anotácia

Článok skúma otázku, ako môže vyzerať proces pohlcovania planéty malou čiernou dierou pre vonkajšieho pozorovateľa. Diera môže vzniknúť ako výsledok fyzikálnych experimentov civilizácie, alebo sa môže dostať na planétu z vesmíru. Po zaujatí polohy v strede planéty ju diera postupne absorbuje. Zvýšené uvoľňovanie energie je uľahčené magnetickým poľom planéty, ktoré sa v dôsledku fenoménu „zamŕzania“ siločiar do vodivej látky a v súlade so zákonom zachovania magnetického toku stále viac sústreďuje v blízkosti otvoru. K najväčšiemu uvoľneniu energie dochádza v konečnom štádiu pohltenia planéty, keď sa v blízkosti diery s polomerom vytvorí dipólové magnetické pole s indukciou na póloch rádu. Pole tejto veľkosti úplne riadi pohyb vodivej látky a jej prítok do otvoru sa vyskytuje hlavne v oblasti pólov pozdĺž siločiar. Niektoré časti siločiar magnetického poľa v oblasti pólov, blízko horizontu udalostí, tvoria zlom takmer pod . Výsledkom je, že hmota padajúca rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla náhle zmení smer svojho pohybu a zažije veľké zrýchlenie porovnateľné s tým, ktoré by nastalo, keby dopadla na pevný povrch. To prispieva k premene kinetickej energie na tepelnú energiu. Výsledkom je, že na každom magnetickom póle otvoru, mierne nad horizontom udalostí, sa vytvorí horúce miesto s teplotou asi . Pri tejto teplote dochádza k intenzívnemu vyžarovaniu neutrín s energiou, ktorej stredná voľná dráha v okolitej neutrónovej kvapaline s hustotou je asi . Tieto neutrína zahrievajú neutrónovú kvapalinu v blízkosti horúcich miest, vrátane tých mimo magnetických trubíc, ktoré majú polomer na póloch diery. V konečnom dôsledku uvoľnená tepelná energia stúpa na povrch planéty prostredníctvom tokov horúcej hmoty, ktorá sa vytvára v dôsledku pôsobenia Archimedovej sily. V bezprostrednej blízkosti planéty sa z horúcej plazmy vyžaruje energia vo forme röntgenového žiarenia. Výsledný plynový oblak obklopujúci planétu nie je priehľadný pre röntgenové lúče a energia ide do vesmíru z povrchu oblaku (fotosféry) vo forme svetelného žiarenia. Výpočty vykonané v práci ukázali, že pozorované celkové energie svetelnej emisie supernov hmotnosti planét zodpovedajú 0,6 - 6 hmotnostiam Zeme. V tomto prípade je vypočítaný výkon žiarenia „planetárnej“ supernovy počas maximálnej jasnosti 10 36 − 10 37 W a čas na dosiahnutie maximálnej jasnosti je približne 20 dní. Získané výsledky zodpovedajú skutočne pozorovaným charakteristikám supernov.

Kľúčové slová: čierna diera, supernova, kozmický tok neutrín, záblesky gama žiarenia, planetárne magnetické pole, neutrónová tekutina, explózia hviezd, neutrónová hviezda, biely trpaslík, železné meteority, formovanie chondrúl, teória panspermie, vývoj biosfér.

Fenomén supernovy spočíva v tom, že sa v galaxii náhle objaví takmer bodový zdroj svetelného žiarenia, ktorého svietivosť pri dosiahnutí maximálnej jasnosti môže prekročiť , a celková energia svetelného žiarenia uvoľneného počas doby žiary je . Niekedy sa ukáže, že svietivosť supernovy je porovnateľná s integrálnou svietivosťou celej galaxie, v ktorej je pozorovaná. Supernova, ktorá vybuchla v roku 1054 v našej Galaxii v súhvezdí Býka a ktorú pozorovali čínski a japonskí astronómovia, bola viditeľná aj cez deň.

Supernovy sa podľa niektorých ich vlastností ako prvé priblíženie delia na dva typy. Supernovy typu I tvoria pomerne homogénnu skupinu objektov z hľadiska tvaru svetelnej krivky. Charakteristická krivka je znázornená na obr.1. Svetelné krivky supernov typu II sú o niečo pestrejšie. Ich maximá sú v priemere o niečo užšie a pokles krivky v záverečnej fáze môže byť strmší. Supernovy typu II sa nachádzajú hlavne v špirálových galaxiách. .

Ryža. 1. Svetelná krivka supernovy I. typu.

Supernovy typu I vzplanú vo všetkých typoch galaxií – špirálových, eliptických, „nepravidelných“ a sú spojené s normálnymi hviezdami s hmotnosťou Slnka. Ale ako je uvedené v, takéto hviezdy by nemali explodovať. V záverečnej fáze svojho vývoja sa takáto hviezda na krátky čas zmení na červeného obra. Potom odhodí škrupinu s vytvorením planetárnej hmloviny a jej hviezda zostane na mieste hviezdy héliové jadro ako biely trpaslík. Každý rok ich naša galaxia vyprodukuje niekoľko planetárne hmloviny a len asi raz za 100 rokov vybuchne supernova typu I.

Stretávajú sa pokusy vysvetliť jav supernovy ako výsledok výbuchu hviezdy známe ťažkosti. Takže napríklad pri supernovách trvá maximum jasu asi 1-2 dni, pričom podľa výpočtov Imshennika V.S. a Nadezhina D.K. keď hviezdy explodujú hlavná sekvencia maximálny lesk by nemal trvať dlhšie ako 20 minút. Navyše, vypočítaný maximálny jas sa ukázal byť stokrát menší ako pozorovaný.

V súčasnej fáze výskumu sa modely explodujúcich hviezd budujú pomocou najvýkonnejších počítačov. Zatiaľ sa však nepodarilo skonštruovať model, v ktorom by postupný vývoj hviezdy viedol k vytvoreniu fenoménu supernovy. Niekedy pri stavaní takéhoto modelu v centrálna časť energia výbuchu je umelo vložená do hviezdy, po ktorej sa analyzuje proces expanzie a zahrievania hviezdneho obalu.

Masívna hviezda by sa po vyčerpaní všetkých zásob jadrových zdrojov energie mala začať katastrofálne zmenšovať (kolabovať). Výsledkom je, že v jej strede môže vzniknúť neutrónová hviezda. V 30. rokoch 20. storočia Baade a Zwicky navrhli, že vznik neutrónovej hviezdy by mohol vyzerať ako výbuch supernovy. Počas formovania neutrónovej hviezdy, veľká energia, pretože gravitačná energia je v poriadku . Takže s polomerom vytvorenej neutrónovej hviezdy a hmotnosťou, kde je hmotnosť Slnka, gravitačná energia. Táto energia sa však uvoľňuje prevažne vo forme neutrín a nie vo forme fotónov a vysokoenergetických častíc, ako pôvodne predpokladali Baade a Zwicky. Vo vnútorných častiach neutrónovej hviezdy, kde je hustota väčšia ako neutrína, je stredná voľná dráha len z polomeru neutrónovej hviezdy, t.j. . Preto neutrína pomaly difundujú k povrchu a nemôžu zhodiť obal hviezdy.

Pri konštrukcii modelov supernov na základe kolapsu hviezd zostáva otázkou, či kolaps, t.j. "Výbuch" nasmerovaný do hviezdy sa zmení na výbuch smerovaný do vesmíru. Napriek výrazne zvýšenému výpočtovému výkonu počítačov vedú simulácie kolapsu obrovskej hviezdy vždy k rovnakému výsledku: nenastane žiadna explózia. Sily gravitácie vždy víťazia proti silám smerujúcim preč od hviezdy a je pozorovaný len „tichý kolaps“. Ako je uvedené v "... žiadny z existujúcich modelov nereprodukuje celý komplex javov spojených s výbuchom supernovy a obsahuje zjednodušenia."

Pokiaľ ide o supernovy typu I, existuje hypotéza, že sú dôsledkom kolapsu kompaktnej héliovej hviezdy bieleho trpaslíka na neutrónovú hviezdu, ktorej hmotnosť presiahla (Chandrasekharov limit). Ak je biely trpaslík súčasťou blízkeho binárneho systému, potom dôvodom zvýšenia jeho hmotnosti môže byť narastanie hmoty prúdiacej zo sprievodnej hviezdy. V tomto prípade sa akrečný disk stáva zdrojom röntgenového žiarenia. Avšak merania röntgenového pozadia pochádzajúce z eliptické galaxie uskutočnené pomocou orbitálneho observatória Chandra ukázali, že pozorovaný tok röntgenových lúčov je 30- až 50-krát menší, ako sa očakávalo. Preto to podľa autorov štúdie Gilfanova a Bogdana svedčí v prospech hypotézy o vzniku supernov založenej na spojení dvoch bielych trpaslíkov so vznikom hmoty väčšej ako . Je však známych len málo blízkych párov bielych trpaslíkov a nie je jasné, nakoľko sú rozšírené.

V súvislosti s existujúcimi ťažkosťami pri vysvetľovaní supernov vonkajším prejavom explodujúcich alebo kolabujúcich hviezd je zaujímavé považovať fenomén supernovy za proces pohltenia planéty malou čiernou dierou. Táto diera môže byť na planéte vytvorená umelo, alebo môže prísť na planétu z vesmíru.

Ako viete, čierna diera sa vyznačuje určitým kritickým polomerom získaným Schwarzschildom na základe rovníc Všeobecnej teórie relativity (GR):

Kde je gravitačná konštanta, rýchlosť svetla, hmotnosť čiernej diery. Povrch, ktorý ohraničuje oblasť priestoru s polomerom, sa nazýva horizont udalostí. Častica nachádzajúca sa na horizonte udalostí nemá možnosť ísť do „nekonečna“, pretože prekonaním gravitačného poľa úplne plytvá svojou energiou.

Z riešení rovníc GR vyplýva, že stred čiernej diery musí obsahovať singularitu v časopriestorovej metrike (singularitu). V prípade Schwarzschildovej čiernej diery ide o bod s nekonečnom vysoká hustota záležitosť.

Ak je čierna diera v kontakte s hmotou, začne ju absorbovať a zväčšovať svoju hmotnosť, až kým sa všetka hmota, napríklad planéta, nevtiahne do diery.

Mikroskopické čierne diery môžu vzniknúť priamo na planéte napríklad v dôsledku experimentov na urýchľovačoch, pri ktorých sa zrážajú vysokoenergetické častice. Podľa Hawkingovej teórie by sa mikroskopická čierna diera vo vákuu mala vypariť takmer okamžite. Zatiaľ však neexistujú žiadne experimentálne výsledky potvrdzujúce tieto teoretické závery. Tiež vlastnosti takýchto otvorov nájdených v látke neboli študované. Tu môžu k sebe pritiahnuť hmotu a obklopiť sa škrupinou superhustej hmoty. Je možné, že čierna diera sa nevyparí, ale postupne zväčší svoju hmotnosť. Čierne diery sa môžu dostať do hmoty napríklad vtedy, keď lúč zrýchlených častíc pôsobí na prvky štruktúry urýchľovača alebo na špeciálny cieľ. Je tiež možné, že vo vákuu žijú mikroskopické čierne diery dostatočne dlho na to, aby mali čas preletieť z bodu kolízie lúča na stenu urýchľovacej komory. Po zasiahnutí otvorov v látke sa gravitačne usadzujú smerom k stredu planéty.

Rýchlosť, ktorou hmota padá do čiernej diery v horizonte udalostí, je obmedzená rýchlosťou svetla, takže miera absorpcie hmoty je úmerná ploche povrchu diery. Vzhľadom na malý povrch je čas rastu jedinej mikroskopickej čiernej diery s hmotnosťou rádovo Planckovej stupnice do nebezpečnej veľkosti veľmi dlhý a mnohonásobne presahuje vek planét. Takýchto dier sa však dá vyrobiť veľa a po dosiahnutí stredu planéty sa môžu zlúčiť do jednej masívna diera ktoré by mohli predstavovať hrozbu pre planétu. Nech na začiatku existujú oddelene existujúce čierne diery a každá z nich má povrch a hmotnosť. Keď sa vezme do úvahy (1), ich celkový povrch sa rovná . Po zlúčení N otvorov do jedného je povrchová plocha celého otvoru . Je možné vidieť, že v prvom prípade a v druhom prípade sa rýchlosť absorpcie látky tiež mnohonásobne zvyšuje. V strede planéty je takmer bodová oblasť, kde sa zrýchlenie voľného pádu rovná nule. V tejto oblasti sa postupne hromadia všetky čierne diery, ktoré sa vzájomnou príťažlivosťou spájajú.

Mikroskopické čierne diery sa môžu vytvárať aj prirodzene, keď sú planéty bombardované kozmickým žiarením. Dá sa predpokladať, že v určitom štádiu svojho vývoja civilizácie produkujú čierne diery s celkovou hmotnosťou mnohonásobne väčšou, ako je ich hmotnosť vytvorená pôsobením kozmické lúče. Výsledkom je, že rast diery v strede planéty vedie k zastaveniu jej existencie. Na planéte môže byť vytvorená čierna diera významnej hmotnosti za účelom získavania energie v jedinom reaktore. O projektoch takýchto zariadení sa už diskutuje. Existuje aj určitá pravdepodobnosť takejto udalosti, keď z okolitého vesmíru zasiahne planétu dostatočne masívna čierna diera.

Môžete sa pokúsiť nájsť vo vesmíre procesy uvoľňovania energie zodpovedajúce absorpcii planéty čiernou dierou. V prípade, že k takýmto procesom naozaj dôjde, môže to najmä nepriamo naznačovať existenciu iných civilizácií.

