Anmerkung

Der Artikel geht der Frage nach, wie der Vorgang des Verschluckens eines Planeten durch ein kleines Schwarzes Loch für einen externen Beobachter aussehen kann. Ein Loch kann als Ergebnis der physikalischen Experimente einer Zivilisation entstehen oder aus dem Weltraum in den Planeten eindringen. Nachdem das Loch eine Position im Zentrum des Planeten eingenommen hat, absorbiert es es allmählich. Die verstärkte Energiefreisetzung wird durch das Magnetfeld des Planeten ermöglicht, das sich aufgrund des Phänomens des "Einfrierens" der Feldlinien in der leitenden Substanz und gemäß dem Erhaltungssatz des magnetischen Flusses zunehmend in der Nähe des Lochs konzentriert. Die größte Energiefreisetzung erfolgt in der Endphase der Absorption des Planeten, wenn sich in der Nähe eines Lochs mit einem Radius von ein Dipol-Magnetfeld mit Induktion an den Polen der Ordnung bildet. Ein Feld dieser Größe kontrolliert vollständig die Bewegung des leitenden Stoffes und sein Einströmen in das Loch erfolgt hauptsächlich im Bereich der Pole entlang der Feldlinien. Ein Teil der Magnetfeldlinien im Bereich der Pole, nahe dem Ereignishorizont, bildet einen Knick fast unter . Infolgedessen ändert Materie, die mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit fällt, abrupt ihre Bewegungsrichtung und erfährt eine große Beschleunigung, die mit der vergleichbar ist, die auftreten würde, wenn sie auf eine feste Oberfläche trifft. Dies trägt zur Umwandlung von kinetischer Energie in thermische Energie bei. Infolgedessen bildet sich an jedem Magnetpol des Lochs etwas oberhalb des Ereignishorizonts ein Hot Spot mit einer Temperatur von etwa . Bei dieser Temperatur erfolgt eine intensive Strahlung von Neutrinos mit einer Energie, deren mittlere freie Weglänge in der umgebenden Neutronenflüssigkeit mit einer Dichte etwa . Diese Neutrinos erhitzen die Neutronenflüssigkeit in der Nähe von heißen Stellen, einschließlich jener außerhalb der Magnetröhren, die an den Polen des Lochs einen Radius haben. Letztendlich steigt die freigesetzte Wärmeenergie durch Ströme heißer Materie, die durch die Wirkung der Archimedes-Kraft gebildet werden, an die Oberfläche des Planeten. In unmittelbarer Nähe des Planeten wird Energie in Form von Röntgenstrahlen aus dem heißen Plasma emittiert. Die resultierende Gaswolke, die den Planeten umgibt, ist für Röntgenstrahlen nicht durchlässig, und die Energie geht von der Oberfläche der Wolke (Photosphäre) in Form von Lichtstrahlung in den Weltraum. Die in der Arbeit durchgeführten Berechnungen zeigten, dass die beobachteten Gesamtenergien der Lichtemission von Supernovae Die Massen der Planeten entsprechen 0,6 - 6 Massen der Erde. In diesem Fall beträgt die berechnete Strahlungsleistung einer „planetarischen“ Supernova während der maximalen Helligkeit 10 36 − 10 37 W, und die Zeit bis zum Erreichen der maximalen Helligkeit beträgt etwa 20 Tage. Die erhaltenen Ergebnisse entsprechen den tatsächlich beobachteten Eigenschaften von Supernovae.

Schlüsselwörter: Schwarzes Loch, Supernova, kosmischer Neutrinofluss, Gammastrahlenausbrüche, planetarisches Magnetfeld, Neutronenflüssigkeit, Sternexplosion, Neutronenstern, Weißer Zwerg, Eisenmeteoriten, Knorpelbildung, Panspermietheorie, Evolution von Biosphären.

Das Phänomen einer Supernova besteht darin, dass in der Galaxie plötzlich eine nahezu punktförmige Lichtstrahlungsquelle auftaucht, deren Leuchtkraft bei Erreichen der maximalen Helligkeit übersteigen kann, und die Gesamtenergie der während der Glimmzeit freigesetzten Lichtstrahlung beträgt . Manchmal erweist sich die Leuchtkraft einer Supernova als vergleichbar mit der integralen Leuchtkraft der gesamten Galaxie, in der sie beobachtet wird. Eine Supernova, die 1054 in unserer Galaxie im Sternbild Stier explodierte und von chinesischen und japanischen Astronomen beobachtet wurde, war sogar tagsüber sichtbar.

Supernovae werden nach einigen ihrer Merkmale in erster Annäherung in zwei Typen eingeteilt. Supernovae vom Typ I bilden hinsichtlich der Form der Lichtkurve eine ziemlich homogene Gruppe von Objekten. Die Kennlinie ist in Abb. 1 dargestellt. Die Lichtkurven von Typ-II-Supernovae sind etwas unterschiedlicher. Ihre Hochs sind im Durchschnitt etwas schmaler, und der Abfall der Kurve im Endstadium kann steiler sein. Supernovae vom Typ II kommen hauptsächlich in Spiralgalaxien vor. .

Reis. 1. Typ-I-Supernova-Lichtkurve.

Supernovae vom Typ I flammen in allen Arten von Galaxien auf – spiralförmig, elliptisch, „irregulär“ und werden mit normalen Sternen mit Sonnenmasse in Verbindung gebracht. Aber wie in erwähnt, sollten solche Sterne nicht explodieren. In der Endphase seiner Entwicklung verwandelt sich ein solcher Stern für kurze Zeit in einen Roten Riesen. Dann wirft sie ihre Hülle mit der Bildung eines planetarischen Nebels ab und ihr Stern bleibt anstelle des Sterns Heliumkern als weißer Zwerg. Jedes Jahr produziert unsere Galaxie mehrere Planetarische Nebel und nur etwa alle 100 Jahre bricht eine Typ-I-Supernova aus.

Es gibt Versuche, das Phänomen einer Supernova als Folge einer Sternexplosion zu erklären bekannte Schwierigkeiten. So dauert beispielsweise bei Supernovae das Helligkeitsmaximum etwa 1-2 Tage, während nach den Berechnungen von Imshennik V.S. und Nadezhina D.K. wenn Sterne explodieren Hauptsequenz maximaler Glanz sollte nicht länger als 20 Minuten dauern. Darüber hinaus stellte sich heraus, dass die berechnete maximale Helligkeit hundertmal geringer war als die beobachtete.

Im gegenwärtigen Forschungsstadium werden mit den leistungsstärksten Computern Modelle explodierender Sterne gebaut. Es war jedoch noch nicht möglich, ein Modell zu konstruieren, in dem die allmähliche Entwicklung eines Sterns zur Entstehung des Supernova-Phänomens führen würde. Manchmal beim Bau eines solchen Modells in Hauptteil Die Energie der Explosion wird künstlich in den Stern gelegt, wonach der Prozess der Ausdehnung und Erwärmung der Sternhülle analysiert wird.

Ein massereicher Stern sollte beginnen, katastrophal zu schrumpfen (kollabieren), nachdem alle Reserven an nuklearen Energiequellen erschöpft sind. Dadurch kann sich in seinem Zentrum ein Neutronenstern bilden. In den 1930er Jahren schlugen Baade und Zwicky vor, dass die Entstehung eines Neutronensterns wie eine Supernova-Explosion aussehen könnte. In der Tat, während der Entstehung eines Neutronensterns, große Energie, da Gravitationsenergie ist von der Größenordnung . Also, mit dem Radius des gebildeten Neutronensterns und der Masse, wo ist die Masse der Sonne, Gravitationsenergie. Diese Energie wird aber überwiegend in Form von Neutrinos freigesetzt und nicht in Form von Photonen und hochenergetischen Teilchen, wie ursprünglich von Baade und Zwicky angenommen. In den inneren Teilen des Neutronensterns, wo die Dichte größer als das Neutrino ist, ist die mittlere freie Weglänge nur vom Radius des Neutronensterns, d.h. . Daher diffundieren Neutrinos langsam an die Oberfläche und können die Hülle des Sterns nicht abwerfen.

Bei der Konstruktion von Modellen von Supernovae basierend auf dem Kollaps von Sternen bleibt die Frage, ob der Kollaps, d.h. Die im Inneren des Sterns gerichtete "Explosion" wird zu einer Explosion, die in den Weltraum gerichtet ist. Trotz der enorm gesteigerten Rechenleistung von Computern führen Simulationen des Zusammenbruchs eines massereichen Sterns immer zum gleichen Ergebnis: Es findet keine Explosion statt. Die Gravitationskräfte gewinnen immer gegen die vom Stern weg gerichteten Kräfte, und es wird nur ein „stiller Kollaps“ beobachtet. Wie in "... keines der existierenden Modelle reproduziert den gesamten Komplex von Phänomenen, die mit einer Supernova-Explosion verbunden sind, und enthält Vereinfachungen."

In Bezug auf Supernovae vom Typ I gibt es eine Hypothese, dass sie eine Folge des Kollapses eines kompakten Heliumsterns eines Weißen Zwergs zu einem Neutronenstern sind, dessen Masse überschritten wurde (die Chandrasekhar-Grenze). Wenn ein Weißer Zwerg Teil eines engen Doppelsternsystems ist, kann der Grund für die Zunahme seiner Masse die Akkretion von Materie sein, die vom Begleitstern abfließt. In diesem Fall wird die Akkretionsscheibe zu einer Quelle von Röntgenstrahlen. Allerdings kommen Messungen des Röntgenhintergrundes aus Elliptische Galaxien durchgeführt mit dem Orbitalobservatorium Chandra, zeigte, dass der beobachtete Röntgenfluss 30- bis 50-mal geringer ist als erwartet. Laut den Autoren der Studie, Gilfanov und Bogdan, spricht dies daher für die Hypothese des Ursprungs von Supernovae, die auf der Verschmelzung zweier Weißer Zwerge mit der Bildung einer Masse von mehr als . Es sind jedoch nur wenige enge Paare von Weißen Zwergen bekannt, und es ist unklar, wie weit sie verbreitet sind.

Im Zusammenhang mit den bestehenden Schwierigkeiten, Supernovae durch die äußere Erscheinung explodierender oder kollabierender Sterne zu erklären, ist es interessant, das Supernova-Phänomen als den Vorgang des Verschluckens des Planeten durch ein kleines schwarzes Loch zu betrachten. Dieses Loch kann künstlich auf dem Planeten erzeugt werden oder aus dem Weltraum auf den Planeten kommen.

Wie Sie wissen, ist ein Schwarzes Loch durch einen bestimmten kritischen Radius gekennzeichnet, den Schwarzschild auf der Grundlage der Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR) erhalten hat:

Wo ist die Gravitationskonstante, die Lichtgeschwindigkeit, die Masse des Schwarzen Lochs. Die Fläche, die einen Raumbereich mit einem Radius begrenzt, wird als Ereignishorizont bezeichnet. Ein am Ereignishorizont befindliches Teilchen hat nicht die Möglichkeit, ins „Unendliche“ zu gehen, weil Durch die Überwindung des Gravitationsfeldes verschwendet es seine Energie vollständig.

Aus den Lösungen der GR-Gleichungen folgt, dass das Zentrum des Schwarzen Lochs eine Singularität in der Raum-Zeit-Metrik (Singularität) enthalten muss. Im Fall eines Schwarzschild-Schwarzen Lochs ist es ein Punkt mit Unendlichkeit Hohe Dichte Angelegenheit.

Wenn ein Schwarzes Loch mit Materie in Kontakt kommt, beginnt es, diese zu absorbieren und seine Masse zu erhöhen, bis alle Materie, beispielsweise ein Planet, in das Loch gezogen wird.

Mikroskopische Schwarze Löcher können direkt auf dem Planeten entstehen, zum Beispiel durch Experimente an Beschleunigern, bei denen hochenergetische Teilchen kollidieren. Nach Hawkings Theorie sollte ein mikroskopisch kleines Schwarzes Loch in einem Vakuum fast augenblicklich verdampfen. Bisher gibt es jedoch keine experimentellen Ergebnisse, die diese theoretischen Schlussfolgerungen bestätigen. Auch die Eigenschaften solcher Löcher, die in der Substanz gefunden wurden, wurden nicht untersucht. Hier können sie Materie an sich ziehen und sich mit einer Hülle aus superdichter Materie umgeben. Es ist möglich, dass das Schwarze Loch nicht verdunstet, sondern allmählich an Masse zunimmt. Schwarze Löcher können beispielsweise in Materie eindringen, wenn ein Strahl beschleunigter Teilchen auf Elemente der Beschleunigerstruktur oder auf ein spezielles Target einwirkt. Es ist auch möglich, dass mikroskopisch kleine Schwarze Löcher im Vakuum lange genug leben, um Zeit zu haben, vom Strahlkollisionspunkt zur Wand der Beschleunigerkammer zu fliegen. Nachdem sie die Löcher in der Substanz getroffen haben, setzen sie sich durch die Schwerkraft in Richtung des Zentrums des Planeten ab.

Die Geschwindigkeit, mit der Materie in ein Schwarzes Loch am Ereignishorizont fällt, ist durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt, sodass die Absorptionsrate der Materie proportional zur Oberfläche des Lochs ist. Aufgrund der geringen Oberfläche ist die Wachstumszeit eines einzelnen mikroskopisch kleinen Schwarzen Lochs mit einer Masse in der Größenordnung der Planck-Skala bis zu einer gefährlichen Größe sehr lang und übersteigt das Alter der Planeten um ein Vielfaches. Es können jedoch viele solcher Löcher erzeugt werden, und wenn sie das Zentrum des Planeten erreicht haben, können sie zu einem weiteren verschmelzen massives Loch die eine Bedrohung für den Planeten darstellen könnten. Es seien zunächst separat existierende Schwarze Löcher und jedes von ihnen habe eine Oberfläche und Masse. Wenn (1) berücksichtigt wird, beträgt ihre Gesamtoberfläche . Nachdem N Löcher zu einem verschmolzen sind, ist die Oberfläche des gesamten Lochs . Es ist zu erkennen, dass im ersten bzw. im zweiten Fall auch die Absorptionsrate der Substanz um ein Vielfaches ansteigt. Im Zentrum des Planeten gibt es einen fast punktförmigen Bereich, in dem die Beschleunigung des freien Falls gleich Null ist. Alle Schwarzen Löcher sammeln sich allmählich in diesem Bereich an und verschmelzen aufgrund gegenseitiger Anziehung.

