Tanggal publikasi: 09/27/2012

Kebanyakan orang memiliki gagasan yang kabur atau salah tentang apa itu lubang hitam. Sementara itu, ini adalah objek Semesta yang sangat global dan kuat, dibandingkan dengan Planet kita dan seluruh kehidupan kita.

Esensi

Ini adalah objek luar angkasa yang memiliki gravitasi yang sangat besar sehingga menyerap segala sesuatu yang berada dalam batasnya. Faktanya, lubang hitam adalah objek yang bahkan tidak melepaskan cahaya dan membengkokkan ruang-waktu. Bahkan waktu mengalir lebih lambat di dekat lubang hitam.

Padahal, keberadaan lubang hitam hanyalah teori (dan sedikit praktik). Para ilmuwan memiliki asumsi dan pengalaman praktis, tetapi belum memungkinkan untuk mempelajari lubang hitam secara dekat. Itulah sebabnya lubang hitam secara kondisional disebut semua objek yang sesuai dengan deskripsi ini. Lubang hitam sedikit dipelajari, dan oleh karena itu banyak pertanyaan yang belum terselesaikan.

Setiap lubang hitam memiliki cakrawala peristiwa - perbatasan itu, setelah itu tidak ada yang bisa keluar. Selain itu, semakin dekat suatu objek ke lubang hitam, semakin lambat pergerakannya.

Pendidikan

Ada beberapa jenis dan cara pembentukan lubang hitam:
- pembentukan lubang hitam sebagai akibat dari pembentukan alam semesta. Lubang hitam seperti itu muncul segera setelah Big Bang.
- bintang sekarat. Ketika sebuah bintang kehilangan energinya dan reaksi termonuklir berhenti, bintang mulai menyusut. Tergantung pada tingkat kompresi, bintang neutron, katai putih dan, pada kenyataannya, lubang hitam dibedakan.
- memperoleh melalui percobaan. Misalnya, dalam sebuah penumbuk, Anda dapat membuat lubang hitam kuantum.

Versi

Banyak ilmuwan cenderung percaya bahwa lubang hitam membuang semua materi yang diserap ke tempat lain. Itu. harus ada "lubang putih" yang beroperasi dengan prinsip yang berbeda. Jika Anda bisa masuk ke lubang hitam, tetapi Anda tidak bisa keluar, maka Anda tidak bisa masuk ke lubang putih. Argumen utama para ilmuwan adalah semburan energi yang tajam dan kuat yang terekam di ruang angkasa.

Ahli teori string umumnya menciptakan model lubang hitam mereka sendiri, yang tidak menghancurkan informasi. Teori mereka disebut "Fuzzball" - ini memungkinkan Anda untuk menjawab pertanyaan yang berkaitan dengan singularitas dan hilangnya informasi.

Apa singularitas dan hilangnya informasi? Singularitas adalah titik dalam ruang yang dicirikan oleh tekanan dan kepadatan yang tak terbatas. Banyak yang bingung dengan fakta singularitas, karena fisikawan tidak dapat bekerja dengan bilangan tak terhingga. Banyak yang yakin bahwa ada singularitas dalam lubang hitam, tetapi sifat-sifatnya dijelaskan dengan sangat dangkal.

Secara sederhana, semua masalah dan kesalahpahaman berasal dari hubungan antara mekanika kuantum dan gravitasi. Sejauh ini, para ilmuwan belum bisa menciptakan teori yang menyatukan mereka. Itulah mengapa ada masalah dengan lubang hitam. Bagaimanapun, lubang hitam tampaknya menghancurkan informasi, tetapi dasar-dasar mekanika kuantum dilanggar. Meskipun baru-baru ini, S. Hawking tampaknya telah menyelesaikan masalah ini, menyatakan bahwa informasi di lubang hitam masih belum hancur.

stereotip

Pertama, lubang hitam tidak bisa eksis tanpa batas. Dan semua berkat penguapan Hawking. Oleh karena itu, orang tidak boleh berpikir bahwa lubang hitam cepat atau lambat akan menelan Semesta.

Kedua, Matahari kita tidak akan menjadi lubang hitam. Karena massa bintang kita tidak akan cukup. Matahari kita lebih mungkin berubah menjadi katai putih (dan itu bukan fakta).

Ketiga, Large Hadron Collider tidak akan menghancurkan Bumi kita dengan menciptakan lubang hitam. Bahkan jika mereka dengan sengaja membuat lubang hitam dan "melepaskannya", karena ukurannya yang kecil, ia akan menyerap planet kita untuk waktu yang sangat, sangat lama.

Keempat, jangan berpikir bahwa lubang hitam adalah "lubang" di luar angkasa. Lubang hitam adalah benda berbentuk bola. Makanya mayoritas berpendapat bahwa lubang hitam mengarah ke alam semesta paralel. Namun, fakta ini belum terbukti.

Kelima, lubang hitam tidak memiliki warna. Itu terdeteksi baik oleh sinar-X atau dengan latar belakang galaksi dan bintang lain (efek lensa).

Karena kenyataan bahwa orang sering mengacaukan lubang hitam dengan lubang cacing (yang sebenarnya ada), konsep-konsep ini tidak dibedakan di antara orang-orang biasa. Lubang cacing benar-benar memungkinkan Anda untuk bergerak dalam ruang dan waktu, tetapi sejauh ini hanya dalam teori.

Hal-hal kompleks dalam istilah sederhana

Sulit untuk menggambarkan fenomena seperti lubang hitam secara sederhana. Jika Anda menganggap diri Anda seorang teknisi yang berpengalaman dalam ilmu pasti, maka saya menyarankan Anda untuk membaca karya para ilmuwan secara langsung. Jika ingin tahu lebih banyak tentang fenomena ini, maka bacalah tulisan Stephen Hawking. Dia melakukan banyak hal untuk sains, dan terutama di bidang lubang hitam. Penguapan lubang hitam dinamai menurut namanya. Dia adalah pendukung pendekatan pedagogis, dan karena itu semua karyanya akan dapat dimengerti bahkan oleh orang biasa.