Na opis účinkov v blízkosti čiernej diery v niektorých prípadoch stačí použiť aproximáciu založenú na Newtonovej teórii. Najmä newtonovské aproximácie úspešne použili Shakura a Sunyaev, ako aj Pringle a Rees, pri zostavovaní modelu narastania hmoty čiernou dierou.

Rozšírime teóriu o takú oblasť priestoru v blízkosti diery, keď sa rýchlosť padajúcej hmoty blíži rýchlosti svetla, ale stále sa od nej líši natoľko, že nerelativistické aproximácie vedú k správne odhady fyzikálnych veličín. Aby sa nezohľadnil efekt dilatácie času v silnom gravitačnom poli, proces padajúcej hmoty bude uvažovaný v pohybujúcom sa súradnicovom systéme.

Ak je skúšobné teleso s hmotnosťou vrhnuté vertikálne nahor z povrchu telesa s hmotnosťou a polomerom, potom „únikovú“ rýchlosť možno zistiť z rovnosti potenciálnej a kinetickej energie.

Preto pri , získame polomer telesa , ktorý sa zhoduje s polomerom (1) získaným na základe všeobecnej teórie relativity. Z (2) vyplýva, že v newtonovskej aproximácii gravitačný potenciál čiernej diery

Tie. Všetky čierne diery majú rovnaký potenciál.

Treba poznamenať, že zatiaľ neexistuje jednotná definícia čiernej diery. Ak vychádzame z Laplaceovej definície čiernej diery ako neviditeľného objektu, tak v jednej z interpretácií to znamená, že po prechode cez rozdiel gravitačných potenciálov má energia fotónu a jeho frekvencia tendenciu k nule. Ďalej sa predpokladá, že fotón má gravitačnej hmotnosti a potom z rovnosti z toho vyplýva, že gravitačný potenciál treba pripísať čiernej diere. Keďže ďalej uvažujeme o procese padania hmoty do diery, budeme vychádzať zo skutočnosti, že v súlade s (3) pri použití Newtonovej aproximácie je gravitačný potenciál diery . To znamená, že v procese voľného pádu do čiernej diery s hmotnosťou M sa v gravitačnom poli koná práca

Tá sa mení na kinetickú energiu a rýchlosť pádu v blízkosti horizontu udalostí sa blíži rýchlosti svetla. Časť tejto energie sa môže premeniť na žiarenie. Pri danej rýchlosti narastania (hmotnostný prírastok) je sila elektromagnetického žiarenia určená známym výrazom:

Kde je koeficient charakterizujúci účinnosť premeny gravitačnej energie na elektromagnetickú energiu. Tento koeficient sa môže použiť aj na zohľadnenie rozdielu v gravitačných potenciáloch otvoru pri použití rôznych prístupov.

Je známe, že pre nerotujúcu Schwarzschildovu dieru so sféricky symetrickým pádom hmoty . Prítomnosť malého magnetického poľa v blízkosti hviezdy výrazne zvyšuje koeficient premeny gravitačnej energie (4) na žiarenie uhlová rýchlosť. Medzi rôznymi časťami plynu dochádza k viskóznemu treniu a plyn stráca orbitálnu energiu, pohybuje sa na nižšiu obežnú dráhu a približuje sa k čiernej diere. Plyn zahriaty viskóznym trením sa stáva zdrojom elektromagnetického (röntgenového) žiarenia. Najintenzívnejšie žiarenie pochádza zo spodného okraja disku, kde je najvyššia teplota plynu. Akréčné disky sa vyznačujú koeficientom premeny gravitačnej energie.

Kerr získal riešenie rovníc GR pre čiernu dieru rotujúcu v prázdnote. Kerrova čierna diera zapája okolitý priestor do rotácie (Lense-Thirringov efekt). Keď sa otáča obmedzujúcou rýchlosťou svetla, dosahuje sa najvyšší koeficient premeny gravitačnej energie. Takže v akrečnom disku , t.j. až 42 % hmotnosti dopadajúcej hmoty sa premení na žiarenie. V prípade Kerrovej diery sa energia jej rotácie premieňa na energiu žiarenia.

Čierne diery tak môžu za určitých podmienok veľmi efektívne premieňať gravitačnú energiu hmoty, ktorá do nich padá elektromagnetická radiácia. Pre porovnanie: počas termiky jadrové reakcie na slnku alebo pri výbuchu vodíková bomba.

Výpočty autora ukazujú, že keď planétu s magnetickým poľom pohltí čierna diera, v súlade so zákonom zachovania magnetického toku sa v blízkosti diery vytvorí supersilné dipólové magnetické pole. Niektoré siločiary na póloch nad horizontom udalostí sa zalomia (obr. 2). V oblasti tohto zlomu vodivá látka padajúca do čiernej diery, ktorá prudko mení smer pohybu, zažíva veľké zrýchlenie, približne rovnaké, ako keby sa látka zrazila s pevným povrchom. V dôsledku toho môže byť značná časť energie (4) premenená na tepelnú energiu a v konečnom dôsledku vyžarovaná do okolitého priestoru.

V prospech „planetárneho“ pôvodu supernov hovorí najmä nasledujúci predbežný odhad. Nech sa potom v súlade s (5) z hmotnosti planéty (alebo z kinetickej energie (4)) premení na vonkajšie žiarenie. To znamená, že pozorovaná energia emisie svetla zo supernov z pomeru budú zodpovedať hmotnosti planét , kde hmotnosť Zeme. V súlade s tým pri , rozsah hmotností planét bude . Vidíme, že pri hodnotách má rozsah hmotností planét celkom prijateľné hodnoty pre existenciu života. Dobrá vzájomná korešpondencia medzi hmotnosťou obývateľných planét a energiami žiarenia supernov zároveň nevyzerá náhodne. To naznačuje, že aspoň niektoré typy supernov sú „planetárneho“ pôvodu. Vyššie uvedené odhady ukazujú, že v následných výpočtoch môžeme použiť koeficient .

Je možné vykonať niektoré ďalšie výpočty potvrdzujúce našu hypotézu. Obrázok 1 ukazuje, že svetelná krivka supernovy typu I dosiahne svoje maximum približne 25 dní po začiatku pozorovania vzplanutia. Ďalej v tejto práci vypočítame čas na dosiahnutie maximálnej jasnosti výpočtom a vypočítame aj silu žiarenia supernovy.

Keďže rýchlosť prítoku hmoty do čiernej diery s malými rozmermi je obmedzená rýchlosťou svetla, proces absorpcie planéty čiernou dierou sa časovo predlžuje. Z fyziky hviezd je známe, že poslednou stabilnou konfiguráciou hviezdy pred čiernou dierou je neutrónová hviezda, ktorej stabilitu zabezpečuje tlak degenerovaného fermiónového plynu, pozostávajúceho prevažne z neutrónov. Preto v blízkosti horizontu udalostí našej kompaktnej čiernej diery vo vnútri planéty bude vysoko stlačená hmota planéty neutrónová kvapalina. Zároveň, ako ukázali odhady autora, pri rovnakej hmotnosti diery je hrúbka vrstvy neutrónov nad horizontom udalostí asi 24 mm. Uvažujme teraz o procese prítoku neutrónovej kvapaliny do objektu s malými rozmermi. S prihliadnutím na (4) najprv zo vzťahu vypočítame možnú teplotu dopadajúcej hmoty v blízkosti horizontu udalostí

Kde je Boltzmannova konštanta, pokojová hmotnosť neutrónu. Z (6) zistíme teplotu neutrónov . To dobre súhlasí s výsledkami získanými Schwartzmanom. Vzhľadom na proces voľného pádu plynu do čiernej diery dospel k záveru, že teplota dosiahnutá v procese adiabatickej kompresie zodpovedá rádovo kinetickej energii pádu a môže byť .

Aby sa kinetická energia padajúcej neutrónovej kvapaliny premenila na tepelnú energiu, musí hmota v blízkosti diery zažiť veľké zrýchlenie. Ako už bolo uvedené, v našom prípade k nemu môže dôjsť v dôsledku špeciálnej štruktúry magnetického poľa v blízkosti horizontu udalostí, kde siločiary zaznamenajú ostrý zlom (obr. 2).

Je zaujímavé odhadnúť skutočnú hodnotu magnetického poľa otvoru. Ako je známe, Zem má výrazné dipólové magnetické pole. Na póloch planéty je indukčný vektor nasmerovaný vertikálne a má modul , zatiaľ čo magnetický moment dipólu je . Silné magnetické polia v slnečnej sústave majú aj Jupiter, Saturn, Urán a Neptún. Pomaly rotujúca Venuša (obdobie rotácie 243 dní), veľkosťou a vnútornou stavbou podobná Zemi, nemá vlastné magnetické pole. Pre dostatočne veľké a rýchlo rotujúce planéty je zrejme existencia dipólového magnetického poľa bežným javom. Podľa existujúcich predstáv sa magnetické pole Zeme vytvára vďaka toku elektrických prúdov v dobre vodivom jadre. Podľa dostupných výsledkov výskumu má Zem pevné vnútorné jadro s polomerom , pozostávajúce z čistých kovov (železo s prímesou niklu). Existuje aj tekuté vonkajšie jadro, ktoré pravdepodobne pozostáva zo železa s prímesou nekovov (síry alebo kremíka). Vonkajšie jadro začína v hĺbke asi . Podľa niektorých výpočtov sa zóna, v ktorej sa nachádzajú hlavné zdroje magnetického poľa, nachádza vo vzdialenosti od stredu planéty, tu je priemerný polomer Zeme. Vodivosť zemského jadra je taká, že pri prúdení hmoty je magnetické pole hmotou unášané s malým alebo žiadnym sklzom (fenomén „zamrznutia“).

Čierna diera je mimoriadne hustý objekt, takže po chvíli zostúpi do hlbokých častí planéty a dostane sa do jej stredu, kde môže splynúť s inými dierami. Keďže rastúca čierna diera dedí moment hybnosti planéty, osi rotácie oboch telies budú rovnobežné (rotáciu diery v rámci tohto článku zanedbáme). Pri tomto usporiadaní je vďaka efektu „zamrznutia“ magnetické pole v procese kolapsu priťahované k čiernej diere rovnomerne, zo všetkých strán a vytvorí svoje vlastné dipólové magnetické pole s pólmi na osi rotácie. (teória umožňuje, aby čierna diera mala magnetický náboj). Pod magnetický náboj teoreticky je implikovaný jeden z magnetických pólov. Neutrónová tekutina obklopujúca čiernu dieru musí tiež „zmraziť“ magnetické pole v dôsledku vysoká vodivosť. Teda podľa výpočtov Harrisona a Wheelera v neutrónové hviezdy pomerne veľa prúdových nosičov, koncentrácie elektrónov, protónov a neutrónov súvisia ako . Pomocou moderných metód pozorovania sa zistilo, že na neutrónových hviezdach sú prítomné dipólové magnetické polia s indukciou. Všeobecne sa uznáva, že tieto polia sú zdedené od prekurzorových hviezd počas kolapsu v dôsledku efektu „frost-in“.

Možnosť, že čierne diery majú svoje vlastné magnetické pole, v skutočnosti potvrdzujú pozorovania teleskopom Ibis, ktorý je nainštalovaný na družici Integral Európskej vesmírnej agentúry (ESA). Štúdie vesmírneho objektu Cygnus X-1, ktorý je jedným z kandidátov na titul čierna diera, odhalili polarizáciu žiarenia vychádzajúceho z oblasti s polomerom obklopujúcim tento objekt. Pozorovaná polarizácia je podľa autorov štúdie dôsledkom prítomnosti vlastného magnetického poľa danej čiernej diery.

Po štúdiu 76 supermasívnych čiernych dier v strede galaxií vedci z U.S. Národné laboratórium Lawrencea Berkeleyho ministerstva energetiky a Inštitút Maxa Plancka pre rádiovú astronómiu v Bonne dospeli k záveru, že majú supersilné magnetické polia, ktoré sú svojou silou porovnateľné s hmotou v blízkosti horizontu udalostí s pôsobením gravitácie.

Fenomén „zamrznutia“ vedie k tomu, že pri kolapse jadra planéty sa jej dipólové magnetické pole postupne sústreďuje v blízkosti čiernej diery v podobe kompaktného dipólu s pólmi umiestnenými na osi rotácie. Keď sa pole vytvorí, zákon zachovania magnetického toku je splnený:

Kde je priemerná indukcia magnetického poľa v jadre planéty, plocha prierezu oblasti jadra, kde sa vytvára hlavné pole, indukcia magnetického poľa na póle čiernej diery a efektívna plocha čiernej diery magnetický pól. Pomocou zodpovedajúcich polomerov plochy možno prepísať rovnosť (7) ako

Na základe existujúcich výpočtov môžeme predpokladať, že . Geofyzici zvyčajne akceptujú, že priemerná indukcia poľa v jadre . Podľa (1) s hmotnosťou by bol polomer čiernej diery . Preto môžeme akceptovať polomer magnetického pólu otvoru (približne rovnakú hodnotu polomeru získame ďalej nezávislým spôsobom). V dôsledku toho získame odhad indukcie magnetického poľa na póloch otvoru. Toto pole je asi miliónkrát viac poľa na póloch neutrónových hviezd. V tomto prípade je v bezprostrednej blízkosti čiernej diery intenzita poľa o niečo menšia, pretože dipólové pole sa mení podľa zákona pri zmene radiálnej súradnice.

