Natanggap nito ang pangalang ito dahil sa ang katunayan na ito ay sumisipsip ng liwanag, ngunit hindi ito sumasalamin tulad ng iba pang mga bagay. Sa katunayan, maraming mga katotohanan tungkol sa mga black hole, at ngayon ay pag-uusapan natin ang tungkol sa ilan sa mga pinaka-kagiliw-giliw. Hanggang kamakailan lamang, pinaniniwalaan na black hole sa kalawakan sumisipsip sa lahat ng bagay na malapit dito o lumilipad sa pamamagitan ng: ang planeta ay basura, ngunit kamakailan lamang ay sinimulan ng mga siyentipiko na igiit na pagkaraan ng ilang sandali ang mga nilalaman ay "lumabas" pabalik, sa isang ganap na naiibang anyo. Kung ikaw ay interesado mga itim na butas sa kalawakan kawili-wiling mga katotohanan pag-uusapan natin ang mga ito nang mas detalyado ngayon.
May banta ba sa Earth?
Mayroong dalawang black hole na maaaring magdulot ng isang tunay na banta sa ating planeta, ngunit ang mga ito, sa kabutihang-palad para sa atin, ay malayo sa layo na halos 1600 light years. Natuklasan lamang ng mga siyentipiko ang mga bagay na ito dahil malapit sila sa solar system at nakita sila ng mga espesyal na device na kumukuha ng x-ray. May isang pagpapalagay na ang malaking puwersa ng grabidad ay maaaring makaapekto sa mga itim na butas sa paraang sila ay sumanib sa isa.
Hindi malamang na mahuli ng sinuman sa kanyang mga kapanahon ang sandali kapag nawala ang mga mahiwagang bagay na ito. Kaya mabagal ang proseso ng pagkamatay ng mga butas.
Ang black hole ay isang bituin sa nakaraan
Paano nabubuo ang mga black hole sa kalawakan?? Ang mga bituin ay may kahanga-hangang supply ng fusion fuel, kaya naman kumikinang sila nang husto. Ngunit ang lahat ng mga mapagkukunan ay naubusan, at ang bituin ay lumalamig, unti-unting nawawala ang ningning nito at nagiging isang itim na dwarf. Ito ay kilala na ang isang proseso ng compression ay nangyayari sa isang cooled star, bilang isang resulta, ito ay sumasabog, at ang mga particle nito ay nakakalat sa malalayong distansya sa kalawakan, na umaakit sa mga kalapit na bagay, at sa gayon ay pinapataas ang laki ng black hole.
Ang pinaka-interesante tungkol sa mga black hole sa kalawakan hindi pa tayo nag-aaral, ngunit nakakagulat, ang density nito, sa kabila ng kahanga-hangang laki nito, ay maaaring katumbas ng density ng hangin. Iminumungkahi nito na kahit na ang pinakamalaking mga bagay sa kalawakan ay maaaring magkaroon ng parehong bigat ng hangin, iyon ay, maging hindi kapani-paniwalang magaan. Dito Paano lumilitaw ang mga itim na butas sa kalawakan?.
Ang oras sa black hole mismo at malapit dito ay napakabagal, kaya ang mga bagay na lumilipad sa malapit ay nagpapabagal sa kanilang paggalaw. Ang dahilan para sa lahat ay ang malaking puwersa ng grabidad, isang mas kamangha-manghang katotohanan, ang lahat ng mga prosesong nagaganap sa mismong butas ay may hindi kapani-paniwalang bilis. Kumbaga kung obserbahan natin ano ang hitsura ng black hole sa kalawakan, na nasa labas ng mga hangganan ng lahat-ng-ubos na misa, tila ang lahat ay nakatayo pa rin. Gayunpaman, sa sandaling makapasok ang bagay sa loob, ito ay mapunit sa isang iglap. Ngayon ay ipinakita sa amin Ano ang hitsura ng black hole sa kalawakan? na-modelo ng mga espesyal na programa.
Kahulugan ng black hole?