Buku:
- Lubang Hitam dan Alam Semesta Muda, 1993.
- Singkatnya 2001.
- "Sejarah Terpendek Semesta 2005" tahun ini.

Saya terutama ingin merekomendasikan film sains populernya, yang akan memberi tahu Anda dalam bahasa yang dapat dimengerti tidak hanya tentang lubang hitam, tetapi juga tentang Semesta secara umum:
- "Alam Semesta Stephen Hawking" - serangkaian 6 episode.
- "Jauh ke Alam Semesta dengan Stephen Hawking" - serangkaian 3 episode.
Semua film ini telah diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia dan sering ditayangkan di saluran Discovery.

Terima kasih atas perhatian Anda!

Kiat Sains & Teknologi Terbaru:

Apakah saran ini membantu Anda? Anda dapat membantu proyek dengan menyumbangkan jumlah berapa pun yang Anda inginkan untuk pengembangannya. Misalnya, 20 rubel. Atau lebih:)

Hak cipta gambar Thinkstock

Mungkin Anda berpikir bahwa seseorang yang telah jatuh ke dalam lubang hitam sedang menunggu kematian instan. Kenyataannya, nasibnya mungkin jauh lebih mengejutkan, kata koresponden.

Apa yang akan terjadi pada Anda jika Anda jatuh ke dalam lubang hitam? Mungkin Anda berpikir bahwa Anda akan dihancurkan - atau, sebaliknya, dicabik-cabik? Namun pada kenyataannya, semuanya jauh lebih asing.

Saat Anda jatuh ke dalam lubang hitam, kenyataan akan terbelah menjadi dua. Dalam satu kenyataan, Anda akan langsung dibakar, di sisi lain, Anda akan menyelam jauh ke dalam lubang hitam hidup-hidup dan tidak terluka.

Di dalam lubang hitam, hukum fisika yang kita kenal tidak berlaku. Menurut Albert Einstein, gravitasi membelokkan ruang. Jadi, dengan adanya objek dengan kepadatan yang cukup, kontinum ruang-waktu di sekitarnya dapat berubah bentuk sedemikian rupa sehingga sebuah lubang terbentuk dalam kenyataan itu sendiri.

Sebuah bintang masif yang telah menghabiskan semua bahan bakarnya dapat berubah menjadi jenis materi superpadat yang diperlukan untuk munculnya bagian alam semesta yang melengkung seperti itu. Sebuah bintang yang runtuh karena beratnya sendiri menyeret sepanjang kontinum ruang-waktu di sekitarnya. Medan gravitasi menjadi sangat kuat sehingga bahkan cahaya tidak dapat lepas darinya. Akibatnya, area di mana bintang itu sebelumnya berada menjadi benar-benar hitam - inilah lubang hitamnya.

Hak cipta gambar Thinkstock Keterangan gambar Tidak ada yang benar-benar tahu apa yang terjadi di dalam lubang hitam.

Permukaan luar lubang hitam disebut cakrawala peristiwa. Ini adalah batas bola di mana keseimbangan tercapai antara kekuatan medan gravitasi dan upaya cahaya yang mencoba melarikan diri dari lubang hitam. Jika Anda melintasi cakrawala peristiwa, tidak mungkin untuk melarikan diri.

Cakrawala peristiwa memancarkan energi. Karena efek kuantum, aliran partikel panas memancar ke Semesta muncul di atasnya. Fenomena ini disebut radiasi Hawking - untuk menghormati fisikawan teoretis Inggris Stephen Hawking yang menggambarkannya. Terlepas dari kenyataan bahwa materi tidak dapat lepas dari cakrawala peristiwa, lubang hitam, bagaimanapun, "menguap" - seiring waktu, ia akhirnya akan kehilangan massanya dan menghilang.

Saat kita bergerak lebih dalam ke lubang hitam, ruang-waktu terus melengkung dan menjadi melengkung tak terhingga di pusatnya. Titik ini dikenal sebagai singularitas gravitasi. Ruang dan waktu tidak lagi memiliki arti apa pun di dalamnya, dan semua hukum fisika yang kita ketahui, untuk deskripsi yang diperlukan kedua konsep ini, tidak lagi berlaku.

Tidak ada yang tahu apa yang sebenarnya menunggu seseorang yang telah jatuh ke pusat lubang hitam. Alam semesta lain? Pelupaan? Dinding belakang rak buku, seperti di film fiksi ilmiah Amerika "Interstellar"? Itu adalah misteri.

Mari kita bernalar - menggunakan contoh Anda - tentang apa yang terjadi jika Anda secara tidak sengaja jatuh ke dalam lubang hitam. Dalam eksperimen ini, Anda akan ditemani oleh seorang pengamat luar - sebut saja dia Anna. Jadi Anna, pada jarak yang aman, melihat dengan ngeri saat Anda mendekati tepi lubang hitam. Dari sudut pandangnya, peristiwa akan berkembang dengan cara yang sangat aneh.

Saat Anda semakin dekat ke cakrawala peristiwa, Anna akan melihat Anda meregangkan panjang dan lebarnya menyempit, seolah-olah dia melihat Anda melalui kaca pembesar raksasa. Selain itu, semakin dekat Anda terbang ke cakrawala peristiwa, semakin Anna akan merasa bahwa kecepatan Anda menurun.

Hak cipta gambar Thinkstock Keterangan gambar Di pusat lubang hitam, ruang melengkung tanpa batas.