Je tiež zaujímavé odhadnúť hustotu objemovej energie magnetického poľa v blízkosti čiernej diery zo známeho vzťahu:

Kde je magnetická konštanta. Je ľahké vypočítať, že v blízkosti pólov na , . Získanú hodnotu musíme porovnať s objemovou hustotou kinetickej energie pritekajúcej hmoty

Kde , ale najprv musíme určiť hustotu hmoty .

Je známe, že v blízkosti stredu limitujúcej neutrónovej hviezdy dosahuje hustota neutrónovej kvapaliny svoju maximálnu hodnotu pri polomere hviezdy asi 10 km a jej hmotnosti až 2,5 hmotnosti Slnka (Openheimer-Volkov limit). S ďalším nárastom hmotnosti neutrónovej hviezdy () už tlak fermiónového plynu nie je schopný obmedzovať nárast tlaku v dôsledku gravitácie a v jej strede začína rásť čierna diera. Čierna diera rastúca vo vnútri planéty svojou gravitáciou by teda mala vo svojej blízkosti vytvárať tlak približne rovnaký ako tlak v strede limitnej neutrónovej hviezdy, respektíve látka by mala mať hustotu asi

Dosadenie do výrazu (10) hustoty , získame odhad objemovej hustoty kinetickej energie neutrónovej kvapaliny . Je to o viac ako jeden rád menej ako predtým vypočítaná objemová hustota energie (9) magnetického poľa. Preto v blízkosti čiernej diery bude podmienka splnená. Je známe, že silné magnetické pole má významný vplyv na proces narastania vodivej hmoty. Pri , magnetické pole bráni vodivej látke v pohybe cez siločiary. Pohyb hmoty je možný prakticky len v smere magnetického poľa. Keď sa pokúsite spojiť siločiary magnetického poľa, vznikne protitlak a keď sa ich pokúsite ohnúť, tlak je dvojnásobný: . V smere kolmom na pole môže hmota presakovať len veľmi pomaly. V dôsledku toho sa hmota pohybuje prakticky len po siločiarach k magnetickým pólom a tu prúdi do hviezdy vo forme dvoch úzkych prúdov. Najmä v prípade neutrónových hviezd to vedie k vytvoreniu dvoch horúcich miest na magnetických póloch a k objaveniu sa röntgenového pulzarového efektu. .

Pri vyššie uvedených hustotách je už Fermiho energia nukleónov taká vysoká, že nimi vytvorený „plyn“ sa v skutočnosti správa ako žiarenie. Tlak a hustota sú do značnej miery určené hmotnostným ekvivalentom kinetickej energie častíc a je medzi nimi rovnaký vzťah ako v prípade fotónového plynu: .

Dôležitú úlohu pri tvorbe úzkych prúdov hmoty v blízkosti pólov hviezdy bude hrať Bernoulliho efekt, ktorý, ako viete, vedie k tomu, že v prúde tekutiny pohybujúcom sa rýchlosťou klesá tlak o hodnota (v našom prípade ). Tlak v kvapaline v pokoji, ako je uvedené vyššie, sa rovná . Je vidieť, že v dôsledku Bernoulliho efektu tlak v prúdení výrazne klesá. Toto je kompenzované tlakom magnetického poľa, ktoré je nasmerované tak, že bráni priblíženiu siločiar. V dôsledku toho je magnetické pole stlačené do úzkeho valca (trubice) a slúži ako druh vodiča pre prúdenie vodivej kvapaliny. Pretože látka vo vnútri trubice je vo voľnom páde, hydrostatický tlak stĺpca kvapaliny v trubici je nulový. Tlak pôsobí iba zo strany látky obklopujúcej trubicu. V tomto prípade sa vzťah tlakov uskutočňuje:

kde je indukcia magnetického poľa v trubici, tlak mimo trubice. Tento tlak sme vyrovnali . Výsledkom je, že z (11) dostaneme rovnosť:

Odtiaľ o indukcia poľa vo vnútri trubice. Predtým, na základe zachovania magnetického toku planéty, ako je Zem, sme nezávislým spôsobom z (8) sme zistili, že indukcia poľa na póloch čiernej diery je . Zhoda rádových veľkostí polí naznačuje, že skutočné pole planéty úplne postačuje na vytvorenie magnetických trubíc na póloch otvoru s poľom vyhovujúcim (11) a úzkymi tokmi hmoty v nich obsiahnutých, a táto náhoda nevyzerá náhodne.

Supersilné magnetické pole v blízkosti čiernej diery má vysokú hustotu, čo možno zistiť zo vzťahu . S hodnotou indukcie poľa na póloch vypočítanej vyššie získame a . Je možné vidieť, že magnetické pole na póloch má približne rovnakú hustotu ako okolitá neutrónová kvapalina.

Pozrime sa podrobnejšie na dôvod vzniku dvoch horúcich miest na póloch čiernej diery. Ako už bolo uvedené, môže byť špecifická štruktúra magnetické pole na dne trubíc. Táto štruktúra je vytvorená v dôsledku skutočnosti, že siločiary magnetického poľa planéty sa približujú k čiernej diere v rôznych oblastiach rôznymi rýchlosťami. Predstavte si, že na začiatku sú siločiary magnetického poľa planéty vo vzdialenosti od otvoru priamočiare a rovnobežné s osou rotácie otvoru (obr. 2). V tomto prípade už magnetické pole diery dosiahlo takú hodnotu, že k pádu hmoty dochádza najmä v oblasti pólov. Preto sa uvažovaná siločiara, zamrznutá v látke, priblíži k otvoru rýchlejšie v oblasti pólov ako v oblasti rovníka. Výsledkom je, že čierna diera má takú štruktúru magnetického poľa, že časť jej siločiar v spodnej časti magnetickej trubice, blízko horizontu udalostí, sa zalomí takmer pod uhlom a siločiary sa potom rozídu. z trubice, prechádzajúc okolo otvoru. Keďže magnetické pole bráni pohybu vodivej látky cez siločiary, dopadajúca látka v oblasti ich zlomu náhle zmení smer svojho pohybu a zažije veľké zrýchlenie, približne také, ako keby sa zrazilo so siločiarami. pevný povrch. Vďaka tomu sa značná časť kinetickej energie (4) premení na tepelnú energiu a na póloch sa vytvoria kompaktné horúce miesta, ktorých priemer sa približne rovná priemeru magnetickej trubice. Dôvodom uvoľňovania tepla môže byť najmä silné elektromagnetické žiarenie nabitých častíc pohybujúcich sa veľkým zrýchlením, ako aj výskyt turbulencií pri pohybe hmoty.

Ryža. 2. Schéma vzniku magnetického poľa čiernej diery (gule) postupným zachytávaním magnetického poľa planéty. Krátke šípky ukazujú smer prúdenia vodivej látky unášajúcej magnetické pole.

Neutrínové žiarenie bude mať veľký význam pri prenose tepelnej energie z horúceho bodu do okolitej hmoty. Pri teplotách nad neutrínovým žiarením sa výkon rýchlo zvyšuje. Takže v centrálnej časti novovzniknutej neutrónovej hviezdy prechádza neutríno do energie až tepelnej energie získanej z gravitačnej energie.

Odhadnime strednú voľnú dráhu neutrín. Rádová veľkosť prierezu slabej interakcie je , kde je charakteristická energia procesu. Tu , Fermiho konštanta. Pri výpočtoch je v tomto prípade vhodné vyjadriť energiu častíc v MeV. Charakteristická energia častíc v oblasti horúceho bodu. V našom prípade pri energetike, teda . Neutríno znamená voľnú dráhu, kde je koncentrácia častíc média, cez ktoré sa neutrína pohybujú. Predpokladáme, že médium pozostáva iba z nukleónov, potom , kde je pokojová hmotnosť nukleónu, je relativistický prídavok k hmotnosti nukleónu. Vo výsledku to zistíme neutríno znamená voľnú cestu. Vzhľadom na to, že neutrína sa pohybujú rýchlosťou svetla, tepelná energia rýchlo opúšťa horúci bod mimo magnetickej trubice a hmota sa zahrieva nad horizontom udalostí v polomere rovnajúcom sa . Mimo trubice je v dôsledku prítomnosti priečnej zložky magnetického poľa rýchlosť pádu hmoty veľmi nízka. To "ušetrí" väčšinu tepelnej energie pred pádom do otvoru. Zahriata a teda menej hustá látka mimo trubice sa pôsobením Archimedovej sily okamžite začne vznášať a po vonkajšom okraji magnetickej trubice pravdepodobne nastáva prúdenie horúcej látky v opačnom smere. Plávajúca hmota sa rozpína ​​a ochladzuje, čím sa znižuje strata neutrínového žiarenia do vonkajšieho priestoru. Pri šírení tepla bude mať veľký význam aj vysoká tepelná vodivosť neutrónovej kvapaliny, v ktorej sa častice pohybujú relativistickými rýchlosťami. Treba si uvedomiť, že ak by bola mnohonásobne väčšia, potom by značná časť energie uvoľnenej v škvrne vo forme neutrín voľne unikala do vesmíru, respektíve zahrievanie okolitej hmoty by bolo menej efektívne. Naopak, ak by bol oveľa menší ako polomer trubice, potom by značná časť uvoľneného tepla spadla do čiernej diery. Má však práve hodnotu, pri ktorej sa otvor premení na efektívny menič gravitačnej energie (4) na tepelnú energiu.

Stúpajúca plynová „bublina“, ktorá sa zväčšuje, vytvára vo vnútri planéty veľký pretlak, ktorý v konečnom dôsledku vedie k objaveniu sa prasklín v pevnom vnútornom jadre a plášti a k ​​vyvrhnutiu prúdov horúceho plynu z planéty. Jednotlivé telesá môžu byť z planéty vyvrhnuté plynmi a spadnúť späť na jej povrch. Povrch týchto telies môže byť veľmi horúci a vyparovať sa, vyžarovať v optickom a röntgenovom rozsahu. Vďaka nízkej tepelnej vodivosti skaly tepelná energia pomaly preniká do vnútorných častí telies a k ich vyparovaniu dochádza len z povrchu, takže najväčšie z nich môžu existovať pomerne dlho a vydávať energiu vo forme žiarenia. Myšlienka rýchlosti prenikania tepla do vzoriek hornín je daná nasledujúcim faktom. charakteristický čas vyrovnanie teploty medzi povrchmi plochej vrstvy horniny s hrúbkou úmernou . Takže na deň a na rok. Vďaka nepretržitému vyvrhovaniu horúceho materiálu z útrob planéty sa teplota jej povrchu môže dlhodobo udržiavať na vysokej úrovni. Výpočty ukázali, že na zabezpečenie pozorovaného maximálneho jasu supernovy by táto teplota mala byť rádovo 14 miliónov stupňov. Hlavná časť objemu planéty môže zostať pomerne dlho chladná.

V súlade s (4) bude energia fotónu v oblasti horúcich škvŕn približne polovicou pokojovej energie nukleónu a frekvencia fotónu tepelné žiarenie bude v rozsahu gama. Ak predpokladáme, že vo vytvorených horúcich miestach sa kinetická energia (4) premieňa na tepelnú energiu, potom to zodpovedá hodnote =0,4. Na začiatku článku sa ukázalo, že približne takýto koeficient vyplýva z reálnych hmotností planét a pozorovaných energií celkového žiarenia supernov. Tepelná energia zo škvŕn prichádza na povrch planéty a nakoniec ide do „nekonečna“ vo forme žiarenia. Ako už bolo uvedené, prúdy horúceho plynu, ktoré prenikajú cez telo planéty a idú do okolitého priestoru, môžu mať veľký význam pri prenose tepla z čiernej diery na povrch planéty. Tieto plyny vrhajú na povrch planéty aj kusy hornín s horúcim povrchom. V dôsledku toho sa celkový tok žiarenia vychádzajúci z povrchu planéty bude rovnať toku žiarenia vychádzajúcemu z horúcich miest. Pozorovateľ umiestnený priamo v blízkosti miesta môže vypočítať efektívnu plochu bodov na základe známeho vzťahu:

Kde je celková sila žiarenia dvoch škvŕn, celková plocha škvŕn, Stefan-Boltzmannova konštanta, teplota škvŕn. Pozorovateľ v „nekonečne“ však musí pri výpočte plochy škvŕn brať do úvahy aj vplyv dilatácie času.

Je známe, že pre nekonečne vzdialeného pozorovateľa je časový interval dlhší ako pre pozorovateľa nachádzajúceho sa v malej vzdialenosti od otvoru:

Môžete zadať podmienený koeficient prechodu z jedného referenčného systému do druhého. Keďže horúci bod je blízko horizontu udalostí, môžeme predpokladať, že leží v rozsahu , potom z (14) dostaneme rozsah zodpovedajúcich hodnôt. Pre vzdialeného pozorovateľa je sila žiarenia škvŕn niekoľkonásobne menšia, pretože . Nech sa maximálny výkon žiarenia supernovy, ktorý zaregistruje vzdialený pozorovateľ, rovná . Potom v súlade s (13) a (14) v referenčnom rámci spojenom so škvrnou je vrcholový výkon škvŕn . V súlade s tým pre oblasti škvŕn pri prechode zo vzdialeného referenčného systému do systému comoving získame .

