Исследовательская работа

Чёрная дыра – это космический объект, который образуется при гравитационном сжатии  массивных космических тел. Существование этих объектов предсказано общей теорией относительности. Термин «чёрная дыра» введен в науку в 1968 году для обозначения сколлапсировавшей звезды.

Чёрная дыра – это область в пространстве, возникающая в результате гравитационного коллапса вещества, в которой гравитационное притяжение столь велико, что ни вещество, ни свет, ни другие носители информации не могут её покинуть. Следовательно, внутренняя часть чёрной дыры не взаимосвязана с остальной Вселенной – то есть происходящие внутри чёрной дыры физические процессы не могут влиять на любые процессы вне её. Чёрная дыра окружена поверхностью со свойством как бы однонаправленной мембраны: излучение и вещество свободно проходит сквозь неё в чёрную дыру, но оттуда ничего не может выйти. Эта поверхность называется горизонтом событий. До сих пор имелись лишь косвенные указания на существование чёрных дыр на расстояниях в несколько тысяч световых лет от Земли, следовательно, все рассуждения о них основываются главным образом на теоретических результатах.

Астрономы пришли к заключению, что чёрные дыры не проявляются сразу в том виде и объёме, как они наблюдаются сейчас, а постепенно растут за счёт поглощения газа и звёзд галактик. Последние исследования доказывают, что гигантские чёрные дыры не предшествовали рождению галактик, а эволюционировали и развивались вместе с ними, поглощая некоторый процент массы звёзд и газа из центральной области галактики. Это значит, что в меньших галактиках, чёрные дыры менее массивны, а их массы составляют не более нескольких миллионов солнечных масс. В центрах гигантских галактик, чёрные дыры включают в себя миллиарды солнечных масс, и окончательная масса чёрной дыры формируется в процессе формирования галактики. В некоторых случаях чёрные дыры могут увеличиваться не только за счёт поглощения газа одной галактики, но и путём слияния нескольких галактик, в результате которого их чёрные дыры объединяются.

Согласно Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, вращающиеся массивные объекты, такие как черные дыры, могут вовлекать во вращение окружающее их пространство-время, эффект, известный как увлечение инерциальных систем отсчета (эффект Лензе — Тирринга). Это именно то, что, по мнению ученых, удалось рассмотреть в V404 Cygni благодаря новой технике, включающей получение снимков объекта с «выдержкой» всего 70 секунд, а не нескольких часов, и удачной архитектуре самой системы.

Для Альберта Эйнштейна тяготение было свойством пространства, а не силой притяжения между объектами

Необыкновенно массивные черные дыры могут, по мнению астрономов, таиться в центральных частях галактик. Астрономы обнаружили кольцо из раскаленного газа, быстро вращающееся вокруг центра нашей галактики. Млечного Пути. По-видимому, оно удерживается мощными силами тяготения, создаваемыми, скорее всего, черной дырой. Но активность в центре галактики — ничто по сравнению с квазарами. Эти объекты выглядят как звезды, находящиеся на невероятных расстояниях от нас — самый дальний квазар располагается на расстоянии 13 миллиардов световых лет. Чтобы быть видимым на таком расстоянии, объект должен излучать фантастическое количество энергии. Квазары являются центрами чрезвычайно активных галактик, содержащих сверхмассивные черные дыры. Ярчайший свет исходит от газопылевого диска, скатывающегося по спирали в черную дыру.

Звезда Лебедь Х-1

Увидеть черные дыры нельзя, но о них можно судить, исследуя сопутствующие эффекты. Наблюдая звезду, известную как Лебедь Х-1, астрономы обнаружили, что она излучает невероятное количество энергии (верный признак вспышки активности во Вселенной). Они установили, что эта огромная голубая звезда вращается вокруг невидимого объекта, обладающего колоссальной силой притяжения. Как полагают, этот невидимый объект является черной дырой, втягивающей в себя звездный газ. Перед тем, как всосаться в черную дыру, газ образует вращающийся диск. Падая в дыру, газ движется все быстрее, пока его скорость не приблизится к скорости света.

