люди заглядывают все дальше и дальше во Вселенную, но вот какой парадокс, чем больше узнает человек, тем больше у него появляется вопросов. Сейчас нам известна карта не только нашей Солнечной системы, но и Галактики «Млечный путь». В центре нашей галактики находится сверхмассивная черная дыра – Стрелец А*. Эта черная дыра является самой большой и близкой к нам, ее масса = 4,31*10˄6 солнечных масс, это примерно 8,57*10˄36 кг. Удивительно, но сверхмассивные черные дыры располагаются во всех исследуемых галактиках, причем подобные дыры всегда находятся в самом ее центре.
Во время своего формирования некоторые сверхмассивные черные дыры испускают колоссальный поток энергии, дыры, испускающие подобные потоки называются «Квазарами». Квазар-это самый яркий объект во всей Вселенной, мощность его излучения может в десятки или даже сотни раз превышать суммарное количество энергии всех звезд такой галактики, как, например, «Млечный путь». Так как же из безжизненного ядра угаснувшей звезды может возникнуть, такая энергия? Черная дыра имеет очень большую силу гравитационного притяжения, в год черная дыра может поглотить количество материи массой, равной одному нашему Солнцу. По мере того, как она поглощает частицы окружающей ее материи, разгоняя их, происходит взаимодействие этих быстро движущихся частиц, гравитации черной дыры и ее энергии, начинается нагревание газа из-за трения, образующегося в процессе этого взаимодействия. По мере того, как увеличивается ускорение частиц, увеличивается сила их взаимодействия, а значит и температура. Это взаимодействие создает мощнейший выброс энергии во Вселенную, а также излучение, напоминающее по своей частоте и структуре рентгеновское или Гамма-излучение. Имеются теории, что Галактики могут формироваться благодаря взаимодействию силы гравитационного притяжения сверхмассивных черных дыр и испускаемой энергии Квазаров.

Сверхмассивные черные дыры за счет поглощения энергии и частиц материи вокруг себя создают мощное гравитационное поле, которое в последствии притягивает соседние звезды и планеты, можно предположить, что именно так начинают свое формирование многие галактики. По мере того, как увеличивается сила этого гравитационного поля, растет и радиус его притяжения, в конце концов он становится настолько большим, что начинает поглощать соседние «Карликовые Галактики», тем самым еще сильнее увеличивая радиус своего притяжения.

В заключение хотелось бы добавить один интересный факт. Рядом с нашей Галактикой была зафиксирована довольно молодая, еще формирующаяся, ее возраст около 2.5 миллионов лет, но в центре ее уже находится сверхмассивная черная дыра, практически схожая с нашей по диаметру и массе.