Ngayon alam na natin Saan nagmumula ang mga black hole sa kalawakan?. Ngunit ano pa ba ang espesyal sa kanila? Upang sabihin na ang isang black hole ay isang planeta o isang bituin ay imposible ng isang priori, dahil ang katawan na ito ay hindi gas o solid. Ito ay isang bagay na maaaring i-distort hindi lamang ang lapad, haba at taas, kundi pati na rin ang timeline. Na ganap na lumalabag sa mga pisikal na batas. Nagtatalo ang mga siyentipiko na ang oras sa rehiyon ng abot-tanaw ng isang spatial na yunit ay maaaring sumulong at paatras. Ano ang nasa isang black hole sa kalawakan imposibleng isipin, ang liwanag na quanta na bumabagsak doon ay pinarami ng maraming beses sa masa ng singularity, ang prosesong ito ay nagpapataas ng kapangyarihan ng gravitational force. Samakatuwid, kung magdadala ka ng flashlight at pumunta sa isang black hole, hindi ito magliliwanag. Ang singularity ay ang punto kung saan ang lahat ay may posibilidad na infinity.
Ang istraktura ng black hole ay isang singularity at isang event horizon. Sa loob ng singularity, ganap na nawawalan ng kahulugan ang mga pisikal na teorya, kaya nananatili pa rin itong misteryo sa mga siyentipiko. Ang pagtawid sa hangganan (horizon ng kaganapan), ang pisikal na bagay ay nawawalan ng kakayahang bumalik. Malayo ang alam namin lahat tungkol sa mga black hole sa kalawakan, ngunit ang interes sa kanila ay hindi kumukupas.
Ang walang hangganang Uniberso ay puno ng mga lihim, bugtong at kabalintunaan. Sa kabila ng katotohanan na ang modernong agham ay gumawa ng isang malaking hakbang pasulong sa paggalugad sa kalawakan, marami sa malawak na mundong ito ay nananatiling hindi maintindihan sa pananaw ng mundo ng tao. Marami tayong alam tungkol sa mga bituin, nebula, kumpol at planeta. Gayunpaman, sa kalawakan ng Uniberso mayroong mga naturang bagay, ang pagkakaroon nito ay maaari lamang nating hulaan. Halimbawa, kakaunti lang ang alam natin tungkol sa mga black hole. Ang pangunahing impormasyon at kaalaman tungkol sa likas na katangian ng mga black hole ay batay sa mga pagpapalagay at haka-haka. Ang mga astrophysicist at atomic scientist ay nakikipagpunyagi sa isyung ito nang higit sa isang dosenang taon. Ano ang black hole sa kalawakan? Ano ang katangian ng gayong mga bagay?
Ang pakikipag-usap tungkol sa mga black hole sa mga simpleng termino
Upang isipin kung ano ang hitsura ng isang black hole, sapat na upang makita ang buntot ng isang tren na umaalis sa lagusan. Ang mga ilaw ng signal sa huling sasakyan habang lumalalim ang tren sa tunnel ay bababa sa laki hanggang sa tuluyang mawala sa paningin. Sa madaling salita, ito ay mga bagay kung saan, dahil sa napakalaking atraksyon, kahit na ang liwanag ay nawawala. Ang mga elementarya na particle, electron, proton at photon ay hindi kayang pagtagumpayan ang hindi nakikitang hadlang, nahulog sila sa itim na kailaliman ng kawalan, samakatuwid ang gayong butas sa espasyo ay tinawag na itim. Walang kahit katiting na maliwanag na lugar sa loob nito, solidong kadiliman at kawalang-hanggan. Kung ano ang nasa kabilang panig ng isang black hole ay hindi alam.
Ang space vacuum cleaner na ito ay may napakalaking puwersa ng pagkahumaling at nagagawa nitong sumipsip ng isang buong kalawakan kasama ang lahat ng mga kumpol at supercluster ng mga bituin, na may nebulae at dark matter upang mag-boot. Paano ito posible? Ito ay nananatili lamang upang hulaan. Ang mga batas ng physics na kilala sa amin sa kasong ito ay pumuputok sa mga tahi at hindi nagbibigay ng paliwanag para sa mga patuloy na proseso. Ang kakanyahan ng kabalintunaan ay nakasalalay sa katotohanan na sa isang partikular na seksyon ng Uniberso, ang pakikipag-ugnayan ng gravitational ng mga katawan ay tinutukoy ng kanilang masa. Ang proseso ng pagsipsip ng isang bagay ng isa pa ay hindi apektado ng kanilang qualitative at quantitative na komposisyon. Ang mga particle, na umabot sa isang kritikal na halaga sa isang tiyak na lugar, ay pumapasok sa isa pang antas ng pakikipag-ugnayan, kung saan ang mga puwersa ng gravitational ay nagiging mga puwersa ng atraksyon. Ang katawan, bagay, sangkap o bagay sa ilalim ng impluwensya ng grabidad ay nagsisimulang lumiit, na umaabot sa napakalaking density.