Биография Альберта Эйнштейна

Физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года в Ульме (Германия). Его отец, Герман Эйнштейн, был владельцем фирмы, торговавшей электрооборудованием, мать, Паулина Эйнштейн, занималась домашним хозяйством. В 1880 году семейство Эйнштейнов перебралось в Мюнхен, где в 1885 году Альберт стал учеником католической начальной школы. В 1888 году он поступил в Луитпольдовскую гимназию (Luitpold Gymnasium).

В 1894 году родители Эйнштейна переехали в Италию, и Альберт, не получив аттестата зрелости, вскоре воссоединился с ними. Своё образование он продолжил уже в Швейцарии, где с 1895 года по 1896 год был учеником школы в Арау. В 1896 году Эйнштейн поступил в Высшее техническое училище (Политехникум) в Цюрихе, по окончании которого должен был стать учителем физики и математики. В 1901 году он получил диплом, а также гражданство Швейцарии (от гражданства Германии Эйнштейн отказался в 1896 году). Долгое время Эйнштейн не мог найти преподавательскую должность и в итоге получил место технического ассистента в швейцарском патентном ведомстве.

В 1905 году были опубликованы сразу три важнейшие научные работы Альберта Эйнштейна, посвященные специальной теории относительности, квантовой теории и броуновскому движению. В статье "Зависит ли инерция тела от содержания в нем энергии" Эйнштейн впервые ввел в физику формулу соотношения между массой и энергией, а в 1906 году записал ее в виде формулы Е=mc2. Она лежит в основе релятивистского принципа сохранения энергии, всей ядерной энергетики.

В начале 1906 года Эйнштейн получил степень доктора философии Цюрихского университета. При этом до 1909 года он оставался служащим патентного бюро, пока не был назначен экстраординарным профессором теоретической физики в университете Цюриха. В 1911 году Эйнштейн стал профессором Немецкого университета в Праге, а в 1914 году его назначили директором Института физики кайзера Вильгельма и профессором Берлинского университета. Также он стал членом академии наук Пруссии.

В 1916 году Эйнштейн предсказал явление индуцированного (вынужденного) излучения атомов, лежащее в основе квантовой электроники. Теория Эйнштейна о вынужденном, упорядоченном (когерентном) излучении привела к открытию лазеров.

В 1917 году Эйнштейн завершил создание общей теории относительности, концепции, обосновывающей распространение принципа относительности на системы, двигающиеся с ускорением и криволинейно друг относительно друга. Теория Эйнштейна впервые в науке обосновывала связь между геометрией пространства-времени и распределением массы во Вселенной. Новая теория основывалась на теории тяготения Ньютона.

Хотя и специальная, и общая теории относительности были слишком революционны, чтобы снискать немедленное признание, они вскоре получили ряд подтверждений. Одним из первых было объяснение прецессии орбиты Меркурия, которую не удавалось полностью понять в рамках ньютоновской механики. Во время полного солнечного затмения в 1919 году астрономам удалось наблюдать звезду, скрытую за кромкой Солнца. Это свидетельствовало о том, что лучи света искривляются под действием гравитационного поля Солнца. Всемирная слава пришла к Эйнштейну, когда сообщения о наблюдении солнечного затмения 1919 года облетели весь мир. В 1920 году Эйнштейн стал приглашенным профессором Лейденского университета, а в 1922 году удостоился Нобелевской премии по физике за открытие законов фотоэффекта и труды по теоретической физике. В 1924-1925 годах Эйнштейн внес большой вклад в разработку квантовой статистики Бозе, которая ныне именуется статистикой Бозе-Эйнштейна.

В 1920-1930-х годах в Германии набирал силу антисемитизм, теория относительности подвергалась научно необоснованным нападкам. В обстановке клеветы и угроз научное творчество было невозможно, и Эйнштейн покинул Германию.

В 1932 году Эйнштейн читал лекции в Калифорнийском технологическом институте, а с апреля 1933 года получил профессуру в Принстонском институте высших исследований (США), где проработал до конца жизни.