Mikroskopisch kleine Schwarze Löcher können sich auch auf natürliche Weise bilden, wenn Planeten von kosmischer Strahlung bombardiert werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass Zivilisationen in einem bestimmten Stadium ihrer Entwicklung Schwarze Löcher produzieren, deren Gesamtmasse um ein Vielfaches größer ist als ihre Masse, die durch die Einwirkung von gebildet wurde kosmische Strahlung. Infolgedessen führt das Wachstum eines Lochs in der Mitte des Planeten zur Beendigung seiner Existenz. Auf dem Planeten kann ein Schwarzes Loch mit beträchtlicher Masse geschaffen werden, um Energie in einem einzigen Reaktor zu gewinnen. Projekte solcher Geräte werden bereits diskutiert. Es besteht auch eine gewisse Wahrscheinlichkeit für ein solches Ereignis, wenn ein ausreichend massives Schwarzes Loch aus dem umgebenden Weltraum auf den Planeten trifft.

Sie können versuchen, im Weltraum die Prozesse der Energiefreisetzung zu finden, die der Absorption des Planeten durch ein Schwarzes Loch entsprechen. Sollten solche Prozesse tatsächlich stattfinden, dann kann insbesondere dies indirekt auf die Existenz anderer Zivilisationen hinweisen.

Um die Effekte in der Nähe eines Schwarzen Lochs zu beschreiben, reicht es in einigen Fällen aus, eine Näherung auf der Grundlage der Newtonschen Theorie zu verwenden. Insbesondere Newtonsche Annäherungen wurden erfolgreich von Shakura und Sunyaev sowie von Pringle und Rees verwendet, um ein Modell der Materieakkretion durch ein Schwarzes Loch zu konstruieren.

Wir werden die Theorie auf einen solchen Raumbereich in der Nähe des Lochs erweitern, in dem die Geschwindigkeit fallender Materie nahe der Lichtgeschwindigkeit liegt, aber immer noch so weit von ihr abweicht, dass nichtrelativistische Näherungen dazu führen korrekte Schätzungen physikalische Quantitäten. Um den Effekt der Zeitdilatation in einem starken Gravitationsfeld nicht zu berücksichtigen, wird der Vorgang des Fallens von Materie im mitbewegten Koordinatensystem betrachtet.

Wird ein Probekörper mit Masse von der Oberfläche eines Körpers mit Masse und Radius senkrecht nach oben geschleudert, so ergibt sich die „Flucht“-Geschwindigkeit aus der Gleichheit von potentieller und kinetischer Energie

Daher erhalten wir bei den Radius des Körpers , der mit dem Radius (1) übereinstimmt, der auf der Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie erhalten wurde. Aus (2) folgt, dass in Newtonscher Näherung das Gravitationspotential eines Schwarzen Lochs

Jene. Alle Schwarzen Löcher haben das gleiche Potential.

Es sollte beachtet werden, dass es noch keine einheitliche Definition eines Schwarzen Lochs gibt. Wenn wir von Laplaces Definition eines Schwarzen Lochs als unsichtbares Objekt ausgehen, dann bedeutet dies in einer der Interpretationen, dass nach dem Durchlaufen der Differenz der Gravitationspotentiale die Energie eines Photons und seine Frequenz gegen Null gehen. Weiterhin wird angenommen, dass das Photon hat Gravitationsmasse und dann von der Gleichheit Daraus folgt, dass das Gravitationspotential dem Schwarzen Loch zugeschrieben werden sollte. Da wir weiter den Vorgang des Einfallens von Materie in das Loch betrachten, gehen wir davon aus, dass gemäß (3) bei Anwendung der Newtonschen Näherung das Gravitationspotential des Lochs . Das bedeutet, dass beim freien Fall in ein Schwarzes Loch mit einer Masse M Arbeit im Gravitationsfeld verrichtet wird

Die sich in kinetische Energie umwandelt und die Fallgeschwindigkeit in der Nähe des Ereignishorizonts nähert sich der Lichtgeschwindigkeit. Ein Teil dieser Energie kann in Strahlung umgewandelt werden. Bei gegebener Akkretionsrate (Massenzuwachs) wird die Leistung elektromagnetischer Strahlung durch den bekannten Ausdruck bestimmt:

Wo ist der Koeffizient, der die Effizienz der Umwandlung von Gravitationsenergie in elektromagnetische Energie charakterisiert? Dieser Koeffizient kann auch verwendet werden, um den Unterschied in den Gravitationspotentialen des Lochs zu berücksichtigen, wenn unterschiedliche Ansätze verwendet werden.

Es ist bekannt, dass für ein nicht rotierendes Schwarzschild-Schwarzes Loch mit einem kugelsymmetrischen Fall von Materie . Das Vorhandensein eines kleinen Magnetfelds in der Nähe eines Sterns erhöht den Umwandlungskoeffizienten von Gravitationsenergie (4) in Strahlung erheblich Winkelgeschwindigkeit. Es gibt viskose Reibung zwischen verschiedenen Teilen des Gases, und das Gas verliert Orbitalenergie, bewegt sich in eine niedrigere Umlaufbahn und nähert sich dem Schwarzen Loch. Ein durch viskose Reibung erhitztes Gas wird zu einer Quelle elektromagnetischer (Röntgen-)Strahlung. Die intensivste Strahlung kommt vom unteren Rand der Scheibe, wo die Gastemperatur am höchsten ist. Akkretionsscheiben werden durch den Umwandlungskoeffizienten der Gravitationsenergie charakterisiert.

Kerr erhielt eine Lösung für die GR-Gleichungen für ein Schwarzes Loch, das sich in einer Leere dreht. Ein Kerr-Schwarzes Loch bringt den umgebenden Raum in Rotation (der Lense-Thirring-Effekt). Wenn es mit der Grenzlichtgeschwindigkeit rotiert, wird der höchste Umwandlungskoeffizient der Gravitationsenergie erreicht. Also in der Akkretionsscheibe, d.h. Bis zu 42 % der Masse der einfallenden Materie werden in Strahlung umgewandelt. Bei einem Kerr-Loch wird die Energie seiner Rotation in Strahlungsenergie umgewandelt.

So können Schwarze Löcher unter bestimmten Bedingungen die Gravitationsenergie der in sie einfallenden Masse sehr effektiv in umwandeln elektromagnetische Strahlung. Zum Vergleich: während der Thermik Kernreaktionen in der Sonne oder bei einer Explosion Wasserstoffbombe.

Die Berechnungen des Autors zeigen, dass, wenn ein Planet mit einem Magnetfeld von einem Schwarzen Loch absorbiert wird, gemäß dem Gesetz der Erhaltung des Magnetflusses ein superstarkes Dipol-Magnetfeld in der Nähe des Lochs gebildet wird. Einige Feldlinien an den Polen über dem Ereignishorizont werden geknickt (Abb. 2). Im Bereich dieser Unterbrechung erfährt die in das Schwarze Loch fallende leitende Substanz, die die Bewegungsrichtung scharf ändert, eine große Beschleunigung, die ungefähr so ​​​​ist, als ob die Substanz mit einer festen Oberfläche kollidieren würde. Dadurch kann ein erheblicher Teil der Energie (4) in thermische Energie umgewandelt und letztendlich in den umgebenden Raum abgestrahlt werden.

Für den "planetarischen" Ursprung von Supernovae spricht insbesondere die folgende vorläufige Abschätzung. Es wird dann gemäß (5) aus der Masse des Planeten (bzw. aus der kinetischen Energie (4)) in äußere Strahlung umgewandelt. Dies bedeutet, dass die beobachtete Energie der Lichtemission von Supernovae aus dem Verhältnis wird den Massen der Planeten entsprechen, wo die Masse der Erde. Dementsprechend beträgt bei , der Massenbereich der Planeten . Wir sehen, dass der Massenbereich der Planeten bei Werten durchaus akzeptable Werte für die Existenz von Leben hat. Gleichzeitig scheint eine gute gegenseitige Übereinstimmung zwischen den Massen bewohnbarer Planeten und den Energien der Supernova-Strahlung nicht zufällig zu sein. Dies deutet darauf hin, dass zumindest einige Arten von Supernovae "planetarischen" Ursprungs sind. Die obigen Schätzungen zeigen, dass wir in nachfolgenden Berechnungen den Koeffizienten verwenden können.

Es ist möglich, einige andere Berechnungen durchzuführen, die unsere Hypothese bestätigen. Abbildung 1 zeigt, dass die Typ-I-Supernova-Lichtkurve etwa 25 Tage nach Beginn der Flare-Beobachtung ihr Maximum erreicht. Außerdem werden wir in dieser Arbeit die Zeit zum Erreichen der maximalen Helligkeit rechnerisch berechnen und auch die Leistung der Supernova-Strahlung berechnen.

Da die Geschwindigkeit des Materieeintrags in ein Schwarzes Loch mit kleinen Abmessungen durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt ist, wird der Prozess der Absorption des Planeten durch das Schwarze Loch zeitlich gestreckt. Aus der Sternphysik ist bekannt, dass die letzte stabile Konfiguration eines Sterns vor einem Schwarzen Loch ein Neutronenstern ist, dessen Stabilität durch den Druck eines entarteten Fermionengases gewährleistet wird, das hauptsächlich aus Neutronen besteht. Daher wird die hochkomprimierte Materie des Planeten in der Nähe des Ereignishorizonts unseres kompakten Schwarzen Lochs im Inneren des Planeten eine Neutronenflüssigkeit sein. Gleichzeitig beträgt, wie die Schätzungen des Autors zeigten, bei gleicher Masse des Lochs die Dicke der Neutronenschicht über dem Ereignishorizont etwa 24 mm. Betrachten wir nun den Vorgang des Einströmens von Neutronenflüssigkeit in ein Objekt mit kleinen Abmessungen. Unter Berücksichtigung von (4) berechnen wir aus der Beziehung zunächst die mögliche Temperatur der einfallenden Materie in der Nähe des Ereignishorizonts

Wo ist die Boltzmann-Konstante, die Ruhemasse des Neutrons? Aus (6) finden wir die Neutronentemperatur . Dies stimmt gut mit den Ergebnissen von Schwartzman überein. In Anbetracht des Prozesses des freien Falls von Gas in ein Schwarzes Loch kam er zu dem Schluss, dass die beim Prozess der adiabatischen Kompression erreichte Temperatur der Größenordnung nach der kinetischen Energie des Falls entspricht und .

Damit die kinetische Energie der fallenden Neutronenflüssigkeit in Wärmeenergie umgewandelt werden kann, muss die Materie in der Nähe des Lochs eine große Beschleunigung erfahren. Wie bereits erwähnt, kann es in unserem Fall aufgrund der besonderen Struktur des Magnetfeldes in der Nähe des Ereignishorizonts vorkommen, wo die Kraftlinien einen scharfen Bruch erfahren (Abb. 2).

Es ist von Interesse, den tatsächlichen Wert des Magnetfelds des Lochs abzuschätzen. Wie bekannt ist, hat die Erde ein signifikantes Dipol-Magnetfeld. An den Polen des Planeten ist der Induktionsvektor vertikal gerichtet und hat einen Modul, während das magnetische Moment des Dipols ist. Auch Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun haben starke Magnetfelder im Sonnensystem. Die langsam rotierende Venus (Umlaufzeit 243 Tage), ähnlich der Erde in Größe und innerer Struktur, besitzt kein eigenes Magnetfeld. Für ausreichend große und schnell rotierende Planeten ist die Existenz eines magnetischen Dipolfeldes offenbar ein häufiges Phänomen. Nach bestehenden Vorstellungen entsteht das Erdmagnetfeld durch den Fluss elektrischer Ströme in einem gut leitenden Kern. Nach den vorliegenden Forschungsergebnissen hat die Erde einen festen inneren Kern mit einem Radius von , bestehend aus reinen Metallen (Eisen mit einer Beimischung von Nickel). Hinzu kommt ein flüssiger äußerer Kern, der vermutlich aus Eisen mit Beimischung von Nichtmetallen (Schwefel oder Silizium) besteht. Der äußere Kern beginnt in einer Tiefe von etwa . Nach einigen Berechnungen befindet sich die Zone, in der sich die Hauptquellen des Magnetfelds befinden, in einiger Entfernung vom Zentrum des Planeten, hier dem durchschnittlichen Radius der Erde. Die Leitfähigkeit des Erdkerns ist so, dass während des Materieflusses das Magnetfeld von der Materie mit wenig oder keinem Schlupf (das Phänomen des "Einfrierens") weggetragen wird.

Ein Schwarzes Loch ist ein extrem dichtes Objekt, daher wird es nach einer Weile in die tiefen Teile des Planeten hinabsteigen und sein Zentrum erreichen, wo es mit anderen Löchern verschmelzen kann. Da das wachsende Schwarze Loch den Drehimpuls des Planeten erbt, werden die Rotationsachsen beider Körper parallel sein (wir werden die Rotation des Lochs im Rahmen dieses Artikels vernachlässigen). Bei dieser Anordnung wird das kollabierende Magnetfeld aufgrund des „eingefrorenen“ Effekts gleichmäßig von allen Seiten zum Schwarzen Loch gezogen und bildet ein eigenes Dipol-Magnetfeld mit Polen auf der Rotationsachse (Die Theorie erlaubt dem Schwarzen Loch, eine magnetische Ladung zu haben). Unter magnetische Ladung theoretisch ist einer der Magnetpole impliziert. Auch die Neutronenflüssigkeit, die das Schwarze Loch umgibt, muss das Magnetfeld „einfrieren“. hohe Leitfähigkeit. So lauten die Berechnungen von Harrison und Wheeler in Neutronensterne ziemlich viele Stromträger, die Konzentrationen von Elektronen, Protonen und Neutronen sind verwandt als . Mit Hilfe moderner Beobachtungsmethoden wurde festgestellt, dass auf Neutronensternen Dipolmagnetfelder mit Induktion vorhanden sind. Es ist allgemein anerkannt, dass diese Felder aufgrund des "Einfriereffekts" von den Vorläufersternen während des Kollapses vererbt werden.

Die Möglichkeit, dass Schwarze Löcher ein eigenes Magnetfeld haben, wird tatsächlich durch Beobachtungen bestätigt, die mit dem Ibis-Teleskop gemacht wurden, das auf dem Integral-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) installiert ist. Untersuchungen des Weltraumobjekts Cygnus X-1, das einer der Kandidaten für den Titel eines Schwarzen Lochs ist, zeigten die Polarisation der Strahlung, die von einer Region mit einem Radius um dieses Objekt herum ausgeht. Laut den Autoren der Studie ist die beobachtete Polarisation eine Folge des Vorhandenseins des eigenen Magnetfelds eines bestimmten Schwarzen Lochs.

Nach der Untersuchung von 76 supermassiven Schwarzen Löchern im Zentrum von Galaxien haben Forscher der U.S. Das Lawrence Berkeley National Laboratory des Department of Energy und das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn kamen zu dem Schluss, dass sie über superstarke Magnetfelder verfügen, deren Stärke mit der von Materie in der Nähe des Ereignishorizonts mit der Wirkung der Schwerkraft vergleichbar ist.