Anda tidak akan dapat meneriaki Anna (karena tidak ada suara yang ditransmisikan dalam ruang hampa), tetapi Anda dapat mencoba memberi sinyal padanya dalam kode Morse menggunakan senter iPhone Anda. Namun, sinyal Anda akan mencapainya pada interval yang meningkat, dan frekuensi cahaya yang dipancarkan oleh senter akan bergeser ke bagian spektrum merah (panjang gelombang panjang). Begini tampilannya: "Urutan, urut, urut, urut...".

Saat Anda mencapai cakrawala peristiwa, dari sudut pandang Anna, Anda akan membeku di tempat, seolah-olah seseorang menghentikan pemutaran. Anda akan tetap tidak bergerak, membentang di permukaan cakrawala peristiwa, dan panas yang terus meningkat akan mulai mengambil alih Anda.

Dari sudut pandang Anna, Anda akan perlahan terbunuh oleh peregangan ruang, penghentian waktu, dan panasnya radiasi Hawking. Sebelum Anda melintasi cakrawala peristiwa dan jauh ke kedalaman lubang hitam, Anda akan ditinggalkan dengan abu.

Tetapi jangan buru-buru memesan layanan peringatan - mari lupakan Anna sejenak dan lihat pemandangan mengerikan ini dari sudut pandang Anda. Dan dari sudut pandang Anda, sesuatu yang lebih aneh akan terjadi, yaitu, sama sekali tidak ada yang istimewa.

Anda terbang langsung ke salah satu titik paling menyeramkan di alam semesta tanpa mengalami goncangan sedikit pun - belum lagi peregangan ruang, pelebaran waktu, atau panas radiasi. Ini karena Anda sedang jatuh bebas dan karena itu tidak merasakan berat badan Anda - inilah yang disebut Einstein sebagai "ide terbaik" dalam hidupnya.

Memang, cakrawala peristiwa bukanlah dinding bata di ruang angkasa, tetapi sebuah fenomena yang dikondisikan oleh sudut pandang pengamat. Seorang pengamat yang tetap berada di luar lubang hitam tidak dapat melihat ke dalam melalui cakrawala peristiwa, tetapi itu adalah masalahnya, bukan milik Anda. Dari sudut pandang Anda, tidak ada cakrawala.

Jika dimensi lubang hitam kita lebih kecil, Anda akan benar-benar mengalami masalah - gravitasi akan bekerja pada tubuh Anda secara tidak merata, dan Anda akan ditarik ke dalam pasta. Tapi untungnya bagi Anda, lubang hitam ini besar - jutaan kali lebih masif dari Matahari, jadi gaya gravitasinya cukup lemah sehingga bisa diabaikan.

Hak cipta gambar Thinkstock Keterangan gambar Anda tidak bisa kembali dan keluar dari lubang hitam, sama seperti tidak ada dari kita yang bisa kembali ke masa lalu.

Di dalam lubang hitam yang cukup besar, Anda bahkan dapat menjalani sisa hidup Anda secara normal sampai Anda mati dalam singularitas gravitasi.

Anda mungkin bertanya, seberapa normal kehidupan seseorang, bertentangan dengan keinginan mereka, ditarik ke dalam lubang dalam kontinum ruang-waktu tanpa ada kesempatan untuk keluar?

Tetapi jika Anda memikirkannya, kita semua tahu perasaan ini - hanya dalam kaitannya dengan waktu, dan bukan dengan ruang. Waktu hanya berjalan maju dan tidak pernah mundur, dan itu benar-benar menyeret kita di luar kehendak kita, meninggalkan kita tidak ada kesempatan untuk kembali ke masa lalu.

Ini bukan sekedar analogi. Lubang hitam membengkokkan kontinum ruang-waktu sedemikian rupa sehingga di dalam cakrawala peristiwa, waktu dan ruang dibalik. Dalam arti tertentu, bukan ruang yang menarik Anda ke singularitas, tetapi waktu. Anda tidak dapat kembali dan keluar dari lubang hitam, sama seperti tidak ada dari kita yang dapat melakukan perjalanan ke masa lalu.

Mungkin sekarang Anda bertanya-tanya ada apa dengan Anna. Anda terbang ke ruang kosong lubang hitam dan Anda baik-baik saja, dan dia berduka atas kematian Anda, mengklaim bahwa Anda dibakar oleh radiasi Hawking dari luar cakrawala peristiwa. Apakah dia berhalusinasi?

Nyatanya, pernyataan Anna benar sekali. Dari sudut pandangnya, Anda memang digoreng di cakrawala peristiwa. Dan itu bukan ilusi. Anna bahkan dapat mengumpulkan abu Anda dan mengirimkannya ke keluarga Anda.

Hak cipta gambar Thinkstock Keterangan gambar Cakrawala peristiwa bukanlah dinding bata, itu permeabel

Faktanya adalah, menurut hukum fisika kuantum, dari sudut pandang Anna, Anda tidak dapat melintasi cakrawala peristiwa dan harus tetap berada di luar lubang hitam, karena informasi tidak pernah hilang secara permanen. Setiap informasi yang bertanggung jawab atas keberadaan Anda harus tetap berada di permukaan luar cakrawala peristiwa - jika tidak, dari sudut pandang Anna, hukum fisika akan dilanggar.

Di sisi lain, hukum fisika juga mengharuskan Anda terbang melalui cakrawala peristiwa hidup-hidup dan tidak terluka, tanpa menemui partikel panas atau fenomena tidak biasa lainnya di jalan Anda. Jika tidak, teori relativitas umum akan dilanggar.

Jadi hukum fisika ingin Anda berada di luar lubang hitam (sebagai tumpukan abu) dan di dalamnya (aman dan sehat) pada saat yang bersamaan. Dan satu poin penting lagi: menurut prinsip umum mekanika kuantum, informasi tidak dapat dikloning. Anda harus berada di dua tempat pada waktu yang sama, tetapi hanya dalam satu contoh.

Fisikawan menyebut fenomena paradoks semacam itu sebagai istilah "hilangnya informasi dalam lubang hitam". Untungnya, di tahun 1990-an ilmuwan berhasil memecahkan paradoks ini.