Последние 20 лет своей жизни Эйнштейн разрабатывал "единую теорию поля", пытаясь свести воедино теории гравитационного и электромагнитного полей. Хотя Эйнштейн не решил проблему единства физики, главным образом из-за неразработанности в то время концепций элементарных частиц, субатомных структур и реакций, сама методология формирования "единой теории поля" отчетливо проявила свою значимость в создании современной концепций унификации физики.

Работы Эйнштейна стали основой современной космологии: концепций происхождения и эволюции Вселенной, теорий "черных дыр" и "коллапса", учения о структуре Мира.

Альберт Эйнштейн скончался 18 апреля 1955 года в госпитале Принстона от аневризмы аорты.

Помимо Нобелевской премии, он был удостоен многих других наград, в том числе медали Копли Лондонского королевского общества (1925), золотой медали Королевского астрономического общества Великобритании и медали Франклина Франклиновского института (1935). Эйнштейн был почетным доктором многих университетов и членом ведущих академий наук мира.

Среди многочисленных почестей, оказанных Эйнштейну, было предложение стать президентом Израиля, последовавшее в 1952 году. Ученый от этого предложения отказался.

В 1999 году журнал Time назвал Эйнштейна человеком столетия.

Первой женой Эйнштейна была Милева Марич, его соученица по Федеральному технологическому институту в Цюрихе. Они поженились в 1903 году, несмотря на жестокое противодействие его родителей. От этого брака у Эйнштейна было два сына: Ганс-Альберт (1904-1973) и Эдуард (1910-1965). В 1919 году супруги развелись. В том же году Эйнштейн вступил в брак со своей двоюродной сестрой Эльзой, вдовой с двумя детьми. Эльза Эйнштейн скончалась в 1936 году.

В часы досуга Эйнштейн любил музицировать. Он начал учиться игре на скрипке, когда ему исполнилось шесть лет, и продолжал играть всю жизнь, иногда в ансамбле с другими физиками, например с Максом Планком, который был великолепным пианистом. Также Эйнштейн увлекался парусным спортом.

Из-за разногласий с профессорами в институте Альберту закрыли путь в науку. Он хорошо сдал экзамены, но не идеально, профессора отказали студенту в научной карьере. Эйнштейн с интересом трудился на научной кафедре Политехнического института, Вебер говорил, что его студент – умный малый, однако не воспринимает критики.

В возрасте 22 лет Альберт получил диплом преподавателя в области математики и физики. Но из-за тех же ссор с учителями Эйнштейн не мог найти работу, проведя два года в мучительных поисках постоянного заработка. Альберт жил бедно и даже не мог купить еды. Друзья ученого помогли устроиться в бюро патентов, где он проработал достаточно долго.

Альберт Эйнштейн в молодости

В 1904 году Альберт начал сотрудничество с журналом «Анналы физики», приобретя авторитет в издании, и в 1905 году ученый публикует собственные научные работы. Но революцию в мире науки сделали три статьи великого физика:

К электродинамике движущихся тел, ставшей основой теории относительности;

Работа, заложившая начало квантовой теории;

Научная статья, которая сделала открытие в статистической физике о броуновском движении.

Теория относительности

Теория относительности Эйнштейна в корне поменяла научные физические представления, которые раньше держались на ньютоновской механике, существовавшей порядка двухсот лет. Но теорию относительности, выведенную Альбертом Эйнштейном, смогли полностью понять только единицы, поэтому в учебных заведениях преподают лишь специальную теорию относительности, являющуюся частью общей. СТО говорит о зависимости пространства и времени от скорости: чем выше скорость движения тела, тем больше искажаются как размеры, так и время. 

Теория относительности Альберта Эйнштейна

Согласно СТО, возможно путешествие во времени путем преодоления скорости света, поэтому, исходя из невозможности таких путешествий, введено ограничение: скорость любого объекта не может превышать скорость света. Для небольших же скоростей пространство и время не искажаются, поэтому здесь применяются классические законы механики, а большие скорости, для которых искажение заметно, называются релятивистскими. И это только малая доля как специальной, так и общей теории всего движения Эйнштейна.