Typický výkon vyžarovania supernov pri maximálnom jase možno nájsť pomocou údajov z tabuľky 1, publikovaných v článku a odrážajúcich fyzikálne vlastnosti 22 extragalaktických supernov. Tabuľka 1 ukazuje, že z 22 prezentovaných extragalaktických supernov tvorí 20 pomerne homogénnu skupinu objektov, ktorých čas nárastu jasu má priemernú hodnotu 20,2 dňa so štandardnou odchýlkou ​​. Supernovy 1961v a 1909a, ktoré sa výrazne odchyľujú od všeobecnej zákonitosti, možno vylúčiť z úvahy. Z tabuľky 1 vyplýva, že z 20 zostávajúcich objektov má pri maximálnej jasnosti jeden objekt absolútnu magnitúdu -18, sedem objektov -19, osem objektov -20 a štyri objekty -21. Absolútna bolometrická hviezdna magnitúda Slnka je pri sile žiarenia. Existuje známy vzťah medzi hustotou toku žiarenia E a veľkosťami:

Pri prechode na absolútne hviezdne magnitúdy, kde je štandardná vzdialenosť akceptovaná v astronómii, je sila žiarenia hviezdy. Z toho sa získa vzťah medzi radiačnými silami týchto dvoch objektov:

kde , . Preto vyššie uvedené absolútne veľkosti supernov: zodpovedajú maximálnym silám žiarenia . Na odhad priemernej hodnoty je v tomto prípade vhodné použiť medián. Výsledkom je, že v referenčnom rámci spojenom so vzdialeným pozorovateľom je priemerná hodnota špičkového výkonu na vzorke 20 supernov . Pomocou tejto hodnoty z (13) zistíme, že z pohľadu vzdialeného pozorovateľa je celková plocha dvoch vyžarujúcich bodov. Avšak pre pozorovateľa, ktorý sa nachádza v blízkosti miesta, priemerný výkon žiarenia, a teda aj celková plocha dvoch bodov. Konkrétne pre , získame plochu jedného bodu a jeho polomer, t.j. je asi 1 mm.

stôl 1

Označenie supernovy	Typ a trieda	Doba nábehu lesku, dni	Svietiť na maximum, m		materská galaxia
			Viditeľná veľkosť	Absolútna hodnota	Označenie, NGC	Typ	Zdanlivá veľkosť, 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	ja	14
1954a	I.12	21	9	-21	4214	ja	10
1920a	I.5	16	11	-19	2608	SBc	13
1921 c	I.6	17	11	-20	3184	sc	10
1961h	I.8	19	11	-20	4564	E	12
1962 m	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
1974 g	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
1980 tis	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

Odhad získaný vyššie je v dobrej zhode s naším predpokladom, že primárne žiarenie pochádza z dvoch kompaktných horúcich bodov umiestnených na póloch objektu s polomerom asi 10 mm a je ďalším potvrdením, že s najväčšou pravdepodobnosťou máme čo do činenia s čiernou dierou pohlcujúcou planéta. Skôr na základe zákona zachovania magnetického toku planéty (8) sme získali, že pri , bude indukcia magnetického poľa na póloch otvoru približne rovná . Zároveň z (12) nezávisle vyplýva, že hodnota poľa na póloch otvoru bude cca. . Vzťahy (8), (12) a (13) teda vedú k vzájomne konzistentným výsledkom, čo možno považovať za znak správnosti teórie.

Z (12) vyplýva, že indukcia magnetického poľa v trubiciach na póloch čiernej diery je konštantná. Preto s postupnou absorpciou magnetického toku planéty čiernou dierou dochádza k zvýšeniu magnetického toku v trubici v dôsledku zväčšenia jej prierezovej plochy. To vedie k proporcionálnemu zvýšeniu plochy horúceho bodu a následne k zvýšeniu sily žiarenia supernovy v súlade s (13).

Primárne žiarenie škvŕn, čo je prúd gama kvánt a neutrín, zahrieva hmotu v blízkosti škvŕn, čo spôsobuje, že emituje aj vysokoenergetické fotóny a neutrína. Neutrína majú najväčšiu penetračnú silu, ale elektromagnetické žiarenie, difundujúce v hmote, sa postupne od čiernej diery vzďaľuje. V tomto prípade žiarenie zažíva známy gravitačný červený posun, ktorý je priamym dôsledkom dilatácie času:

kde je vlnová dĺžka blízko čiernej diery, vo vzdialenosti od jej stredu je vlnová dĺžka v "nekonečne". Najmä pri , červený posun . Podľa doterajšieho pohľadu je gravitačný červený posun len dôsledkom rozdielnej rýchlosti času v rôznych bodoch nehomogénneho gravitačného poľa. Energia žiarenia (fotónov) sa pri stúpaní v gravitačnom poli nemení. V našom prípade to znamená, že časť energie žiarenia v (13) sa zachováva, keď sa vzďaľujeme od čiernej diery. V súlade s (14) sa časový úsek transformuje na dlhší úsek, čo sa prejaví znížením sily žiarenia supernovy z pohľadu vonkajšieho pozorovateľa. Zároveň sa však trvanie žiary supernovy predĺži o rovnaký počet krát. Gravitačný červený posun nemení celkovú energiu žiarenia prichádzajúceho z okolia čiernej diery. Proces jeho získania vonkajším pozorovateľom je časovo natiahnutý iba faktorom K. To, čo bolo povedané o fotónoch, by malo platiť aj pre gravitačný červený posun neutrín, ktoré majú podobne ako fotóny nula pokojová hmota a pohybuje sa rýchlosťou svetla.

Ako už bolo uvedené, čierna diera sa bude nachádzať v centrálnej časti planéty. V tomto prípade je v jeho blízkosti možný vznik dutiny naplnenej plynom s vysokým tlakom a vysokou teplotou. V určitom okamihu dosiahne tlak plynu kritickú hranicu a v tele planéty sa vytvoria hlboké trhliny, cez ktoré bude plyn unikať. Výbušné uvoľnenie prvého veľká porcia plazma s teplotou , môže spôsobiť výbuch gama žiarenia (vlnové dĺžky ). Takéto výbuchy skutočne existujú a bol objavený ich blízky vzťah so supernovami. Ďaleko do vesmíru, vr. a za planetárnym systémom hviezdy môžu byť oddelené úlomky a roztavené úlomky hlbokej hmoty planéty tiež vyhodené von, z ktorých sa následne stáva železo a kamenné meteority a asteroidy. Potom bude odtok horúceho plynu pokračovať a okolo planéty sa začne vytvárať oblak plynu, ktorý sa postupne zväčšuje.

V spektrách supernov typu I sa po prechode cez maximálnu jasnosť nachádza množstvo na seba navrstvených čiar, čo spôsobuje ťažkosti pri ich identifikácii. Napriek tomu boli identifikované niektoré línie. Ukázalo sa, že ide o ionizované atómy Ca, Mg, Fe, Si, O, ktoré, ako je známe, sú široko rozšírené v hmote kamenných planét, ako je Zem. Je charakteristické, že v spektre supernov I. typu nie je žiadny vodík. To môže hovoriť v prospech nehviezdneho (planetárneho) pôvodu primárneho oblaku plynu.

Odhady, ktoré urobil autor, ukázali, že ak sa rádovo množstvo hmoty planéty vyparí, plynový oblak sa stane pre röntgenové lúče nepriehľadným. Toto žiarenie pochádza z centrálnej oblasti oblaku s polomerom rádovo ako polomer planéty a s povrchovou teplotou asi 14 miliónov kelvinov. Táto teplota vyplýva zo známeho vzťahu . Tu sa v súlade s pozorovacími údajmi predpokladá maximálny výkon žiarenia planetárnej supernovy . Energia je emitovaná do vesmíru v optickom dosahu z vonkajšieho obalu plynového mraku (fotosféry). Pri maximálnom jase by mal byť polomer fotosféry vypočítaný z vyššie uvedeného vzorca približne 34 AU. pri povrchovej teplote známej z pozorovaní.

Teraz sme sa už priblížili k výpočtu takých charakteristík supernovy, ako je sila žiarenia a čas potrebný na dosiahnutie maxima jasu. Vyššie sme dospeli k záveru, že neutrónová kvapalina prúdi do čiernej diery vo forme dvoch kužeľov, ktoré v blízkosti pólov vyzerajú ako úzke výtrysky uzavreté v magnetických trubiciach. V tomto prípade sa v blízkosti kontaktu trubice s čiernou dierou vytvorí horúce miesto s priemerom približne rovným priemeru trubice. V súlade s tým je celkový elementárny objem na základni rúrok

Kde S je oblasť dvoch horúcich bodov, radiálna súradnica. V súlade s tým elementárna hmotnosť v rúrach

Kde je hustota pritekajúcej hmoty. Poďme zmeniť , kde je vertikálna zložka rýchlosti hmoty. Potom elementárna hmotnosť:

Z (5) a (20) vyplýva, že celkový výkon žiarenia dvoch škvŕn v ich referenčnom rámci

Pri výpočtoch pomocou tohto vzorca môžeme predpokladať, že . V tomto prípade sú hodnoty ostatných parametrov = 0,4, hustota hmoty priamo nad škvrnou , plocha dvoch miest , kde a K = 10. V dôsledku toho dostaneme . Teraz, na základe skutočne pozorovaného priemerného špičkového výkonu vyžarovania svetla supernov, nezávislým spôsobom nájdeme silu žiarenia škvŕn. Je možné vidieť, že sa prakticky zhoduje s teoretickou hodnotou získanou z (21). Všimnite si, že vzťah medzi a nezávisí od K, pretože . Dobrú zhodu medzi hodnotami možno považovať za silné potvrdenie správnosti teórie. Výsledný relatívne malý nesúlad medzi mocninami a najmä možno vysvetliť určitou neistotou takých parametrov ako a .

Dá sa predpokladať, že planéta stratí asi 30 % svojej hmoty, aby vytvorila oblak horúceho plynu. Navyše pri = 0,4 sa 40 % zostávajúcej hmoty planéty stratí ako svetelné žiarenie. V tomto prípade pre najslabšie a najsilnejšie supernovy sú celkové energie svetelného žiarenia . Ak vezmeme do úvahy obe uvedené straty hmotnosti, zistíme, že hmotnostný rozsah počiatočných planét je . Všeobecne sa uznáva, že podmienka životaschopnosti planéty vyžaduje, aby jej hmotnosť nevstupovala do oblasti „Neptúnov“ s hmotnosťou. Neptúny majú superhustú atmosféru s vetrom o sile hurikánu a považujú sa za nevhodné pre vývoj života. Preto horná hodnota hmotnosti obývateľnej planéty je celkom v súlade s touto hraničnou podmienkou. Nižšia hodnota hmotnosti sa príliš nelíši od hmotnosti Zeme, takže takáto planéta je zjavne schopná udržať dostatok hustá atmosféra a zároveň majú magnetické pole podobné magnitúde ako pozemské pole. Pozorovaný priemerný špičkový výkon supernovy by teda mal zodpovedať planéte s hmotnosťou približne . Teraz máme všetky počiatočné údaje na výpočet doby vzostupu supernovy.

Ako čierna diera rastie, zachytený magnetický tok prechádzajúci škvrnami sa zvyšuje. Pretože indukcia magnetického toku v trubici je , potom so zvýšením magnetického toku cez prierez trubice sa plocha bodu úmerne zväčšuje, čo zase vedie k zvýšeniu jasu supernovy. Bolo pozorované, že približne polovica svetelnej energie supernovy sa uvoľní v štádiu zvýšenia jasu a druhá polovica sa uvoľní v rozpadajúcej sa časti krivky. Toto je možné vidieť najmä na obr. Po prechode maxima, ktoré trvá 1-2 dni, jasnosť rapídne klesá o hviezdne magnitúdy, t.j. na čas. Potom začne exponenciálny pokles. Ale oblasť rozpadu supernov typu I je zvyčajne viac ako 10-krát dlhšia ako vzostupná oblasť. V našom modeli je všetka energia supernovy vytvorená z gravitačnej energie (4) padajúcej hmoty. Z toho vyplýva, že čierna diera pohltí približne polovicu hmoty planéty v oblasti nárastu jasnosti a druhú polovicu v štádiu rozpadu krivky. To znamená, že po zachytení polovice hmotnosti planéty čierna diera zachytí takmer celý magnetický tok planéty a plocha prierezu trubice prestane rásť. Pretože dipólové magnetické pole otvoru (ako planéty) je udržiavané prstencovým prúdom, potom s postupným útlmom tohto prúdu sa magnetický tok znižuje, respektíve sa zmenšuje aj plocha prierezu trubice. , čo vedie k zníženiu jasnosti supernovy. Prstencový prúd obklopujúci elektrónku možno s určitou aproximáciou znázorniť ako torus s indukčnosťou L a aktívnym odporom R. V takomto uzavretom obvode dochádza k útlmu prúdu podľa známeho exponenciálneho zákona:

kde je hodnota počiatočného prúdu (v našom prípade pri ).

Treba poznamenať, že dôvod uvoľnenia energie v oblasti rozpadu svetelnej krivky supernovy stále patrí medzi nevyriešené problémy. Segment hladkého rozpadu krivky (obr. 1) pre supernovy I. typu sa vyznačuje vysokou podobnosťou. Sila žiarenia počas rozpadu je dobre opísaná exponentom:

Kde sú dni pre všetky supernovy typu I. Toto jednoduchá závislosť prebieha až do konca pozorovaní supernov. U supernovy, ktorá explodovala v galaxii NGC 5253 v roku 1972, bol pozorovaný rekordný 700-dňový rozpad. Na vysvetlenie tohto úseku krivky v roku 1956 skupina amerických astronómov (Baade et al.) navrhla hypotézu, podľa ktorej k uvoľneniu energie v rozpadovej časti dochádza v dôsledku rádioaktívny rozpad jadrách izotopu californium-254, ktorých polčas rozpadu je 55 dní, zhruba zodpovedá hodnote exponentu. To si však vyžaduje neskutočne veľké množstvo tohto vzácneho izotopu. Pri pokuse o použitie vznikajú ťažkosti rádioaktívny izotop nikel-56, ktorý pri rozpade s polčasom rozpadu 6,1 dňa prechádza na rádioaktívny kobalt-56, ktorý sa rozpadá s polčasom rozpadu 77 dní, pričom vzniká stabilný izotopželezo-56. Pri tomto spôsobe vysvetlenia je významným problémom absencia silných čiar ionizovaného kobaltu v spektrách supernov typu I po prechode maximálnej jasnosti.

