Відкрити головне меню
Чорна діра NGC 300 X-1, що проілюстрована художником ESO.
Моделювання гравітаційного лінзування чорною дірою, яка спотворює зображення галактики перед якою вона проходить.

Чорна діра зоряної маси чи колапсар (англ. collapsar, від англ. collapsed star — зоря, що колапсувала) — це чорна діра, що утворюється в результаті гравітаційного колапсу масивного тіла і має дуже потужне гравітаційне поле[1][2]. Властивості таких об'єктів описуються, згідно з сучасними науковими уявленнями, загальною теорією відносності. Вона має масу в діапазоні приблизно від 5 до декількох десятків M[3].

Зміст

УтворенняРедагувати

Чорні діри зоряних мас утворюються як кінцевий етап еволюції зорі: після повного вигоряння термоядерного палива й припинення реакцій, теоретично, зоря має охолоджуватися, що призведе до зменшення внутрішнього тиску й стиснення зорі під дією гравітації. Стиснення може зупинитися на певному етапі, а може перейти в стрімкий гравітаційний колапс. Залежно від маси зорі й обертального моменту можливі такі кінцеві стани:

ВластивостіРедагувати

Максимальна маса нейтронної зорі не дуже добре відома. 1939 року її оцінювали величиною 0,75 сонячних мас, називаючи межею Оппенгеймера — Волкова[4][5]. 1996 року максимальна маса оцінювалася в діапазоні від 1,5 до 3 сонячних мас[6].

Сучасні розв'язки рівнянь теорії відносності, які описують чорні діри, мають лише три фундаментальні параметри: маса, електричний заряд та момент імпульсу (обертання). Для зовнішнього спостерігача поведінка чорної діри повністю визначається ними й якихось інших характеристик чорна діра не має. Ця властивість чорних дір характеризується метафоричним висловом: чорні діри не мають волосся. Вважається, що чорні діри, які утворилися у Всесвіті, усі мають обертання, але ніяких певних досліджень цього не було. Обертання чорної діри зоряної маси пов'язане зі збереженням кінетичного моменту зорі, з якої утворюється чорна діра.

2004 року з'явилось повідомлення про спостереження зіткнень в рентгенівському діапазоні[7]. 25 серпня 2011 року з'явилося повідомлення про те, що вперше в історії науки група японських і американських фахівців змогла в березні 2011 року зафіксувати момент загибелі зорі, яку поглинає чорна діра[8][9].

11 лютого 2016 року колабораціями LIGO і Virgo було оголошено про перше пряме спостереження гравітаційних хвиль. Відкриття стало можливим внаслідок виявлення найважчої чорної діри зоряної маси, що коли-небудь спостерігалася[10].

КандидатиРедагувати

Наш Чумацький Шлях містить декілька кандидатів у чорні діри (англ. BHC), які ближчі до нас, ніж надмасивна чорна діра в галактичному центрі. Всі ці кандидати є членами рентгенівських подвійних систем, в яких на компактний об'єкт через акреційний диск перетікає речовина з його супутника. Маса ймовірних чорних дір у цих парах змінюються від трьох до більш як дванадцяти сонячних мас[11][12][13].

Позначення Маса чорної діри
(сонячних мас)
Маса супутника
(сонячних мас)
Орбітальний період
(дні)
Відстань від Землі
(світлові роки)
Небесні координати
(ICRS)[note 1]
A0620-00/V616 Mon 11 ± 2 2.6–2.8 0.33 близько 3500 06:22:44 -00:20:45
GRO J1655-40/V1033 Sco 6.3 ± 0.3 2.6–2.8 2.8 5000−11000 16:54:00 -39:50:45
XTE J1118+480/KV UMa 6.8 ± 0.4 6−6.5 0.17 6200 11:18:11 +48:02:13
Лебідь X-1 11 ± 2 ≥18 5.6 6000–8000 19:58:22 +35:12:06
GRO J0422+32/V518 Per 4 ± 1 1.1 0.21 близько 8500 04:21:43 +32:54:27
GRO J1719-24 ≥4.9 ~1.6 можливо 0.6[14] близько 8500 17:19:37 -25:01:03
GS 2000+25/QZ Vul 7.5 ± 0.3 4.9–5.1 0.35 близько 8800 20:02:50 +25:14:11
V404 Cyg 12 ± 2 6.0 6.5 7800±460[15] 20:24:04 +33:52:03
GX 339-4/V821 Ara 5–6 1.75 близько 15000 17:02:50 -48:47:23
GRS 1124-683/GU Mus 7.0 ± 0.6 0.43 близько 17000 11:26:27 -68:40:32
XTE J1550-564/V381 Nor 9.6 ± 1.2 6.0–7.5 1.5 близько 17000 15:50:59 -56:28:36
4U 1543-475/IL Lupi 9.4 ± 1.0 0.25 1.1 близько 24000 15:47:09 -47:40:10
XTE J1819-254/V4641 Sgr 7.1 ± 0.3 5–8 2.82 24000 – 40000[16] 18:19:22 -25:24:25
GRS 1915+105/V1487 Aql 14 ± 4.0 ~1 33.5 близько 40000 19:15;12 +10:56:44
XTE J1650-500 9.7 ± 1.6 [17] . 0.32[18] 16:50:01 -49:57:45
GW150914 (62 ± 4)M 36 ± 4 29 ± 4 . 1.3 більйона світових років

  1. взято з SIMBAD. Формат: Пряме піднесення (hh:mm:ss) ±схилення (°:mm:ss).