Das Phänomen des "Einfrierens" führt dazu, dass während des Zusammenbruchs des Planetenkerns sein Dipol-Magnetfeld allmählich in der Nähe des Schwarzen Lochs in Form eines kompakten Dipols mit Polen auf der Rotationsachse konzentriert wird. Beim Aufbau des Feldes ist der Erhaltungssatz des magnetischen Flusses erfüllt:

Wo ist die durchschnittliche Magnetfeldinduktion im Kern des Planeten, die Querschnittsfläche der Kernregion, in der das Hauptfeld erzeugt wird, die Magnetfeldinduktion am Pol des Schwarzen Lochs und die effektive Fläche des Schwarzen Lochs magnetischer Pol. Unter Verwendung der entsprechenden Bereichsradien kann Gleichheit (7) umgeschrieben werden als

Aufgrund der vorliegenden Berechnungen können wir davon ausgehen, dass . Üblicherweise wird von Geophysikern akzeptiert, dass die durchschnittliche Feldinduktion im Kern . Nach (1) wäre mit einer Masse der Radius eines Schwarzen Lochs . Daher können wir den Radius des Magnetpols des Lochs akzeptieren (wir werden später auf unabhängige Weise ungefähr den gleichen Wert des Radius erhalten). Als Ergebnis erhalten wir eine Abschätzung der Magnetfeldinduktion an den Polen des Lochs . Dieses Feld ist etwa eine Million Mal mehr Feld an den Polen von Neutronensternen. In diesem Fall ist die Feldstärke in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs etwas geringer, weil das Dipolfeld ändert sich gemäß dem Gesetz, wenn sich die radiale Koordinate ändert.

Es ist auch von Interesse, die Volumenenergiedichte des Magnetfelds in der Nähe eines Schwarzen Lochs aus der bekannten Beziehung abzuschätzen:

Wo ist die magnetische Konstante. Es ist einfach, das in der Nähe der Pole bei , zu berechnen. Wir müssen den erhaltenen Wert mit der volumetrischen Dichte der kinetischen Energie der einströmenden Materie vergleichen

Wo, aber zuerst müssen wir die Dichte der Materie bestimmen.

Es ist bekannt, dass in der Nähe des Zentrums des begrenzenden Neutronensterns die Dichte der Neutronenflüssigkeit bei einem Sternradius von etwa 10 km und ihrer Masse bis zu 2,5 Sonnenmassen ihren Maximalwert erreicht (die Oppenheimer-Volkov-Grenze). Mit einer weiteren Zunahme der Masse eines Neutronensterns () kann der Druck des Fermionengases den Druckanstieg aufgrund der Schwerkraft nicht mehr zurückhalten, und in seinem Zentrum beginnt ein Schwarzes Loch zu wachsen. Ein schwarzes Loch, das durch seine Schwerkraft im Inneren des Planeten wächst, sollte also in seiner Nähe einen Druck erzeugen, der ungefähr dem Druck im Zentrum des begrenzenden Neutronensterns entspricht, bzw. die Substanz sollte eine Dichte von etwa haben

Einsetzen der Dichte in Ausdruck (10). erhalten wir eine Abschätzung der volumetrischen Dichte der kinetischen Energie der Neutronenflüssigkeit. Sie ist um mehr als eine Größenordnung geringer als die zuvor berechnete volumetrische Energiedichte (9) des Magnetfelds . Daher ist die Bedingung in der Nähe eines Schwarzen Lochs erfüllt. Es ist bekannt, dass ein starkes Magnetfeld einen signifikanten Einfluss auf den Prozess der Anlagerung von leitfähiger Materie hat. Bei verhindert ein Magnetfeld, dass sich die leitfähige Substanz über die Feldlinien bewegt. Die Bewegung von Materie wird praktisch nur in Richtung des Magnetfeldes möglich. Wenn man versucht, die Kraftlinien des Magnetfelds zusammenzubringen, entsteht ein Gegendruck, und wenn man versucht, sie zu biegen, ist der Druck doppelt so groß: . Senkrecht zum Feld kann Materie nur sehr langsam sickern. Dadurch bewegt sich die Materie praktisch nur entlang der Feldlinien zu den Magnetpolen und strömt hier in Form zweier schmaler Ströme in den Stern ein. Insbesondere bei Neutronensternen führt dies zur Bildung von zwei Hotspots an den Magnetpolen und zum Auftreten des Röntgenpulsareffekts. .

Bei höheren Dichten ist die Fermi-Energie von Nukleonen bereits so hoch, dass sich das von ihnen gebildete „Gas“ tatsächlich wie Strahlung verhält. Druck und Dichte werden maßgeblich durch das Massenäquivalent der kinetischen Energie der Teilchen bestimmt, und es besteht der gleiche Zusammenhang wie bei einem Photonengas: .

Eine wichtige Rolle bei der Bildung schmaler Materieströme in der Nähe der Pole eines Sterns spielt der Bernoulli-Effekt, der bekanntlich dazu führt, dass in einem sich mit einer Geschwindigkeit bewegenden Flüssigkeitsstrom der Druck um a abnimmt Wert (in unserem Fall ). Der Druck in einer ruhenden Flüssigkeit ist, wie oben erwähnt, gleich . Es ist ersichtlich, dass aufgrund des Bernoulli-Effekts der Druck in der Strömung deutlich abnimmt. Kompensiert wird dies durch den Druck des Magnetfeldes, das so gerichtet ist, dass er eine Annäherung der Feldlinien verhindert. Dadurch wird das Magnetfeld zu einem engen Zylinder (Rohr) komprimiert und dient als eine Art Leiter für den Fluss einer leitfähigen Flüssigkeit. Da sich die Substanz im Rohr im freien Fall befindet, ist der hydrostatische Druck der Flüssigkeitssäule im Rohr Null. Der Druck wirkt nur von der Seite der das Rohr umgebenden Substanz. In diesem Fall gilt das Verhältnis der Drücke:

wo ist die Induktion des Magnetfeldes im Rohr, der Druck außerhalb des Rohres. Wir nahmen diesen Druck gleich auf. Als Ergebnis erhalten wir bei aus (11) die Gleichheit:

Ab hier bei Feldinduktion im Rohr. Früher basierten wir auf der Erhaltung des magnetischen Flusses eines Planeten wie der Erde auf unabhängige Weise aus (8) haben wir herausgefunden, dass die Feldinduktion an den Polen des Schwarzen Lochs . Die Übereinstimmung der Größenordnungen der Felder zeigt, dass das reale Feld des Planeten für die Bildung von Magnetröhren an den Polen des Lochs mit einem Feld, das (11) und den darin enthaltenen engen Materieströmen genügt, völlig ausreichend ist. und dieser Zufall sieht nicht zufällig aus.

Das superstarke Magnetfeld in der Nähe des Schwarzen Lochs hat eine hohe Dichte, die sich aus der Beziehung ergibt. Mit dem oben berechneten Wert der Feldinduktion an den Polen erhalten wir bzw. . Es ist ersichtlich, dass das Magnetfeld an den Polen ungefähr die gleiche Dichte wie die umgebende Neutronenflüssigkeit hat.

Lassen Sie uns näher auf den Grund für die Bildung von zwei Hot Spots an den Polen eines Schwarzen Lochs eingehen. Wie bereits erwähnt, kann es sein spezifische Struktur Magnetfeld am Boden der Röhren. Diese Struktur entsteht dadurch, dass sich die magnetischen Feldlinien des Planeten dem Schwarzen Loch in unterschiedlichen Bereichen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit nähern. Stellen wir uns vor, dass zunächst die Kraftlinien des Magnetfeldes des Planeten im Abstand vom Loch geradlinig und parallel zur Rotationsachse des Loches verlaufen (Abb. 2). In diesem Fall hat das Magnetfeld des Lochs bereits einen solchen Wert erreicht, dass der Materiefall hauptsächlich im Bereich der Pole stattfindet. Daher nähert sich die betrachtete, in die Substanz eingefrorene Feldlinie im Bereich der Pole schneller dem Loch als im Bereich des Äquators. Dadurch hat das Schwarze Loch eine solche Magnetfeldstruktur, dass ein Teil seiner Kraftlinien an der Basis des Magnetrohrs nahe dem Ereignishorizont einen fast schrägen Knick erfährt und die Kraftlinien dann auseinanderlaufen aus der Röhre, um das Loch herum. Da das Magnetfeld die Bewegung der leitenden Substanz über die Kraftlinien hinweg behindert, ändert die auftreffende Substanz im Bereich ihres Bruchs abrupt ihre Bewegungsrichtung und erfährt eine große Beschleunigung, die ungefähr so ​​groß ist, als würde sie mit a kollidieren feste Oberfläche. Dadurch wird ein erheblicher Teil der kinetischen Energie (4) in thermische Energie umgewandelt und an den Polen bilden sich kompakte Hot Spots, deren Durchmesser etwa gleich dem Durchmesser des Magnetrohrs ist. Ursächlich für die Wärmefreisetzung kann insbesondere die starke elektromagnetische Strahlung geladener Teilchen sein, die sich mit hoher Beschleunigung bewegen, sowie das Auftreten von Turbulenzen in der Materiebewegung.

Reis. 2. Schema der Bildung des Magnetfelds eines Schwarzen Lochs (Kugel) durch allmähliches Einfangen des Magnetfelds des Planeten. Kurze Pfeile zeigen die Strömungsrichtung der leitfähigen Substanz, die das Magnetfeld mitreißt.

Von großer Bedeutung für die Übertragung thermischer Energie vom Hot Spot auf die umgebende Materie wird die Neutrinostrahlung sein. Bei Temperaturen darüber steigt die Neutrinostrahlungsleistung schnell an. Im zentralen Teil eines neu gebildeten Neutronensterns geht das Neutrino also in die Energie bis zur thermischen Energie über, die aus der Gravitationsenergie gewonnen wird.

Schätzen wir die mittlere freie Weglänge des Neutrinos ab. Die Größenordnung des Wirkungsquerschnitts der schwachen Wechselwirkung ist , wobei die charakteristische Energie des Prozesses ist. Hier , die Fermikonstante. Bei Berechnungen ist es in diesem Fall zweckmäßig, die Energie von Teilchen in MeV auszudrücken. Charakteristische Teilchenenergie im Hot-Spot-Bereich. In unserem Fall bei Energie , also . Neutrino bedeutet freie Weglänge, wo ist die Konzentration der Teilchen des Mediums, durch das sich Neutrinos bewegen. Nehmen wir an, dass das Medium nur aus Nukleonen besteht, dann ist , wo die Ruhemasse des Nukleons ist, die relativistische Addition zur Masse des Nukleons. Als Ergebnis finden wir das Neutrino bedeutet freie Weglänge. Aufgrund der Tatsache, dass sich Neutrinos mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, verlässt thermische Energie schnell den Hot Spot außerhalb des Magnetrohrs und die Materie wird über dem Ereignishorizont in einem Radius gleich erhitzt. Außerhalb des Rohrs ist die Fallgeschwindigkeit der Materie aufgrund der transversalen Komponente des Magnetfelds sehr gering. Dies "rettet" den Großteil der thermischen Energie davor, in das Loch zu fallen. Der erwärmte und damit weniger dichte Stoff außerhalb des Rohrs beginnt durch die Wirkung der archimedischen Kraft sofort zu schweben, und entlang des äußeren Randes des Magnetrohrs tritt vermutlich ein Strom heißen Stoffes in entgegengesetzter Richtung auf. Die schwebende Materie dehnt sich aus und kühlt ab, wodurch der Verlust von Neutrinostrahlung ins Weltall reduziert wird. Bei der Ausbreitung von Wärme wird auch die hohe Wärmeleitfähigkeit der Neutronenflüssigkeit, in der sich Teilchen mit relativistischer Geschwindigkeit bewegen, von großer Bedeutung sein. Es sollte beachtet werden, dass, wenn es um ein Vielfaches größer wäre, ein erheblicher Teil der in Form von Neutrinos freigesetzten Energie frei in den Weltraum entweichen würde, bzw. die Erwärmung der umgebenden Materie weniger effektiv wäre. Im Gegenteil, wenn es viel kleiner als der Radius der Röhre wäre, würde ein erheblicher Teil der freigesetzten Wärme in das Schwarze Loch fallen. Aber es hat gerade den Wert, bei dem das Loch zu einem effektiven Wandler von Gravitationsenergie (4) in thermische Energie wird.

Die aufsteigende Gasblase, die an Größe zunimmt, erzeugt einen großen Überdruck im Inneren des Planeten, der letztendlich zum Auftreten von Rissen im festen inneren Kern und Mantel und zum Ausstoß heißer Gasstrahlen aus dem Planeten führt. Einzelne Körper können durch Gase aus dem Planeten geschleudert werden und auf seine Oberfläche zurückfallen. Die Oberfläche dieser Körper kann sehr heiß sein und verdampfen, wobei sie im optischen und im Röntgenbereich emittiert. Aufgrund geringer Wärmeleitfähigkeit Felsen Wärmeenergie dringt langsam in die inneren Teile von Körpern ein und ihre Verdunstung erfolgt nur von der Oberfläche, sodass die größten von ihnen ziemlich lange existieren und Energie in Form von Strahlung abgeben können. Die Idee der Wärmedurchdringungsrate in Gesteinsproben ergibt sich aus der folgenden Tatsache. charakteristische Zeit Temperaturausgleich zwischen den Oberflächen einer flachen Gesteinsschicht mit einer Dicke proportional zu . Also für einen Tag und für ein Jahr. Durch den kontinuierlichen Ausstoß von heißem Material aus den Eingeweiden des Planeten kann die Temperatur seiner Oberfläche lange Zeit auf einem hohen Niveau gehalten werden. Berechnungen haben gezeigt, dass diese Temperatur in der Größenordnung von 14 Millionen Grad liegen sollte, um die beobachtete maximale Helligkeit einer Supernova zu gewährleisten. Der Hauptteil des Planetenvolumens kann ziemlich lange relativ kalt bleiben.

Gemäß (4) ist die Photonenenergie im Bereich von Hotspots etwa die Hälfte der Ruheenergie des Nukleons und der Photonenfrequenz Wärmestrahlung wird im Gammabereich liegen. Geht man davon aus, dass in den gebildeten Hot Spots kinetische Energie (4) in thermische Energie umgewandelt wird, dann entspricht dies dem Wert = 0,4. Zu Beginn des Artikels wurde gezeigt, dass sich ein solcher Koeffizient näherungsweise aus den realen Massen der Planeten und den beobachteten Energien der Gesamtstrahlung von Supernovae ergibt. An der Oberfläche des Planeten angekommen, geht die thermische Energie der Flecken schließlich in Form von Strahlung ins „Unendliche“. Wie bereits erwähnt, können heiße Gasstrahlen, die den Körper des Planeten durchbrechen und in den umgebenden Raum gelangen, für die Wärmeübertragung vom Schwarzen Loch zur Oberfläche des Planeten von großer Bedeutung sein. Diese Gase schleudern auch Gesteinsbrocken mit heißer Oberfläche auf die Oberfläche des Planeten. Infolgedessen entspricht der gesamte Strahlungsfluss, der von der Planetenoberfläche austritt, dem Strahlungsfluss, der aus Hot Spots austritt. Ein Beobachter, der sich in unmittelbarer Nähe des Spots befindet, kann die effektive Fläche der Spots anhand der bekannten Beziehung berechnen:

Wo ist die Gesamtstrahlungsleistung zweier Spots, die Gesamtfläche der Spots, die Stefan-Boltzmann-Konstante, die Temperatur der Spots. Allerdings muss ein Beobachter bei „unendlich“ bei der Berechnung der Fläche der Spots auch den Effekt der Zeitdilatation berücksichtigen.