Fisikawan Amerika Leonard Susskind menyadari bahwa sebenarnya tidak ada paradoks, karena tidak ada yang akan melihat kloning Anda. Anna akan menonton salah satu spesimen Anda, dan Anda akan menonton yang lain. Anda dan Anna tidak akan pernah bertemu lagi dan Anda tidak akan bisa membandingkan pengamatan. Dan tidak ada pengamat ketiga yang bisa mengawasi Anda baik dari luar maupun dari dalam lubang hitam pada saat yang bersamaan. Dengan demikian, hukum fisika tidak dilanggar.

Kecuali jika Anda ingin tahu mana dari contoh Anda yang nyata dan mana yang tidak. Apakah Anda benar-benar hidup atau mati?

Hak cipta gambar Thinkstock Keterangan gambar Akankah orang itu terbang melalui cakrawala peristiwa tanpa cedera, atau menabrak dinding api?

Masalahnya, tidak ada "kenyataan". Realitas tergantung pada pengamat. Ada "benar-benar" dari sudut pandang Anna dan "sangat" dari sudut pandang Anda. Itu saja.

Hampir semua. Pada musim panas 2012, fisikawan Ahmed Almheiri, Donald Marolph, Joe Polchinski, dan James Sully, yang secara kolektif dikenal dengan nama belakang mereka sebagai AMPS, mengusulkan eksperimen pemikiran yang mengancam pemahaman kita tentang lubang hitam.

Menurut para ilmuwan, resolusi kontradiksi yang diusulkan oleh Süsskind didasarkan pada fakta bahwa ketidaksepakatan dalam penilaian tentang apa yang terjadi antara Anda dan Anna dimediasi oleh cakrawala peristiwa. Tidak masalah jika Anna benar-benar melihat salah satu dari dua spesimen Anda mati dalam api radiasi Hawking, karena cakrawala peristiwa mencegahnya melihat spesimen kedua Anda terbang jauh ke dalam lubang hitam.

Tetapi bagaimana jika Anna memiliki cara untuk mengetahui apa yang terjadi di sisi lain cakrawala peristiwa tanpa melintasinya?

Relativitas umum memberi tahu kita bahwa ini tidak mungkin, tetapi mekanika kuantum sedikit mengaburkan aturan yang sulit. Anna bisa saja mengintip melampaui cakrawala peristiwa dengan apa yang disebut Einstein sebagai "aksi jarak jauh yang menakutkan".

Kita berbicara tentang belitan kuantum - sebuah fenomena di mana keadaan kuantum dari dua atau lebih partikel yang dipisahkan oleh ruang, secara misterius menjadi saling bergantung. Partikel-partikel ini sekarang membentuk satu kesatuan yang utuh dan tidak dapat dibagi, dan informasi yang diperlukan untuk menggambarkan keseluruhan ini tidak terkandung dalam partikel ini atau itu, tetapi dalam hubungan di antara mereka.

Ide yang dikemukakan oleh AMPS adalah sebagai berikut. Misalkan Anna mengambil partikel di dekat cakrawala peristiwa - sebut saja partikel A.

Jika versinya tentang apa yang terjadi pada Anda benar, yaitu, Anda terbunuh oleh radiasi Hawking di luar lubang hitam, maka partikel A harus saling berhubungan dengan partikel lain, B, yang juga harus berada di luar peristiwa. cakrawala.

Hak cipta gambar Thinkstock Keterangan gambar Lubang hitam dapat menarik materi dari bintang terdekat

Jika visi Anda tentang peristiwa sesuai dengan kenyataan, dan Anda hidup dan sehat di dalam, maka partikel A harus saling berhubungan dengan partikel C, yang terletak di suatu tempat di dalam lubang hitam.

Keindahan teori ini adalah bahwa setiap partikel hanya dapat saling berhubungan dengan satu partikel lainnya. Ini berarti bahwa partikel A terhubung baik ke partikel B atau ke partikel C, tetapi tidak dengan keduanya pada saat yang bersamaan.

Jadi Anna mengambil partikel A-nya dan menjalankannya melalui mesin decoding keterjeratan yang dimilikinya, yang memberikan jawaban apakah partikel ini berasosiasi dengan partikel B atau dengan partikel C.

Jika jawabannya adalah C, sudut pandang Anda telah berlaku melanggar hukum mekanika kuantum. Jika partikel A terhubung ke partikel C, yang terletak di kedalaman lubang hitam, maka informasi yang menjelaskan saling ketergantungan mereka selamanya hilang dari Anna, yang bertentangan dengan hukum kuantum, yang menurutnya informasi tidak pernah hilang.

Jika jawabannya B, maka, bertentangan dengan prinsip relativitas umum, Anna benar. Jika partikel A terikat pada partikel B, Anda benar-benar telah dibakar oleh radiasi Hawking. Alih-alih terbang melalui cakrawala peristiwa, seperti yang diminta relativitas, Anda menabrak dinding api.

Jadi kita kembali ke pertanyaan yang kita mulai - apa yang terjadi pada seseorang yang masuk ke dalam lubang hitam? Apakah itu akan terbang melalui cakrawala peristiwa tanpa cedera berkat kenyataan yang secara mengejutkan bergantung pada pengamat, atau akan menabrak dinding api ( hitamlubangfirewall, jangan bingung dengan istilah komputerfirewall, "firewall", perangkat lunak yang melindungi komputer Anda di jaringan dari penyusupan yang tidak sah - Ed.)?

Tidak ada yang tahu jawaban atas pertanyaan ini, salah satu masalah paling kontroversial dalam fisika teoretis.

Selama lebih dari 100 tahun, para ilmuwan telah mencoba untuk mendamaikan prinsip-prinsip relativitas umum dan fisika kuantum, dengan harapan bahwa pada akhirnya satu atau yang lain akan menang. Penyelesaian paradoks "dinding api" harus menjawab pertanyaan prinsip mana yang berlaku dan membantu fisikawan menciptakan teori yang komprehensif.