V našom modeli je exponenciálny pokles výkonu žiarenia supernov vysvetlený exponenciálnym poklesom hodnoty prstencového prúdu (22), pretože . V čom dni. Konvexný úsek krivky na obr. 1 (označený písmenom ) možno interpretovať nasledovne. Pri maximálnom jase magnetický tok planéty stále pokračuje v zachytení čiernej diery, ale nárast magnetického toku sa už rovná jeho stratám v dôsledku tlmenia prstencového prúdu. Pri poklese konvexného úseku krivky sa absorbujú zvyšky magnetického poľa planéty. A nakoniec, po prechode cez sekciu, sa tok magnetického toku do čiernej diery úplne zastaví a začne exponenciálny pokles v dôsledku útlmu prstencového prúdu cirkulujúceho okolo trubice.

Pretože magnetické toky v trubiciach na južnom a severnom póle čiernej diery sú rovnaké, uvažujme o procese zachytávania magnetického poľa dierou v jednej pologuli planéty. Vyberme v centrálnej časti planéty guľu s polomerom a s priemernou indukciou magnetického poľa vo vnútri rovnajúcou sa . Potom magnetický tok prechádzajúci cez prierez gule kolmý na vektor prechádzajúci priemerom:

kde je polomer sekcie. Po diferenciácii sa dostaneme k rovnici:

Hmotnosť jednej pologule s polomerom a s priemernou hustotou hmoty:

Preto vzťah medzi diferenciálmi:

Z (25) a (27) dostaneme:

Posledný výraz popisuje rýchlosť zmeny magnetického toku v jednej hemisfére so zmenou hmotnosti a v skutočnosti znamená nasledovné. Ak čierna diera absorbuje hmotu z planéty, potom spolu s touto hmotou zachytí magnetický tok planéty rovný . Ďalej, ak vezmeme do úvahy, že a kde je objem jednej hemisféry, získame vzťah:

Preto rýchlosť zmeny magnetického toku počas toku hmoty z planéty do čiernej diery:

Je zrejmé, že rýchlosť zmeny magnetického toku planéty sa rovná rýchlosti zmeny magnetického toku diery. Rovnice (30) a (29) platia aj pre hodnoty a m otvoru. Aby sme to videli, môžeme si predstaviť, že hmota a magnetický tok prúdia opačným smerom - od sférickej čiernej diery k planéte.

V prípade čiernej diery, o ktorej uvažujeme, je takmer celé jej magnetické pole sústredené v trubiciach na póloch a pre ňu a , kde je plocha prierezu trubice. Výsledkom je, že z (29) dospejeme k rovnici:

kde zodpovedá hmotnosti, ktorá prešla trubicou v čase, keď je už supernova viditeľná cez ďalekohľad, plocha prierezu trubice pri . Po výpočte integrálov sa dostaneme k vzťahu:

alebo pre a:

Odtiaľ sa dá nájsť čas, kedy supernova dosiahne svoju maximálnu jasnosť z pohľadu vzdialeného pozorovateľa. Okolnosť, ktorá nám umožňuje eliminovať koeficient K:

Ako už bolo uvedené, približne polovica energie svetelnej emisie supernovy sa uvoľní v štádiu zvýšenia jasu a druhá polovica v štádiu jeho poklesu. To znamená, že celé magnetické pole planéty prejde do čiernej diery v čase, keď bude absorbovaná približne polovica hmotnosti planéty. Napríklad hmotnosť zemského jadra, kde je sústredený takmer celý magnetický tok, je . To je o niečo menej ako polovica hmotnosti planéty. Obr. 2 však ukazuje, že prúdenie hmoty do otvoru prebieha hlavne v smeroch blízko osi rotácie. Do doby zachytenia celého jadra sa teda zachytí aj nejaká časť látky plášťa zo subpolárnych oblastí. Dá sa očakávať, že po pohltení celého magnetického poľa planéty môže byť hmota, ktorá prešla oboma magnetickými trubicami na póloch diery, približne polovičná oproti hmotnosti planéty. Ak vezmeme do úvahy aj to, že sme uvažovali o procese absorpcie hmoty planéty čiernou dierou len na jednej pologuli, tak pre supernovu priemernej jasnosti . Fyzicky je M 0 celková hmotnosť, ktorá prešla prierezom jednej magnetickej trubice v čase, keď sa dosiahol maximálny výkon žiarenia. Hmotnosť zodpovedajúcu začiatku pozorovania supernov možno nájsť nasledovne. Z (13) a (31) vzťah vyplýva:

alebo po integrácii:

odkiaľ vyplýva

Je známe, že pre supernovy je amplitúda jasu (rozdiel medzi minimálnou a maximálnou jasnosťou) hviezdnou magnitúdou. Nech sa amplitúda rovná priemernej hodnote 16 magnitúd. Potom z (16) nasleduje a ďalej z (38) dostaneme . Po dosadení do (35) číselných hodnôt iných fyzikálnych veličín a oblasť jedného horúceho bodu z pohľadu vzdialeného pozorovateľa nájdeme čas, kedy supernova dosiahne svoju maximálnu jasnosť pre vonkajšieho pozorovateľa dňa. To je v dobrej zhode s pozorovacími údajmi uvedenými v tabuľke 1, kde je tento čas v rozmedzí jedného dňa. Vďaka vlastnostiam logaritmu amplitúdy jasu dávajú 15 a 17 magnitúdy tiež prijateľné hodnoty 17,9 a 20,3 dňa.

Vyššie navrhnutý model supernovy založený na absorpcii planéty malou čiernou dierou je teda schopný vysvetliť všetky hlavné pozorované vlastnosti supernov, ako je celková energia svetelného žiarenia, sila žiarenia, čas potrebný na supernova, aby dosiahla svoj maximálny jas, a tiež naznačuje dôvod uvoľnenia energie v oblasti rozpadu. brilantnosť supernovy. V počiatočnom štádiu vývoja planetárnej supernovy, keď sa planéta rozpadne, môže byť zjavne vyvrhnutý oblak horúcej plazmy s teplotou, čo spôsobí záblesk gama žiarenia, zaznamenaný u skutočných supernov. Teória tiež vysvetľuje vlastnosti svetelná krivka (obr. 1).

Je tiež zaujímavé urobiť nejaké odhady týkajúce sa stupňa dopadu planetárnej supernovy na centrálnu hviezdu. Hustota toku žiarenia supernovy vo vzdialenosti na bude predstavovať . To je o mnoho rádov väčšie ako hustota toku vlastného žiarenia z povrchu hviezdy, ako je Slnko (). Zo vzťahu vyplýva, že vplyvom žiarenia supernov by sa teplota povrchu Slnka zvýšila z do . Je ľahké vypočítať, že iba počas dní blízko maximálnej jasnosti „planetárnej“ supernovy by hviezda podobná Slnku dostávala tepelnú energiu , kde je polomer hviezdy. Slnko samo vyprodukuje túto energiu za 577 rokov. Dá sa predpokladať, že takéto vysoké zahrievanie vedie k strate tepelnej stability hviezdy. Podľa existujúcich výpočtov, obyčajné hviezdy dokáže udržať tepelnú stabilitu len počas pomalého zvyšovania teploty, keď má hviezda čas expandovať a znižovať svoju teplotu. Dostatočne rýchly nárast teploty môže viesť k strate stability a k výbuchu termonukleárneho reaktora hviezdy. Podľa existujúceho modelu v hviezde ako Slnko prebiehajú termonukleárne reakcie vodíkového cyklu v oblasti do 0,3 polomeru od stredu hviezdy, kde sa teplota pohybuje od 15,5 do 5 miliónov kelvinov. V rozsahu vzdialeností polomerov sa tepelná energia prenáša smerom k povrchu pomocou žiarenia. Nad samotným povrchom hviezdy sa nachádza turbulentná konvekčná zóna, kde sa prenáša tepelná energia vertikálne pohyby látok. Na Slnku je priemerná rýchlosť vertikálnych konvekčných pohybov . V našom prípade zahriatie povrchu hviezdy na teplotu nad 100 tisíc stupňov spomalí rýchlosť prúdenia a zvýši teplotu zostupujúcich prúdov hmoty. V dôsledku toho sa hviezda bude podobať nukleárny reaktor s čiastočne vypnutým chladením. Pri vertikálnej rýchlosti konvekčných tokov tepelná energia prijatá z planetárnej supernovy, ktorá prejde okolo , dosiahne spodnú hranicu konvekčnej zóny práve za .

Keď sa konvekčná vrstva hviezdy zahrieva, v dôsledku sálavej energie a v dôsledku teplejších konvekčných tokov, na strane hviezdy privrátenej k supernove sa plyn roztiahne a vytvorí sa vydutina. Tepelná energia prijatá hviezdou sa premení na gravitačnú energiu. potenciálna energia tvoril "hrb". To spôsobí nerovnováhu gravitačných síl vo vnútri hviezdy. Hlboká hmota vrátane jadrovej oblasti začne prúdiť tak, aby obnovila gravitačnú rovnováhu. Viskózne trenie vedie k tomu, že kinetická energia tokov sa premieňa na tepelnú energiu látky. Vzhľadom na to, že sa hviezda otáča, „hrb“ sa neustále pohybuje. Vďaka tomu prúdenie a uvoľňovanie tepla vo vnútri hviezdy pokračuje, až kým supernova nezažiari. Výsledkom je, že hlboká hmota hviezdy v krátkom čase dostane rovnakú tepelnú energiu, akú produkuje samotná hviezda počas stoviek rokov. V niektorých prípadoch to zrejme stačí na to, aby došlo k strate tepelnej stability hviezdy. Určité nadmerné zvýšenie teploty v hĺbke hviezdy vedie k zvýšeniu rýchlosti termonukleárnych reakcií, čo následne vedie k ešte väčšiemu zvýšeniu teploty, t.j. proces spaľovania termonukleárneho paliva sa začína samovoľne zrýchľovať a pokrývať stále viac a viac objemov hviezdy, čo v konečnom dôsledku pravdepodobne vedie k jej výbuchu.

Ak výbušný proces začne vo vrstvách umiestnených mierne nad jadrom hviezdy, dôjde k silnej kompresii. V tých prípadoch, keď má hviezda dostatočne masívne héliové jadro (s hmotnosťou menšou ako ), môže ju tlak výbuchu „dotlačiť“ až k zrúteniu do neutrónovej hviezdy. Vzhľadom na to, že výbuch je spočiatku iniciovaný v obmedzenej oblasti hviezdy, môže mať asymetrický charakter, v dôsledku čoho neutrónová hviezda dostane veľký impulz. To dobre vysvetľuje, prečo neutrónová hviezda doslova „vystreľuje“ z miesta výbuchu supernovy rýchlosťou približne 500 km/sa dokonca až 1700 km/s (pulzar v hmlovine Gitara). Energia výbuchu hviezdy bude vynaložená najmä na kinetickú energiu neutrónovej hviezdy a kinetickú energiu vyvrhnutého plynu, ktorý následne vytvorí charakteristickú rozpínajúcu sa hmlovinu. Tieto typy energie sa bežne označujú ako energia supernov. Tieto druhy energie sú doplnené aj o energiu toku neutrín, ktorých žiarenie by malo sprevádzať proces kolapsu jadra hviezdy. V tomto ohľade sa celková energia supernovy niekedy teoreticky odhaduje na alebo viac ako jouly. Svetelné efekty počas výbuchu hviezd hlavnej postupnosti, ako už bolo uvedené, podľa výpočtov Imshennik V.S. a Nadezhina D.K. , sa ukázalo byť oveľa menšie ako u skutočných supernov, takže proces term nukleárny výbuch hviezdy môžu byť takmer neviditeľné na pozadí výbuchu planetárnej supernovy.

V tých prípadoch, keď sila výbuchu normálnej hviezdy nestačí na to, aby sa héliové jadro nachádzajúce sa v jej strede zmenilo na neutrónovú hviezdu, môže byť toto jadro vymrštené do okolitého priestoru v podobe bieleho trpaslíka. Nedávno objavený biely trpaslík LP 40-365 s veľmi vysokou vesmírnou rýchlosťou asi . Táto rýchlosť sa nedá vysvetliť vedľajší účinok pri spojení dvoch bielych trpaslíkov, pretože obe hviezdy pri tom zomierajú. Ako ďalší možný dôvod vzniku takejto a vysoká rýchlosť uvažuje sa o procese narastania vodíka bielym trpaslíkom zo sprievodnej hviezdy v tesnej dvojhviezdnej sústave. Keď sa nahromadí určité množstvo vodíka, jeho tlak a teplota dosiahnu kritické hodnoty a na povrchu trpaslíka termonukleárny výbuch. Výbuchy, ako sú tieto, sú známe ako výbuchy nov a môžu sa opakovať. Ale sila výbuchov je v tomto prípade pomerne malá a trpaslík naďalej zostáva na svojej obežnej dráhe. Tieto výbuchy nedokážu vytiahnuť bieleho trpaslíka z binárneho systému a vedú k vzniku takých veľkých vesmírnych rýchlostí ako biely trpaslík LP 40-365. Objav tohto objektu môže naznačovať, že hviezdy podobné Slnku, na rozdiel od všetkých očakávaní, môžu skutočne explodovať.