Es ist bekannt, dass für einen unendlich weit entfernten Beobachter das Zeitintervall länger ist als für einen Beobachter, der sich in geringer Entfernung vom Loch befindet:

Sie können einen bedingten Übergangskoeffizienten von einem Bezugssystem zu einem anderen eingeben. Da sich der Hot Spot in der Nähe des Ereignishorizonts befindet, können wir davon ausgehen, dass er im Bereich liegt, dann erhalten wir aus (14) den Bereich der entsprechenden Werte. Für einen entfernten Beobachter ist die Strahlungsleistung von Flecken um ein Vielfaches geringer, weil . Die von einem entfernten Beobachter registrierte Spitzenleistung der Supernova-Strahlung sei gleich . Dann ist gemäß (13) und (14) in dem dem Fleck zugeordneten Bezugssystem die Spitzenstrahlungsleistung der Flecks . Dementsprechend erhalten wir für die Bereiche der Punkte im Übergang vom fernen Bezugssystem zum mitbewegten System .

Die typische Supernova-Emissionsleistung bei maximaler Helligkeit kann anhand der Daten aus Tabelle 1 gefunden werden, die in der Arbeit veröffentlicht und reflektiert werden physikalische Eigenschaften 22 extragalaktische Supernovae. Tabelle 1 zeigt, dass von 22 vorgestellten extragalaktischen Supernovae 20 eine ziemlich homogene Gruppe von Objekten bilden, deren Helligkeitsanstiegszeit einen Durchschnittswert von 20,2 Tagen mit einer Standardabweichung hat. Supernovae 1961v und 1909a, die deutlich von der allgemeinen Regelmäßigkeit abweichen, können von der Betrachtung ausgeschlossen werden. Aus Tabelle 1 folgt, dass von den 20 verbleibenden Objekten bei maximaler Helligkeit ein Objekt eine absolute Helligkeit von –18 hat, sieben Objekte –19, acht Objekte –20 und vier Objekte –21. Die absolute bolometrische Sternhelligkeit der Sonne liegt bei der Strahlungsleistung . Zwischen den Strahlungsflussdichten E und den Beträgen besteht ein bekannter Zusammenhang:

Beim Übergang zu absoluten Sterngrößen ist , wobei die in der Astronomie akzeptierte Standardentfernung ist, die Stärke der Strahlung des Sterns. Daraus ergibt sich der Zusammenhang zwischen den Strahlungsleistungen der beiden Objekte:

wo , . Daher entsprechen die obigen absoluten Größen von Supernovae: den Spitzenstrahlungsleistungen . Zur Schätzung des Durchschnittswertes empfiehlt sich in diesem Fall die Verwendung des Medians. Als Ergebnis erhalten wir, dass in dem Bezugssystem, das einem entfernten Beobachter zugeordnet ist, der Mittelwert der Spitzenleistung über eine Stichprobe von 20 Supernovae ist. Unter Verwendung dieses Wertes finden wir aus (13) heraus, dass aus der Sicht eines entfernten Beobachters die Gesamtfläche zweier strahlender Punkte . Für einen Beobachter, der sich in der Nähe des Spots befindet, ist jedoch die durchschnittliche Strahlungsleistung und dementsprechend die Gesamtfläche zweier Spots . Insbesondere erhalten wir für jeweils die Fläche eines Punktes und seinen Radius , d.h. ist etwa 1mm.

Tabelle 1

Supernova-Bezeichnung	Art und Klasse	Glanzanstiegszeit, Tage	Glänzen Sie maximal, m		Muttergalaxie
			See-Mai-Größe	Absolutwert	Bezeichnung, NGC	Typ	Scheinbare Helligkeit, m
1885a	I.16	23	5	-19	224	Sb	4
1895b	I.7	18	8	-21	5253	S0	11
1972e	I.9	19	8	-21	5253	S0	11
1937c	I.11	21	8	-20	IC4182	ich	14
1954a	I.12	21	9	-21	4214	ich	10
1920a	I.5	16	11	-19	2608	SBc	13
1921c	I.6	17	11	-20	3184	sc	10
1961h	I.8	19	11	-20	4564	E	12
1962m	II.4	20	11	-18	1313	SBc	11
1966j	I.5	16	11	-19	3198	sc	11
1939b	I.17	24	12	-19	4621	E	11
1960f	I.8	19	11	-21	4496	sc	13
1960r	I.8	19	12	-20	4382	S0	10
1961v	II.10	110	12	-18	1058	Sb	12
1963i	I.14	22	12	-19	4178	sc	13
1971i	I.12	21	12	-19	5055	Sb	9
1974g	I.8	19	12	-19	4414	sc	11
1909a	II.2	8	12	-18	5457	sc	9
1979c	II.5	25	12	-20	4321	sc	11
1980k	II.5	25	12	-20	6946	sc	10
1980n	I.10	20	12	-20	1316	E	10
1981b	I.9	19	12	-20	4536	Sb	11

Die oben erhaltene Schätzung stimmt gut mit unserer Annahme überein, dass die Primärstrahlung von zwei kompakten Hot Spots stammt, die sich an den Polen eines Objekts mit einem Radius von etwa 10 mm befinden, und ist eine weitere Bestätigung dafür, dass wir es höchstwahrscheinlich mit einem schwarzen Loch zu tun haben, das absorbiert Planet. Früher haben wir auf der Grundlage des Erhaltungsgesetzes des magnetischen Flusses des Planeten (8) erhalten, dass bei die Magnetfeldinduktion an den Polen des Lochs ungefähr gleich sein wird . Gleichzeitig folgt aus (12) unabhängig, dass der Wert des Feldes an den Polen des Lochs etwa sein wird . Die Beziehungen (8), (12) und (13) führen also zu miteinander konsistenten Ergebnissen, was als Zeichen der Richtigkeit der Theorie gewertet werden kann.

Aus (12) folgt, dass die Magnetfeldinduktion in den Röhren an den Polen des Schwarzen Lochs ein konstanter Wert ist . Daher tritt mit der allmählichen Absorption des magnetischen Flusses des Planeten durch das Schwarze Loch die Zunahme des magnetischen Flusses in der Röhre aufgrund einer Vergrößerung ihrer Querschnittsfläche auf. Dies führt gemäß (13) zu einer proportionalen Vergrößerung der Fläche des Hotspots und damit zu einer Leistungssteigerung der Supernovastrahlung.

Die Primärstrahlung der Flecken, ein Strom aus Gammaquanten und Neutrinos, erhitzt die Materie in der Nähe der Flecken, wodurch sie ebenfalls hochenergetische Photonen und Neutrinos aussendet. Neutrinos haben die größte Durchdringungskraft, aber elektromagnetische Strahlung, die sich in Materie ausbreitet, entfernt sich allmählich vom Schwarzen Loch. In diesem Fall erfährt die Strahlung eine bekannte gravitative Rotverschiebung, die eine direkte Folge der Zeitdilatation ist:

Wo ist die Wellenlänge in der Nähe des Schwarzen Lochs, in einem Abstand von seinem Zentrum liegt die Wellenlänge bei "unendlich". Insbesondere bei , Rotverschiebung . Nach bisheriger Sichtweise ist die gravitative Rotverschiebung nur eine Folge der unterschiedlichen Zeitgeschwindigkeit an verschiedenen Stellen des inhomogenen Gravitationsfeldes. Die Energie der Strahlung (Photonen) ändert sich beim Aufsteigen im Gravitationsfeld nicht. In unserem Fall bedeutet dies, dass ein Teil der Strahlungsenergie in (13) erhalten bleibt, wenn wir uns vom Schwarzen Loch entfernen. Gemäß (14) wird der Zeitabschnitt in einen längeren Abschnitt umgewandelt, was sich in einer Abnahme der Leistung der Supernova-Strahlung aus Sicht eines externen Beobachters ausdrücken wird. Aber gleichzeitig verlängert sich die Dauer des Supernova-Glühens um die gleiche Anzahl von Malen. Die gravitative Rotverschiebung ändert nicht die Gesamtenergie der Strahlung, die aus der Nähe des Schwarzen Lochs kommt. Der Prozess der Gewinnung durch einen externen Beobachter wird nur um den Faktor K zeitlich gestreckt. Was über Photonen gesagt wurde, sollte auch für die gravitative Rotverschiebung von Neutrinos gelten, die wie Photonen eine haben Null Ruhemasse und bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit.

Wie bereits erwähnt, wird sich das Schwarze Loch im zentralen Teil des Planeten befinden. Dabei ist in seiner Nähe die Bildung eines mit Gas gefüllten Hohlraums mit hohem Druck und hoher Temperatur möglich. Irgendwann erreicht der Gasdruck eine kritische Grenze und es bilden sich tiefe Risse im Körper des Planeten, durch die das Gas entweichen wird. Explosive Freisetzung des ersten große Portion Plasma mit einer Temperatur , kann einen Ausbruch von Gammastrahlung (Wellenlängen ). Solche Explosionen existieren wirklich und ihre enge Beziehung zu Supernovae wurde entdeckt. Weit in den Weltraum, inkl. und über das Planetensystem des Sterns hinaus können auch einzelne Fragmente und geschmolzene Fragmente der tiefen Materie des Planeten herausgeschleudert werden, die anschließend zu Eisen werden und Steinmeteoriten und Asteroiden. Danach wird der Abfluss von heißem Gas fortgesetzt und eine Gaswolke beginnt sich um den Planeten herum zu bilden, die allmählich an Größe zunimmt.

In den Spektren von Typ-I-Supernovae findet man nach Durchlaufen der maximalen Helligkeit viele übereinanderliegende Linien, was deren Identifizierung erschwert. Trotzdem wurden einige Linien identifiziert. Es stellte sich heraus, dass es sich um ionisierte Ca-, Mg-, Fe-, Si-, O-Atome handelte, die bekanntlich in der Materie von Steinplaneten wie der Erde weit verbreitet sind. Charakteristischerweise gibt es im Spektrum von Typ-I-Supernovae keinen Wasserstoff. Dies könnte für einen nicht-stellaren (planetaren) Ursprung der primären Gaswolke sprechen.

Die Schätzungen des Autors haben gezeigt, dass, wenn eine Größenordnung der Masse des Planeten verdunstet, die Gaswolke für Röntgenstrahlen undurchlässig wird. Diese Strahlung kommt aus dem Zentralbereich der Wolke mit einem Radius in der Größenordnung des Planetenradius und einer Oberflächentemperatur von etwa 14 Millionen Kelvin. Diese Temperatur folgt aus der bekannten Beziehung . Hier wird in Übereinstimmung mit den Beobachtungsdaten angenommen, dass die maximale Strahlungsleistung einer planetaren Supernova . Aus der äußeren Hülle einer Gaswolke (Photosphäre) wird im optischen Bereich Energie ins All abgegeben. Bei maximaler Helligkeit sollte der aus obiger Formel errechnete Radius der Photosphäre etwa 34 AE betragen. bei der aus Beobachtungen bekannten Oberflächentemperatur.

Nun sind wir der Berechnung solcher Eigenschaften einer Supernova wie der Strahlungsleistung und der Zeit bis zum Erreichen des Helligkeitsmaximums schon nahe gekommen. Oben kamen wir zu dem Schluss, dass die Neutronenflüssigkeit in Form von zwei Kegeln in das Schwarze Loch fließt, die in der Nähe der Pole wie schmale Jets aussehen, die in Magnetröhren eingeschlossen sind. In diesem Fall bildet sich in der Nähe des Kontakts der Röhre mit dem Schwarzen Loch ein heißer Fleck mit einem Durchmesser, der ungefähr gleich dem Durchmesser der Röhre ist. Dementsprechend das gesamte Elementarvolumen am Boden der Röhren

Wobei S die Fläche zweier Hotspots ist, die radiale Koordinate. Dementsprechend ist die elementare Masse in den Rohren

Wo ist die Dichte der einströmenden Materie. Ändern wir , wo die vertikale Komponente der Materiegeschwindigkeit ist. Dann die elementare Masse:

Aus (5) und (20) folgt die Gesamtstrahlungsleistung zweier Punkte in ihrem Bezugssystem

Bei Berechnungen mit dieser Formel können wir davon ausgehen, dass . In diesem Fall sind die Werte anderer Parameter = 0,4, die Materiedichte direkt über dem Fleck , der Bereich von zwei Flecken , wobei und K = 10. Als Ergebnis erhalten wir . Nun, basierend auf der tatsächlich beobachteten durchschnittlichen Spitzenleistung der Supernova-Lichtemission, finden wir auf unabhängige Weise die Strahlungsleistung von Flecken. Es ist ersichtlich, dass dies praktisch mit dem aus (21) erhaltenen theoretischen Wert übereinstimmt. Beachten Sie, dass die Beziehung zwischen und nicht von K abhängt, weil . Eine gute Übereinstimmung zwischen den Werten kann als starke Bestätigung der Richtigkeit der Theorie angesehen werden. Die daraus resultierende relativ geringe Diskrepanz zwischen den Potenzen und kann insbesondere durch eine gewisse Unsicherheit solcher Parameter wie und erklärt werden.

Es ist davon auszugehen, dass der Planet etwa 30 % seiner Masse verliert, um eine heiße Gaswolke zu bilden. Außerdem gehen bei = 0,4 40 % der verbleibenden Masse des Planeten als Lichtstrahlung verloren. In diesem Fall sind für die schwächsten und stärksten Supernovae die Gesamtenergien der Lichtstrahlung . Unter Berücksichtigung der beiden angezeigten Massenverluste finden wir, dass der Massenbereich der ursprünglichen Planeten . Es ist allgemein anerkannt, dass der Zustand der Lebensfähigkeit des Planeten erfordert, dass seine Masse nicht mit Massen in die Region von "Neptunes" eindringt. Neptune haben superdichte Atmosphären mit orkanartigen Winden und gelten als ungeeignet für die Evolution des Lebens. Daher ist der obere Wert der Masse eines bewohnbaren Planeten ziemlich konsistent mit dieser Randbedingung. Der niedrigere Wert der Masse weicht nicht zu sehr von der Masse der Erde ab, sodass ein solcher Planet anscheinend genug halten kann dichte Atmosphäre und haben gleichzeitig ein Magnetfeld ähnlicher Größe wie das Erdfeld. Daher sollte die beobachtete durchschnittliche Supernova-Spitzenleistung einem Planeten mit einer Masse von etwa entsprechen. Jetzt haben wir alle Ausgangsdaten für die Berechnung der Aufstiegszeit der Supernova.