Hak cipta gambar Thinkstock Keterangan gambar Atau mungkin lain kali mengirim Anna ke lubang hitam?

Solusi untuk paradoks hilangnya informasi mungkin terletak pada mesin pengurai kata Anna. Sangat sulit untuk menentukan dengan partikel lain partikel A mana yang saling berhubungan. Fisikawan Daniel Harlow dari Universitas Princeton di New Jersey dan Patrick Hayden, sekarang di Universitas Stanford di California di California, bertanya-tanya berapa lama waktu yang dibutuhkan.

Pada tahun 2013, mereka menghitung bahwa bahkan dengan komputer tercepat yang mungkin menurut hukum fisika, Anna akan membutuhkan waktu yang sangat lama untuk menguraikan hubungan antar partikel - begitu lama sehingga pada saat dia mendapatkan jawabannya , lubang hitam akan menguap dahulu kala.

Jika demikian, kemungkinan Anna sama sekali tidak ditakdirkan untuk mengetahui sudut pandang siapa yang benar. Dalam hal ini, kedua cerita akan tetap benar pada saat yang sama, kenyataan akan tergantung pada pengamat, dan tidak ada hukum fisika yang akan dilanggar.

Selain itu, hubungan antara perhitungan yang sangat kompleks (yang tampaknya tidak mampu dilakukan oleh pengamat kita) dan kontinum ruang-waktu dapat mendorong fisikawan ke beberapa refleksi teoretis baru.

Jadi, lubang hitam bukan hanya objek berbahaya dalam perjalanan ekspedisi antarbintang, tetapi juga laboratorium teoretis di mana variasi sekecil apa pun dalam hukum fisika tumbuh sedemikian rupa sehingga tidak dapat lagi diabaikan.

Jika sifat sebenarnya dari realitas terletak di suatu tempat, tempat terbaik untuk mencarinya adalah di lubang hitam. Tetapi sementara kami tidak memiliki pemahaman yang jelas tentang seberapa aman cakrawala peristiwa bagi manusia, lebih aman untuk menonton pencarian dari luar. Dalam kasus ekstrim, Anda dapat mengirim Anna ke dalam lubang hitam lain kali - sekarang giliran dia.

Konsep lubang hitam diketahui semua orang - mulai dari anak sekolah hingga orang tua, digunakan dalam literatur sains dan fiksi, di media kuning dan di konferensi ilmiah. Tapi tidak semua orang tahu apa sebenarnya lubang ini.

Dari sejarah lubang hitam

1783 Hipotesis pertama tentang keberadaan fenomena seperti lubang hitam diajukan pada tahun 1783 oleh ilmuwan Inggris John Michell. Dalam teorinya, ia menggabungkan dua kreasi Newton - optik dan mekanika. Ide Michell adalah ini: jika cahaya adalah aliran partikel kecil, maka, seperti semua benda lain, partikel harus mengalami gaya tarik medan gravitasi. Ternyata semakin masif bintang, semakin sulit bagi cahaya untuk menolak daya tariknya. 13 tahun setelah Michell, astronom dan matematikawan Prancis Laplace mengajukan (kemungkinan besar secara independen dari rekan Inggrisnya) teori serupa.

1915 Namun, semua karya mereka tetap tidak diklaim hingga awal abad ke-20. Pada tahun 1915, Albert Einstein menerbitkan Teori Relativitas Umum dan menunjukkan bahwa gravitasi adalah kelengkungan ruang-waktu yang disebabkan oleh materi, dan beberapa bulan kemudian, astronom dan fisikawan teoretis Jerman Karl Schwarzschild menggunakannya untuk memecahkan masalah astronomi tertentu. Dia menjelajahi struktur ruang-waktu melengkung di sekitar Matahari dan menemukan kembali fenomena lubang hitam.

(John Wheeler menciptakan istilah "lubang hitam")

1967 Fisikawan Amerika John Wheeler menguraikan ruang yang dapat diremas, seperti selembar kertas, menjadi titik yang sangat kecil dan disebut sebagai "Lubang Hitam".

1974 Fisikawan Inggris Stephen Hawking membuktikan bahwa lubang hitam, meskipun menelan materi tanpa kembali, dapat memancarkan radiasi dan akhirnya menguap. Fenomena ini disebut "Radiasi Hawking".

Dewasa ini. Penelitian terbaru tentang pulsar dan quasar, serta penemuan radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik, akhirnya memungkinkan untuk menggambarkan konsep lubang hitam itu sendiri. Pada tahun 2013, awan gas G2 datang sangat dekat dengan Lubang Hitam dan kemungkinan besar akan diserap olehnya, mengamati proses yang unik akan memberikan peluang besar untuk penemuan baru fitur lubang hitam.

Apa sebenarnya lubang hitam itu?

Penjelasan singkat tentang fenomena tersebut terdengar seperti ini. Lubang hitam adalah wilayah ruang-waktu yang daya tarik gravitasinya begitu kuat sehingga tidak ada objek, termasuk kuanta cahaya, yang dapat meninggalkannya.

Sebuah lubang hitam pernah menjadi bintang masif. Selama reaksi termonuklir mempertahankan tekanan tinggi di perutnya, semuanya tetap normal. Namun seiring waktu, pasokan energi habis dan benda angkasa, di bawah pengaruh gravitasinya sendiri, mulai menyusut. Tahap terakhir dari proses ini adalah runtuhnya inti bintang dan pembentukan lubang hitam.