Альберт Эйнштейн выпустил свою общую теорию относительности в конце 1915 года. А должен был бы закончить её на два года раньше. Когда исследователи изучали его записи того периода, они увидели практически законченные уравнения, в которых не хватало лишь парочки деталей. «Это должна была быть окончательная теория», — сказал Джон Нортон, эксперт по Эйнштейну и историк науки из Питтсбургского университета.
Но Эйнштейн в последний момент допустил критическую ошибку, отправившую его на путь сомнений и открытий – такой сложный, что тот едва не стоил ему его величайшего научного достижения. Последствия его решения продолжают отзываться в математике и физике сегодняшнего дня.
И вот эта ошибка. ОТО должна была вытеснить ньютоновскую гравитацию. Это значит, то она должна была объяснить те же самые физические явления, с которыми справлялись уравнения Ньютона, а также иные явления, которые ньютоновская теория объяснить не могла. Однако в середине 1913 года Эйнштейн убедил себя, и это было его ошибкой, что его новая теория не описывает те случаи, при которых гравитация оказывается слабой – а эти случаи теория Ньютона описывала хорошо. «Оглядываясь назад, эта ошибка кажется очень странной», — сказал Нортон.
Эйнштейн считал, что для исправления кажущегося недостатка нужно было отказаться от того, что составляло основу его новой теории.

Эйнштейновские уравнения гравитационного поля – уравнения ОТО – описывают, как форма пространства-времени реагирует на присутствие материи и энергии. Для описания этих изменений необходимо назначить пространству-времени систему координат – нечто вроде линий широты и долготы – обозначающую, где какие точки находятся.

Однако математики и физики до сих пор сражаются с теми трудностями, связанными с координатными системами, что замедлили Эйнштейна 100 лет назад. К примеру, монументальная попытка помирить ОТО с квантовой теорией спотыкается, в частности, из-за трудностей, связанных с разработкой теории квантовой гравитации, обладающей такой же ковариантностью, которой достигли уравнения Эйнштейна. «В каком-то смысле можно говорить, что у нас нет адекватной квантовой теории гравитации потому, что мы не знаем, как выразить решения уравнений Эйнштейна так, чтобы в них пропала зависимость от координат», — сказал Везерол.
На практике сложности обычно возникают с тем, чтобы нарушить ковариантность уравнений Эйнштейна – то есть, выбрать определённую координатную систему, хорошо подходящую для решения определённой проблемы. Эта трудность особенно сильно мешает математикам, изучающим гипотезу стабильности чёрной дыры. Для каждой определённой задачи какая-то одна координатная система подходит лучше других – и выбор координатной системы и её подстроек к изменению решения находится в области математического искусства.
Новые доказательства были бы получены гораздо проще, если бы существовала одна, универсальная система координат, хорошо подходящая для любой задачи и любой конфигурации пространства-времени. Но, как обнаружил Эйнштейн в течение тех лет обременительных странствий, Вселенная не признаёт какого-то привилегированного выбора координат.
«Дело не просто в том, что у нас нет такого выбора, — сказал Везерол. – Дело в том, что один из уроков, данных нам Эйнштейном, заключается в том, что было бы ошибкой ожидать наличия такого выбора».

Что касается 25 лет научной жизни Эйнштейна в Институте передовых исследований в Принстоне, то он ее посвятил попыткам сформулировать единую теорию поля, объединяющую все четыре известные взаимодействия в природе – слабые, сильные, электромагнитные и гравитацию, – но никаких успехов в этой области не достиг. Говорят, к концу жизни он переиначил свое суждение о Боге («Бог хитер, но не зловреден»), на следующую фразу: «Я изменил свое мнение относительно Бога. Бог, наверное, действительно злой!» Тем самым он, видимо, хотел сказать, что невозможность создания единой теории поля означает, что фундаментальная наука весьма далека от понимания ученых.

Однако необходимо подчеркнуть, что во второй половине ХХ века две из четырех фундаментальных сил природы – электромагнетизм и слабые ядерные силы – были объединены в единую электрослабую силу, за что три выдающихся физика – Абдус Салам, Стивен Вайнберг и Шелдон Глэдшоу были удостоены в 1979 году Нобелевской премии. Это случилось почти через четверть века после смерти Эйнштейна.