Wenn das Schwarze Loch wächst, nimmt der eingeschlossene magnetische Fluss zu, der durch die Flecken fließt. Da die Induktion des magnetischen Flusses in der Röhre gleich ist, nimmt mit zunehmendem magnetischen Fluss durch den Querschnitt der Röhre die Fleckfläche proportional zu, was wiederum zu einer Zunahme der Helligkeit der Supernova führt. Es wurde beobachtet, dass etwa die Hälfte der Lichtenergie einer Supernova im Stadium der Helligkeitszunahme und die andere Hälfte im abfallenden Teil der Kurve freigesetzt wird. Dies ist insbesondere in Abb.1 zu sehen. Nach dem Durchgang des Maximums, das 1-2 Tage dauert, nimmt die Helligkeit schnell um stellare Größenordnungen ab, d.h. rechtzeitig. Danach beginnt ein exponentieller Rückgang. Aber die Zerfallsregion von Typ-I-Supernovae ist normalerweise mehr als zehnmal länger als die aufsteigende Region. In unserem Modell wird die gesamte Energie einer Supernova aus der Gravitationsenergie (4) der fallenden Materie gebildet. Daraus folgt, dass das Schwarze Loch etwa die Hälfte der Masse des Planeten im Bereich der Helligkeitszunahme und die andere Hälfte im Stadium des Abklingens der Kurve absorbiert. Dies bedeutet, dass das Schwarze Loch, nachdem es die Hälfte der Masse des Planeten eingefangen hat, fast den gesamten Magnetfluss des Planeten einfängt und die Querschnittsfläche der Röhre aufhört zu wachsen. Da das Dipolmagnetfeld des Lochs (wie die Planeten) durch den Ringstrom aufrechterhalten wird, nimmt mit der allmählichen Dämpfung dieses Stroms der magnetische Fluss ab bzw. die Querschnittsfläche der Röhre nimmt ebenfalls ab , was zu einer Abnahme der Helligkeit der Supernova führt. Der die Röhre umgebende Ringstrom lässt sich mit einiger Näherung als Torus mit Induktivität L und aktivem Widerstand R darstellen. In einem solchen geschlossenen Stromkreis erfolgt die Stromdämpfung nach dem bekannten Exponentialgesetz:

wo ist der Wert des Anfangsstroms (in unserem Fall bei ).

Anzumerken ist, dass die Ursache für die Energiefreisetzung im Bereich des Zerfalls der Supernova-Lichtkurve noch zu den ungelösten Problemen gehört. Der Abschnitt des glatten Zerfalls der Kurve (Abb. 1) für Typ-I-Supernovae zeichnet sich durch eine hohe Ähnlichkeit aus. Die Strahlungsleistung beim Zerfall wird durch den Exponenten gut beschrieben:

Wo sind die Tage für alle Supernovae vom Typ I? Das einfache Abhängigkeit läuft bis zum Ende der Supernova-Beobachtungen. Ein rekordverdächtiger 700-tägiger Zerfall wurde bei einer Supernova beobachtet, die 1972 in der Galaxie NGC 5253 explodierte. Um diesen Abschnitt der Kurve zu erklären, schlug 1956 eine Gruppe amerikanischer Astronomen (Baade et al.) eine Hypothese vor, nach der die Energiefreisetzung im Zerfallsabschnitt auftritt radioaktiver Zerfall Kerne des Isotops Californium-254, dessen Halbwertszeit 55 Tage beträgt, entspricht ungefähr dem Wert des Exponenten. Dies erfordert jedoch eine unrealistisch große Menge dieses seltenen Isotops. Beim Versuch der Verwendung treten Schwierigkeiten auf radioaktives Isotop Nickel-56, das mit einer Halbwertszeit von 6,1 Tagen in radioaktives Kobalt-56 übergeht, das mit einer Halbwertszeit von 77 Tagen zerfällt und dabei entsteht stabiles Isotop Eisen-56. Auf diese Weise zu erklären, ist ein signifikantes Problem das Fehlen starker Linien von ionisiertem Kobalt in den Spektren von Typ-I-Supernovae nach dem Durchgang der maximalen Helligkeit.

In unserem Modell erklärt sich die exponentielle Abnahme der Supernova-Strahlungsleistung durch die exponentielle Abnahme des Werts des Ringstroms (22), da . Dabei Tage. Der konvexe Abschnitt der Kurve in Abb. 1 (gekennzeichnet durch den Buchstaben ) kann wie folgt interpretiert werden. Bei maximaler Helligkeit wird der magnetische Fluss des Planeten immer noch vom Schwarzen Loch eingefangen, aber die Zunahme des magnetischen Flusses entspricht bereits seinen Verlusten durch die Dämpfung des Ringstroms. Beim Abfall des konvexen Abschnitts der Kurve werden die Reste des Magnetfelds des Planeten absorbiert. Und schließlich hört nach dem Durchlaufen des Abschnitts der Fluss des magnetischen Flusses zum Schwarzen Loch vollständig auf und ein exponentieller Abfall beginnt aufgrund der Dämpfung des Ringstroms, der um die Röhre zirkuliert.

Da die magnetischen Flüsse in den Röhren am Süd- und Nordpol eines Schwarzen Lochs gleich sind, betrachten wir den Prozess der Magnetfeldeinkopplung durch ein Loch in einer Hemisphäre des Planeten. Wählen wir im zentralen Teil des Planeten eine Kugel mit einem Radius und einer durchschnittlichen Induktion des Magnetfelds in ihr gleich . Dann verläuft der magnetische Fluss durch die Querschnittsfläche der Kugel senkrecht zum Vektor, der durch den Durchmesser verläuft:

wo ist der Schnittradius. Nach Differentiation erhalten wir die Gleichung:

Die Masse einer Halbkugel mit einem Radius und einer durchschnittlichen Materiedichte:

Daher die Beziehung zwischen Differentialen:

Aus (25) und (27) erhalten wir:

Der letzte Ausdruck beschreibt die Änderungsrate des magnetischen Flusses in einer Halbkugel bei einer Massenänderung und bedeutet eigentlich folgendes. Wenn ein Schwarzes Loch eine Masse von einem Planeten absorbiert, dann wird es zusammen mit dieser Masse den magnetischen Fluss des Planeten gleich einfangen. Wenn wir ferner berücksichtigen, dass und , wobei das Volumen einer Halbkugel ist, erhalten wir die Beziehung:

Daher die Änderungsrate des magnetischen Flusses während des Massenflusses vom Planeten zum Schwarzen Loch:

Offensichtlich ist die Änderungsrate des magnetischen Flusses des Planeten gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses des Lochs. Die Gleichungen (30) und (29) gelten auch für die Werte und m des Lochs. Um dies zu sehen, können wir uns vorstellen, dass die Masse und der magnetische Fluss in die entgegengesetzte Richtung fließen - vom kugelförmigen Schwarzen Loch zum Planeten.

Im Fall des Schwarzen Lochs, das wir betrachten, konzentriert sich fast sein gesamtes Magnetfeld in Röhren an den Polen und dafür und , wo ist die Querschnittsfläche der Röhre. Als Ergebnis erhalten wir aus (29) die Gleichung:

wobei der Masse, die das Rohr bis zu dem Zeitpunkt passiert hat, wenn die Supernova bereits durch das Teleskop sichtbar ist, die Querschnittsfläche des Rohrs bei entspricht. Nach Berechnung der Integrale erhalten wir die Beziehung:

oder für , und :

Von hier aus kann man den Zeitpunkt finden, an dem eine Supernova aus Sicht eines entfernten Beobachters ihre maximale Helligkeit erreicht. Der Umstand, der es uns erlaubt, den Koeffizienten K zu eliminieren:

Wie bereits erwähnt, wird etwa die Hälfte der Energie der Lichtemission einer Supernova im Stadium der Helligkeitszunahme und die zweite Hälfte im Stadium ihres Rückgangs freigesetzt. Das bedeutet, dass das gesamte Magnetfeld des Planeten in das Schwarze Loch eingedrungen sein wird, wenn ungefähr die Hälfte der Masse des Planeten absorbiert ist. Die Masse zum Beispiel des Erdkerns, wo fast sein gesamter magnetischer Fluss konzentriert ist, beträgt . Das ist etwas weniger als die Hälfte der Masse des Planeten. Abb. 2 zeigt jedoch, dass der Materiefluss in das Loch hauptsächlich in Richtungen nahe der Rotationsachse erfolgt. Daher wird zum Zeitpunkt der Erfassung des gesamten Kerns auch ein Teil der Mantelsubstanz aus den subpolaren Regionen erfasst. Es ist zu erwarten, dass nach Absorption des gesamten Magnetfeldes des Planeten die Masse, die durch beide Magnetrohre an den Polen des Lochs gegangen ist, etwa die Hälfte der Masse des Planeten betragen kann. Wenn wir auch berücksichtigen, dass wir den Prozess der Absorption der Materie des Planeten durch ein Schwarzes Loch nur in einer Hemisphäre betrachtet haben, dann für eine Supernova mittlerer Helligkeit. Physikalisch ist M 0 die Gesamtmasse, die bis zum Erreichen der Spitzenstrahlungsleistung den Querschnitt eines Magnetrohres durchlaufen hat. Die Masse, die dem Beginn der Supernova-Beobachtung entspricht, kann wie folgt ermittelt werden. Aus (13) und (31) folgt die Beziehung:

oder nach Integration:

woraus folgt

Es ist bekannt, dass bei Supernovae die Helligkeitsamplitude (die Differenz zwischen minimaler und maximaler Helligkeit) stellare Größenordnungen beträgt. Die Amplitude sei gleich dem Mittelwert von 16 Magnituden. Dann folgt aus (16) und weiter aus (38) erhalten wir . Nach dem Einsetzen in (35) die Zahlenwerte anderer physikalischer Größen , und dem Bereich eines Hot Spots aus Sicht eines entfernten Beobachters, finden wir für einen externen Beobachter den Zeitpunkt, an dem die Supernova ihre maximale Helligkeit erreicht. Dies stimmt gut mit den Beobachtungsdaten in Tabelle 1 überein, wo diese Zeit im Bereich eines Tages liegt. Aufgrund der Eigenschaften des Logarithmus der Helligkeitsamplitude ergeben 15 und 17 Größenordnungen auch akzeptable Werte von 17,9 bzw. 20,3 Tagen.

Somit ist das oben vorgeschlagene Supernova-Modell, das auf der Absorption eines Planeten durch ein kleines schwarzes Loch basiert, in der Lage, alle beobachteten Haupteigenschaften von Supernovae zu erklären, wie die Gesamtenergie der Lichtstrahlung, die Strahlungsleistung und die benötigte Zeit eine Supernova bis zum Erreichen ihrer maximalen Helligkeit und gibt auch den Grund für die Energiefreisetzung in der Zerfallsregion an. In der Anfangsphase der Entwicklung einer planetaren Supernova, wenn der Planet zerbricht, kann anscheinend eine heiße Plasmawolke mit einer Temperatur ausgestoßen werden, die einen Blitz von Gammastrahlung verursacht, der bei echten Supernovae beobachtet wird. Die Theorie erklärt auch Eigenschaften Lichtkurve (Abb. 1).

Es ist auch von Interesse, einige Schätzungen zum Ausmaß des Einflusses einer planetaren Supernova auf den Zentralstern anzustellen. Supernova-Strahlungsflussdichte auf Distanz bei wird betragen. Dies ist um viele Größenordnungen größer als die Flussdichte der eigenen Strahlung von der Oberfläche eines Sterns wie der Sonne (). Aus der Beziehung folgt, dass durch die Supernova-Strahlung die Temperatur der Sonnenoberfläche von auf steigen würde. Es ist leicht zu berechnen, dass nur während der Tage in der Nähe der maximalen Helligkeit einer "planetarischen" Supernova ein sonnenähnlicher Stern thermische Energie erhalten würde, wobei der Radius des Sterns ist. Die Sonne selbst produziert diese Energie in 577 Jahren. Es ist davon auszugehen, dass eine derart hohe Erwärmung zu einem Verlust der thermischen Stabilität des Sterns führt. Nach bisherigen Berechnungen gewöhnliche Sterne kann die thermische Stabilität nur bei langsamen Temperaturanstiegen aufrechterhalten, wenn der Stern Zeit hat, sich auszudehnen und seine Temperatur zu verringern. Ein ausreichend schneller Temperaturanstieg kann zu einem Stabilitätsverlust und zur Explosion des thermonuklearen Reaktors des Sterns führen. Nach dem bestehenden Modell finden in einem Stern wie der Sonne thermonukleare Reaktionen des Wasserstoffkreislaufs im Bereich bis zu 0,3 Radius vom Zentrum des Sterns statt, wo die Temperatur zwischen 15,5 und 5 Millionen Kelvin variiert. Im Bereich von Radienabständen wird Wärmeenergie durch Strahlung an die Oberfläche übertragen. Oben, bis zur Oberfläche des Sterns, gibt es eine turbulente Konvektionszone, in der aufgrund dessen Wärmeenergie übertragen wird vertikale Bewegungen Substanzen. Auf der Sonne ist die durchschnittliche Geschwindigkeit vertikaler Konvektionsbewegungen . In unserem Fall wird das Erhitzen der Oberfläche des Sterns auf eine Temperatur von über 100.000 Grad die Konvektionsrate verlangsamen und die Temperatur der absteigenden Materieströme erhöhen. Als Ergebnis wird der Stern ähneln Kernreaktor bei teilweise abgeschalteter Kühlung. Mit einer vertikalen Geschwindigkeit der konvektiven Strömungen erreicht die thermische Energie, die von einer planetarischen Supernova empfangen wird, nachdem sie ungefähr passiert hat, die untere Grenze der konvektiven Zone in nur .

Wenn die Konvektionsschicht des Sterns aufgrund von Strahlungsenergie und aufgrund heißerer Konvektionsströmungen auf der der Supernova zugewandten Seite des Sterns erwärmt wird, dehnt sich das Gas aus und es bildet sich eine Ausbuchtung. Die vom Stern aufgenommene Wärmeenergie wird in Gravitationsenergie umgewandelt. potenzielle Energie gebildeter "Buckel". Dies führt zu einem Ungleichgewicht der Gravitationskräfte im Inneren des Sterns. Die Tiefenmaterie, einschließlich des Kernbereichs, beginnt so zu fließen, dass das Gravitationsgleichgewicht wiederhergestellt wird. Viskose Reibung führt dazu, dass die kinetische Energie der Strömungen in die thermische Energie des Stoffes umgewandelt wird. Da sich der Stern dreht, bewegt sich der „Buckel“ ständig. Aus diesem Grund hält der Fluss und die Freisetzung von Wärme im Inneren des Sterns an, bis die Supernova leuchtet. Dadurch erhält die Tiefenmaterie des Sterns in kurzer Zeit die gleiche thermische Energie, die der Stern selbst über Hunderte von Jahren produziert. Anscheinend reicht dies in einigen Fällen aus, um die thermische Stabilität des Sterns zu verlieren. Ein gewisser übermäßiger Temperaturanstieg in den Tiefen des Sterns führt zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit thermonuklearer Reaktionen, was wiederum zu einem noch stärkeren Temperaturanstieg führt, d.h. Der Prozess der Verbrennung von thermonuklearem Brennstoff beginnt sich selbst zu beschleunigen und immer mehr Volumen des Sterns zu bedecken, was letztendlich wahrscheinlich zu seiner Explosion führt.

