ფიზიკაში შავი ხვრელი განისაზღვრება, როგორც სივრცე-დროის რეგიონი, რომლის გრავიტაციული მიზიდულობა იმდენად ძლიერია, რომ სინათლის სიჩქარით მოძრავი ობიექტებიც კი, მათ შორის თავად სინათლის კვანტაც, ვერ ტოვებენ მას. ამ რეგიონის საზღვარს ეწოდება მოვლენათა ჰორიზონტი, ხოლო მისთვის დამახასიათებელ ზომას - გრავიტაციული რადიუსი, რომელსაც შავი ტყის რადიუსი ეწოდება. შავი ხვრელები სამყაროს ყველაზე იდუმალი ობიექტებია. მათ თავიანთი სამწუხარო სახელი ამერიკელ ასტროფიზიკოს ჯონ უილერს ევალებათ. სწორედ მან 1967 წელს პოპულარულ ლექციაში "ჩვენი სამყარო: ცნობილი და უცნობი" უწოდა ამ სუპერმკვრივ სხეულებს ხვრელები. ადრე ასეთ ობიექტებს ეძახდნენ "ჩამოვარდნილი ვარსკვლავები" ან "კოლაფსერები". მაგრამ ტერმინი „შავი ხვრელი“ გაჩნდა და მისი შეცვლა უბრალოდ შეუძლებელი გახდა. სამყაროში არსებობს ორი სახის შავი ხვრელები: 1 - სუპერმასიური შავი ხვრელები, რომელთა მასა მზის მასაზე მილიონჯერ აღემატება (ითვლება, რომ ასეთი ობიექტები გალაქტიკების ცენტრებშია განლაგებული); 2 - ნაკლებად მასიური შავი ხვრელები, რომლებიც წარმოიქმნება გიგანტური მომაკვდავი ვარსკვლავების შეკუმშვის შედეგად, მათი მასა სამ მზის მასაზე მეტია; როდესაც ვარსკვლავი იკუმშება, მატერია უფრო და უფრო იტკეპნება და შედეგად, ობიექტის მიზიდულობა იმდენად იზრდება, რომ სინათლე მას ვერ გადალახავს. ვერც რადიაცია და ვერც მატერია ვერ აცილებენ შავ ხვრელს. შავი ხვრელები სუპერ ძლიერი გრავიტატორები არიან.

რადიუსს, რომლითაც ვარსკვლავი უნდა შემცირდეს, რათა შავ ხვრელად იქცეს, გრავიტაციული რადიუსი ეწოდება. ვარსკვლავებისგან წარმოქმნილი შავი ხვრელებისთვის ეს მხოლოდ რამდენიმე ათეული კილომეტრია. ორობითი ვარსკვლავის ზოგიერთ წყვილში, ერთ-ერთი მათგანი უხილავია ყველაზე ძლიერი ტელესკოპისთვის, მაგრამ უხილავი კომპონენტის მასა ასეთ გრავიტაციულ სისტემაში აღმოჩნდება ძალიან დიდი. სავარაუდოდ, ასეთი ობიექტები ან ნეიტრონული ვარსკვლავებია ან შავი ხვრელები. ზოგჯერ ასეთ წყვილებში უხილავი კომპონენტები აშორებენ მატერიას ნორმალურ ვარსკვლავს. ამ შემთხვევაში გაზი გამოყოფილია ხილული ვარსკვლავის გარე შრეებიდან და ვარდება უცნობში, სადაც - უხილავ შავ ხვრელში. მაგრამ სანამ ხვრელში ჩავარდება, გაზი ასხივებს სხვადასხვა სიგრძის ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, მათ შორის ძალიან მოკლე რენტგენის ტალღებს. უფრო მეტიც, ნეიტრონული ვარსკვლავის ან შავი ხვრელის მახლობლად, გაზი ხდება ძალიან ცხელი და ხდება ძლიერი მაღალი ენერგიის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების წყარო რენტგენისა და გამა დიაპაზონში. ასეთი გამოსხივება არ გადის დედამიწის ატმოსფეროში, მაგრამ მისი დაკვირვება შესაძლებელია კოსმოსური ტელესკოპების გამოყენებით. შავი ხვრელების ერთ-ერთი სავარაუდო კანდიდატი ითვლება რენტგენის სხივების მძლავრ წყაროდ თანავარსკვლავედში Cygnus.

ყველა ადამიანი, რომელიც ადრე თუ გვიან ეცნობა ასტრონომიას, განიცდის ძლიერ ცნობისმოყვარეობას სამყაროს ყველაზე იდუმალი ობიექტების - შავი ხვრელების მიმართ. ესენი არიან სიბნელის ნამდვილი ოსტატები, რომლებსაც შეუძლიათ „ჩაყლაპონ“ იქვე გავლილი ნებისმიერი ატომ და სინათლესაც კი არ დაუშვან გაქცევა - მათი მიზიდულობა იმდენად ძლიერია. ეს ობიექტები ნამდვილ გამოწვევას წარმოადგენს ფიზიკოსებისა და ასტრონომებისთვის. პირველებმა ჯერ კიდევ ვერ გაიგეს, რა ბედი ეწია მატერიას, რომელიც შავ ხვრელში ჩავარდა, ხოლო მეორენი, თუმცა კოსმოსის ყველაზე ენერგიულ მოვლენებს შავი ხვრელების არსებობით ხსნიან, არასოდეს ჰქონიათ საშუალება დაენახათ რომელიმე მათგანი. პირდაპირ. ჩვენ ვისაუბრებთ ამ ყველაზე საინტერესო ციურ ობიექტებზე, გავარკვევთ, რა არის უკვე აღმოჩენილი და რა რჩება გასარკვევი საიდუმლოების ფარდის ასახსნელად.

რა არის შავი ხვრელი?

სახელწოდება "შავი ხვრელი" (ინგლისურად - შავი ხვრელი) შემოგვთავაზა 1967 წელს ამერიკელმა თეორიულმა ფიზიკოსმა ჯონ არჩიბალდ უილერმა (იხილეთ ფოტო მარცხნივ). ის ემსახურებოდა ციური სხეულის აღნიშვნას, რომლის მიზიდულობა იმდენად ძლიერია, რომ სინათლეც კი არ უშვებს თავის თავს. მაშასადამე, ის „შავია“, რადგან სინათლეს არ ასხივებს.

არაპირდაპირი დაკვირვებები

ეს არის ასეთი საიდუმლოების მიზეზი: რადგან შავი ხვრელები არ ანათებენ, ჩვენ მათ პირდაპირ ვერ ვხედავთ და იძულებულნი ვართ მოვძებნოთ და შევისწავლოთ ისინი მხოლოდ ირიბი მტკიცებულებების გამოყენებით, რომ მათი არსებობა ტოვებს მიმდებარე სივრცეში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ შავი ხვრელი შთანთქავს ვარსკვლავს, ჩვენ ვერ ვხედავთ შავ ხვრელს, მაგრამ შეგვიძლია დავაკვირდეთ მისი ძლიერი გრავიტაციული ველის დამანგრეველ ეფექტებს.