• 1. Pengeluaran jet lubang hitam dengan kecepatan tinggi


• 2. Disk materi tumbuh menjadi lubang hitam


• 3. Lubang hitam


• 4. Skema terperinci dari wilayah lubang hitam


• 5. Ukuran pengamatan baru yang ditemukan

Teori yang paling umum mengatakan bahwa ada fenomena serupa di setiap galaksi, termasuk di pusat Bima Sakti kita. Gravitasi lubang yang besar mampu menahan beberapa galaksi di sekitarnya, mencegah mereka menjauh satu sama lain. "Cakupan wilayah" bisa berbeda, semuanya tergantung pada massa bintang yang telah berubah menjadi lubang hitam, dan bisa ribuan tahun cahaya.

radius Schwarzschild

Sifat utama lubang hitam adalah bahwa materi apa pun yang masuk ke dalamnya tidak akan pernah bisa kembali. Hal yang sama berlaku untuk cahaya. Pada intinya, lubang adalah benda yang sepenuhnya menyerap semua cahaya yang jatuh padanya dan tidak memancarkannya sendiri. Benda-benda seperti itu secara visual dapat muncul sebagai gumpalan kegelapan mutlak.

• 1. Memindahkan materi dengan kecepatan setengah kecepatan cahaya


• 2. Cincin foton


• 3. Cincin foton bagian dalam


• 4. Cakrawala peristiwa di lubang hitam

Berdasarkan Teori Relativitas Umum Einstein, jika sebuah benda mendekati jarak kritis dari pusat lubang, ia tidak dapat kembali lagi. Jarak ini disebut radius Schwarzschild. Apa yang sebenarnya terjadi dalam radius ini tidak diketahui secara pasti, tetapi ada teori yang paling umum. Dipercayai bahwa semua materi lubang hitam terkonsentrasi di titik yang sangat kecil, dan di pusatnya ada objek dengan kepadatan tak terbatas, yang oleh para ilmuwan disebut gangguan tunggal.

Bagaimana itu jatuh ke dalam lubang hitam

(Dalam gambar, lubang hitam Sagitarius A * terlihat seperti sekelompok cahaya yang sangat terang)

Belum lama ini, pada tahun 2011, para ilmuwan menemukan awan gas, memberinya nama sederhana G2, yang memancarkan cahaya yang tidak biasa. Cahaya seperti itu dapat memberikan gesekan pada gas dan debu, yang disebabkan oleh aksi lubang hitam Sagitarius A * dan yang berputar di sekitarnya dalam bentuk piringan akresi. Dengan demikian, kita menjadi pengamat fenomena menakjubkan penyerapan awan gas oleh lubang hitam supermasif.

Menurut penelitian terbaru, pendekatan terdekat ke lubang hitam akan terjadi pada Maret 2014. Kita dapat membuat ulang gambaran bagaimana tontonan yang menarik ini akan dimainkan.

• 1. Saat pertama kali muncul dalam data, awan gas menyerupai bola gas dan debu yang sangat besar.


• 2. Sekarang, per Juni 2013, awan itu berjarak puluhan miliar kilometer dari lubang hitam. Itu jatuh ke dalamnya dengan kecepatan 2500 km / s.


• 3. Awan diperkirakan akan melewati lubang hitam, tetapi gaya pasang surut yang disebabkan oleh perbedaan gaya tarik yang bekerja pada tepi depan dan belakang awan akan menyebabkannya menjadi semakin memanjang.


• 4. Setelah awan pecah, sebagian besar kemungkinan besar akan bergabung dengan cakram akresi di sekitar Sagitarius A*, menghasilkan gelombang kejut di dalamnya. Suhu akan naik hingga beberapa juta derajat.


• 5. Sebagian awan akan jatuh langsung ke lubang hitam. Tidak ada yang tahu persis apa yang akan terjadi pada zat ini, tetapi diperkirakan bahwa dalam proses jatuh itu akan memancarkan aliran sinar-X yang kuat, dan tidak ada orang lain yang akan melihatnya.

Video: lubang hitam menelan awan gas

(Simulasi komputer tentang seberapa banyak awan gas G2 akan dihancurkan dan dikonsumsi oleh lubang hitam Sagitarius A*)

Apa yang ada di dalam lubang hitam?

Ada teori yang mengklaim bahwa lubang hitam di dalamnya praktis kosong, dan semua massanya terkonsentrasi di titik yang sangat kecil yang terletak di pusatnya - singularitas.

Menurut teori lain yang telah ada selama setengah abad, segala sesuatu yang jatuh ke dalam lubang hitam akan masuk ke alam semesta lain yang terletak di dalam lubang hitam itu sendiri. Sekarang teori ini bukan yang utama.

Dan ada teori ketiga, paling modern dan ulet, yang menurutnya segala sesuatu yang jatuh ke dalam lubang hitam larut dalam getaran string di permukaannya, yang ditetapkan sebagai cakrawala peristiwa.

Jadi apa itu cakrawala peristiwa? Mustahil untuk melihat ke dalam lubang hitam bahkan dengan teleskop yang sangat kuat, karena bahkan cahaya, yang masuk ke dalam corong kosmik raksasa, tidak memiliki kesempatan untuk muncul kembali. Segala sesuatu yang entah bagaimana dapat dipertimbangkan ada di sekitarnya.

Cakrawala peristiwa adalah garis permukaan bersyarat dari mana tidak ada (baik gas, debu, bintang, maupun cahaya) yang dapat melarikan diri. Dan ini adalah titik tidak bisa kembali yang sangat misterius di lubang hitam Semesta.

Semua orang tahu bahwa di luar angkasa terdapat bintang, planet, asteroid, dan komet yang dapat diamati dengan mata telanjang atau melalui teleskop. Diketahui juga bahwa ada benda luar angkasa khusus - lubang hitam.

Sebuah bintang bisa berubah menjadi lubang hitam pada akhir hidupnya. Selama transformasi ini, bintang dikompresi dengan sangat kuat, sementara massanya kekal. Bintang berubah menjadi bola kecil tapi sangat berat. Jika kita berasumsi bahwa planet Bumi kita menjadi lubang hitam, maka diameternya dalam keadaan ini hanya akan menjadi 9 milimeter. Tetapi Bumi tidak akan bisa berubah menjadi lubang hitam, karena reaksi yang sama sekali berbeda terjadi di inti planet, tidak sama seperti di bintang.