Wenn der explosive Prozess in den Schichten beginnt, die sich etwas über dem Kern des Sterns befinden, wird er stark komprimiert. In den Fällen, in denen der Stern einen ausreichend massiven Heliumkern hat (mit einer Masse von weniger als ), kann der Explosionsdruck ihn zum Kollabieren in einen Neutronenstern "drücken". Da die Explosion zunächst in einer begrenzten Region des Sterns ausgelöst wird, kann sie einen asymmetrischen Charakter haben, wodurch der Neutronenstern einen großen Impuls erhält. Dies erklärt gut, warum ein Neutronenstern mit einer Geschwindigkeit von etwa 500 km / s und sogar bis zu 1700 km / s (ein Pulsar im Gitarrennebel) buchstäblich aus dem Ort einer Supernova-Explosion „herausschießt“. Die Energie der Sternexplosion wird insbesondere für die kinetische Energie des Neutronensterns und die kinetische Energie des ausgestoßenen Gases aufgewendet, das anschließend einen charakteristischen expandierenden Nebel bildet. Diese Arten von Energie werden allgemein als Supernova-Energie bezeichnet. Diese Energiearten werden auch durch die Energie eines Neutrinoflusses ergänzt, dessen Strahlung den Prozess des Zusammenbruchs des Sternkerns begleiten soll. In dieser Hinsicht wird die Gesamtenergie einer Supernova manchmal theoretisch auf oder mehr als Joule geschätzt. Lichteffekte während der Explosion von Hauptreihensternen, wie bereits erwähnt, nach den Berechnungen von Imshennik V.S. und Nadezhina D.K. , fallen viel kleiner aus als die echter Supernovae, also der Prozess der Thermik Nukleare Explosion Sterne können vor dem Hintergrund einer planetarischen Supernova-Explosion fast unsichtbar sein.

In den Fällen, in denen die Explosionskraft eines normalen Sterns nicht ausreicht, um den in seinem Zentrum befindlichen Heliumkern in einen Neutronenstern zu verwandeln, kann dieser Kern in Form eines Weißen Zwergs in den umgebenden Weltraum geschleudert werden. Kürzlich entdeckter Weißer Zwerg LP 40-365 mit einer sehr hohen Raumgeschwindigkeit von etwa . Diese Geschwindigkeit lässt sich nicht erklären Nebenwirkung bei der Verschmelzung zweier Weißer Zwerge, weil beide Sterne sterben dabei. Als weiterer möglicher Grund für das Auftreten eines solchen schnelle Geschwindigkeit der Vorgang der Wasserstoffakkretion durch einen Weißen Zwerg von einem Begleitstern in einem engen Doppelsternsystem wird betrachtet. Wenn eine bestimmte Menge Wasserstoff angesammelt ist, erreichen sein Druck und seine Temperatur kritische Werte, und zwar auf der Oberfläche des Zwergs thermonukleare Explosion. Explosionen wie diese werden als Nova-Explosionen bezeichnet und können wiederholt werden. Aber die Kraft der Explosionen ist in diesem Fall relativ gering und der Zwerg bleibt weiterhin in seiner Umlaufbahn. Diese Explosionen können den Weißen Zwerg nicht aus dem Binärsystem herausziehen und führen zur Entstehung so großer Raumgeschwindigkeiten wie dem Weißen Zwerg LP 40-365. Die Entdeckung dieses Objekts könnte darauf hindeuten, dass sonnenähnliche Sterne entgegen allen Erwartungen wirklich explodieren können.

Wie bereits erwähnt, kann der Plasmaausstoß aus dem Planetenkern auch mit dem Ausstoß großer Trümmer und geschmolzener Fragmente des Planeten, einschließlich des Eisenkerns, einhergehen. Dies kann insbesondere den Ursprung von Eisenmeteoriten sowie die Bildung von Chondren erklären - Kugeln aus Silikatzusammensetzung, die in Meteoriten wie Chondriten vorhanden sind. Es ist auch ein Meteorit bekannt, bei dem Chondren Kugeln aus Eisen sind. Einigen Berichten zufolge wird dieser Meteorit in der Nikolaevskaya gelagert astronomisches Observatorium. Nach unserer Theorie entstehen Chondren, wenn die Schmelze mit heißen Gasstrahlen besprüht wird. In der Schwerelosigkeit nehmen die Partikel der Schmelze die Form von Kugeln an und erstarren beim Abkühlen. Wenn wir berücksichtigen, dass die Geschwindigkeit des Auswurfs von Materie aus dem Inneren des Planeten die Geschwindigkeit der Flucht aus dem Stern übersteigen kann, dann können einige der Meteoriten und Asteroiden in das Sonnensystem eindringen Planetensysteme andere Sterne. Zusammen mit Fragmenten Meteoritensubstanz Objekte nicht-terrestrischen technogenen Ursprungs können gelegentlich auf die Erde fallen.

Im Mai 1931 krachte in Eton, Colorado, ein kleiner Metallbarren in der Nähe des Farmers Foster, der im Garten arbeitete, in den Boden. Als der Bauer es aufhob, war es noch so heiß, dass es seine Hände verbrannte. Der Eton-Meteorit wurde von dem amerikanischen Spezialisten H. Niniger untersucht. Er fand heraus, dass der Meteorit aus einer Cu-Zn-Legierung (66,8 % Cu und 33,2 % Zn) bestand. Legierungen ähnlicher Zusammensetzung sind auf der Erde als Messing bekannt, daher wurde der Meteorit als Pseudometeorit klassifiziert. Es sind auch andere merkwürdige Fälle bekannt, in denen ungewöhnliche Exemplare vom Himmel fielen. So fiel am 5. April 1820 ein glühender Kalkstein auf das Deck des englischen Schiffes Escher. BEIM irdischen Verhältnisse chemogene und biogene kalke entstehen im prozess der sedimentation auf dem boden der meere. Der Geologe Wichmann, der diese Probe untersuchte, stellte fest, dass "dies Kalkstein ist und daher kein Meteorit".

Es gibt auch Berichte im Internet über "seltsame" Funde von Objekten künstlichen Ursprungs in geologischen Ablagerungen mit einem Alter von zehn und hundert Millionen Jahren. In Fällen, in denen die Zuverlässigkeit eines solchen Fundes bewiesen ist, kann man von einem überirdischen ausgehen künstlichen Ursprungs Artefakt gefunden.

in den Ritzen große Asteroiden vom Planeten ausgestoßen, kann Wasser mit Bakterien überleben. Diese Asteroiden könnten eine Rolle spielen Fahrzeug für Bakterien. Daher können planetare Supernovae zur Ausbreitung des Lebens in andere Sternensysteme beitragen, was die Grundlage für die Theorie der Panspermie stärkt. Nach dieser Theorie existiert Leben im Weltraum fast überall dort, wo es günstige Bedingungen dafür gibt, und findet Wege, sich von einem Sternensystem in ein anderes zu bewegen.

Planetare Supernovae, die die Explosion des Muttersterns verursachen, reichern die Weltraumumgebung mit Elementen an, die schwerer als Helium (Metalle) sind. Dies führt zur Bildung von Gas-Staub-Wolken in Galaxien. Es ist bekannt, dass in diesen Wolken in moderne Ära Es gibt aktive Prozesse der Bildung neuer Sterne und Planeten.

Basierend auf den in der Arbeit erzielten Ergebnissen können wir schließen, dass Zivilisationen, die planetare Supernovae auslösen, tatsächlich zur Ausbreitung des Lebens in Galaxien beitragen und auch den Lebensraum des Lebens in ihnen reproduzieren. Dadurch wird die Lebenskette in Galaxien nicht unterbrochen. Anscheinend ist dies Endziel und die kosmische Bedeutung der Existenz der meisten Zivilisationen. Sie können mehr darüber in der Broschüre des Autors Schwarze Löcher und der Zweck der Biosphärenentwicklung lesen.

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Schwarze Löcher sind die einzigen kosmischen Körper, die Licht durch Schwerkraft anziehen können. Sie sind auch die größten Objekte im Universum. Wir werden wahrscheinlich in naher Zukunft nicht wissen, was in der Nähe ihres Ereignishorizonts (bekannt als der „Punkt ohne Wiederkehr“) vor sich geht. Dies sind die geheimnisvollsten Orte unserer Welt, über die trotz jahrzehntelanger Forschung bisher nur sehr wenig bekannt ist. Dieser Artikel enthält 10 Fakten, die als die faszinierendsten bezeichnet werden können.

Schwarze Löcher saugen keine Materie an.

Viele Menschen halten ein Schwarzes Loch für eine Art "kosmischen Staubsauger", der den umgebenden Raum ansaugt. Tatsächlich sind Schwarze Löcher gewöhnlich Weltraumobjekte, die ein außergewöhnlich starkes Gravitationsfeld haben.

Wenn anstelle der Sonne ein Schwarzes Loch gleicher Größe entstehen würde, würde die Erde nicht nach innen gezogen, sondern auf der gleichen Umlaufbahn rotieren wie heute. Sterne, die sich in der Nähe von Schwarzen Löchern befinden, verlieren einen Teil ihrer Masse in Form von Sternwind (dies geschieht während der Existenz eines Sterns), und Schwarze Löcher absorbieren nur diese Materie.

Die Existenz von Schwarzen Löchern wurde von Karl Schwarzschild vorhergesagt

Karl Schwarzschild war der erste, der Einsteins allgemeine Relativitätstheorie anwandte, um die Existenz eines "Punktes ohne Wiederkehr" zu rechtfertigen. Einstein selbst hat nicht an Schwarze Löcher gedacht, obwohl seine Theorie es ermöglicht, ihre Existenz vorherzusagen.

Schwarzschild machte seinen Vorschlag 1915, kurz nachdem Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie veröffentlicht hatte. Daraus entstand der Begriff „Schwarzschild-Radius“, ein Wert, der angibt, wie stark man ein Objekt komprimieren muss, um es zu einem Schwarzen Loch zu machen.

Theoretisch kann bei ausreichender Kompression alles zu einem Schwarzen Loch werden. Je dichter das Objekt ist, desto stärker ist das Gravitationsfeld, das es erzeugt. Zum Beispiel würde die Erde zu einem schwarzen Loch, wenn ein Objekt von der Größe einer Erdnuss seine Masse hätte.

Schwarze Löcher können neue Universen hervorbringen

Die Vorstellung, dass Schwarze Löcher neue Universen hervorbringen können, erscheint absurd (zumal wir uns immer noch nicht sicher sind, ob es andere Universen gibt). Dennoch werden solche Theorien von Wissenschaftlern aktiv entwickelt.

Eine sehr vereinfachte Version einer dieser Theorien lautet wie folgt. Unsere Welt hat außerordentlich günstige Bedingungen für die Entstehung von Leben. Wenn sich eine der physikalischen Konstanten auch nur geringfügig ändern würde, wären wir nicht auf dieser Welt. Die Singularität von Schwarzen Löchern hebt sich auf gewöhnliche Gesetze Physik und kann (zumindest theoretisch) ein neues Universum entstehen lassen, das sich von unserem unterscheidet.

Schwarze Löcher können dich (und alles andere) in Spaghetti verwandeln

Schwarze Löcher dehnen Objekte in ihrer Nähe aus. Diese Gegenstände beginnen, Spaghetti zu ähneln (es gibt sogar besonderer Begriff- "Spaghettifizierung").

Das liegt an der Funktionsweise der Schwerkraft. BEIM dieser Moment Ihre Füße sind näher am Erdmittelpunkt als Ihr Kopf, daher werden sie stärker angezogen. An der Oberfläche eines Schwarzen Lochs beginnt der Gravitationsunterschied gegen Sie zu arbeiten. Dadurch werden die Beine immer schneller zum Zentrum des Schwarzen Lochs hingezogen obere Hälfte der Körper kann nicht mit ihnen Schritt halten. Ergebnis: Spaghettifizierung!

Schwarze Löcher verdampfen mit der Zeit

Schwarze Löcher absorbieren nicht nur den Sternenwind, sondern verdunsten auch. Dieses Phänomen wurde 1974 entdeckt und erhielt den Namen Hawking-Strahlung (nach Stephen Hawking, der die Entdeckung machte).

Mit der Zeit kann das Schwarze Loch mit dieser Strahlung seine gesamte Masse an den umgebenden Raum abgeben und verschwinden.

Schwarze Löcher verlangsamen die Zeit um sie herum

Wenn Sie sich dem Ereignishorizont nähern, verlangsamt sich die Zeit. Um zu verstehen, warum dies geschieht, müssen wir uns dem „Zwillingsparadoxon“ zuwenden, Gedankenexperiment, oft verwendet, um die Grundlagen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zu veranschaulichen.

Einer der Zwillingsbrüder bleibt auf der Erde, während der andere mit Lichtgeschwindigkeit ins All fliegt. Als der Zwilling zur Erde zurückkehrt, stellt er fest, dass sein Bruder stärker gealtert ist als er, denn wenn er sich mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt, vergeht die Zeit langsamer.

Wenn Sie sich dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs nähern, bewegen Sie sich mit einer so hohen Geschwindigkeit, dass sich die Zeit für Sie verlangsamt.

Schwarze Löcher sind die fortschrittlichsten Kraftwerke

Schwarze Löcher erzeugen Energie besser als die Sonne und andere Sterne. Dies liegt an der Sache, die sich um sie dreht. Beim schnellen Überwinden des Ereignishorizonts wird die Materie in der Umlaufbahn eines Schwarzen Lochs extrem erhitzt hohe Temperaturen. Dies wird als Schwarzkörperstrahlung bezeichnet.

Zum Vergleich: Bei der Kernfusion werden 0,7 % der Materie in Energie umgewandelt. In der Nähe eines Schwarzen Lochs werden 10 % der Materie zu Energie!

Schwarze Löcher krümmen den Raum um sie herum

Der Raum kann als gespanntes Gummiband mit darauf gezeichneten Linien betrachtet werden. Wenn Sie einen Gegenstand auf die Platte legen, ändert er seine Form. Schwarze Löcher funktionieren genauso. Ihre extreme Masse zieht alles an sich, einschließlich Licht (dessen Strahlen, um die Analogie fortzusetzen, Linien auf einer Platte genannt werden könnten).