Здесь необходимо отметить, что с самого начала пребывания в Институте передовых исследований США Эйнштейн служил магнитом, притягивающим все блестящие умы в области теоретической механики и математики. Многие оригинальные мыслители – лауреаты Нобелевской премии по физике, включая такие крупные фигуры, как Нильс Бор, Вольфганг Паули, Поль Дирак, Абдус Салам, Гелл-Ман, Янг Чжэньнин, Ли Цзундао, Роберт Оппенгеймер, Фримен Дайсон, год или пару лет работали в Институте и общались с Эйнштейном…

Он ежедневно до последних дней своей жизни ходил на работу, вычислял сотни различных уравнений, даже в день смерти в больничной кровати нашли пару таких записок.

В 1915 году Эйнштейн понял, что его недавно сформулированная общая теория относительности объясняет странную особенность орбиты Меркурия. Теперь тот же самый эффект был обнаружен на орбите звезды огромной черной дыры в сердце Млечного пути.

Звезда, называемая S2, является частью звездного окружения черной дыры Млечного Пути. На протяжении десятилетий исследователи отслеживали эллиптическое движение S2 вокруг черной дыры. Ранее исследователи использовали наблюдения S2 для определения другого эффекта общей теории относительности - покраснения света звезды вследствие так называемого гравитационного красного смещения.

Теперь они определили, что эллипс вращается с течением времени, что известно как прецессия Шварцшильда. Эта прецессия является результатом деформации пространства-времени, вызванной массивными объектами, согласно общей теории относительности. Подобная прецессия на орбите Меркурия поставила ученых в тупик еще до появления Эйнштейна.

Хотя физики никогда не находили случая, когда общая теория относительности терпит неудачу, они ищут любые трещины в теории, которые могли бы потенциально привести к новой, улучшенной теории гравитации. Новое исследование подтверждает, что теория Эйнштейна снова подтверждается, даже в интенсивной гравитационной среде вокруг сверхмассивной черной дыры.

Спустя более чем 100 лет после того, как Альберт Эйнштейн опубликовал свою известную общую теорию относительности, она начинает трещать по швам: так, ее не получается переформулировать как классический предел все более развивающейся квантовой теории. Но все же 25 июля в журнале Science профессор Калифорнийского университета Андреа Гез и ее исследовательская группа сообщают, что в новом тесте общей теории относительности вблизи гигантской черной дыры в центре нашей галактики она все еще работает.

«Эйнштейн прав, по крайней мере, на данный момент», — сказала Гез, один из ведущих авторов исследования. «Мы можем полностью исключить закон тяготения Ньютона. Наши наблюдения согласуются с общей теорией относительности Эйнштейна. Однако его теория определенно имеет пробел. Она не может полностью объяснить гравитацию внутри черной дыры, и в какой-то момент нам нужно будет двигаться от теории Эйнштейна до более всеобъемлющей теории гравитации, которая объясняет, что такое черная дыра».

Общая теория относительности Эйнштейна 1915 года утверждает, что то, что мы воспринимаем как силу гравитации, возникает в результате искривления пространства и времени. Великий ученый тогда предположил, что такие объекты, как Солнце и Земля, изменяют геометрию пространства. Теория Эйнштейна — пока что лучшее описание того, как работает гравитация, говорит Гез, чья команда астрономов провела прямые измерения этого явления вблизи сверхмассивной черной дыры — исследование, которое Гез описывает как «экстремальную астрофизику».

Законы физики, включая гравитацию, должны быть действительны везде во Вселенной, сказала Гез, добавляя, что ее исследовательская группа является одной из двух по всем мире, способных наблюдать, как звезда, известная как S0-2, делает полный оборот в трех измерениях вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. На один виток у нее уходит 16 лет, а масса черной дыры, известной как Стрелец А*, примерно в четыре миллиона раз больше массы Солнца.


Стрелка указывает на местоположение черной дыры Стрелец А* в центре нашей галактики.