ლაპლასის ინტუიცია

იმისდა მიუხედავად, რომ გამოთქმა "შავი ხვრელი", რომელიც ეხება ვარსკვლავის ევოლუციის ჰიპოთეტურ საბოლოო ეტაპს, რომელიც გრავიტაციის გავლენის ქვეშ ჩავარდა, გაჩნდა შედარებით ცოტა ხნის წინ, წარმოიშვა იდეა ასეთი სხეულების არსებობის შესახებ. ორ საუკუნეზე მეტი ხნის წინ. ინგლისელმა ჯონ მიშელმა და ფრანგმა პიერ-სიმონ დე ლაპლასმა დამოუკიდებლად წამოაყენეს ჰიპოთეზა „უხილავი ვარსკვლავების“ არსებობის შესახებ; მაშინ როცა ისინი ემყარებოდა დინამიკის ჩვეულებრივ კანონებს და ნიუტონის უნივერსალური მიზიდულობის კანონს. დღეს შავმა ხვრელებმა მიიღეს სწორი აღწერა აინშტაინის ფარდობითობის ზოგად თეორიაზე დაყრდნობით.

თავის ნაშრომში „მსოფლიოს სისტემის განცხადება“ (1796) ლაპლასი წერდა: „დედამიწის მსგავსი სიმკვრივის კაშკაშა ვარსკვლავი, რომლის დიამეტრი 250-ჯერ აღემატება მზის დიამეტრს, მისი გრავიტაციული მიზიდულობის გამო. არ დაუშვებს სინათლის სხივებს ჩვენამდე მოხვედრას. აქედან გამომდინარე, შესაძლებელია, რომ ყველაზე დიდი და კაშკაშა ციური სხეულები ამ მიზეზით უხილავი იყოს.

უძლეველი გრავიტაცია

ლაპლასის იდეა ეფუძნებოდა გაქცევის სიჩქარის კონცეფციას (მეორე კოსმოსური სიჩქარე). შავი ხვრელი ისეთი მკვრივი ობიექტია, რომ მის მიზიდულობას შეუძლია შუქის შეკავებაც კი, რომელიც ბუნებაში უმაღლეს სიჩქარეს ავითარებს (თითქმის 300000 კმ/წმ). პრაქტიკაში, შავი ხვრელიდან თავის დასაღწევად, საჭიროა სინათლის სიჩქარეზე მეტი სიჩქარე, მაგრამ ეს შეუძლებელია!

ეს ნიშნავს, რომ ასეთი ვარსკვლავი უხილავი იქნებოდა, რადგან სინათლეც კი ვერ დაძლია მისი ძლიერი გრავიტაცია. აინშტაინმა ეს ფაქტი ახსნა გრავიტაციული ველის გავლენის ქვეშ სინათლის გადახრის ფენომენით. სინამდვილეში, შავი ხვრელის მახლობლად, სივრცე-დრო იმდენად მრუდია, რომ სინათლის სხივების ბილიკები საკუთარ თავზეც იკეტება. იმისათვის, რომ მზე შავ ხვრელად გადავაქციოთ, მთელი მისი მასა 3 კმ რადიუსის მქონე ბურთში მოგვიწევს კონცენტრირება, ხოლო დედამიწა 9 მმ რადიუსის ბურთად!

შავი ხვრელების სახეები

დაახლოებით ათი წლის წინ, დაკვირვებებმა აჩვენა ორი ტიპის შავი ხვრელის არსებობა: ვარსკვლავური, რომლის მასა შედარებულია მზის მასასთან ან ოდნავ აღემატება მას და სუპერმასიური, რომლის მასა რამდენიმე ასეული ათასიდან მილიონამდე მზის მასას შეადგენს. თუმცა, შედარებით ცოტა ხნის წინ, მაღალი რეზოლუციის რენტგენის გამოსახულებებმა და სპექტრებმა, რომლებიც მიღებულ იქნა ხელოვნური თანამგზავრებისგან, როგორიცაა ჩანდრა და XMM-ნიუტონი, წინა პლანზე წამოიწია შავი ხვრელის მესამე ტიპი - საშუალო მასა მზის მასას ათასობითჯერ აღემატება. .

ვარსკვლავური შავი ხვრელები

ვარსკვლავური შავი ხვრელები სხვებზე ადრე გახდა ცნობილი. ისინი წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც მაღალი მასის ვარსკვლავი, თავისი ევოლუციური გზის ბოლოს, ამოიწურება ბირთვული საწვავი და იშლება საკუთარ თავში საკუთარი გრავიტაციის გამო. ვარსკვლავის დამსხვრევას (ცნობილი, როგორც "სუპერნოვას აფეთქება") აქვს კატასტროფული შედეგები: თუ ვარსკვლავის ბირთვი მზის მასაზე 10-ჯერ აღემატება, ვერც ერთი ბირთვული ძალა ვერ გაუძლებს გრავიტაციულ კოლაფსს, რაც გამოიწვევს შავი ხვრელი.

სუპერმასიური შავი ხვრელები

სუპერმასიური შავი ხვრელები, რომლებიც პირველად აღინიშნა ზოგიერთი აქტიური გალაქტიკის ბირთვებში, განსხვავებული წარმოშობისაა. მათ დაბადებასთან დაკავშირებით რამდენიმე ჰიპოთეზა არსებობს: ვარსკვლავური შავი ხვრელი, რომელიც შთანთქავს მის გარშემო არსებულ ყველა ვარსკვლავს მილიონობით წლის განმავლობაში; შავი ხვრელების შერწყმული გროვა; გაზის კოლოსალური ღრუბელი, რომელიც იშლება პირდაპირ შავ ხვრელში. ეს შავი ხვრელები კოსმოსში ყველაზე ენერგიულ ობიექტებს შორისაა. ისინი განლაგებულია ძალიან ბევრი გალაქტიკის ცენტრში, თუ არა ყველა. ჩვენს გალაქტიკაშიც არის ასეთი შავი ხვრელი. ზოგჯერ, ასეთი შავი ხვრელის არსებობის გამო, ამ გალაქტიკების ბირთვები ძალიან კაშკაშა ხდება. ცენტრში შავი ხვრელების მქონე გალაქტიკებს, რომლებიც გარშემორტყმულია დიდი რაოდენობით დაცემით მატერიით და, შესაბამისად, შეუძლიათ უზარმაზარი ენერგიის გამომუშავება, უწოდებენ "აქტიურს", ხოლო მათ ბირთვებს უწოდებენ "აქტიურ გალაქტიკის ბირთვებს" (AGN). მაგალითად, კვაზარები (ჩვენგან ყველაზე შორეული კოსმოსური ობიექტები, რომლებიც ხელმისაწვდომია ჩვენი დაკვირვებისთვის) აქტიური გალაქტიკებია, რომლებშიც ჩვენ ვხედავთ მხოლოდ ძალიან კაშკაშა ბირთვს.

საშუალო და "მინი"

კიდევ ერთი საიდუმლო რჩება საშუალო მასის შავი ხვრელები, რომლებიც, უახლესი კვლევების თანახმად, შესაძლოა იყოს ზოგიერთი გლობულური გროვის ცენტრში, როგორიცაა M13 და NCC 6388. ბევრი ასტრონომი სკეპტიკურად უყურებს ამ ობიექტებს, მაგრამ ზოგიერთი ბოლო კვლევა ვარაუდობს, რომ არსებობს შავი ხვრელები, საშუალო ზომის ჩვენი გალაქტიკის ცენტრიდან არც თუ ისე შორს. ინგლისელმა ფიზიკოსმა სტივენ ჰოკინგმა ასევე წამოაყენა თეორიული ვარაუდი მეოთხე ტიპის შავი ხვრელის არსებობის შესახებ - "მინი ხვრელი", რომლის მასა მხოლოდ მილიარდი ტონაა (რომელიც დაახლოებით უდრის დიდი მთის მასას). ჩვენ ვსაუბრობთ პირველად ობიექტებზე, ანუ მათზე, რომლებიც გამოჩნდნენ სამყაროს სიცოცხლის პირველ მომენტებში, როდესაც წნევა ჯერ კიდევ ძალიან მაღალი იყო. თუმცა მათი არსებობის კვალი ჯერ არ არის აღმოჩენილი.