Humigit-kumulang ang mga naturang proseso ay nangyayari sa panahon ng pagbuo ng isang neutron star, kung saan ang stellar matter ay na-compress sa dami sa ilalim ng impluwensya ng internal gravity. Ang mga libreng electron ay pinagsama sa mga proton upang makabuo ng mga neutral na partikulo sa kuryente na tinatawag na mga neutron. Ang density ng sangkap na ito ay napakalaki. Ang isang butil ng bagay na kasing laki ng isang piraso ng pinong asukal ay may timbang na bilyun-bilyong tonelada. Dito magiging angkop na alalahanin ang pangkalahatang teorya ng relativity, kung saan ang espasyo at oras ay tuluy-tuloy na dami. Samakatuwid, ang proseso ng compression ay hindi maaaring ihinto sa kalahati at samakatuwid ay walang limitasyon.
Posible, ang isang black hole ay mukhang isang butas kung saan maaaring mayroong paglipat mula sa isang bahagi ng espasyo patungo sa isa pa. Kasabay nito, ang mga katangian ng espasyo at oras mismo ay nagbabago, na nagiging isang space-time funnel. Pag-abot sa ilalim ng funnel na ito, ang anumang bagay ay nabubulok sa quanta. Ano ang nasa kabilang bahagi ng black hole, itong higanteng butas? Marahil ay may isa pang espasyo kung saan gumagana ang ibang mga batas at ang oras ay dumadaloy sa kabilang direksyon.
Sa konteksto ng teorya ng relativity, ang teorya ng black hole ay ang mga sumusunod. Ang punto sa kalawakan, kung saan ang mga puwersa ng gravitational ay nag-compress ng anumang bagay sa mga mikroskopikong sukat, ay may napakalaking puwersa ng pagkahumaling, na ang laki nito ay tumataas hanggang sa kawalang-hanggan. Lumilitaw ang isang kulubot ng oras, at ang espasyo ay hubog, nagsasara sa isang punto. Ang mga bagay na nilamon ng black hole ay hindi kayang labanan ang puwersa ng pagbawi ng napakalaking vacuum cleaner na ito nang mag-isa. Kahit na ang bilis ng liwanag na taglay ng quanta ay hindi nagpapahintulot sa mga elementarya na particle na pagtagumpayan ang puwersa ng pagkahumaling. Anumang katawan na makarating sa ganoong punto ay hindi na magiging isang materyal na bagay, na sumasama sa bula ng espasyo-oras.
Black hole sa mga tuntunin ng agham
Kung tatanungin mo ang iyong sarili, paano nabubuo ang mga black hole? Walang iisang sagot. Mayroong maraming mga kabalintunaan at kontradiksyon sa Uniberso na hindi maipaliwanag mula sa punto ng view ng agham. Ang teorya ng relativity ni Einstein ay nagbibigay-daan lamang sa isang teoretikal na paliwanag ng likas na katangian ng naturang mga bagay, ngunit ang quantum mechanics at physics ay tahimik sa kasong ito.
Sinusubukang ipaliwanag ang mga patuloy na proseso ng mga batas ng pisika, ang larawan ay magiging ganito. Isang bagay na nabuo bilang resulta ng napakalaking gravitational compression ng isang napakalaking o supermassive cosmic body. Ang prosesong ito ay may siyentipikong pangalan - gravitational collapse. Ang terminong "black hole" ay unang lumitaw sa siyentipikong komunidad noong 1968, nang sinubukan ng American astronomer at physicist na si John Wheeler na ipaliwanag ang estado ng stellar collapse. Ayon sa kanyang teorya, sa halip na isang napakalaking bituin na sumailalim sa pagbagsak ng gravitational, lumilitaw ang isang spatial at temporal na gap, kung saan ang patuloy na lumalagong compression ay kumikilos. Lahat ng binubuo ng bituin ay napupunta sa loob mismo.