Kompresi dan pemadatan bintang yang begitu kuat berasal dari fakta bahwa di bawah pengaruh reaksi termonuklir di pusat bintang, gaya tariknya sangat meningkat dan mulai menarik permukaan bintang ke pusatnya. Secara bertahap, tingkat di mana bintang berkontraksi meningkat dan akhirnya mulai melebihi kecepatan cahaya. Ketika sebuah bintang mencapai keadaan ini, ia berhenti bersinar, karena partikel cahaya - kuanta - tidak dapat mengatasi gaya tarik-menarik. Bintang dalam keadaan ini berhenti memancarkan cahaya, ia tetap "di dalam" jari-jari gravitasi - batas di mana semua benda tertarik ke permukaan bintang. Para astronom menyebut batas ini sebagai cakrawala peristiwa. Dan di luar batas ini, gravitasi lubang hitam berkurang. Karena partikel cahaya tidak dapat mengatasi batas gravitasi bintang, lubang hitam hanya dapat dideteksi menggunakan instrumen, misalnya, jika karena alasan yang tidak diketahui sebuah pesawat ruang angkasa atau benda lain - komet atau asteroid - mulai mengubah lintasannya, maka sebagian besar kemungkinan besar ia berada di bawah pengaruh gaya gravitasi lubang hitam. Objek luar angkasa yang dikendalikan dalam situasi seperti itu harus segera menyalakan semua mesin dan meninggalkan zona daya tarik berbahaya, dan jika tidak ada daya yang cukup, maka ia pasti akan ditelan oleh lubang hitam.

Jika Matahari bisa berubah menjadi lubang hitam, maka planet-planet tata surya akan berada di dalam radius gravitasi Matahari dan akan menarik dan menyerapnya. Beruntung bagi kami, ini tidak akan terjadi. hanya bintang yang sangat besar dan masif yang bisa berubah menjadi lubang hitam. Matahari terlalu kecil untuk itu. Dalam proses evolusi, Matahari kemungkinan besar akan menjadi katai hitam yang punah. Lubang hitam lain yang sudah ada di luar angkasa tidak berbahaya bagi planet kita dan pesawat ruang angkasa duniawi - mereka terlalu jauh dari kita.

Dalam serial populer "The Big Bang Theory", yang dapat Anda tonton, Anda tidak akan mempelajari rahasia penciptaan Semesta atau penyebab lubang hitam di luar angkasa. Karakter utama bersemangat tentang sains dan bekerja di departemen fisika di universitas. Mereka terus-menerus masuk ke berbagai situasi konyol yang menyenangkan untuk ditonton.

Baik bagi para ilmuwan abad yang lalu, dan bagi para peneliti di zaman kita, misteri terbesar ruang angkasa adalah lubang hitam. Apa yang ada di dalam sistem fisika yang sama sekali asing ini? Hukum apa yang berlaku di sana? Bagaimana waktu berlalu di lubang hitam, dan mengapa bahkan kuanta cahaya pun tidak bisa keluar dari sana? Sekarang kita akan mencoba, tentu saja, dari sudut pandang teori, dan bukan praktik, untuk memahami apa yang ada di dalam lubang hitam, mengapa pada prinsipnya ia terbentuk dan ada, bagaimana ia menarik benda-benda di sekitarnya.

Pertama, mari kita gambarkan objek ini.

Jadi, wilayah ruang tertentu di Semesta disebut lubang hitam. Mustahil untuk memilihnya sebagai bintang atau planet yang terpisah, karena itu bukan benda padat atau gas. Tanpa pemahaman dasar tentang apa itu ruangwaktu dan bagaimana dimensi ini dapat berubah, mustahil untuk memahami apa yang ada di dalam lubang hitam. Faktanya kawasan ini bukan hanya satu kesatuan spasial. yang mendistorsi baik tiga dimensi yang kita ketahui (panjang, lebar dan tinggi) dan garis waktu. Para ilmuwan yakin bahwa di area cakrawala (yang disebut area di sekitar lubang), waktu memiliki makna spasial dan dapat bergerak maju dan mundur.

Pelajari rahasia gravitasi

Jika kita ingin memahami apa yang ada di dalam lubang hitam, kita akan membahas secara rinci apa itu gravitasi. Fenomena inilah yang merupakan kunci dalam memahami sifat dari apa yang disebut "lubang cacing", yang bahkan cahaya pun tidak dapat melarikan diri. Gravitasi adalah interaksi antara semua benda yang memiliki basis material. Kekuatan gravitasi seperti itu tergantung pada komposisi molekul tubuh, pada konsentrasi atom, dan juga pada komposisinya. Semakin banyak partikel yang runtuh di suatu area ruang tertentu, semakin besar gaya gravitasinya. Ini terkait erat dengan Teori Big Bang, ketika alam semesta kita seukuran kacang polong. Itu adalah keadaan singularitas maksimum, dan sebagai akibat dari kilatan kuanta cahaya, ruang mulai mengembang karena fakta bahwa partikel-partikel itu saling tolak. Justru sebaliknya digambarkan oleh para ilmuwan sebagai lubang hitam. Apa yang ada di dalam benda seperti itu menurut TBZ? Singularitas, yang sama dengan indikator yang melekat di Semesta kita pada saat kelahirannya.

Bagaimana materi bisa masuk ke lubang cacing?