როგორ მოვძებნოთ შავი ხვრელი

სულ რამდენიმე წლის წინ შავ ხვრელებს შუქი აანთო. მუდმივად გაუმჯობესებული ინსტრუმენტებისა და ტექნოლოგიების წყალობით (როგორც ხმელეთის, ისე კოსმოსური) ეს ობიექტები სულ უფრო ნაკლებად იდუმალება ხდება; უფრო ზუსტად, მათ ირგვლივ სივრცე ნაკლებად იდუმალი ხდება. მართლაც, ვინაიდან შავი ხვრელი თავისთავად უხილავია, ჩვენ შეგვიძლია მისი ამოცნობა მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მას აკრავს საკმარისი მატერია (ვარსკვლავები და ცხელი გაზი), რომელიც ბრუნავს მის გარშემო მცირე მანძილზე.

ორმაგი სისტემების ყურება

ზოგიერთი ვარსკვლავური შავი ხვრელი აღმოაჩინეს ვარსკვლავის ორბიტალურ მოძრაობაზე უხილავი ორობითი კომპანიონის გარშემო. ახლო ორობითი სისტემები (ანუ, რომელიც შედგება ორი ვარსკვლავისგან ერთმანეთთან ძალიან ახლოს), რომლებშიც ერთ-ერთი თანამგზავრი უხილავია, შავი ხვრელების მაძიებელი ასტროფიზიკოსების დაკვირვების საყვარელი ობიექტია.

შავი ხვრელის (ან ნეიტრონული ვარსკვლავის) არსებობის მანიშნებელია რენტგენის სხივების ძლიერი გამოსხივება, რომელიც გამოწვეულია რთული მექანიზმით, რომელიც სქემატურად შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგნაირად. მისი ძლიერი გრავიტაციის გამო, შავ ხვრელს შეუძლია მატერიის ამოღება კომპანიონი ვარსკვლავიდან; ეს გაზი ბრტყელი დისკის სახით ნაწილდება და სპირალურად ვარდება შავ ხვრელში. ჩამოვარდნილი აირის ნაწილაკების შეჯახების შედეგად წარმოქმნილი ხახუნი აცხელებს დისკის შიდა ფენებს რამდენიმე მილიონ გრადუსამდე, რაც იწვევს ძლიერ რენტგენის გამოსხივებას.

რენტგენის დაკვირვებები

ჩვენი გალაქტიკისა და მეზობელი გალაქტიკების ობიექტებზე რენტგენის სხივებზე დაკვირვებამ, რომელიც განხორციელდა რამდენიმე ათეული წლის განმავლობაში, შესაძლებელი გახადა კომპაქტური ბინარული წყაროების აღმოჩენა, რომელთაგან დაახლოებით ათეული არის შავი ხვრელის კანდიდატების შემცველი სისტემები. მთავარი პრობლემა არის უხილავი ციური სხეულის მასის დადგენა. მასის მნიშვნელობა (თუმცა არც თუ ისე ზუსტი) შეიძლება ვიპოვოთ კომპანიონის მოძრაობის შესწავლით ან, რაც ბევრად უფრო რთულია, შემთხვევის მატერიის რენტგენის ინტენსივობის გაზომვით. ამ ინტენსივობას უკავშირდება განტოლება სხეულის მასასთან, რომელზეც ეს ნივთიერება ეცემა.

Ნობელის ლაურეატი

მსგავსი რამ შეიძლება ითქვას მრავალი გალაქტიკის ბირთვში დაფიქსირებულ სუპერმასიური შავი ხვრელების შესახებ, რომელთა მასები ფასდება შავ ხვრელში ჩავარდნილი გაზის ორბიტალური სიჩქარის გაზომვით. ამ შემთხვევაში, გამოწვეული ძალიან დიდი ობიექტის მძლავრი გრავიტაციული ველით, გალაქტიკების ცენტრში მოძრავი გაზის ღრუბლების სიჩქარის სწრაფი ზრდა ვლინდება რადიო დიაპაზონში დაკვირვებით, ასევე ოპტიკურ სხივებში. რენტგენის დიაპაზონში დაკვირვებამ შეიძლება დაადასტუროს ენერგიის გაზრდილი გამოყოფა, რომელიც გამოწვეულია მატერიის შავ ხვრელში დაცემით. რენტგენის კვლევა 1960-იანი წლების დასაწყისში დაიწყო იტალიელმა რიკარდო ჯაკონიმ, რომელიც მუშაობდა აშშ-ში. 2002 წელს მას მიენიჭა ნობელის პრემია „ასტროფიზიკაში მისი მნიშვნელოვანი წვლილისთვის, რამაც გამოიწვია კოსმოსში რენტგენის წყაროების აღმოჩენა“.

Cygnus X-1: პირველი კანდიდატი

ჩვენი გალაქტიკა არ არის დაცული შავი ხვრელის კანდიდატი ობიექტების არსებობისგან. საბედნიეროდ, არცერთი ეს ობიექტი არ არის ჩვენთან იმდენად ახლოს, რომ საფრთხე შეუქმნას დედამიწის ან მზის სისტემის არსებობას. კომპაქტური რენტგენის წყაროების დიდი რაოდენობის მიუხედავად (და ეს არის შავი ხვრელების აღმოჩენის ყველაზე სავარაუდო კანდიდატები), ჩვენ არ ვართ დარწმუნებული, რომ ისინი რეალურად შეიცავს შავ ხვრელებს. ამ წყაროებს შორის ერთადერთი, რომელსაც არ აქვს ალტერნატიული ვერსია, არის ახლო ბინარული Cygnus X-1, ანუ ყველაზე კაშკაშა რენტგენის წყარო თანავარსკვლავედში Cygnus.

მასიური ვარსკვლავები

ეს სისტემა, ორბიტალური პერიოდით 5,6 დღე, შედგება დიდი ზომის ძალიან კაშკაშა ცისფერი ვარსკვლავისგან (მისი დიამეტრი მზეზე 20-ჯერ მეტია, ხოლო მასა დაახლოებით 30-ჯერ), ადვილად გასარჩევი ტელესკოპშიც კი. უხილავი მეორე ვარსკვლავი, მასა, რომელიც შეფასებულია რამდენიმე მზის მასით (10-მდე). ჩვენგან 6500 სინათლის წლის მანძილზე მდებარე მეორე ვარსკვლავი მშვენივრად შესამჩნევი იქნებოდა, ჩვეულებრივი ვარსკვლავი რომ ყოფილიყო. მისმა უხილავობამ, სისტემის მძლავრმა რენტგენოლოგიურმა სხივებმა და, ბოლოს და ბოლოს, მისმა მასის შეფასებით, ასტრონომების უმეტესობამ დააჯერა, რომ ეს არის ვარსკვლავური შავი ხვრელის პირველი დადასტურებული აღმოჩენა.

ეჭვები

თუმცა არიან სკეპტიკოსებიც. მათ შორის არის შავი ხვრელების ერთ-ერთი უდიდესი მკვლევარი, ფიზიკოსი სტივენ ჰოკინგი. მან ფსონიც კი დადო თავის ამერიკელ კოლეგასთან კილ თორნთან, რომელიც Cygnus X-1-ის შავ ხვრელად კლასიფიკაციის მტკიცე მომხრე იყო.