Schwarze Löcher begrenzen die Anzahl der Sterne im Universum

Sterne entstehen aus Gaswolken. Damit die Sternentstehung beginnen kann, muss die Wolke abkühlen.

Strahlung von Schwarzen Körpern verhindert das Abkühlen von Gaswolken und verhindert die Entstehung von Sternen.

Theoretisch kann jedes Objekt zu einem Schwarzen Loch werden.

Der einzige Unterschied zwischen unserer Sonne und einem Schwarzen Loch ist die Stärke der Schwerkraft. Im Zentrum eines Schwarzen Lochs ist sie viel stärker als im Zentrum eines Sterns. Würde unsere Sonne auf einen Durchmesser von etwa fünf Kilometern komprimiert, könnte sie ein Schwarzes Loch sein.

Theoretisch kann alles zu einem Schwarzen Loch werden. In der Praxis wissen wir, dass Schwarze Löcher nur durch den Zusammenbruch riesiger Sterne entstehen, die die Masse der Sonne um das 20- bis 30-fache überschreiten.

Das grenzenlose Universum ist voller Geheimnisse, Mysterien und Paradoxien. Trotz der Tatsache, dass die moderne Wissenschaft in der Weltraumforschung einen großen Sprung nach vorne gemacht hat, bleibt vieles in dieser riesigen Welt für das menschliche Weltbild unverständlich. Wir wissen viel über Sterne, Nebel, Sternhaufen und Planeten. In den Weiten des Universums gibt es jedoch solche Objekte, deren Existenz wir nur vermuten können. Zum Beispiel wissen wir sehr wenig über Schwarze Löcher. Grundlegende Informationen und Kenntnisse über die Natur von Schwarzen Löchern basieren auf Annahmen und Vermutungen. Astrophysiker und Atomwissenschaftler kämpfen seit mehr als einem Dutzend Jahren mit diesem Problem. Was ist ein Schwarzes Loch im Weltall? Was ist die Natur solcher Objekte?

In einfachen Worten über Schwarze Löcher sprechen

Um sich vorzustellen, wie ein Schwarzes Loch aussieht, reicht es aus, das Ende eines Zuges zu sehen, der den Tunnel verlässt. Die Signallichter am letzten Waggon, wenn der Zug tiefer in den Tunnel einfährt, werden kleiner, bis sie vollständig aus dem Blickfeld verschwinden. Mit anderen Worten, das sind Objekte, bei denen aufgrund der ungeheuren Anziehungskraft sogar das Licht verschwindet. Elementarteilchen, Elektronen, Protonen und Photonen können die unsichtbare Barriere nicht überwinden, sie fallen in den schwarzen Abgrund des Nichts, daher wurde ein solches Loch im Weltraum schwarz genannt. Es ist nicht das Geringste in ihr heller Bereich, solide Schwärze und Unendlichkeit. Was auf der anderen Seite eines Schwarzen Lochs liegt, ist unbekannt.

Dieser Weltraum-Staubsauger hat eine kolossale Anziehungskraft und ist in der Lage, eine ganze Galaxie mit allen Sternhaufen und Superhaufen, Nebeln und dunkler Materie obendrein aufzunehmen. Wie ist das möglich? Es bleibt nur zu raten. Die uns bekannten Gesetze der Physik reißen in diesem Fall aus allen Nähten und liefern keine Erklärung für die ablaufenden Prozesse. Die Essenz des Paradoxons liegt in der Tatsache, dass in einem bestimmten Abschnitt des Universums die gravitative Wechselwirkung von Körpern durch ihre Masse bestimmt wird. Der Prozess der Absorption durch ein Objekt eines anderen wird durch ihre qualitative und quantitative Zusammensetzung nicht beeinflusst. Teilchen, die in einem bestimmten Bereich eine kritische Menge erreicht haben, treten in eine andere Wechselwirkungsebene ein, wo Gravitationskräfte zu Anziehungskräften werden. Der Körper, das Objekt, die Substanz oder die Materie beginnt unter dem Einfluss der Schwerkraft zu schrumpfen und erreicht eine kolossale Dichte.

Ungefähr solche Prozesse treten während der Bildung eines Neutronensterns auf, bei dem die Sternmaterie unter dem Einfluss der inneren Schwerkraft im Volumen komprimiert wird. Freie Elektronen verbinden sich mit Protonen zu elektrisch neutralen Teilchen, die Neutronen genannt werden. Die Dichte dieser Substanz ist enorm. Ein Materieteilchen von der Größe eines Stücks raffinierten Zuckers wiegt mehrere Milliarden Tonnen. Hier wäre es angebracht, an die allgemeine Relativitätstheorie zu erinnern, wo Raum und Zeit kontinuierliche Größen sind. Daher kann der Komprimierungsprozess nicht auf halbem Weg gestoppt werden und hat daher keine Begrenzung.

Potenziell sieht ein Schwarzes Loch wie ein Loch aus, in dem es einen Übergang von einem Teil des Weltraums zu einem anderen geben kann. Gleichzeitig ändern sich die Eigenschaften von Raum und Zeit selbst und verdrehen sich zu einem Raum-Zeit-Trichter. Am Boden dieses Trichters angekommen, zerfällt jede Materie in Quanten. Was ist auf der anderen Seite des Schwarzen Lochs, dieses Riesenloch? Vielleicht gibt es noch einen anderen Raum, in dem andere Gesetze wirken und die Zeit in die entgegengesetzte Richtung fließt.

Im Zusammenhang mit der Relativitätstheorie lautet die Theorie eines Schwarzen Lochs wie folgt. Der Punkt im Weltraum, an dem Gravitationskräfte jede Materie auf mikroskopische Dimensionen komprimiert haben, hat eine kolossale Anziehungskraft, deren Größe ins Unendliche ansteigt. Eine Zeitfalte erscheint, und der Raum krümmt sich und schließt sich in einem Punkt. Vom Schwarzen Loch verschluckte Objekte können der Rückzugskraft dieses monströsen Staubsaugers allein nicht widerstehen. Selbst die Lichtgeschwindigkeit von Quanten erlaubt es Elementteilchen nicht, die Anziehungskraft zu überwinden. Jeder Körper, der einen solchen Punkt erreicht, hört auf, ein materielles Objekt zu sein, und verschmilzt mit der Raum-Zeit-Blase.

Schwarze Löcher in Bezug auf die Wissenschaft

Wenn Sie sich fragen, wie entstehen Schwarze Löcher? Es wird keine einzige Antwort geben. Es gibt viele Paradoxien und Widersprüche im Universum, die aus wissenschaftlicher Sicht nicht erklärt werden können. Einsteins Relativitätstheorie erlaubt nur eine theoretische Erklärung der Natur solcher Objekte, aber Quantenmechanik und Physik schweigen dazu.

Wenn man versucht, die ablaufenden Prozesse durch die Gesetze der Physik zu erklären, sieht das Bild so aus. Ein Objekt, das durch kolossale Gravitationskompression eines massiven oder supermassiven kosmischen Körpers entsteht. Dieser Prozess hat einen wissenschaftlichen Namen - Gravitationskollaps. Der Begriff „Schwarzes Loch“ tauchte erstmals 1968 in der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf, als der amerikanische Astronom und Physiker John Wheeler versuchte, den Zustand des Sternenkollaps zu erklären. Anstelle eines massereichen Sterns, der einen Gravitationskollaps erlitten hat, entsteht seiner Theorie zufolge eine räumliche und zeitliche Lücke, in der eine immer stärkere Verdichtung wirkt. Alles, woraus der Stern bestand, geht in sich hinein.

Eine solche Erklärung lässt uns den Schluss zu, dass die Natur der Schwarzen Löcher in keiner Weise mit den im Universum ablaufenden Prozessen zusammenhängt. Alles, was innerhalb dieses Objekts passiert, beeinflusst den umgebenden Raum in keiner Weise mit einem "ABER". Die Gravitationskraft eines Schwarzen Lochs ist so stark, dass sie den Raum krümmt und Galaxien dazu bringt, sich um Schwarze Löcher zu drehen. Dementsprechend wird der Grund klar, warum Galaxien die Form von Spiralen annehmen. Wie viel Zeit wird es dauern riesige Galaxie Dass die Milchstraße im Abgrund eines supermassereichen Schwarzen Lochs verschwand, ist unbekannt. Eine merkwürdige Tatsache ist, dass schwarze Löcher an jedem Punkt im Weltraum erscheinen können, wo sie dafür geschaffen wurden. ideale Bedingungen. Eine solche Falte von Zeit und Raum gleicht die enormen Geschwindigkeiten aus, mit denen sich die Sterne im Raum der Galaxie drehen und bewegen. Die Zeit in einem Schwarzen Loch fließt in eine andere Dimension. Innerhalb dieser Region lassen sich aus physikalischer Sicht keine Gravitationsgesetze interpretieren. Dieser Zustand wird als Singularität eines Schwarzen Lochs bezeichnet.

Schwarze Löcher zeigen keine äußeren Erkennungszeichen, ihre Existenz kann am Verhalten anderer beurteilt werden Weltraumobjekte die betroffen sind Gravitationsfelder. Das ganze Bild des Kampfes um Leben und Tod spielt sich an der Grenze eines schwarzen Lochs ab, das von einer Membran bedeckt ist. Diese imaginäre Oberfläche des Trichters wird als „Ereignishorizont“ bezeichnet. Alles, was wir bis zu dieser Grenze sehen, ist greifbar und materiell.

Szenarien für die Entstehung von Schwarzen Löchern

Wenn wir die Theorie von John Wheeler entwickeln, können wir schlussfolgern, dass das Mysterium der Schwarzen Löcher nicht im Entstehungsprozess ist. Die Entstehung eines Schwarzen Lochs erfolgt durch den Kollaps eines Neutronensterns. Darüber hinaus sollte die Masse eines solchen Objekts die Masse der Sonne um das Drei- oder Mehrfache übersteigen. Der Neutronenstern schrumpft, bis sein eigenes Licht dem festen Griff der Schwerkraft nicht mehr entkommen kann. Es gibt eine Grenze für die Größe, auf die ein Stern schrumpfen kann, um ein Schwarzes Loch zu gebären. Dieser Radius heißt Gravitationsradius. Massereiche Sterne im Endstadium ihrer Entwicklung sollten einen Gravitationsradius von mehreren Kilometern haben.

Heute haben Wissenschaftler in einem Dutzend Röntgenstrahlen indirekte Beweise für das Vorhandensein von Schwarzen Löchern erhalten. Doppelsterne. Ein Röntgenstern, Pulsar oder Burster hat keine feste Oberfläche. Außerdem ihre Masse mehr Masse drei Sonnen. Der aktuelle Zustand des Weltraums im Sternbild Cygnus, dem Röntgenstern Cygnus X-1, ermöglicht es, die Entstehung dieser merkwürdigen Objekte zu verfolgen.

Basierend auf Forschung und theoretischen Annahmen gibt es in der Wissenschaft heute vier Szenarien für die Entstehung schwarzer Sterne:

• Gravitationskollaps eines massereichen Sterns letzte Stufe seine Entwicklung;
• Zusammenbruch der zentralen Region der Galaxie;
• Bildung eines Schwarzen Lochs im Gange Urknall;
• die Entstehung von Quantenschwarzen Löchern.

Das erste Szenario ist das realistischste, aber die Zahl der schwarzen Sterne, mit denen wir heute vertraut sind, übersteigt die Zahl der bekannten Neutronensterne. Und das Alter des Universums ist nicht so groß, dass eine solche Zahl massive Sterne könnte den gesamten Evolutionsprozess durchlaufen.

Das zweite Szenario hat das Recht auf Leben, und dafür gibt es ein anschauliches Beispiel - das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A *, geschützt im Zentrum unserer Galaxie. Die Masse dieses Objekts beträgt 3,7 Sonnenmassen. Der Mechanismus dieses Szenarios ähnelt dem Szenario des Gravitationskollaps, mit dem einzigen Unterschied, dass nicht der Stern kollabiert, sondern interstellares Gas. Unter dem Einfluss der Gravitationskräfte wird das Gas auf eine kritische Masse und Dichte komprimiert. In einem kritischen Moment zerfällt Materie in Quanten und bildet ein Schwarzes Loch. Diese Theorie ist jedoch fragwürdig, da Astronomen der Columbia University kürzlich Satelliten des Schwarzen Lochs Sagittarius A* identifiziert haben. Sie stellten sich als viele kleine schwarze Löcher heraus, die sich wahrscheinlich auf andere Weise gebildet haben.

Das dritte Szenario ist eher theoretischer Natur und hängt mit der Existenz der Urknalltheorie zusammen. Zum Zeitpunkt der Entstehung des Universums schwankte ein Teil der Materie- und Gravitationsfelder. Mit anderen Worten, die Prozesse nahmen einen anderen Weg, unabhängig davon bekannte Prozesse Quantenmechanik und Kernphysik.

Das letzte Szenario konzentriert sich auf die Physik einer nuklearen Explosion. In Materieklumpen kommt es bei Kernreaktionen unter dem Einfluss der Gravitationskräfte zu einer Explosion, an deren Stelle sich ein Schwarzes Loch bildet. Materie explodiert nach innen und absorbiert alle Teilchen.

Existenz und Entwicklung von Schwarzen Löchern

Etwas anderes ist interessant, wenn man eine ungefähre Vorstellung von der Natur solcher seltsamen Weltraumobjekte hat. Was sind die wahren Größen von Schwarzen Löchern, wie schnell wachsen sie? Die Abmessungen von Schwarzen Löchern werden durch ihren Gravitationsradius bestimmt. Bei Schwarzen Löchern wird der Radius des Schwarzen Lochs durch seine Masse bestimmt und als Schwarzschild-Radius bezeichnet. Zum Beispiel, wenn ein Objekt eine Masse hat gleiche Masse unseres Planeten, dann beträgt der Schwarzschild-Radius in diesem Fall 9 mm. Unsere Hauptkoryphäe hat einen Radius von 3 km. Durchschnittliche Dichte ein Schwarzes Loch, das anstelle eines Sterns mit einer Masse von 10⁸ Sonnenmassen gebildet wird, wird nahe an der Dichte von Wasser liegen. Der Radius einer solchen Formation wird 300 Millionen Kilometer betragen.

Es ist wahrscheinlich, dass sich solche riesigen Schwarzen Löcher im Zentrum von Galaxien befinden. Bis heute sind 50 Galaxien bekannt, in deren Zentrum sich riesige Zeit- und Raumbrunnen befinden. Die Masse solcher Giganten beträgt Milliarden der Masse der Sonne. Man kann sich nur vorstellen, was für eine kolossale und ungeheure Anziehungskraft ein solches Loch besitzt.