Ako už bolo uvedené, vyvrhnutie plazmy z jadra planéty môže byť sprevádzané aj vyvrhnutím veľkých úlomkov a roztavených úlomkov planéty, a to aj zo železného jadra. To môže vysvetliť najmä pôvod železných meteoritov, ako aj tvorbu chondrúl - guličiek silikátového zloženia prítomných v meteoritoch, ako sú chondrity. Známy je aj meteorit, v ktorom sú chondruly železné gule. Podľa niektorých správ je tento meteorit uložený v Nikolaevskej astronomické observatórium. Chondruly podľa našej teórie vznikajú, keď sa tavenina rozprašuje prúdmi horúceho plynu. V stave beztiaže nadobúdajú častice taveniny tvar guľôčok a pri ochladzovaní tuhnú. Ak vezmeme do úvahy, že rýchlosť vyvrhovania hmoty z vnútra planéty môže prekročiť rýchlosť úniku z hviezdy, potom niektoré z meteoritov a asteroidov môžu vstúpiť do slnečnej sústavy z planetárne systémy iné hviezdy. Spolu s fragmentmi meteoritová látka na Zem môžu občas spadnúť predmety nepozemského technogénneho pôvodu.

V máji 1931 v Etone v štáte Colorado narazil malý kovový ingot do zeme blízko farmára Fostera, ktorý pracoval v záhrade. Keď ju farmár zdvihol, bola ešte taká horúca, že si popálil ruky. Meteorit Eton študoval americký špecialista H. Niniger. Zistil, že meteorit bol zložený zo zliatiny Cu-Zn (66,8 % Cu a 33,2 % Zn). Zliatiny podobného zloženia sú na Zemi známe ako mosadz, takže meteorit bol klasifikovaný ako pseudometeorit. Známe sú aj ďalšie kuriózne prípady, keď z neba padali nezvyčajné exempláre. A tak 5. apríla 1820 dopadol na palubu anglickej lode Escher rozžeravený kus vápenca. AT pozemských pomerov v procese sedimentácie na dne morí vznikajú chemogénne a biogénne vápence. Geológ Wichmann, ktorý študoval túto vzorku, uviedol, že „toto je vápenec, a teda nie meteorit“.

Na internete sa objavujú aj správy o „podivných“ nálezoch predmetov umelého pôvodu v geologických ložiskách s vekom desiatok a stoviek miliónov rokov. V prípadoch, keď sa preukáže spoľahlivosť takéhoto nálezu, možno predpokladať nadpozemský umelého pôvodu nájdený artefakt.

v trhlinách veľké asteroidy vyvrhnutá z planéty môže voda obsahujúca baktérie prežiť. Tieto asteroidy môžu hrať úlohu Vozidlo pre baktérie. Preto môžu planetárne supernovy prispieť k expanzii života do iných hviezdnych systémov, čo posilňuje pôdu pre teóriu panspermie. Podľa tejto teórie život vo vesmíre existuje takmer všade, kde sú na to priaznivé podmienky, a nachádza spôsoby, ako sa presunúť z jedného hviezdneho systému do druhého.

Planetárne supernovy, spôsobujúce výbuch materskej hviezdy, obohacujú vesmírne prostredie o prvky ťažšie ako hélium (kovy). To vedie k vytvoreniu plynno-prachových oblakov v galaxiách. Je známe, že v týchto oblakoch v modernej dobe prebiehajú aktívne procesy formovania nových hviezd a planét.

Na základe výsledkov získaných v práci môžeme konštatovať, že civilizácie, ktoré iniciujú planetárne supernovy, skutočne prispievajú k šíreniu života v galaxiách a tiež v nich reprodukujú životný priestor. Vďaka tomu sa reťaz života v galaxiách nepreruší. Zdá sa, že toto je konečný cieľ a kozmický zmysel existencie väčšiny civilizácií. Viac sa o tom dočítate v autorovej brožúre Čierne diery a účel evolúcie biosféry.

Zdroje informácií

1. Akrécia (http://www.astronet.ru/db/msg/1172354? text_comp=gloss_graph.msn).
2. Astronómovia objavili bieleho trpaslíka, ktorý prežil výbuch supernovy (https://ria.ru/science/20170818/1500568296.html).
3. Blinnikov S.I. Záblesky gama a supernovy (www.astronet.ru/db/msg/1176534/node3.html).
4. Bochkarev N.G. Magnetické polia vo vesmíre. - M.: Nauka, 1985.
5. Gursky G. Neutrónové hviezdy, čierne diery a supernovy. - V knihe: Na ostrie astrofyzika. - M.: Mir, 1979.
6. Gerels N., Piro L., Leonard P. Najjasnejšie výbuchy vo vesmíre. - "Vo svete vedy", 2003, č. 4 (http://astrogalaxy.ru/286.html).
7. Jacobs J. Zemské jadro. - M.: Mir, 1979.
8. Zeldovich Ya.B., Blinnikov S.I., Shakura N.I. Fyzické základyštruktúra a vývoj hviezd. - M.: Ed. Moskovská štátna univerzita, 1981 (www.astronet.ru/db/msg/1169513/index.html).
9. Siegel F.Yu. Substancia vesmíru. - M.: "Chémia", 1982.
10. Kononovič E.V., Moroz V.I. Všeobecný kurz astronómia. - M.: Úvodník URSS, 2004.
11. Kaufman W. Kozmické hranice teórie relativity. - M.: Mir, 1981.
12. Casper W. Gravitácia – tajomná a zaužívaná. - M.: Mir, 1987.
13. Kuzmichev V.E. Fyzikálne zákony a vzorce. - Kyjev: Naukova Dumka, 1989.
14. Müller E., Hilbrand W., Janka H-T. Ako vyhodiť do vzduchu hviezdu. - "Vo svete vedy" / Astrofyzika / č.12, 2006.
15. Model narastania hmoty na supermasívnu čiernu dieru/Prednášky o všeobecnej astrofyzike pre fyzikov (http://www.astronet.ru/db/msg/1170612/9lec/node 3.html).
16. Mizner C., Thorn K., Wheeler J. Gravity, zväzok 2, 1977.
17. Martynov D.Ya. Kurz všeobecnej astrofyziky. - M.: Nauka, 1988.
18. Neexplodujúce supernovy: Problémy v teórii (http://www.popmech.ru/article/6444-nevzryivayushiesya-sverhnovyie).
19. Narlikar J. Furious Universe. - M.: Mir, 1985.
20. Okun L.B., Selivanov K.G., Telegdi V.L. Gravitácia, fotóny, hodiny. UFN, ročník 169, číslo 10, 1999.
21. Pskovskiy Yu.P. Nové a supernovové hviezdy. - M., 1985 (http://www.astronet.ru/db/msg/1201870/07).
22. Rhys M., Ruffini R., Wheeler J. Čierne diery, gravitačné vlny a kozmológia. - M.: Mir, 1977.
23. Rybkin V.V. Čierne diery a účel vývoja biosfér. - Novosibirsk, 2014, vlastný náklad.
24. Stacy F. Fyzika Zeme. - M.: Mir, 1972.
25. Najznámejšia čierna diera ukázala astronómom magnetické pole (http://lenta.ru/news/2011/03/25/magnetic/_Prited.htm).
26. Hoyle F, Wickramasingh C. Kométy ako nosič v teórii panspermie. - V knihe: Kométy a vznik života. - M.: Mir, 1984.
27. Tsvetkov D.Yu. supernovy. (http://www.astronet.ru/db/msg/1175009).
28. Čierna diera (https://ru.wikipedia.org/wiki/Black hole).
29. Shklovsky I.S. Hviezdy: ich narodenie, život a smrť. - M.: Nauka, 1984.
30. Shklovsky I.S. Problémy modernej astrofyziky. - M.: Nauka, 1988.
31. Gilfanov M., Bogdan A. Horný limit príspevku pribúdajúcich bielych trpaslíkov k rýchlosti supernov typu Ia. - "Príroda", 18. februára 2010.
32. Zamaninasab M., Clausen-Brown E., Savolainen T., Tchekhovskoy A. Dynamicky dôležité magnetické polia v blízkosti pribúdajúcich supermasívnych čiernych dier. - Príroda 510, 126–128, (5. júna 2014).

Čierne diery sú jediné kozmické telesá schopné priťahovať svetlo gravitáciou. Sú to tiež najväčšie objekty vo vesmíre. Čo sa deje v blízkosti ich horizontu udalostí (známeho ako „bod, odkiaľ niet návratu“), sa v dohľadnej dobe pravdepodobne nedozvieme. Ide o najzáhadnejšie miesta nášho sveta, o ktorých sa napriek desaťročiam výskumu zatiaľ vie len veľmi málo. Tento článok obsahuje 10 faktov, ktoré možno označiť za najzaujímavejšie.

Čierne diery nenasávajú hmotu.

Veľa ľudí si pod pojmom čierna diera predstaví akýsi „kozmický vysávač“, ktorý vťahuje okolitý priestor. V skutočnosti sú čierne diery obyčajné vesmírne objekty, ktoré majú mimoriadne silné gravitačné pole.

Ak by na mieste Slnka vznikla čierna diera rovnakej veľkosti, Zem by nebola vtiahnutá dovnútra, otáčala by sa na rovnakej dráhe ako dnes. Hviezdy nachádzajúce sa v blízkosti čiernych dier strácajú časť svojej hmoty vo forme hviezdneho vetra (to sa stáva počas existencie akejkoľvek hviezdy) a čierne diery absorbujú iba túto hmotu.

Existenciu čiernych dier predpovedal Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild ako prvý aplikoval Einsteinovu všeobecnú teóriu relativity na ospravedlnenie existencie „bodu, odkiaľ niet návratu“. Sám Einstein o čiernych dierach neuvažoval, hoci jeho teória umožňuje predpovedať ich existenciu.

Schwarzschild predložil svoj návrh v roku 1915, tesne po tom, čo Einstein zverejnil svoju všeobecnú teóriu relativity. Vtedy vznikol pojem „Schwarzschildov rádius“, hodnota, ktorá hovorí o tom, ako veľmi musíte objekt stlačiť, aby sa z neho stala čierna diera.

Teoreticky sa pri dostatočnej kompresii môže stať čiernou dierou čokoľvek. Čím je objekt hustejší, tým silnejšie je gravitačné pole, ktoré vytvára. Napríklad, Zem by sa stala čiernou dierou, ak by objekt veľkosti arašidov mal svoju hmotnosť.

Čierne diery môžu splodiť nové vesmíry

Myšlienka, že čierne diery môžu plodiť nové vesmíry, sa zdá byť absurdná (najmä preto, že si stále nie sme istí existenciou iných vesmírov). Vedci však takéto teórie aktívne rozvíjajú.

Veľmi zjednodušená verzia jednej z týchto teórií je nasledovná. Náš svet má mimoriadne priaznivé podmienky pre vznik života v ňom. Ak by sa ktorákoľvek z fyzikálnych konštánt čo i len trochu zmenila, neboli by sme na tomto svete. Jedinečnosť čiernych dier sa ruší bežné zákony fyziky a môže (aspoň teoreticky) dať vzniknúť novému vesmíru, ktorý sa bude líšiť od nášho.

Čierne diery vás (a čokoľvek) môžu zmeniť na špagety

Čierne diery naťahujú objekty, ktoré sú blízko nich. Tieto položky začínajú pripomínať špagety (sú dokonca osobitný termín- "špagetifikácia").

Je to spôsobené tým, ako funguje gravitácia. AT tento moment vaše nohy sú bližšie k stredu zeme ako vaša hlava, takže sú silnejšie priťahované. Na povrchu čiernej diery začne rozdiel v gravitácii pôsobiť proti vám. Nohy sú priťahované do stredu čiernej diery čoraz rýchlejšie, takže horná polovica telo s nimi nestíha. Výsledok: špagetovanie!

Čierne diery sa časom vyparujú

Čierne diery nielen pohlcujú hviezdny vietor, ale sa aj vyparujú. Tento jav bol objavený v roku 1974 a dostal pomenovanie Hawkingovo žiarenie (podľa Stephena Hawkinga, ktorý objav uskutočnil).

V priebehu času môže čierna diera spolu s týmto žiarením odovzdať všetku svoju hmotu do okolitého priestoru a zmiznúť.

Čierne diery spomaľujú čas okolo nich

Ako sa približujete k horizontu udalostí, čas sa spomaľuje. Aby sme pochopili, prečo sa to deje, musíme sa obrátiť na „paradox dvojčiat“, myšlienkový experiment, často používaný na ilustráciu základov Einsteinovej všeobecnej teórie relativity.

Jedno z dvojčiat zostáva na Zemi, zatiaľ čo druhé odletí na vesmírnu cestu a pohybuje sa rýchlosťou svetla. Po návrate na Zem dvojča zistí, že jeho brat zostarol viac ako on, pretože pri pohybe rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla plynie čas pomalšie.

Keď sa priblížite k horizontu udalostí čiernej diery, budete sa pohybovať takou vysokou rýchlosťou, že sa vám spomalí čas.

Čierne diery sú najmodernejšie elektrárne

Čierne diery generujú energiu lepšie ako Slnko a iné hviezdy. Je to spôsobené tým, čo sa okolo nich točí. Pri prekonávaní horizontu udalostí veľkou rýchlosťou sa hmota na obežnej dráhe čiernej diery extrémne zahreje vysoké teploty. Toto sa nazýva žiarenie čierneho telesa.