Cygnus X-1 ობიექტის ბუნების შესახებ დავა არ არის ჰოკინგის ერთადერთი ფსონი. რამდენიმე ათეული წელი მიუძღვნა შავი ხვრელების თეორიულ შესწავლას და დარწმუნდა ამ იდუმალი ობიექტების შესახებ მისი წინა იდეების მცდარობაში. კერძოდ, ჰოკინგმა ივარაუდა, რომ მატერია შავ ხვრელში ჩავარდნის შემდეგ სამუდამოდ ქრება და მასთან ერთად ქრება მთელი მისი ინფორმაციული ბარგი. . ის იმდენად დარწმუნებული იყო ამაში, რომ ამ თემაზე ფსონი დადო 1997 წელს თავის ამერიკელ კოლეგასთან ჯონ პრესკილთან ერთად.

შეცდომის აღიარება

2004 წლის 21 ივლისს, დუბლინში ფარდობითობის კონგრესზე გამოსვლაში ჰოკინგმა აღიარა, რომ პრესკილი მართალი იყო. შავი ხვრელები არ იწვევს მატერიის სრულ გაქრობას. უფრო მეტიც, მათ აქვთ გარკვეული სახის "მეხსიერება". მათ შიგნით შეიძლება კარგად იყოს შენახული კვალი იმისა, რაც მათ შთანთქა. ამრიგად, „აორთქლებით“ (ანუ კვანტური ეფექტის გამო რადიაციის ნელ-ნელა გამოსხივებით), მათ შეუძლიათ ამ ინფორმაციის დაბრუნება ჩვენს სამყაროში.

შავი ხვრელები გალაქტიკაში

ასტრონომებს ჯერ კიდევ ბევრი ეჭვი აქვთ ჩვენს გალაქტიკაში ვარსკვლავური შავი ხვრელების არსებობასთან დაკავშირებით (როგორც ის, რომელიც ეკუთვნის Cygnus X-1 ორობით სისტემას); მაგრამ გაცილებით ნაკლებია ეჭვი სუპერმასიური შავი ხვრელების შესახებ.

Ცენტრში

ჩვენს გალაქტიკაში არის სულ მცირე ერთი სუპერმასიური შავი ხვრელი. მისი წყარო, რომელიც ცნობილია როგორც Sagittarius A*, მდებარეობს ზუსტად ირმის ნახტომის სიბრტყის ცენტრში. მისი სახელწოდება აიხსნება იმით, რომ ეს არის ყველაზე ძლიერი რადიო წყარო თანავარსკვლავედის მშვილდოსანში. სწორედ ამ მიმართულებით არის განლაგებული ჩვენი გალაქტიკური სისტემის როგორც გეომეტრიული, ასევე ფიზიკური ცენტრები. ჩვენგან დაახლოებით 26000 სინათლის წლის მანძილზე მდებარე სუპერმასიური შავი ხვრელი, რომელიც დაკავშირებულია რადიოტალღების წყაროსთან, Sagittarius A *, აქვს მასა დაახლოებით 4 მილიონი მზის მასით, ჩასმული სივრცეში, რომლის მოცულობაც შედარებულია მზის სისტემის მოცულობა. ჩვენთან შედარებით სიახლოვემ (ეს სუპერმასიური შავი ხვრელი უდავოდ ყველაზე ახლოსაა დედამიწასთან) განაპირობა ამ ობიექტს ბოლო წლების განმავლობაში ჩანდრას კოსმოსური ობსერვატორიის მიერ განსაკუთრებით ღრმა დაკვირვების ქვეშ. კერძოდ, გაირკვა, რომ ის ასევე რენტგენის სხივების მძლავრი წყაროა (მაგრამ არა ისეთი ძლიერი, როგორც წყაროები აქტიურ გალაქტიკურ ბირთვებში). მშვილდოსანი A* შეიძლება იყოს მიძინებული ნარჩენი იმისა, რაც იყო ჩვენი გალაქტიკის აქტიური ბირთვი მილიონობით ან მილიარდობით წლის წინ.

მეორე შავი ხვრელი?

თუმცა, ზოგიერთი ასტრონომი თვლის, რომ ჩვენს გალაქტიკაში არის კიდევ ერთი სიურპრიზი. ჩვენ ვსაუბრობთ საშუალო მასის მეორე შავ ხვრელზე, რომელიც აერთიანებს ახალგაზრდა ვარსკვლავების გროვას და არ აძლევს მათ საშუალებას, რომ მოხვდნენ სუპერმასიურ შავ ხვრელში, რომელიც მდებარეობს თავად გალაქტიკის ცენტრში. როგორ შეიძლება, რომ მისგან ერთ სინათლის წელზე ნაკლებ მანძილზე არსებობდეს ვარსკვლავური გროვა, რომლის ასაკმა ძლივს მიაღწია 10 მილიონ წელს, ანუ ასტრონომიული სტანდარტებით, ძალიან ახალგაზრდა? მკვლევარების აზრით, პასუხი მდგომარეობს იმაში, რომ გროვა იქ არ დაბადებულა (ცენტრალური შავი ხვრელის გარშემო არსებული გარემო ზედმეტად მტრულია ვარსკვლავების ფორმირებისთვის), მაგრამ იქ „დახატულია“ შიგნით მეორე შავი ხვრელის არსებობის გამო. მას აქვს საშუალო მნიშვნელობების მასა.

ორბიტაზე

სუპერმასიური შავი ხვრელის მიერ მიზიდული გროვის ცალკეულმა ვარსკვლავებმა დაიწყეს გადაადგილება გალაქტიკური ცენტრისკენ. თუმცა, კოსმოსში გაფანტვის ნაცვლად, ისინი ერთად რჩებიან გროვის ცენტრში მდებარე მეორე შავი ხვრელის მიზიდულობის გამო. ამ შავი ხვრელის მასა შეიძლება შეფასდეს მისი უნარით დაიჭიროს მთელი ვარსკვლავური გროვა „ლაყალზე“. საშუალო ზომის შავი ხვრელი, როგორც ჩანს, დაახლოებით 100 წელიწადში ბრუნავს ცენტრალური შავი ხვრელის გარშემო. ეს ნიშნავს, რომ მრავალი წლის განმავლობაში გრძელვადიანი დაკვირვება საშუალებას მოგვცემს მისი „დანახვა“.

შავი ხვრელის კონცეფცია ყველასთვის ცნობილია - სკოლის მოსწავლეებიდან მოხუცებამდე, მას იყენებენ სამეცნიერო და ფანტასტიკურ ლიტერატურაში, ყვითელ მედიასა და სამეცნიერო კონფერენციებზე. მაგრამ ყველამ არ იცის ზუსტად რა არის ეს ხვრელები.

შავი ხვრელების ისტორიიდან

1783 წპირველი ჰიპოთეზა ისეთი ფენომენის არსებობის შესახებ, როგორიცაა შავი ხვრელი, წამოაყენა 1783 წელს ინგლისელმა მეცნიერმა ჯონ მიშელმა. თავის თეორიაში მან გააერთიანა ნიუტონის ორი ქმნილება - ოპტიკა და მექანიკა. მიშელის იდეა ასეთი იყო: თუ სინათლე არის პაწაწინა ნაწილაკების ნაკადი, მაშინ, როგორც ყველა სხვა სხეული, ნაწილაკებმაც უნდა განიცადონ გრავიტაციული ველის მიზიდულობა. გამოდის, რომ რაც უფრო მასიურია ვარსკვლავი, მით უფრო უჭირს სინათლეს წინააღმდეგობა გაუწიოს მის მიზიდულობას. მიშელიდან 13 წლის შემდეგ, ფრანგმა ასტრონომმა და მათემატიკოსმა ლაპლასმა წამოაყენა (სავარაუდოდ, მისი ბრიტანელი კოლეგისგან დამოუკიდებლად) მსგავსი თეორია.