Ключевыми данными в новой работе были спектры «любимой звезды» (так команда Гез назвала S0-2), которые они проанализировали в апреле, мае и сентябре 2018 года — в те моменты, когда звезда максимально приблизилась к огромной черной дыре. Спектры, которые Гез описала как «радуга света» от звезд, показывают интенсивность каждой длины волны излучаемого света и предоставляют важную информацию о звезде, от которой распространяется свет — например, показывают ее состав. Эти данные были объединены с измерениями, которые Гез и ее команда проводили последние 24 года.

Изображения звезды, полученные исследователями в Обсерватории Кека на Гавайях, дают только два измерения (то есть орбита получается в 2D). Спектры, собранные в этой же обсерватории с использованием спектрографа, построенного в Калифорнийском университете группой, возглавляемой Джеймсом Ларкиным, обеспечивают третье измерение, что в итоге делает возможным получение 3D-орбиты звезды с потрясающим уровнем точности.

«Что такого особенного в S0-2, так это то, что мы имеем ее полную орбиту в трех измерениях», — сказала Гез. «Это то, что дает нам входной билет в тесты общей теории относительности. Мы спросили себя, как гравитация ведет себя вблизи сверхмассивной черной дыры и объясняет ли нам теория Эйнштейна полную историю движения. Наблюдение за тем, как звезды проходят свою полную орбиту, дает возможность проверить фундаментальную физику».

Ученые изучали фотоны — частицы света — когда они путешествовали от S0-2 до Земли. S0-2 движется с огромной скоростью, более 10 миллионов километров в час в ближайшей к черной дыре точке орбиты, что составляет 3% от скорости света. С учетом того, что в моменты максимального сближения расстояние между звездой и черной дырой составляет всего 120 астрономических единиц (а.е., среднее расстояние от Земли до Солнца), а сама дыра имеет диаметр в 1/6 а.е., то по теории относительности Эйнштейна мы получаем, что для того, чтобы вырваться из гравитационного поля черной дыры, фотоны должны делать дополнительную работу. Их длина волны, когда они покидают звезду, зависит не только от того, насколько быстро звезда движется, но также и от того, сколько энергии фотоны расходуют на выход из мощного гравитационного поля черной дыры.

Исследовательская группа проверила следствие общей теории относительности, известное как «красное смещение», в котором гравитация может искажать свет. Так же, как гудок тепловоза звучит выше тоном, когда он движется к нам, и более низким тоном, когда он уезжает от нас, свет, попадающий в гравитационное поле, смещается в синий конец спектра, в то время как свет, выходящий из гравитационного поля, краснеет — именно это и происходит со светом далеких звезд, что и дало название явлению.

Спектр света S0-2 показал, что красное смещение, которое он испытал от экстремальной гравитации Стрельца А*, соответствовало общей теории относительности. Было необычно увидеть тут подтверждение общей теории относительности, особенно если учесть, что «чёрные дыры, а тем более сверхмассивные чёрные дыры, даже не были известны, когда Эйнштейн создал свою теорию», — сказал До.

«Эти измерения свидетельствуют о начале новой эры, когда мы можем наконец проверить природу гравитации, используя орбиты звезд вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики», — говорит ведущий автор исследования Туан До, астрофизик из Университета Калифорнии. «Теоретические выкладки были сделаны давно, но действительно здорово, что мы наконец можем проверить их на практике», — добавил он. «Это веха на пути к будущему, к более детальным тестам общей теории относительности и других теорий гравитации».

Черные дыры имеют такую ​​мощную гравитацию, что ничто не может избежать их притяжения, даже свет. Они не могут быть видны напрямую, но их влияние на близлежащие звезды и искажение света рядом с ними позволяет «очерчивать» их границы. Как только что-то пересекает горизонт событий черной дыры, оно уже не сможет вырваться. Однако звезда S0-2 находится относительно далеко от горизонта событий, даже при максимальном сближении, поэтому ее фотоны мы все же можем регистрировать на Земле.

«Проведение измерений такого фундаментального значения потребовало многих лет терпеливого наблюдения, которое было обеспечено современными технологиями», — сказал Ричард Грин, директор отдела астрономических наук Национального научного фонда. На протяжении более двух десятилетий фонд поддерживал Гез, а также работу нескольких приборов, имеющих решающее значение для открытия исследовательской группы. «Благодаря своим тщательным усилиям, Гез и ее сотрудники создали очень важное подтверждение идеи Эйнштейна о гравитации».