Ang ganitong paliwanag ay nagbibigay-daan sa amin upang tapusin na ang likas na katangian ng mga itim na butas ay hindi konektado sa anumang paraan sa mga prosesong nagaganap sa Uniberso. Ang lahat ng nangyayari sa loob ng bagay na ito ay hindi nakakaapekto sa nakapalibot na espasyo sa anumang paraan na may isang "PERO". Ang puwersa ng gravitational ng isang black hole ay napakalakas kaya nababaluktot nito ang espasyo, na nagiging sanhi ng pag-ikot ng mga galaxy sa paligid ng mga black hole. Alinsunod dito, nagiging malinaw ang dahilan kung bakit anyong mga spiral ang mga kalawakan. Hindi alam kung gaano katagal bago mawala ang malaking Milky Way galaxy sa kailaliman ng isang napakalaking black hole. Ang isang kakaibang katotohanan ay ang mga itim na butas ay maaaring lumitaw sa anumang punto sa kalawakan, kung saan ang mga perpektong kondisyon ay nilikha para dito. Ang gayong kulubot ng oras at espasyo ay nagpapababa sa napakalaking bilis ng pag-ikot at paggalaw ng mga bituin sa espasyo ng kalawakan. Ang oras sa isang black hole ay dumadaloy sa ibang dimensyon. Sa loob ng rehiyong ito, walang mga batas ng grabidad ang maaaring bigyang-kahulugan mula sa punto ng view ng pisika. Ang estado na ito ay tinatawag na black hole singularity.
Ang mga itim na butas ay hindi nagpapakita ng anumang panlabas na mga palatandaan ng pagkakakilanlan, ang kanilang pag-iral ay maaaring hatulan ng pag-uugali ng iba pang mga bagay sa kalawakan na apektado ng mga patlang ng gravitational. Ang buong larawan ng pakikibaka para sa buhay at kamatayan ay nagaganap sa hangganan ng isang itim na butas, na natatakpan ng isang lamad. Ang haka-haka na ibabaw ng funnel ay tinatawag na "horizon ng kaganapan". Lahat ng nakikita natin hanggang sa limitasyong ito ay nahahawakan at materyal.
Mga sitwasyon para sa pagbuo ng mga black hole
Sa pagbuo ng teorya ni John Wheeler, maaari nating tapusin na ang misteryo ng mga black hole ay wala sa proseso ng pagbuo nito. Ang pagbuo ng isang black hole ay nangyayari bilang isang resulta ng pagbagsak ng isang neutron star. Bukod dito, ang masa ng naturang bagay ay dapat na lumampas sa masa ng Araw ng tatlo o higit pang beses. Ang neutron star ay lumiliit hanggang sa ang sarili nitong liwanag ay hindi na makawala sa mahigpit na pagkakahawak ng gravity. May limitasyon ang laki kung saan ang isang bituin ay maaaring lumiit upang manganak ng isang black hole. Ang radius na ito ay tinatawag na gravitational radius. Ang napakalaking bituin sa huling yugto ng kanilang pag-unlad ay dapat magkaroon ng gravitational radius na ilang kilometro.
Ngayon, ang mga siyentipiko ay nakakuha ng circumstantial evidence para sa pagkakaroon ng black hole sa isang dosenang x-ray binary star. Ang isang X-ray star, pulsar o burster ay walang solidong ibabaw. Bilang karagdagan, ang kanilang masa ay mas malaki kaysa sa masa ng tatlong Araw. Ang kasalukuyang estado ng outer space sa konstelasyon na Cygnus, ang X-ray star na Cygnus X-1, ay ginagawang posible na masubaybayan ang pagbuo ng mga kakaibang bagay na ito.
Batay sa pananaliksik at teoretikal na pagpapalagay, mayroong apat na senaryo para sa pagbuo ng mga itim na bituin sa agham ngayon:
- gravitational collapse ng isang napakalaking bituin sa huling yugto ng ebolusyon nito;
- pagbagsak ng gitnang rehiyon ng kalawakan;
- ang pagbuo ng mga black hole sa panahon ng Big Bang;
- ang pagbuo ng quantum black hole.
Ang unang senaryo ay ang pinaka-makatotohanan, ngunit ang bilang ng mga itim na bituin na pamilyar sa atin ngayon ay lumampas sa bilang ng mga kilalang neutron na bituin. At ang edad ng Uniberso ay hindi napakalaki na ang napakaraming malalaking bituin ay maaaring dumaan sa buong proseso ng ebolusyon.