1915 წთუმცა, მათი ყველა ნამუშევარი გამოუცხადებელი დარჩა მე-20 საუკუნის დასაწყისამდე. 1915 წელს ალბერტ აინშტაინმა გამოაქვეყნა ფარდობითობის ზოგადი თეორია და აჩვენა, რომ გრავიტაცია არის მატერიით გამოწვეული სივრცე-დროის გამრუდება, ხოლო რამდენიმე თვის შემდეგ გერმანელმა ასტრონომმა და თეორიულმა ფიზიკოსმა კარლ შვარცშილდმა გამოიყენა იგი კონკრეტული ასტრონომიული პრობლემის გადასაჭრელად. მან გამოიკვლია მზის გარშემო მრუდი სივრცე-დროის სტრუქტურა და ხელახლა აღმოაჩინა შავი ხვრელების ფენომენი.

(ჯონ უილერმა გამოიგონა ტერმინი "შავი ხვრელები")

1967 წამერიკელმა ფიზიკოსმა ჯონ უილერმა გამოკვეთა სივრცე, რომელიც შეიძლება დაიმსხვრა, როგორც ქაღალდის ნაჭერი, უსასრულოდ მცირე წერტილად და დაასახელა ტერმინი "შავი ხვრელი".

1974 წბრიტანელმა ფიზიკოსმა სტივენ ჰოკინგმა დაამტკიცა, რომ შავ ხვრელებს, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი მატერიას უბრუნებად ყლაპავს, შეუძლიათ გამოსხივება და საბოლოოდ აორთქლება. ამ ფენომენს „ჰოკინგის გამოსხივება“ ეწოდება.

2013 წელიპულსარებისა და კვაზარების უახლესმა კვლევამ, ისევე როგორც კოსმოსური მიკროტალღური ფონის გამოსხივების აღმოჩენამ, საბოლოოდ შესაძლებელი გახადა შავი ხვრელების კონცეფციის აღწერა. 2013 წელს გაზის ღრუბელი G2 ძალიან ახლოს მივიდა შავ ხვრელთან და, სავარაუდოდ, ის შეიწოვება, უნიკალურ პროცესზე დაკვირვება დიდ შესაძლებლობებს იძლევა შავი ხვრელის მახასიათებლების ახალი აღმოჩენებისთვის.

(მასიური ობიექტი მშვილდოსანი A *, მისი მასა მზეზე 4 მილიონჯერ მეტია, რაც გულისხმობს ვარსკვლავების გროვას და შავი ხვრელის წარმოქმნას.)

2017 წელი. მეცნიერთა ჯგუფმა Event Horizon Telescope-ის რამდენიმე ქვეყნის თანამშრომლობით, რომელიც აკავშირებს რვა ტელესკოპს დედამიწის კონტინენტების სხვადასხვა წერტილიდან, ჩაატარა დაკვირვება შავ ხვრელზე, რომელიც სუპერმასიური ობიექტია და მდებარეობს M87 გალაქტიკაში, თანავარსკვლავედი ქალწული. ობიექტის მასა არის 6,5 მილიარდი (!) მზის მასა, გიგანტური ჯერ უფრო დიდი ვიდრე მასიური ობიექტი Sagittarius A *, შედარებისთვის, დიამეტრი ოდნავ ნაკლებია ვიდრე მანძილი მზიდან პლუტონამდე.

დაკვირვებები განხორციელდა რამდენიმე ეტაპად, 2017 წლის გაზაფხულიდან დაწყებული და 2018 წლის პერიოდებში. ინფორმაციის რაოდენობა გამოითვლებოდა პეტაბაიტებში, რომელიც შემდეგ უნდა გაშიფრულიყო და ულტრა შორეული ობიექტის ნამდვილი სურათი მიეღო. ამიტომ, კიდევ ორი ​​მთელი წელი დასჭირდა ყველა მონაცემის წინასწარ სკანირებას და ერთ მთლიანობაში გაერთიანებას.

2019 წელიმონაცემები წარმატებით იქნა გაშიფრული და ხილული, რის შედეგადაც შეიქმნა შავი ხვრელის პირველი სურათი.

(შავი ხვრელის პირველი სურათი M87 გალაქტიკაში ქალწულის თანავარსკვლავედში)

გამოსახულების გარჩევადობა საშუალებას გაძლევთ იხილოთ ობიექტის ცენტრში უკუქცევის წერტილის ჩრდილი. გამოსახულება მიღებული იქნა ინტერფერომეტრიული დაკვირვების შედეგად ზედმეტი გრძელი საბაზისო ხაზით. ეს არის ეგრეთ წოდებული სინქრონული დაკვირვებები ერთი ობიექტის რამდენიმე რადიოტელესკოპიდან, რომელიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ქსელით და მდებარეობს დედამიწის სხვადასხვა კუთხეში, მიმართული ერთი მიმართულებით.

რა არის სინამდვილეში შავი ხვრელები?

ფენომენის ლაკონური ახსნა ასე ჟღერს.

შავი ხვრელი არის სივრცე-დროის რეგიონი, რომლის გრავიტაციული მიზიდულობა იმდენად ძლიერია, რომ ვერცერთი ობიექტი, მათ შორის მსუბუქი კვანტები, ვერ დატოვებს მას.

შავი ხვრელი ოდესღაც მასიური ვარსკვლავი იყო. სანამ თერმობირთვული რეაქციები ინარჩუნებს მაღალ წნევას მის ნაწლავებში, ყველაფერი ნორმალურად რჩება. მაგრამ დროთა განმავლობაში ენერგიის მარაგი იწურება და ციური სხეული, საკუთარი მიზიდულობის გავლენით, იწყებს შეკუმშვას. ამ პროცესის ბოლო ეტაპი არის ვარსკვლავის ბირთვის კოლაფსი და შავი ხვრელის წარმოქმნა.

• 1. შავი ხვრელის ჭავლის ამოფრქვევა დიდი სიჩქარით


• 2. მატერიის დისკი იზრდება შავ ხვრელად


• 3. შავი ხვრელი


• 4. შავი ხვრელის რეგიონის დეტალური სქემა


• 5. ნაპოვნი ახალი დაკვირვებების ზომა

ყველაზე გავრცელებული თეორია ამბობს, რომ მსგავსი ფენომენი არის ყველა გალაქტიკაში, მათ შორის ჩვენი ირმის ნახტომის ცენტრში. ხვრელის უზარმაზარ გრავიტაციას შეუძლია რამდენიმე გალაქტიკის გამართვა მის გარშემო, რაც ხელს უშლის მათ ერთმანეთისგან დაშორებას. „დაფარვის ზონა“ შეიძლება იყოს განსხვავებული, ეს ყველაფერი დამოკიდებულია შავ ხვრელად ქცეული ვარსკვლავის მასაზე და შეიძლება იყოს ათასობით სინათლის წელი.

შვარცშილდის რადიუსი

შავი ხვრელის მთავარი თვისება ის არის, რომ მასში მოხვედრილი ნებისმიერი მატერია ვეღარასოდეს დაბრუნდება. იგივე ეხება სინათლეს. მათ ბირთვში ხვრელები არის სხეულები, რომლებიც მთლიანად შთანთქავენ მათზე მოხვედრილ სინათლეს და არ ასხივებენ საკუთარს. ასეთი ობიექტები შეიძლება ვიზუალურად გამოჩნდეს აბსოლუტური სიბნელის კოლტების სახით.