Изображение орбит звезд вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. Выделена орбита S0-2, первой звезды, орбита которой известна достаточно точно, чтобы проверить общую теорию относительности Эйнштейна.

Директор Обсерватории Кека Хилтон Льюис назвал Гез «одним из наших самых страстных и упорных пользователей». «Ее последнее новаторское исследование», — сказал он, «является кульминацией непоколебимой приверженности науки за последние два десятилетия, что позволило раскрыть тайны сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный путь».

Гез имела ​​возможность представить частичные данные прошлым летом, но она предпочла не делать этого, чтобы ее команда могла сначала тщательно проанализировать полученные результаты. «Мы изучаем, как работает гравитация. Это одна из четырех фундаментальных сил и та, которую мы знаем хуже всего», — сказала она. «Есть много регионов, где мы просто не спрашивали, как работает гравитация. Легко быть слишком самоуверенным, и есть много способов неверно интерпретировать данные, много способов, в которых небольшие ошибки могут накапливаться в значительные искажения, поэтому мы не спешили с нашим анализом». И это не пустые слова: Гез изучает более 3000 звезд, которые вращаются вокруг сверхмассивной черной дыры. По ее словам, сотни из них молоды и находятся в регионе, где астрономы вообще никак не ожидали их увидеть.

Фотонам от S0-2 требуется 26 000 лет, чтобы достигнуть Земли. «Мы были взволнованы и годами готовились к проведению этих измерений», — сказала Гез. «Для нас интуитивно кажется, что это происходит сейчас, но это на самом деле это произошло 26 000 лет назад!»


Обсерватория Кека на Гавайях.

Это первый из многих тестов общей теории относительности, которые исследовательская группа Гез планирует провести на звездах возле сверхмассивной черной дыры. Среди звезд, которые ее больше всего интересуют, находится S0-102, у которой самая короткая орбита — для полного оборота ей достаточно всего 11.5 лет. У большинства звезд, изучаемых Гез, орбиты намного длиннее, чем продолжительность жизни человека.

Цитаты

Цитаты физика о философии и жизни – это предмет для отдельного рассуждения. Эйнштейн сформировал свой собственный и независимый взгляд на жизнь, с которым согласно не одно поколение.

Есть только два способа прожить жизнь. Первый — будто чудес не существует. Второй — будто кругом одни чудеса. 

Если вы хотите вести счастливую жизнь, вы должны быть привязаны к цели, а не к людям или к вещам. 

Логика может привести Вас от пункта А к пункту Б, а воображение — куда угодно...

Если теория относительности подтвердится, то немцы скажут, что я немец, а французы — что я гражданин мира; но если мою теорию опровергнут, французы объявят меня немцем, а немцы — евреем. 

Если беспорядок на столе означает беспорядок в голове, то что же тогда означает пустой стол? 

Морскую болезнь вызывают у меня люди, а не море. Но боюсь, наука еще не нашла лекарства от этого недуга. 

Образование — это то, что остаётся после того, как забывается всё выученное в школе. 

Все мы гении. Но если вы будете судить рыбу по её способности взбираться на дерево, она проживёт всю жизнь, считая себя дурой. 

Единственное, что мешает мне учиться — это полученное мной образование.

Стремись не к тому, чтобы добиться успеха, а к тому, чтобы твоя жизнь имела смысл.