Bei kleinen Löchern handelt es sich um Miniobjekte, deren Radius vernachlässigbare Werte erreicht, nur 10¯¹² cm. Die Masse eines solchen Krümels beträgt 10¹⁴g. Solche Formationen entstanden zur Zeit des Urknalls, aber im Laufe der Zeit nahmen sie an Größe zu und präsentieren sich heute als Monster im Weltraum. Die Bedingungen, unter denen die Entstehung kleiner Schwarzer Löcher stattfand, versuchen Wissenschaftler heute unter irdischen Bedingungen nachzubilden. Dazu werden Experimente in Elektronenbeschleunigern durchgeführt, durch die Elementarteilchen auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Die ersten Experimente ermöglichten die Gewinnung von Quark-Gluon-Plasma unter Laborbedingungen – Materie, die zu Beginn der Entstehung des Universums existierte. Solche Experimente lassen hoffen, dass ein Schwarzes Loch auf der Erde nur eine Frage der Zeit ist. Eine andere Frage ist, ob eine solche Errungenschaft der menschlichen Wissenschaft zu einer Katastrophe für uns und unseren Planeten wird. Indem wir ein Schwarzes Loch künstlich erschaffen, können wir die Büchse der Pandora öffnen.

Jüngste Beobachtungen anderer Galaxien haben es Wissenschaftlern ermöglicht, Schwarze Löcher zu entdecken, deren Dimensionen alle denkbaren Erwartungen und Annahmen übertreffen. Die Entwicklung, die bei solchen Objekten stattfindet, ermöglicht es, besser zu verstehen, warum die Masse von Schwarzen Löchern wächst, was ihre wirkliche Grenze ist. Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass alle bekannten Schwarzen Löcher zu ihren gewachsen sind echte Größen innerhalb von 13-14 Milliarden Jahren. Der Größenunterschied ist auf die Dichte des umgebenden Raums zurückzuführen. Wenn das Schwarze Loch genügend Nahrung in Reichweite der Schwerkraft hat, wächst es sprunghaft an und erreicht eine Masse von Hunderten und Tausenden von Sonnenmassen. Daher die gigantische Größe solcher Objekte im Zentrum von Galaxien. Ein massiver Sternhaufen, riesige Massen interstellaren Gases sind reichlich Nahrung für Wachstum. Wenn Galaxien verschmelzen, können Schwarze Löcher miteinander verschmelzen und ein neues supermassereiches Objekt bilden.

Laut Analyse evolutionäre Prozesse ist es üblich, zwei Klassen von Schwarzen Löchern zu unterscheiden:

• Objekte mit einer Masse der 10-fachen Sonnenmasse;
• massive Objekte, deren Masse Hunderttausende, Milliarden Sonnenmassen beträgt.

Es gibt Schwarze Löcher mit einer durchschnittlichen Zwischenmasse von 100-10.000 Sonnenmassen, aber ihre Natur ist noch unbekannt. Es gibt ungefähr ein solches Objekt pro Galaxie. Die Untersuchung von Röntgensternen ermöglichte es, zwei durchschnittliche Schwarze Löcher in einer Entfernung von 12 Millionen Lichtjahren in der M82-Galaxie zu finden. Die Masse eines Objekts variiert im Bereich von 200-800 Sonnenmassen. Ein anderes Objekt ist viel größer und hat eine Masse von 10-40 Tausend Sonnenmassen. Das Schicksal solcher Objekte ist interessant. Sie befinden sich in der Nähe von Sternhaufen und werden allmählich von einem supermassereichen Schwarzen Loch angezogen, das sich im zentralen Teil der Galaxie befindet.

Unser Planet und schwarze Löcher

Trotz der Suche nach Hinweisen auf die Natur von Schwarzen Löchern, wissenschaftliche Welt macht sich Sorgen um den Platz und die Rolle des Schwarzen Lochs im Schicksal der Milchstraße und insbesondere im Schicksal des Planeten Erde. Die Falte von Zeit und Raum, die im Zentrum der Milchstraße existiert, verschlingt nach und nach alle existierenden Objekte in der Umgebung. Millionen von Sternen und Billionen Tonnen interstellaren Gases wurden bereits vom Schwarzen Loch absorbiert. Im Laufe der Zeit wird die Wende die Arme von Cygnus und Sagittarius erreichen, in denen sich das Sonnensystem befindet, nachdem sie eine Entfernung von 27.000 Lichtjahren zurückgelegt haben.

Das andere nächste supermassereiche Schwarze Loch befindet sich im zentralen Teil der Andromeda-Galaxie. Das ist etwa 2,5 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Wahrscheinlich sollten wir vor dem Zeitpunkt, an dem unser Objekt Sagittarius A * seine eigene Galaxie absorbiert, mit einer Verschmelzung zweier benachbarter Galaxien rechnen. Dementsprechend wird es eine Verschmelzung von zwei supermassereichen Schwarzen Löchern zu einem von schrecklicher und monströser Größe geben.

Eine ganz andere Sache sind kleine schwarze Löcher. Um den Planeten Erde zu absorbieren, reicht ein Schwarzes Loch mit einem Radius von ein paar Zentimetern aus. Das Problem ist, dass ein Schwarzes Loch von Natur aus ein völlig gesichtsloses Objekt ist. Aus ihrem Schoß kommt daher keine Strahlung oder Strahlung, um solche zu bemerken mysteriöses Objekt hart genug. Nur aus nächster Nähe erkennt man die Krümmung des Hintergrundlichts, was darauf hindeutet, dass sich in dieser Region des Universums ein Loch im Weltraum befindet.

Bis heute haben Wissenschaftler festgestellt, dass das der Erde am nächsten gelegene Schwarze Loch V616 Monocerotis ist. Das Monster befindet sich 3000 Lichtjahre von unserem System entfernt. In Bezug auf die Größe ist dies eine große Formation, ihre Masse beträgt 9-13 Sonnenmassen. Ein weiteres Objekt in der Nähe, das unsere Welt bedroht, ist das Schwarze Loch Gygnus X-1. Mit diesem Monster trennt uns eine Entfernung von 6000 Lichtjahren. Die in unserer Nachbarschaft identifizierten Schwarzen Löcher sind ein Teil davon binäres System, d.h. existieren in unmittelbarer Nähe eines Sterns, der ein unersättliches Objekt nährt.

Fazit

Die Existenz so mysteriöser und mysteriöser Objekte wie schwarzer Löcher im Weltraum lässt uns natürlich auf der Hut sein. Alles, was mit Schwarzen Löchern passiert, passiert jedoch ziemlich selten, angesichts des Alters des Universums und der großen Entfernungen. Seit 4,5 Milliarden Jahren ruht das Sonnensystem, existiert nach den uns bekannten Gesetzmäßigkeiten. Während dieser Zeit nichts dergleichen, keine Raumverzerrung, keine Zeitfalten in der Nähe Sonnensystem ist nicht aufgetaucht. Wahrscheinlich gibt es dafür keine geeigneten Bedingungen. Der Teil der Milchstraße, in dem sich das Sonnensternsystem befindet, ist ein ruhiger und stabiler Teil des Weltraums.

Wissenschaftler geben die Idee zu, dass das Auftreten von Schwarzen Löchern kein Zufall ist. Solche Objekte spielen die Rolle von Pflegern im Universum und zerstören den Überschuss an kosmischen Körpern. Was das Schicksal der Monster selbst betrifft, so wurde ihre Entwicklung noch nicht vollständig untersucht. Es gibt eine Version, dass Schwarze Löcher nicht ewig sind und zu einem bestimmten Zeitpunkt aufhören können zu existieren. Es ist für niemanden mehr ein Geheimnis, dass solche Objekte die stärksten Energiequellen sind. Um welche Art von Energie es sich handelt und wie sie gemessen wird, steht auf einem anderen Blatt.

Durch die Bemühungen von Stephen Hawking wurde der Wissenschaft die Theorie präsentiert, dass ein Schwarzes Loch immer noch Energie ausstrahlt und seine Masse verliert. Bei seinen Annahmen ließ sich der Wissenschaftler von der Relativitätstheorie leiten, in der alle Prozesse miteinander verbunden sind. Nichts verschwindet einfach, ohne woanders aufzutauchen. Jede Materie kann in eine andere Substanz umgewandelt werden, während eine Energieart auf eine andere Energieebene übergeht. Dies kann bei Schwarzen Löchern der Fall sein, die ein Übergangsportal von einem Zustand zum anderen sind.

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fest schwarzes Loch im Zentrum einer Spiralgalaxie. Kredit und Urheberrecht: NASA.

Willst du etwas Cooles hören? Im Zentrum der Milchstraße befindet sich ein riesiges Schwarzes Loch. Und nicht nur ein riesiges Schwarzes Loch, sondern ein supermassereiches Schwarzes Loch mit einer Masse von mehr als 4,1 Millionen Sonnenmassen.

Es liegt nur 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, direkt im Zentrum unserer Galaxie, im Sternbild Schütze. Und wie wir wissen, zerreißt und absorbiert es nicht nur Sterne, sondern ganze Sternsysteme, die sich ihm nähern, und erhöht dadurch seine Masse.

Moment mal, das klingt gar nicht cool, das klingt eher gruselig. Recht?

Keine Sorge! Sie müssen sich wirklich keine Sorgen machen, es sei denn, Sie planen, mehrere Milliarden Jahre zu leben, wie ich es dank der Übertragung meines Bewusstseins in die virtuelle Realität getan habe.

Wird dieses Schwarze Loch die Milchstraße verschlucken?

Die Entdeckung des supermassiven Schwarzen Lochs (SMBH) im Zentrum der Milchstraße ist, wie die Entdeckung von SMBHs in fast jeder anderen Galaxie, eine meiner Lieblingsentdeckungen in der Astronomie. Dies ist eine jener Entdeckungen, die gleichzeitig mit den Antworten auf einige Fragen andere Fragen aufwerfen.

Bereits in den 1970er Jahren entdeckten die Astronomen Bruce Balik und Robert Brown eine intensive Radioemissionsquelle aus dem Zentrum der Milchstraße, dem Sternbild Schütze.

Sie bezeichneten diese Quelle als Sgr A*. Das Sternchen bedeutet „aufregend“. Du denkst, ich mache Witze, aber nein. Diesmal mache ich keine Witze.

Im Jahr 2002 entdeckten Astronomen, dass die Sterne in stark verlängerten Bahnen an diesem Objekt vorbeirasten, wie Kometen, die die Sonne umkreisen. Stellen Sie sich die Masse unserer Sonne vor. Brauchen kolossale Kraft um es zu erweitern!

Ein massives Schwarzes Loch, wie es sich ein Künstler vorstellt. Kredit und Bildrechte: Alain Riazuelo / CC BY-SA 2.5.

Das können nur Schwarze Löcher, und in unserem Fall ist dieses Schwarze Loch millionenfach massereicher als unsere Sonne – es ist ein supermassereiches Schwarzes Loch. Mit der Entdeckung von SMBHs im Zentrum unserer Galaxie erkannten Astronomen, dass sich Schwarze Löcher im Zentrum jeder Galaxie befinden. Gleichzeitig half die Entdeckung supermassiver Schwarzer Löcher, eine der Hauptfragen der Astronomie zu beantworten: Was ist ein Quasar?

Es stellt sich heraus, dass Quasare und supermassereiche Schwarze Löcher ein und dasselbe sind. Quasare sind die gleichen Schwarzen Löcher, nur dass sie aktiv Material von der um sie rotierenden Akkretionsscheibe absorbieren. Aber sind wir in Gefahr?

Kurzfristig nein. Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße ist 26.000 Lichtjahre entfernt, und selbst wenn es sich in einen Quasar verwandelt und beginnt, Sterne zu verschlingen, werden wir es sehr lange nicht bemerken.

Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt von enormer Masse, das einen kleinen Raumbereich einnimmt. Wenn Sie außerdem die Sonne durch ein Schwarzes Loch mit genau derselben Masse ersetzen, ändert sich nichts. Ich meine, dass die Erde ihre Bewegung in derselben Umlaufbahn für Milliarden von Jahren fortsetzen wird, nur um das Schwarze Loch herum.

Das Gleiche gilt für das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße. Er saugt kein Material auf wie ein Staubsauger, er fungiert nur als eine Art Gravitationsanker für die Sterngruppe, die ihn umkreist.

Der antike Quasar in der Darstellung des Künstlers. Kredit und Urheberrecht: NASA.

Damit ein Schwarzes Loch einen Stern verschluckt, muss sich dieser in Richtung des Schwarzen Lochs bewegen. Es muss den Ereignishorizont überqueren, der in unserem Fall etwa dem 17-fachen Sonnendurchmesser entspricht. Wenn sich ein Stern dem Ereignishorizont nähert, ihn aber nicht überschreitet, wird er höchstwahrscheinlich auseinandergerissen. Dies kommt jedoch sehr selten vor.

Die Probleme beginnen, wenn diese Sterne miteinander interagieren und dazu führen, dass sie ihre Umlaufbahnen ändern. Ein Stern, der seit Milliarden von Jahren glücklich in seiner Umlaufbahn lebt, kann von einem anderen Stern gestört und aus seiner Umlaufbahn geschleudert werden. Aber das kommt nicht oft vor, besonders in dem galaktischen "Vorort", in dem wir uns befinden.

Langfristig liegt die Hauptgefahr in der Kollision von Milchstraße und Andromeda. Dies wird in etwa 4 Milliarden Jahren geschehen und zum Erscheinen einer neuen Galaxie führen, die Mlecomed genannt werden könnte. Plötzlich gibt es viele neue interagierende Sterne. Gleichzeitig beginnen die bisher sicheren Sterne, ihre Bahnen zu ändern. Außerdem wird ein zweites Schwarzes Loch in der Galaxie erscheinen. Das Schwarze Loch von Andromeda könnte 100 Millionen Mal massiver sein als unsere Sonne, also ist es ein ziemlich großes Ziel für den Tod von Sternen.

Wird also ein Schwarzes Loch unsere Galaxie verschlingen?

In den nächsten Milliarden Jahren werden immer mehr Galaxien mit dem Milchbären kollidieren und Chaos und Zerstörung anrichten. Natürlich wird die Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren sterben, also wird diese Zukunft nicht unser Problem sein. Gut, gut, mit meinem ewigen virtuellen Bewusstsein wird das immer noch mein Problem sein.

Nachdem der Mlekomed alle nahen Galaxien verschlungen hat, haben die Sterne einfach eine unzählbare Zeit, in der sie miteinander interagieren. Einige von ihnen werden aus der Galaxie ausgestoßen, andere in ein Schwarzes Loch geschleudert.

Aber viele andere werden vollkommen sicher auf die Zeit warten, in der das supermassereiche Schwarze Loch einfach verdampft.

Damit ist das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße vollkommen und absolut sicher. Für den Rest des Lebens der Sonne wird sie auf keine der oben genannten Arten mit uns interagieren oder mehr als ein paar Sterne pro Jahr verbrauchen.