Pre porovnanie, pri jadrovej fúzii sa 0,7 % hmoty premení na energiu. V blízkosti čiernej diery sa 10% hmoty stáva energiou!

Čierne diery deformujú priestor okolo nich

Priestor si možno predstaviť ako natiahnutú gumičku, na ktorej sú nakreslené čiary. Ak na tanier položíte predmet, zmení svoj tvar. Čierne diery fungujú rovnako. Ich extrémna hmotnosť k sebe priťahuje všetko, vrátane svetla (ktorého lúče by sa podľa analógie dali nazvať čiarami na tanieri).

Čierne diery obmedzujú počet hviezd vo vesmíre

Hviezdy vznikajú z oblakov plynu. Aby sa mohla začať tvorba hviezd, musí sa oblak ochladiť.

Žiarenie z čiernych telies bráni ochladzovaniu oblakov plynu a zabraňuje vzniku hviezd.

Čiernou dierou sa teoreticky môže stať akýkoľvek objekt.

Jediný rozdiel medzi našim Slnkom a čiernou dierou je sila gravitácie. V strede čiernej diery je oveľa silnejší ako v strede hviezdy. Ak by bolo naše Slnko stlačené na priemer asi päť kilometrov, mohla by to byť čierna diera.

Čiernou dierou sa teoreticky môže stať čokoľvek. V praxi vieme, že čierne diery vznikajú len v dôsledku kolapsu obrovských hviezd, presahujúcich hmotnosť Slnka 20-30-krát.

Bezhraničný vesmír je plný tajomstiev, hádaniek a paradoxov. Napriek tomu, že moderná veda urobila obrovský skok vpred v prieskume vesmíru, veľa v tomto obrovskom svete zostáva pre ľudský svetonázor nepochopiteľné. O hviezdach, hmlovinách, hviezdokopách a planétach vieme veľa. V rozľahlosti vesmíru sú však také objekty, ktorých existenciu môžeme len hádať. Napríklad o čiernych dierach vieme veľmi málo. Základné informácie a poznatky o povahe čiernych dier vychádzajú z predpokladov a dohadov. Astrofyzici a atómoví vedci sa s týmto problémom boria už viac ako tucet rokov. Čo je čierna diera vo vesmíre? Aká je povaha takýchto predmetov?

Jednoducho povedané o čiernych dierach

Na predstavu, ako vyzerá čierna diera, stačí vidieť chvost vlaku vychádzajúceho z tunela. Signalizačné svetlá na poslednom vozni, keď sa vlak prehlbuje do tunela, sa budú zmenšovať, až úplne zmiznú z dohľadu. Inými slovami, ide o objekty, kde vďaka monštruóznej príťažlivosti mizne aj svetlo. Elementárne častice, elektróny, protóny a fotóny nie sú schopné prekonať neviditeľnú bariéru, padajú do čiernej priepasti ničoty, preto sa takáto diera vo vesmíre nazývala čierna. V jej vnútri nie je ani to najmenšie svetlá oblasť, pevná temnota a nekonečno. Čo leží na druhej strane čiernej diery, nie je známe.

Tento vesmírny vysávač má obrovskú príťažlivú silu a je schopný pohltiť celú galaxiu so všetkými kopami a superkopami hviezd, vrátane hmlovín a temnej hmoty. Ako je to možné? Zostáva len hádať. Nám známe fyzikálne zákony v tomto prípade praskajú vo švíkoch a neposkytujú vysvetlenie pre prebiehajúce procesy. Podstata paradoxu spočíva v tom, že v danom úseku Vesmíru je gravitačná interakcia telies určená ich hmotnosťou. Proces absorpcie jedným predmetom druhého nie je ovplyvnený ich kvalitatívnym a kvantitatívnym zložením. Častice, ktoré dosiahli kritické množstvo v určitej oblasti, vstupujú do ďalšej úrovne interakcie, kde sa gravitačné sily stávajú príťažlivými silami. Telo, predmet, látka alebo hmota sa vplyvom gravitácie začína zmenšovať a dosahuje kolosálnu hustotu.

Približne k takýmto procesom dochádza pri vzniku neutrónovej hviezdy, kde sa hviezdna hmota stláča na objem pod vplyvom vnútornej gravitácie. Voľné elektróny sa spájajú s protónmi a vytvárajú elektricky neutrálne častice nazývané neutróny. Hustota tejto látky je obrovská. Častica hmoty veľkosti kúska rafinovaného cukru má hmotnosť miliardy ton. Tu by bolo vhodné pripomenúť všeobecnú teóriu relativity, kde priestor a čas sú spojité veličiny. Proces kompresie preto nemožno zastaviť na polceste a preto nemá žiadne obmedzenie.

Čierna diera potenciálne vyzerá ako diera, v ktorej môže byť prechod z jednej časti vesmíru do druhej. Zároveň sa menia vlastnosti samotného priestoru a času, ktorý sa skrúca do časopriestorového lievika. Po dosiahnutí dna tohto lievika sa akákoľvek hmota rozpadne na kvantá. Čo je na druhej strane čiernej diery, táto obrovská diera? Možno existuje ďalší priestor, kde fungujú iné zákony a čas plynie opačným smerom.

V kontexte teórie relativity je teória čiernej diery nasledovná. Bod vo vesmíre, kde gravitačné sily stlačili akúkoľvek hmotu do mikroskopických rozmerov, má kolosálnu príťažlivú silu, ktorej veľkosť narastá do nekonečna. Objaví sa vráska času a priestor je zakrivený a uzatvára sa v jednom bode. Objekty pohltené čiernou dierou nedokážu samy odolať sile stiahnutia tohto monštruózneho vysávača. Ani rýchlosť svetla, ktorú majú kvantá, neumožňuje elementárnym časticiam prekonať príťažlivú silu. Každé teleso, ktoré sa dostane do takého bodu, prestáva byť hmotným objektom, splýva s časopriestorovou bublinou.

Čierne diery z hľadiska vedy

Ak sa pýtate sami seba, ako vznikajú čierne diery? Nebude existovať jediná odpoveď. Vo vesmíre je veľa paradoxov a rozporov, ktoré sa nedajú vysvetliť z hľadiska vedy. Einsteinova teória relativity umožňuje len teoretické vysvetlenie podstaty takýchto objektov, no kvantová mechanika a fyzika v tomto prípade mlčia.

Pri pokuse vysvetliť prebiehajúce procesy fyzikálnymi zákonmi bude obrázok vyzerať takto. Objekt vytvorený ako výsledok kolosálnej gravitačnej kompresie masívneho alebo supermasívneho kozmického telesa. Tento proces má vedecký názov – gravitačný kolaps. Pojem „čierna diera“ sa vo vedeckej komunite prvýkrát objavil v roku 1968, keď sa americký astronóm a fyzik John Wheeler pokúsil vysvetliť stav kolapsu hviezd. Podľa jeho teórie sa na mieste masívnej hviezdy, ktorá prešla gravitačným kolapsom, objavuje priestorová a časová medzera, v ktorej pôsobí stále rastúca kompresia. Všetko, z čoho hviezda pozostávala, ide do jej vnútra.

Takéto vysvetlenie nám umožňuje dospieť k záveru, že povaha čiernych dier nijako nesúvisí s procesmi vyskytujúcimi sa vo vesmíre. Všetko, čo sa deje vo vnútri tohto objektu, neovplyvňuje žiadnym spôsobom okolitý priestor jedným „ALE“. Gravitačná sila čiernej diery je taká silná, že ohýba priestor a spôsobuje rotáciu galaxií okolo čiernych dier. V súlade s tým je jasný dôvod, prečo galaxie nadobúdajú formu špirál. Koľko času to bude trvať obrovská galaxia Mliečna dráha zmizla v priepasti supermasívnej čiernej diery nie je známa. Zaujímavým faktom je, že čierne diery sa môžu objaviť v ktoromkoľvek bode vesmíru, kde sú na to vytvorené. ideálne podmienky. Takáto vráska času a priestoru vyrovnáva obrovské rýchlosti, ktorými hviezdy rotujú a pohybujú sa v priestore galaxie. Čas v čiernej diere plynie v inej dimenzii. V tejto oblasti nie je možné interpretovať žiadne zákony gravitácie z hľadiska fyziky. Tento stav sa nazýva singularita čiernej diery.

Čierne diery nevykazujú žiadne vonkajšie identifikačné znaky, ich existenciu možno posudzovať podľa správania iných vesmírne objekty ktoré sú ovplyvnené gravitačné polia. Celý obraz boja na život a na smrť sa odohráva na hranici čiernej diery, ktorú prekrýva membrána. Tento pomyselný povrch lievika sa nazýva „horizont udalostí“. Všetko, čo vidíme až po túto hranicu, je hmatateľné a materiálne.

Scenáre vzniku čiernych dier

Pri rozvíjaní teórie Johna Wheelera môžeme dospieť k záveru, že záhada čiernych dier nie je v procese jej formovania. K vzniku čiernej diery dochádza v dôsledku kolapsu neutrónovej hviezdy. Okrem toho by hmotnosť takéhoto objektu mala trikrát alebo viackrát presiahnuť hmotnosť Slnka. Neutrónová hviezda sa zmenšuje, kým jej vlastné svetlo už nie je schopné uniknúť z pevného zovretia gravitácie. Existuje limit veľkosti, do ktorej sa hviezda môže zmenšiť, aby zrodila čiernu dieru. Tento polomer sa nazýva gravitačný polomer. Masívne hviezdy v konečnom štádiu svojho vývoja by mali mať gravitačný polomer niekoľko kilometrov.

Dnes vedci získali nepriame dôkazy o prítomnosti čiernych dier v desiatke röntgenových lúčov. dvojité hviezdy. Röntgenová hviezda, pulzar alebo burster nemajú pevný povrch. Navyše ich hmotnosť viac hmoty tri slnká. Súčasný stav kozmického priestoru v súhvezdí Labuť, röntgenová hviezda Cygnus X-1, umožňuje sledovať vznik týchto kurióznych objektov.

Na základe výskumu a teoretických predpokladov existujú štyri scenáre pre vznik čiernych hviezd v dnešnej vede:

• gravitačný kolaps obrovskej hviezdy záverečná fáza jeho vývoj;
• kolaps centrálnej oblasti galaxie;
• prebieha tvorba čiernych dier veľký tresk;
• vznik kvantových čiernych dier.

Prvý scenár je najrealistickejší, ale počet čiernych hviezd, ktoré dnes poznáme, prevyšuje počet známych neutrónových hviezd. A vek vesmíru nie je taký veľký, že také číslo masívne hviezdy môže prejsť celým procesom evolúcie.

Druhý scenár má právo na život a existuje toho názorný príklad - supermasívna čierna diera Sagittarius A *, ukrytá v strede našej galaxie. Hmotnosť tohto objektu je 3,7 hmotnosti Slnka. Mechanizmus tohto scenára je podobný scenáru gravitačného kolapsu, len s tým rozdielom, že kolapsom neprechádza hviezda, ale medzihviezdny plyn. Vplyvom gravitačných síl sa plyn stlačí na kritickú hmotnosť a hustotu. V kritickom momente sa hmota rozpadne na kvantá a vytvorí čiernu dieru. Táto teória je však otázna, keďže astronómovia z Kolumbijskej univerzity nedávno identifikovali satelity čiernej diery Sagittarius A*. Ukázalo sa, že ide o množstvo malých čiernych dier, ktoré sa pravdepodobne vytvorili iným spôsobom.

Tretí scenár je skôr teoretický a súvisí s existenciou teórie veľkého tresku. V čase vzniku Vesmíru kolísala časť hmoty a gravitačných polí. Inými slovami, procesy sa uberali inou cestou, nesúvisiacou s známe procesy kvantová mechanika a jadrovej fyziky.

Posledný scenár je zameraný na fyziku jadrového výbuchu. V zhlukoch hmoty dochádza v procese jadrových reakcií vplyvom gravitačných síl k výbuchu, v mieste ktorého vzniká čierna diera. Hmota exploduje dovnútra a pohltí všetky častice.

Existencia a vývoj čiernych dier

S približnou predstavou o povahe takýchto zvláštnych vesmírnych objektov je zaujímavé niečo iné. Aké sú skutočné veľkosti čiernych dier, ako rýchlo rastú? Rozmery čiernych dier sú určené ich gravitačným polomerom. Pre čierne diery je polomer čiernej diery určený jej hmotnosťou a nazýva sa Schwarzschildov polomer. Napríklad, ak má predmet hmotnosť rovnakú váhu našej planéty, potom Schwarzschildov polomer je v tomto prípade 9 mm. Naše hlavné svietidlo má polomer 3 km. Priemerná hustotačierna diera vytvorená na mieste hviezdy s hmotnosťou 10⁸ Slnka bude blízka hustote vody. Polomer takejto formácie bude 300 miliónov kilometrov.

Je pravdepodobné, že takéto obrovské čierne diery sa nachádzajú v strede galaxií. K dnešnému dňu je známych 50 galaxií, v strede ktorých sú obrovské časopriestorové studne. Hmotnosť takýchto obrov predstavuje miliardy hmotnosti Slnka. Možno si len predstaviť, akú kolosálnu a príšernú príťažlivú silu má takáto diera.