• 1. მატერიის მოძრავი სინათლის სიჩქარის ნახევარი


• 2. ფოტონის ბეჭედი


• 3. შიდა ფოტონის რგოლი


• 4. მოვლენათა ჰორიზონტი შავ ხვრელში

აინშტაინის ფარდობითობის ზოგად თეორიაზე დაყრდნობით, თუ სხეული უახლოვდება ხვრელის ცენტრიდან კრიტიკულ მანძილზე, ის ვეღარ დაბრუნდება. ამ მანძილს შვარცშილდის რადიუსი ეწოდება. კონკრეტულად რა ხდება ამ რადიუსში უცნობია, მაგრამ არსებობს ყველაზე გავრცელებული თეორია. ითვლება, რომ შავი ხვრელის მთელი მატერია კონცენტრირებულია უსასრულოდ პატარა წერტილში და მის ცენტრში არის უსასრულო სიმკვრივის ობიექტი, რომელსაც მეცნიერები უწოდებენ სინგულარულ აშლილობას.

როგორ ვარდება შავ ხვრელში

(სურათზე მშვილდოსანი A * შავი ხვრელი სინათლის უკიდურესად კაშკაშა გროვას ჰგავს)

არც ისე დიდი ხნის წინ, 2011 წელს, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს გაზის ღრუბელი, რომელსაც უწოდეს მარტივი სახელი G2, რომელიც ასხივებს უჩვეულო სინათლეს. ასეთმა ნათებამ შეიძლება გამოიწვიოს ხახუნი გაზსა და მტვერში, რომელიც გამოწვეულია შავი ხვრელის Sagittarius A * მოქმედებით და რომელიც ბრუნავს მის გარშემო აკრეციული დისკის სახით. ამრიგად, ჩვენ ვხდებით სუპერმასიური შავი ხვრელის მიერ გაზის ღრუბლის შთანთქმის საოცარი ფენომენის დამკვირვებლები.

ბოლო კვლევების თანახმად, შავ ხვრელთან ყველაზე ახლოს 2014 წლის მარტში მოხდება. ჩვენ შეგვიძლია ხელახლა შევქმნათ სურათი, თუ როგორ წარიმართება ეს საინტერესო სპექტაკლი.

• 1. როდესაც ის პირველად ჩნდება მონაცემებში, გაზის ღრუბელი წააგავს გაზისა და მტვრის უზარმაზარ ბურთულას.


• 2. ახლა, 2013 წლის ივნისის მონაცემებით, ღრუბელი ათობით მილიარდი კილომეტრით არის დაშორებული შავი ხვრელიდან. მასში ვარდება 2500 კმ/წმ სიჩქარით.


• 3. მოსალოდნელია, რომ ღრუბელი გაივლის შავ ხვრელს, მაგრამ მოქცევის ძალები, რომლებიც გამოწვეულია მიზიდულობის სხვაობით, რომელიც მოქმედებს ღრუბლის წინა და უკანა კიდეებზე, გამოიწვევს მის უფრო და უფრო გახანგრძლივებას.


• 4. ღრუბლის გატეხვის შემდეგ, მისი უმეტესი ნაწილი, დიდი ალბათობით, შეუერთდება აკრეციულ დისკს Sagittarius A*-ის გარშემო და წარმოქმნის მასში დარტყმის ტალღებს. ტემპერატურა რამდენიმე მილიონ გრადუსამდე მოიმატებს.


• 5. ღრუბლის ნაწილი პირდაპირ შავ ხვრელში ჩავარდება. ზუსტად არავინ იცის, რა ბედი ეწევა ამ ნივთიერებას, მაგრამ მოსალოდნელია, რომ დაცემის პროცესში ის რენტგენის სხივების მძლავრ ნაკადებს გამოსცემს და სხვა ვერავინ დაინახავს.

ვიდეო: შავი ხვრელი გაზის ღრუბელს ყლაპავს

(კომპიუტერული სიმულაცია იმის შესახებ, თუ რამდენი G2 გაზის ღრუბელი განადგურდება და მოიხმარს შავი ხვრელი Sagittarius A*)

რა არის შავი ხვრელის შიგნით

არსებობს თეორია, რომელიც ამტკიცებს, რომ შავი ხვრელი შიგნით პრაქტიკულად ცარიელია და მთელი მისი მასა კონცენტრირებულია წარმოუდგენლად პატარა წერტილში, რომელიც მდებარეობს მის ცენტრში - სინგულარობა.

კიდევ ერთი თეორიის თანახმად, რომელიც არსებობს ნახევარი საუკუნის განმავლობაში, ყველაფერი, რაც შავ ხვრელში ვარდება, გადადის სხვა სამყაროში, რომელიც მდებარეობს თავად შავ ხვრელში. ახლა ეს თეორია არ არის მთავარი.

და არსებობს მესამე, ყველაზე თანამედროვე და გამძლე თეორია, რომლის მიხედვითაც ყველაფერი, რაც შავ ხვრელში ვარდება, იხსნება მის ზედაპირზე არსებული სიმების ვიბრაციით, რომელიც მოვლენის ჰორიზონტად არის დანიშნული.

რა არის მოვლენის ჰორიზონტი? შეუძლებელია შავ ხვრელში ჩახედვა სუპერმძლავრი ტელესკოპითაც კი, რადგან სინათლესაც კი, რომელიც გიგანტურ კოსმოსურ ძაბრში მოხვდება, უკან გამოჩენის შანსი არ აქვს. ყველაფერი, რაც შეიძლება რატომღაც განიხილება, მის უშუალო სიახლოვესაა.

მოვლენათა ჰორიზონტი არის ზედაპირის პირობითი ხაზი, რომლის ქვეშაც ვერაფერი (არც გაზი, ვერც მტვერი, ვერც ვარსკვლავები, ვერც სინათლე) ვერ გაძვრება. და ეს არის ძალიან იდუმალი წერტილი სამყაროს შავ ხვრელებში.

10 აპრილს ასტროფიზიკოსთა ჯგუფმა Event Horizon Telescope-ის პროექტიდან გამოუშვა შავი ხვრელის პირველი სურათი. ეს გიგანტური, მაგრამ უხილავი კოსმოსური ობიექტები ჯერ კიდევ ერთ-ერთი ყველაზე იდუმალი და დამაინტრიგებელია ჩვენს სამყაროში.

წაიკითხეთ ქვემოთ

რა არის შავი ხვრელი?

შავი ხვრელი არის ობიექტი (რეგიონი სივრცეში), რომლის გრავიტაცია იმდენად ძლიერია, რომ იზიდავს ყველა ცნობილ ობიექტს, მათ შორის სინათლის სიჩქარით მოძრავებს. თავად სინათლის კვანტაც ვერ ტოვებს ამ რეგიონს, ამიტომ შავი ხვრელი უხილავია. თქვენ შეგიძლიათ დააკვირდეთ მხოლოდ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, რადიაციას და შავი ხვრელის გარშემო არსებული სივრცის დამახინჯებას. Event Horizon Telescope-ის მიერ გამოქვეყნებული შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტია გამოსახული - ზეძლიერი გრავიტაციის მქონე რეგიონის საზღვარი, ჩარჩოში ჩასმული აკრეციული დისკით - მანათობელი მატერია, რომელსაც "წოწავს" ხვრელი.