Ada pendapat bahwa seseorang tidak akan pernah bisa memahami apa yang terjadi di dalam lubang hitam. Karena, begitu di sana, dia akan benar-benar dihancurkan oleh gravitasi dan gravitasi. Sebenarnya, hal ini tidak benar. Ya, memang, lubang hitam adalah wilayah singularitas, di mana semuanya terkompresi secara maksimal. Tapi ini sama sekali bukan "penyedot debu ruang angkasa", yang mampu menarik semua planet dan bintang ke dalam dirinya sendiri. Objek material apa pun yang ada di cakrawala peristiwa akan mengamati distorsi ruang dan waktu yang kuat (sejauh ini, unit-unit ini terpisah). Sistem geometri Euclidean akan mulai goyah, dengan kata lain, mereka akan berpotongan, garis-garis figur stereometrik akan berhenti menjadi akrab. Adapun waktu, secara bertahap akan melambat. Semakin dekat Anda ke lubang, semakin lambat jam akan bergerak relatif terhadap waktu Bumi, tetapi Anda tidak akan menyadarinya. Saat menabrak "lubang cacing", tubuh akan jatuh dengan kecepatan nol, tetapi unit ini akan sama dengan tak terhingga. kelengkungan, yang menyamakan tak hingga menjadi nol, yang akhirnya menghentikan waktu di wilayah singularitas.

Respons terhadap cahaya yang dipancarkan

Satu-satunya objek di luar angkasa yang menarik cahaya adalah lubang hitam. Apa yang ada di dalamnya dan dalam bentuk apa tidak diketahui, tetapi mereka percaya bahwa ini adalah kegelapan pekat, yang tidak mungkin dibayangkan. Kuanta ringan, semakin ke sana, tidak hilang begitu saja. Massa mereka dikalikan dengan massa singularitas, yang membuatnya lebih besar dan memperbesarnya.Jadi, jika Anda menyalakan senter di dalam lubang cacing untuk melihat-lihat, itu tidak akan bersinar. Kuanta yang dipancarkan akan terus-menerus berlipat ganda dengan massa lubang, dan, secara kasar, Anda hanya akan memperburuk situasi Anda.

Lubang hitam di mana-mana

Seperti yang telah kita ketahui, dasar pendidikan adalah gravitasi, yang nilainya jutaan kali lebih besar daripada di Bumi. Gagasan pasti tentang apa yang diberikan lubang hitam kepada dunia oleh Karl Schwarzschild, yang, pada kenyataannya, menemukan cakrawala peristiwa dan titik tidak dapat kembali, dan juga menetapkan bahwa nol dalam keadaan singularitas sama dengan tak terhingga. . Menurutnya, lubang hitam bisa terbentuk di mana saja di luar angkasa. Dalam hal ini, benda material tertentu yang berbentuk bola harus mencapai jari-jari gravitasi. Misalnya, massa planet kita harus sesuai dengan volume satu kacang polong untuk menjadi lubang hitam. Dan Matahari harus memiliki diameter 5 kilometer dengan massanya - maka kondisinya akan menjadi tunggal.

Cakrawala formasi dunia baru

Hukum fisika dan geometri bekerja dengan sempurna di bumi dan di luar angkasa, di mana ruang dekat dengan ruang hampa. Tapi mereka benar-benar kehilangan signifikansi mereka di cakrawala peristiwa. Itulah sebabnya, dari sudut pandang matematis, tidak mungkin menghitung apa yang ada di dalam lubang hitam. Gambar-gambar yang dapat Anda hasilkan jika Anda membengkokkan ruang sesuai dengan ide-ide kami tentang dunia tentu jauh dari kebenaran. Hanya ditetapkan bahwa waktu di sini berubah menjadi unit spasial dan, kemungkinan besar, beberapa dimensi lagi ditambahkan ke yang sudah ada. Ini memungkinkan untuk percaya bahwa dunia yang sama sekali berbeda terbentuk di dalam lubang hitam (foto, seperti yang Anda tahu, tidak akan menunjukkan ini, karena cahaya memakan dirinya sendiri di sana). Alam semesta ini mungkin terdiri dari antimateri, yang saat ini tidak dikenal oleh para ilmuwan. Ada juga versi bahwa sphere of no return hanyalah portal yang mengarah ke dunia lain atau ke titik lain di Semesta kita.

Kelahiran dan kematian

Lebih dari sekadar keberadaan lubang hitam, adalah kelahiran atau hilangnyanya. Bola yang mendistorsi ruang-waktu, seperti yang telah kita ketahui, terbentuk sebagai hasil dari keruntuhan. Ini mungkin ledakan bintang besar, tabrakan dua atau lebih benda di ruang angkasa, dan sebagainya. Tapi bagaimana materi, yang secara teoritis bisa dirasakan, menjadi ranah distorsi waktu? Teka-teki sedang berlangsung. Tapi itu diikuti oleh pertanyaan kedua - mengapa bidang yang tidak bisa kembali seperti itu menghilang? Dan jika lubang hitam menguap, lalu mengapa cahaya dan semua materi kosmik yang mereka tarik tidak keluar darinya? Ketika materi di zona singularitas mulai berkembang, gravitasi secara bertahap berkurang. Akibatnya, lubang hitam larut begitu saja, dan ruang hampa udara biasa tetap berada di tempatnya. Misteri lain mengikuti dari ini - ke mana perginya semua yang ada di dalamnya?

Gravitasi - kunci kita untuk masa depan yang bahagia?

Para peneliti yakin bahwa masa depan energi umat manusia dapat dibentuk oleh lubang hitam. Apa yang ada di dalam sistem ini masih belum diketahui, tetapi dimungkinkan untuk menetapkan bahwa di cakrawala peristiwa, materi apa pun diubah menjadi energi, tetapi, tentu saja, sebagian. Misalnya, seseorang, menemukan dirinya di dekat titik tidak bisa kembali, akan memberikan 10 persen dari materinya untuk diproses menjadi energi. Angka ini cukup kolosal, telah menjadi sensasi di kalangan astronom. Faktanya di Bumi, saat materi diolah menjadi energi hanya sebesar 0,7 persen.