Čo sa týka malých dier, ide o minipredmety, ktorých polomer dosahuje zanedbateľné hodnoty, len 10¯¹² cm.Hmotnosť takejto strúhanky je 10¹⁴g. Takéto útvary vznikli v čase Veľkého tresku, no postupom času sa zväčšovali a dnes sa vo vesmíre chvália ako príšery. Podmienky, za ktorých vznikal malé čierne diery, sa dnes vedci snažia obnoviť v pozemských podmienkach. Na tieto účely sa uskutočňujú experimenty v elektrónových zrážačoch, cez ktoré sa elementárne častice urýchľujú na rýchlosť svetla. Prvé experimenty umožnili v laboratórnych podmienkach získať kvark-gluónovú plazmu – hmotu, ktorá existovala na úsvite vzniku Vesmíru. Takéto experimenty nám umožňujú dúfať, že čierna diera na Zemi je otázkou času. Iná vec je, či sa takýto výdobytok ľudskej vedy zmení na katastrofu pre nás a pre našu planétu. Umelým vytvorením čiernej diery môžeme otvoriť Pandorinu skrinku.

Nedávne pozorovania iných galaxií umožnili vedcom objaviť čierne diery, ktorých rozmery presahujú všetky mysliteľné očakávania a predpoklady. Evolúcia, ku ktorej dochádza pri takýchto objektoch, umožňuje lepšie pochopiť, prečo hmotnosť čiernych dier rastie, aká je jej skutočná hranica. Vedci prišli na to, že všetky známe čierne diery dorástli na svoje skutočné veľkosti v priebehu 13-14 miliárd rokov. Rozdiel vo veľkosti je spôsobený hustotou okolitého priestoru. Ak má čierna diera dostatok potravy v dosahu gravitačných síl, rastie míľovými krokmi a dosahuje hmotnosť stoviek a tisícok slnečných hmôt. Z toho vyplýva obrovská veľkosť takýchto objektov umiestnených v strede galaxií. Masívny zhluk hviezd, obrovské masy medzihviezdneho plynu sú výdatnou potravou pre rast. Keď sa galaxie spoja, čierne diery sa môžu spojiť a vytvoriť nový supermasívny objekt.

Podľa analýzy evolučné procesy je obvyklé rozlišovať dve triedy čiernych dier:

• objekty s hmotnosťou 10-násobku hmotnosti Slnka;
• masívne objekty, ktorých hmotnosť je státisíce, miliardy slnečných hmôt.

Existujú čierne diery s priemernou strednou hmotnosťou rovnajúcou sa 100-10 000 hmotnosti Slnka, ale ich povaha je stále neznáma. Na jednu galaxiu pripadá približne jeden takýto objekt. Štúdium röntgenových hviezd umožnilo nájsť dve priemerné čierne diery vo vzdialenosti 12 miliónov svetelných rokov v galaxii M82. Hmotnosť jedného objektu sa pohybuje v rozmedzí 200-800 hmotností Slnka. Ďalší objekt je oveľa väčší a má hmotnosť 10-40 tisíc slnečných hmôt. Osud takýchto objektov je zaujímavý. Nachádzajú sa v blízkosti hviezdokôp, postupne ich priťahuje supermasívna čierna diera nachádzajúca sa v centrálnej časti galaxie.

Naša planéta a čierne diery

Napriek hľadaniu záchytných bodov o povahe čiernych dier, vedecký svet obavy o miesto a úlohu čiernej diery v osude galaxie Mliečna dráha a najmä v osude planéty Zem. Záhyb času a priestoru, ktorý existuje v strede Mliečnej dráhy, postupne pohltí všetky existujúce objekty naokolo. Do čiernej diery už boli absorbované milióny hviezd a bilióny ton medzihviezdneho plynu. Postupom času sa obrat dostane do ramien Labute a Strelca, v ktorých sa nachádza slnečná sústava, pričom prekonali vzdialenosť 27 tisíc svetelných rokov.

Ďalšia najbližšia supermasívna čierna diera je v centrálnej časti galaxie Andromeda. Je to asi 2,5 milióna svetelných rokov od nás. Pravdepodobne pred časom, keď náš objekt Strelec A * pohltí svoju vlastnú galaxiu, by sme mali očakávať zlúčenie dvoch susedných galaxií. V súlade s tým dôjde k zlúčeniu dvoch supermasívnych čiernych dier do jednej, strašnej a monštruóznej veľkosti.

Úplne iná záležitosť sú malé čierne diery. Na absorbovanie planéty Zem stačí čierna diera s polomerom niekoľkých centimetrov. Problém je v tom, že čierna diera je od prírody objekt úplne bez tváre. Z jej útrob nevychádza žiadna radiácia ani žiarenie, aby si to všimla tajomný predmet dosť ťažké. Len z blízkej vzdialenosti je možné zistiť zakrivenie svetla pozadia, čo naznačuje, že v tejto oblasti vesmíru je diera vo vesmíre.

Vedci doteraz zistili, že najbližšia čierna diera k Zemi je V616 Monocerotis. Monštrum sa nachádza 3000 svetelných rokov od našej sústavy. Z hľadiska veľkosti ide o veľký útvar, jeho hmotnosť je 9-13 hmotností Slnka. Ďalším blízkym objektom, ktorý ohrozuje náš svet, je čierna diera Gygnus X-1. S týmto monštrom nás delí vzdialenosť 6000 svetelných rokov. Čierne diery identifikované v našom susedstve sú súčasťou binárny systém, t.j. existujú v tesnej blízkosti hviezdy, ktorá napája nenásytný objekt.

Záver

Existencia takých záhadných a tajomných objektov, akými sú čierne diery, nás samozrejme núti byť na pozore. Všetko, čo sa deje s čiernymi dierami, sa však deje pomerne zriedkavo, vzhľadom na vek vesmíru a obrovské vzdialenosti. Už 4,5 miliardy rokov je slnečná sústava v pokoji a existuje podľa nám známych zákonov. Počas tejto doby nič také, žiadne skreslenie priestoru, žiadne záhyby času blízko slnečná sústava sa neobjavila. Pravdepodobne na to nie sú vhodné podmienky. Tá časť Mliečnej dráhy, v ktorej sídli hviezdny systém Slnka, je pokojnou a stabilnou časťou vesmíru.

Vedci pripúšťajú myšlienku, že výskyt čiernych dier nie je náhodný. Takéto objekty zohrávajú úlohu poriadkov vo vesmíre a ničia prebytok kozmických telies. Pokiaľ ide o osud samotných príšer, ich vývoj ešte nebol úplne preskúmaný. Existuje verzia, že čierne diery nie sú večné a v určitom štádiu môžu prestať existovať. Pre nikoho už nie je tajomstvom, že takéto predmety sú najsilnejšími zdrojmi energie. O akú energiu ide a ako sa meria, je iná vec.

Vďaka úsiliu Stephena Hawkinga bola vede prezentovaná teória, že čierna diera stále vyžaruje energiu a stráca svoju hmotnosť. Vo svojich predpokladoch sa vedec riadil teóriou relativity, kde sú všetky procesy navzájom prepojené. Nič len tak nezmizne bez toho, aby sa objavilo niekde inde. Akákoľvek hmota sa môže premeniť na inú látku, zatiaľ čo jeden typ energie prechádza na inú energetickú úroveň. To môže byť prípad čiernych dier, ktoré sú prechodným portálom z jedného štátu do druhého.

Ak máte nejaké otázky - nechajte ich v komentároch pod článkom. My alebo naši návštevníci im radi odpovieme.

masívne čierna diera v strede špirálovej galaxie. Poďakovanie a autorské práva: NASA.

Chcete počuť niečo skvelé? V strede Mliečnej dráhy je obrovská čierna diera. A nielen obrovská čierna diera, ale supermasívna čierna diera s hmotnosťou viac ako 4,1 milióna násobku hmotnosti Slnka.

Leží len 26 000 svetelných rokov od Zeme, priamo v strede našej galaxie, v súhvezdí Strelec. A ako vieme, trhá sa a pohlcuje nielen hviezdy, ale aj celé hviezdne systémy, ktoré sa k nemu približujú, čím zvyšuje jeho hmotnosť.

Počkať, to neznie vôbec cool, znie to skôr strašidelne. Správny?

Nebojte sa! Naozaj sa nemáte čoho obávať, pokiaľ neplánujete žiť niekoľko tisíc miliónov rokov, ako som to urobil ja vďaka prenosu svojho vedomia do virtuálnej reality.

Pohltí táto čierna diera Mliečnu dráhu?

Objav supermasívnej čiernej diery (SMBH) v strede Mliečnej dráhy, rovnako ako objav SMBH v takmer každej inej galaxii, je jedným z mojich najobľúbenejších objavov v astronómii. Toto je jeden z tých objavov, ktorý súčasne s odpoveďami na niektoré otázky vyvoláva ďalšie otázky.

V sedemdesiatych rokoch objavili astronómovia Bruce Balik a Robert Brown intenzívny zdroj rádiovej emisie pochádzajúci zo samotného stredu Mliečnej dráhy, zo súhvezdia Strelca.

Označili tento zdroj Sgr A*. Hviezdička znamená „vzrušujúce“. Myslíte si, že žartujem, ale nie. Tentoraz si nerobím srandu.

V roku 2002 astronómovia zistili, že hviezdy sa rútia okolo tohto objektu po veľmi pretiahnutých dráhach, ako kométy obiehajúce okolo Slnka. Predstavte si hmotnosť nášho Slnka. Potreba kolosálna sila aby ste to rozšírili!

Masívna čierna diera podľa predstáv umelca. Kredit a autorské práva: Alain Riazuelo / CC BY-SA 2.5.

Toto dokážu len čierne diery a v našom prípade je táto čierna diera miliónkrát hmotnejšia ako naše Slnko – je to supermasívna čierna diera. S objavom SMBH v strede našej galaxie si astronómovia uvedomili, že čierne diery sú v strede každej galaxie. Objav supermasívnych čiernych dier zároveň pomohol zodpovedať jednu z hlavných otázok v astronómii: čo je to kvazar?

Ukazuje sa, že kvazary a supermasívne čierne diery sú jedno a to isté. Kvazary sú tie isté čierne diery, len v procese aktívnej absorpcie materiálu z akrečného disku, ktorý sa okolo nich otáča. Sme však v nebezpečenstve?

Z krátkodobého hľadiska nie. Čierna diera v strede Mliečnej dráhy je vzdialená 26 000 svetelných rokov a aj keď sa zmení na kvazar a začne požierať hviezdy, veľmi dlho si ju nevšimneme.

Čierna diera je objekt obrovskej hmotnosti, ktorý zaberá malú oblasť priestoru. Navyše, ak Slnko nahradíte čiernou dierou s presne rovnakou hmotnosťou, potom sa nič nezmení. Myslím tým, že Zem sa bude pohybovať na rovnakej obežnej dráhe miliardy rokov, len okolo čiernej diery.

To isté platí o čiernej diere v strede Mliečnej dráhy. Nenasáva materiál ako vysávač, funguje len ako akási gravitačná kotva pre skupinu hviezd, ktoré okolo neho obiehajú.

Staroveký kvasar v reprezentácii umelca. Poďakovanie a autorské práva: NASA.

Aby čierna diera pohltila hviezdu, musí sa táto hviezda pohybovať v smere čiernej diery. Musí prekročiť horizont udalostí, čo je v našom prípade asi 17-násobok priemeru Slnka. Ak sa hviezda priblíži k horizontu udalostí, ale neprekročí ho, potom sa s najväčšou pravdepodobnosťou roztrhne. Stáva sa to však veľmi zriedkavo.

Problémy začínajú, keď tieto hviezdy interagujú navzájom, čo spôsobuje, že menia svoje dráhy. Hviezdu, ktorá šťastne žila na svojej obežnej dráhe miliardy rokov, môže iná hviezda vyrušiť a vyhodiť z jej obežnej dráhy. Ale to sa nestáva často, najmä na galaktickom „predmestí“, v ktorom sa nachádzame.

Z dlhodobého hľadiska predstavuje hlavné nebezpečenstvo kolízia Mliečnej dráhy a Andromedy. Stane sa to asi za 4 miliardy rokov, čo povedie k objaveniu sa novej galaxie, ktorá sa môže nazývať Mlecomed. Zrazu tu bude veľa nových interagujúcich hviezd. Zároveň hviezdy, ktoré boli predtým v bezpečí, začnú meniť svoje dráhy. Okrem toho sa v galaxii objaví druhá čierna diera. Čierna diera v Andromede by mohla byť 100 miliónov krát hmotnejšia ako naše Slnko, takže je to dosť veľký cieľ pre hviezdy na smrť.

Pohltí teda čierna diera našu galaxiu?

V priebehu niekoľkých nasledujúcich miliárd rokov sa s Mliečnym medveďom zrazí čoraz viac galaxií, čo spôsobí zmätok a deštrukciu. Samozrejme, Slnko zahynie asi o 5 miliárd rokov, takže táto budúcnosť nebude náš problém. No dobre, s mojím večným virtuálnym vedomím to bude stále môj problém.

Keď Mlekomed pohltí všetky blízke galaxie, hviezdy budú mať jednoducho nespočetné množstvo času, počas ktorého budú navzájom interagovať. Časť z nich bude vyvrhnutá z galaxie a časť bude hodená do čiernej diery.

Ale mnohí ďalší budú úplne v bezpečí čakať na čas, keď sa supermasívna čierna diera jednoducho vyparí.

Čierna diera v strede Mliečnej dráhy je teda úplne a absolútne bezpečná. Po zvyšok života Slnka s nami nebude interagovať žiadnym z vyššie uvedených spôsobov ani spotrebovať viac ako niekoľko hviezd ročne.