ტერმინი „შავი ხვრელი“ მე-20 საუკუნის შუა ხანებში გაჩნდა, ის ამერიკელმა თეორიულმა ფიზიკოსმა ჯონ არჩიბალდ უილერმა შემოიღო. მან პირველად გამოიყენა ეს ტერმინი სამეცნიერო კონფერენციაზე 1967 წელს.

თუმცა, ვარაუდები ისეთი მასიური ობიექტების არსებობის შესახებ, რომ სინათლეც კი ვერ გადალახავს მათ მიზიდულობის ძალას, გავრცელდა ჯერ კიდევ მე-18 საუკუნეში. შავი ხვრელების თანამედროვე თეორიამ დაიწყო ფორმირება ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ფარგლებში. საინტერესოა, რომ თავად ალბერტ აინშტაინს არ სჯეროდა შავი ხვრელების არსებობის.

საიდან მოდის შავი ხვრელები?

მეცნიერები თვლიან, რომ შავი ხვრელები სხვადასხვა წარმოშობისაა. მასიური ვარსკვლავები სიცოცხლის ბოლოს იქცევიან შავ ხვრელად: მილიარდობით წლის განმავლობაში იცვლება აირების შემადგენლობა და ტემპერატურა მათში, რაც იწვევს ვარსკვლავის გრავიტაციასა და ცხელი აირების წნევას შორის დისბალანსს. შემდეგ ვარსკვლავი იშლება: მისი მოცულობა მცირდება, მაგრამ რადგან მასა არ იცვლება, სიმკვრივე იზრდება. ტიპიური ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელის რადიუსი 30 კილომეტრია და სიმკვრივე 200 მილიონ ტონაზე მეტია კუბურ სანტიმეტრზე. შედარებისთვის: დედამიწა რომ შავ ხვრელად იქცეს, მისი რადიუსი უნდა იყოს 9 მილიმეტრი.

არსებობს შავი ხვრელის კიდევ ერთი ტიპი - სუპერმასიური შავი ხვრელები, რომლებიც ქმნიან გალაქტიკების უმეტესობის ბირთვს. მათი მასა მილიარდჯერ აღემატება ვარსკვლავური შავი ხვრელების მასას. სუპერმასიური შავი ხვრელების წარმოშობა უცნობია, მაგრამ ვარაუდობენ, რომ ისინი ოდესღაც ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელები იყვნენ, რომლებიც იზრდებოდნენ სხვა ვარსკვლავების შთანთქმით.

ასევე არსებობს საკამათო იდეა პირველყოფილი შავი ხვრელების არსებობის შესახებ, რომლებიც შეიძლებოდა გამოჩენილიყო ნებისმიერი მასის შეკუმშვის შედეგად სამყაროს არსებობის დასაწყისში. გარდა ამისა, არსებობს ვარაუდი, რომ დიდი ადრონული კოლაიდერის დროს წარმოიქმნება ძალიან პატარა შავი ხვრელები, რომელთა მასა ახლოსაა ელემენტარული ნაწილაკების მასასთან. თუმცა ამ ვერსიის დადასტურება ჯერ არ არის.

შთანთქავს თუ არა შავი ხვრელი ჩვენს გალაქტიკას?

ირმის ნახტომის გალაქტიკის ცენტრში არის შავი ხვრელი - Sagittarius A*. მისი მასა ოთხ მილიონჯერ აღემატება მზის მასას, ხოლო ზომა - 25 მილიონი კილომეტრი - დაახლოებით უდრის 18 მზის დიამეტრს. ასეთი მასშტაბები ზოგს აინტერესებს: ემუქრება თუ არა შავი ხვრელი მთელ ჩვენს გალაქტიკას? ასეთი ვარაუდების მიზეზები არ არის მხოლოდ სამეცნიერო ფანტასტიკა: რამდენიმე წლის წინ მეცნიერებმა განაცხადეს გალაქტიკა W2246-0526, რომელიც ჩვენი პლანეტიდან 12,5 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობს. ასტრონომების აღწერილობის მიხედვით, რომელიც მდებარეობს W2246-0526-ის ცენტრში, სუპერმასიური შავი ხვრელი თანდათან ანადგურებს მას და ამ პროცესის შედეგად წარმოქმნილი გამოსხივება აჩქარებს გაზის გიგანტურ ცხელ ღრუბლებს ყველა მიმართულებით. შავი ხვრელის მიერ მოწყვეტილი გალაქტიკა 300 ტრილიონ მზეზე უფრო კაშკაშა ანათებს.

თუმცა, მსგავსი არაფერი ემუქრება ჩვენს საშინაო გალაქტიკას (ყოველ შემთხვევაში, მოკლევადიან პერიოდში). ირმის ნახტომის ობიექტების უმეტესობა, მზის სისტემის ჩათვლით, ძალიან შორს არის შავი ხვრელისგან, რათა იგრძნოს მისი ძალა. გარდა ამისა, „ჩვენი“ შავი ხვრელი არ იზიდავს მთელ მასალას, როგორც მტვერსასრუტი, არამედ მხოლოდ გრავიტაციული წამყვანად მოქმედებს მის გარშემო მოძრავი ვარსკვლავების ჯგუფისთვის – როგორც მზე პლანეტებისთვის.

თუმცა, მაშინაც კი, თუ ჩვენ ოდესმე გავცდებით შავი ხვრელის მოვლენის ჰორიზონტს, ჩვენ დიდი ალბათობით ვერც კი შევამჩნევთ მას.

რა მოხდება, თუ "ჩავარდებით" შავ ხვრელში?

შავი ხვრელის მიერ გამოყვანილი ობიექტი დიდი ალბათობით ვერ შეძლებს იქიდან დაბრუნებას. შავი ხვრელის გრავიტაციის დასაძლევად, თქვენ უნდა განავითაროთ სინათლის სიჩქარეზე მაღალი სიჩქარე, მაგრამ კაცობრიობამ ჯერ არ იცის, როგორ შეიძლება ამის გაკეთება.

შავი ხვრელის ირგვლივ გრავიტაციული ველი ძალიან ძლიერი და არაერთგვაროვანია, ამიტომ მის მახლობლად არსებული ყველა ობიექტი ცვლის ფორმასა და სტრუქტურას. ობიექტის ის მხარე, რომელიც უფრო ახლოს არის მოვლენის ჰორიზონტთან, იზიდავს მეტი ძალით და ეცემა მეტი აჩქარებით, ამიტომ მთელი ობიექტი იჭიმება და ხდება მაკარონის მსგავსი. ეს ფენომენი თავის წიგნში „დროის მოკლე ისტორია“ აღწერა ცნობილმა ფიზიკოსმა სტივენ ჰოკინგის მიერ. ჯერ კიდევ ჰოკინგამდე ასტროფიზიკოსები ამ მოვლენას სპაგეტიფიკაციას უწოდებდნენ.

თუ თქვენ აღწერთ სპაგეტიფიკაციას ასტრონავტის თვალთახედვით, რომელიც ჯერ აფრინდა შავი ხვრელის ფეხებამდე, მაშინ გრავიტაციული ველი მის ფეხებს გამკაცრებს, შემდეგ კი გაჭიმავს და გაანადგურებს სხეულს, აქცევს მას სუბატომური ნაწილაკების ნაკადად.