Титулы, награды и премии Эйнштейну были присвоены почётные докторские степени от многочисленных университетов, в том числе: Женевы, Цюриха, Ростока, Мадрида, Брюсселя, Буэнос-Айреса, Лондона, Оксфорда, Кембриджа, Глазго, Лидса, Манчестера, Гарварда, Принстона, Нью-Йорка (Олбени), Сорбонны. Некоторые другие награды: • звание почётного гражданина Нью-Йорка (1921) и Тель-Авива (1923); • медаль Маттеуччи (1921); • немецкий орден «За заслуги» (1923, в 1933 году Эйнштейн отказался от этого ордена); • медаль Копли (1925), «за теорию относительности и вклад в квантовую теорию»; • золотая медаль Королевского астрономического общества Великобритании (1926); • медаль имени Макса Планка (1929), Германское физическое общество (Deutsche Physikalische Gesellschaft); • приз Жюля Жансана (1931), Французское астрономическое общество (Société astronomique de France); • медаль Франклина (Benjamin Franklin Medal, 1935), Franklin Institute, Philadelphia.
Черные дыры — самые необычные объекты во Вселенной. Их никто и никогда не видел, но большинство астрономов убеждено, что они существуют. Это небольшие области в космосе, в которых сила тяготения так велика, что из них ничто не может вырваться наружу, даже свет.

Звезда как шарик

Вдалеке, на расстоянии миллиардов световых лет, колоссальный диск из пыли и газа быстро вращается вокруг гигантской черной дыры в ядре квазара

Все тела в пространстве обладают тяготением. Чем больше объект, тем сильнее его притяжение и тем труднее удалиться от него. Запущенная с Земли ракета должна двигаться со скоростью не менее 40000 км/ч (развить так называемую «скорость убегания»), чтобы преодолеть притяжение Земли. Солнце во много тысяч раз больше Земли, так что ракета должна двигаться гораздо быстрее, со скоростью больше 2000000 км/ч, чтобы преодолеть его притяжение. Если же объект гораздо больше или плотнее Солнца, то необходимая скорость убегания может достигать скорости света. Звезды, масса которых в 10 раз превышает массу Солнца, сжигают свои запасы ядерного топлива за несколько миллионов лет, разбухают и становятся массивными сверхгигантами, после чего взрываются, превращаясь

Представьте себе, что звезда в пространстве — это шарик на тонком резиновом коврике. Такой массивный объект. как звезда, «искривит» пространство, и все, что было поблизости, скатится во впадину. Если шарик будет таким тяжелым, что впадина превратится в длинную глубокую трубу, результатом окажется черная дыра.

в сверхновые звезды. Ядро сверхновой звезды, сжимаясь за секунды, превращается в маленькое сверхплотное тело, называемое нейтронной звездой. Чтобы отдалиться от такого тела, скорость убегания должна быть равна скорости света. Тяготение оказывается настолько большим, что даже свет не может покинуть это тело, и оно оказывается невидимым. Это и есть черная дыра.

Всю оставшуюся жизнь Эйнштейн был озадачен тем, что на него постоянно обращали внимание. Как он писал в 1942 году: “я никогда не понимал, почему теория относительности с ее концепциями и проблемами, столь далекими от практической жизни, так долго встречала живой или даже страстный резонанс среди широких кругов общественности. ... Что же могло произвести такой великий и стойкий психологический эффект? Я никогда еще не слышал по-настоящему убедительного ответа на этот вопрос.” Сегодня, спустя целое столетие после его восхождения к суперзвезде, феномен Эйнштейна продолжает сопротивляться полному объяснению. Физик-теоретик ворвался на мировую арену в 1919 году, излагая теорию, которая, по выражению газет, «смутно воспринималась». И все же, несмотря на непрозрачность теории - или, весьма вероятно, из-за этого, - Эйнштейн был поднят на высокий постамент, где он остается по сей день. Общественность, возможно, не поняла уравнения, но, как говорили, эти уравнения открывали новую правду о вселенной, и этого, кажется, было достаточно.

Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/sto-let-nazad-teoriya-obshhej-teorii-otnositelnosti-ejnshtejna-ozadachila-pressu-i-obshhestvennost/

Источник: www.sciencenews.org

https://www.what-this.ru/science/space/chernyie-dyiryi.php

https://vivt.ru/liberal-arts/2061

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение гимназия имени Героя Советского Союза П.А. Горчакова с. Боринское Липецкого муниципального района Липецкой области

(МБОУ гимназия с. Боринское)

Название секции физика

Название работы Жизнь Альберта Эйнштейна вокруг черной дыры

Фамилия, имя, отчество Цухишвили Кирил

учащегося

Класс 9А

Фамилия, имя, отчество (полностью)

Руководителя

Должность