Чорні діри в культуріРедагувати

  • В оповіданні Ларрі Нівена «Singularities Make Me Nervous» (укр. «Від сингулярностей я нервую») завдяки масивним «колапсарам» стало можливо подорожувати в часі[19]
  • В оповіданні Джеррі Пурнеля «He Fell Into a Dark Hole» через гравітаційний вплив чорної діри космічний корабель випадково вийшов з гіперпростору.
  • В романі Джо Голдемана «The Forever War» («Нескінечна війна») та у відеогрі «Космічні рейнджери» чорні діри використовуються для міжзоряних подорожей.
  • У романі «Фіаско» Станіслава Лема зореліт «Еврідіка» спочатку досягає колапсара Гадес і, залишаючись на його орбіті, відправляє модуль «Гермес» з астронавтами на борту до планети Квінта в системі Дзета Гарпії.

ПриміткиРедагувати

  1. Чорні діри: Мембранний підхід = Black Holes: The membrane paradigm / Під ред. К. Торна, Р. Прайса і Д. Макдональда. — Пер. з англ. — 428 с.
  2. Celotti, A.; Miller, J.C.; Sciama, D.W. (1999). Astrophysical evidence for the existence of black holes. Classical and Quantum Gravity 16 (12A): A3–A21. arXiv:astro-ph/9912186. doi:10.1088/0264-9381/16/12A/301. 
  3. Hughes, Scott A. (2005). «Trust but verify: The case for astrophysical black holes». arXiv:hep-ph/0511217 [hep-ph]. 
  4. R.C. Tolman (1939). Static Solutions of Einstein's Field Equations for Spheres of Fluid. Physical Review 55 (4): 364–373. Bibcode:1939PhRv...55..364T. doi:10.1103/PhysRev.55.364. 
  5. J.R. Oppenheimer; G.M. Volkoff (1939). On Massive Neutron Cores. Physical Review 55 (4): 374–381. Bibcode:1939PhRv...55..374O. doi:10.1103/PhysRev.55.374. 
  6. I. Bombaci (1996). The Maximum Mass of a Neutron Star. Astronomy and Astrophysics 305: 871–877. Bibcode:1996A&A...305..871B. 
  7. Астрономы доказали: чёрные дыры действительно «съедают» звёзды. membrana.ru. Архів оригіналу за 24 березня 2016. Процитовано 24 березня 2016. 
  8. Василь Головнин. (25.08.2011). [http: //www.itar -tass.com/c11/211304.html Науковцям з Японії і США вперше в історії вдалося зафіксувати момент загибелі зірки]. ИТАР-ТАСС. Архів оригіналу за 03.02.2012. Процитовано 2011-08-25. 
  9. [http: //lenta.ru/news/2011/08/25/black/ Астрономи зважили хижу дірку в сузір'ї Дракона]. Lenta.ru. 25.08.2011. Архів оригіналу за 03.02.2012. Процитовано 2011-08-25. 
  10. Ігор Іванов (11.02.2016). Гравітаційні хвилі - відкриті! (ru). Елементи Великий Науки. Процитовано 2016-02-14. 
  11. J. Casares: Observational evidence for stellar-mass black holes. Preprint
  12. M.R. Garcia et al.: Resolved Jets and Long Period Black Hole Novae. Preprint
  13. J.E. McClintock and R.A. Remillard: Black Hole Binaries. Preprint
  14. Masetti, N.; Bianchini, A.; Bonibaker, J.; della Valle, M.; Vio, R. (1996). The superhump phenomenon in GRS 1716-249 (=X-Ray Nova Ophiuchi 1993). Astronomy and Astrophysics 314. 
  15. Miller-Jones, J. A. C.; Jonker; Dhawan. The first accurate parallax distance to a black hole. The Astrophysical Journal Letters 706 (2): L230. Bibcode:2009ApJ...706L.230M. arXiv:0910.5253. doi:10.1088/0004-637X/706/2/L230. 
  16. Orosz et al. A Black Hole in the Superluminal source SAX J1819.3-2525 (V4641 Sgr) Preprint
  17. Scientists Discovered the Smallest Black Hole
  18. Orosz, J.A. et al. (2004) ApJ 616,376–382.[1], Volume 616, Issue 1, pp. 376–382.
  19. Singularities Make Me Nervous. (Fantlab)