გარედან შავ ხვრელში ჩავარდნის დანახვა შეუძლებელია, რადგან ის შთანთქავს სინათლეს. გარე დამკვირვებელი დაინახავს მხოლოდ იმას, რომ ობიექტი, რომელიც უახლოვდება შავ ხვრელს, თანდათან ანელებს და შემდეგ საერთოდ ჩერდება. ამის შემდეგ ობიექტის სილუეტი სულ უფრო და უფრო ბუნდოვანი გახდება, წითლდება და ბოლოს უბრალოდ სამუდამოდ გაქრება.

სტივენ ჰოკინგის თქმით, შავი ხვრელის მიერ მიზიდული ყველა ობიექტი მოვლენის ჰორიზონტზე რჩება. ფარდობითობის თეორიიდან გამომდინარეობს, რომ შავი ხვრელის მახლობლად, დრო ნელდება გაჩერებამდე, ამიტომ ვინც დაეცემა, თავად შავ ხვრელში ჩავარდნა შეიძლება არასოდეს მოხდეს.

Რა არის შიგნით?

აშკარა მიზეზების გამო, ამჟამად ამ კითხვაზე სანდო პასუხი არ არსებობს. თუმცა, მეცნიერები თანხმდებიან, რომ ჩვენთვის ნაცნობი ფიზიკის კანონები აღარ მოქმედებს შავი ხვრელის შიგნით. ერთ-ერთი ყველაზე ამაღელვებელი და ეგზოტიკური ჰიპოთეზის თანახმად, შავი ხვრელის ირგვლივ სივრცე-დროის კონტინიუმი იმდენადაა დამახინჯებული, რომ თავად რეალობაში ყალიბდება ხვრელი, რომელიც შეიძლება იყოს პორტალი სხვა სამყაროსკენ - ან ე.წ.

შავი ხვრელები: სამყაროს ყველაზე იდუმალი ობიექტები

შავი ხვრელები, ბნელი მატერია, ბნელი მატერია... ეს უდავოდ ყველაზე უცნაური და იდუმალი ობიექტებია სივრცეში. მათ უცნაურ თვისებებს შეუძლიათ სამყაროს ფიზიკის კანონების წინააღმდეგობა და არსებული რეალობის ბუნებაც კი. იმის გასაგებად, თუ რა არის შავი ხვრელები, მეცნიერები გვთავაზობენ „შეცვალონ ღირშესანიშნაობები“, ისწავლონ ყუთის მიღმა აზროვნება და მცირე წარმოსახვის გამოყენება. შავი ხვრელები წარმოიქმნება სუპერმასიური ვარსკვლავების ბირთვიდან, რომელიც შეიძლება შეფასდეს, როგორც სივრცის რეგიონი, სადაც უზარმაზარი მასა კონცენტრირებულია სიცარიელეში და ვერაფერი, სინათლეც კი, ვერ გაექცევა იქ გრავიტაციულ მიზიდულობას. ეს არის ის უბანი, სადაც მეორე სივრცის სიჩქარე აღემატება სინათლის სიჩქარეს: და რაც უფრო მასიურია მოძრაობის ობიექტი, მით უფრო სწრაფად უნდა მოძრაობდეს იგი, რათა თავი დააღწიოს სიმძიმეს. ეს ცნობილია როგორც მეორე გაქცევის სიჩქარე.

Collier Encyclopedia უწოდებს შავ ხვრელს კოსმოსში არსებულ რეგიონს, რომელიც წარმოიშვა მატერიის სრული გრავიტაციული კოლაფსის შედეგად, რომელშიც გრავიტაციული მიზიდულობა იმდენად ძლიერია, რომ ვერც მატერია, ვერც სინათლე და ვერც სხვა ინფორმაციის მატარებლები ვერ ტოვებენ მას. მაშასადამე, შავი ხვრელის ინტერიერი მიზეზობრივად არ არის დაკავშირებული სამყაროს დანარჩენ ნაწილთან; შავი ხვრელის შიგნით მიმდინარე ფიზიკურ პროცესებს არ შეუძლია გავლენა მოახდინოს მის გარეთ არსებულ პროცესებზე. შავი ხვრელი გარშემორტყმულია ზედაპირით, რომელსაც აქვს ცალმხრივი მემბრანის თვისება: მატერია და გამოსხივება თავისუფლად ცვივა მისი მეშვეობით შავ ხვრელში, მაგრამ იქიდან ვერაფერი გაექცევა. ამ ზედაპირს „მოვლენის ჰორიზონტს“ უწოდებენ.

აღმოჩენის ისტორია

შავი ხვრელები, ნაწინასწარმეტყველები ფარდობითობის ზოგადი თეორიით (მიზიდულობის თეორია შემოთავაზებული აინშტაინის მიერ 1915 წელს) და გრავიტაციის სხვა უფრო თანამედროვე თეორიებით, მათემატიკურად დაასაბუთეს რ. ოპენჰაიმერმა და ჰ. სნაიდერმა 1939 წელს. მაგრამ სივრცისა და დროის თვისებები. ამ ობიექტების სიახლოვეს იმდენად უჩვეულო აღმოჩნდა, რომ ასტრონომები და ფიზიკოსები სერიოზულად არ აღიქვამდნენ მათ 25 წლის განმავლობაში. თუმცა, 1960-იანი წლების შუა ხანებში ასტრონომიულმა აღმოჩენებმა აიძულა შავი ხვრელები შეგვეხედა, როგორც შესაძლო ფიზიკური რეალობა. ახალ აღმოჩენებსა და კვლევებს შეუძლია ფუნდამენტურად შეცვალოს ჩვენი გაგება სივრცისა და დროის შესახებ, ნათელს მოჰფენს მილიარდობით კოსმიურ საიდუმლოებას.

შავი ხვრელების ფორმირება

მიუხედავად იმისა, რომ თერმობირთვული რეაქციები ხდება ვარსკვლავის ინტერიერში, ისინი ინარჩუნებენ მაღალ ტემპერატურასა და წნევას, რაც ხელს უშლის ვარსკვლავის დაშლას საკუთარი გრავიტაციის გავლენის ქვეშ. თუმცა, დროთა განმავლობაში, ბირთვული საწვავი ამოიწურება და ვარსკვლავი იწყებს შეკუმშვას. გამოთვლები აჩვენებს, რომ თუ ვარსკვლავის მასა არ აღემატება სამ მზის მასას, მაშინ ის მოიგებს "ბრძოლას გრავიტაციასთან": მისი გრავიტაციული კოლაფსი შეჩერდება "გადაგვარებული" მატერიის წნევით და ვარსკვლავი სამუდამოდ გადაიქცევა. თეთრი ჯუჯა ან ნეიტრონული ვარსკვლავი. მაგრამ თუ ვარსკვლავის მასა სამზე მეტია მზის, მაშინ ვერაფერი შეაჩერებს მის კატასტროფულ კოლაფსს და ის სწრაფად გადავა მოვლენის ჰორიზონტის ქვეშ და გახდება შავი ხვრელი.

შავი ხვრელი დონატის ხვრელია?

ყველაფერი, რაც არ ასხივებს სინათლეს, ძნელი დასანახია. შავი ხვრელის ძიების ერთ-ერთი გზა არის გარე სივრცეში ტერიტორიების ძიება, რომლებსაც აქვთ დიდი მასა და ბნელ სივრცეში. ამ ტიპის ობიექტების ძიებისას ასტრონომებმა იპოვეს ისინი ორ ძირითად ზონაში: გალაქტიკების ცენტრებში და ორობით ვარსკვლავურ სისტემებში ჩვენს გალაქტიკაში. საერთო ჯამში, როგორც მეცნიერები ვარაუდობენ, ათობით მილიონი ასეთი ობიექტია.