Ang pangalawang senaryo ay may karapatang mabuhay, at mayroong isang matingkad na halimbawa nito - ang napakalaking black hole na Sagittarius A *, na nakatago sa gitna ng ating kalawakan. Ang masa ng bagay na ito ay 3.7 solar masa. Ang mekanismo ng sitwasyong ito ay katulad ng senaryo ng gravitational collapse, na ang pagkakaiba lamang ay hindi ang bituin ang sumasailalim sa pagbagsak, ngunit ang interstellar gas. Sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng gravitational, ang gas ay na-compress sa isang kritikal na masa at density. Sa isang kritikal na sandali, ang bagay ay nahahati sa quanta, na bumubuo ng isang black hole. Gayunpaman, ang teoryang ito ay kaduda-dudang, dahil ang mga astronomo ng Columbia University ay natukoy kamakailan ang mga satellite ng Sagittarius A* black hole. Ang mga ito ay naging maraming maliliit na itim na butas, na marahil ay nabuo sa ibang paraan.
Ang ikatlong senaryo ay mas teoretikal at nauugnay sa pagkakaroon ng teorya ng Big Bang. Sa panahon ng pagbuo ng Uniberso, ang bahagi ng bagay at mga patlang ng gravitational ay nagbabago. Sa madaling salita, ang mga proseso ay kumuha ng ibang landas, hindi nauugnay sa mga kilalang proseso ng quantum mechanics at nuclear physics.
Ang huling senaryo ay nakatuon sa physics ng isang nuclear explosion. Sa mga kumpol ng bagay, sa proseso ng mga reaksyong nuklear, sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng gravitational, isang pagsabog ang nangyayari, sa lugar kung saan nabuo ang isang itim na butas. Ang bagay ay sumasabog sa loob, sumisipsip ng lahat ng mga particle.
Pagkakaroon at ebolusyon ng mga black hole
Ang pagkakaroon ng isang magaspang na ideya ng likas na katangian ng gayong kakaibang mga bagay sa kalawakan, iba pa ang kawili-wili. Ano ang tunay na sukat ng mga black hole, gaano kabilis ang paglaki nito? Ang mga sukat ng black hole ay tinutukoy ng kanilang gravitational radius. Para sa mga black hole, ang radius ng black hole ay tinutukoy ng masa nito at tinatawag na Schwarzschild radius. Halimbawa, kung ang isang bagay ay may mass na katumbas ng masa ng ating planeta, kung gayon ang Schwarzschild radius sa kasong ito ay 9 mm. Ang aming pangunahing luminary ay may radius na 3 km. Ang average na density ng isang black hole na nabuo sa lugar ng isang bituin na may mass na 10⁸ solar mass ay magiging malapit sa density ng tubig. Ang radius ng naturang pagbuo ay magiging 300 milyong kilometro.
Malamang na ang mga higanteng black hole ay matatagpuan sa gitna ng mga kalawakan. Sa ngayon, 50 na mga kalawakan ang kilala, sa gitna kung saan mayroong malalaking mga balon sa oras at espasyo. Ang masa ng naturang mga higante ay bilyun-bilyon ng masa ng Araw. Maaari lamang isipin ng isang tao kung ano ang isang napakalaki at napakalaking puwersa ng pang-akit na taglay ng naturang butas.
Tulad ng para sa maliliit na butas, ang mga ito ay mga mini-object, na ang radius nito ay umaabot sa mga hindi gaanong halaga, 10¯¹² cm lamang. Ang bigat ng naturang mumo ay 10¹⁴g. Ang ganitong mga pormasyon ay lumitaw sa panahon ng Big Bang, ngunit sa paglipas ng panahon sila ay tumaas sa laki at ngayon sila ay nagpaparangalan sa kalawakan bilang mga halimaw. Ang mga kondisyon kung saan naganap ang pagbuo ng mga maliliit na itim na butas, sinusubukan ng mga siyentipiko ngayon na muling likhain sa mga kondisyon ng terrestrial. Para sa mga layuning ito, ang mga eksperimento ay isinasagawa sa mga electron collider, kung saan ang mga elementarya na particle ay pinabilis sa bilis ng liwanag. Ang mga unang eksperimento ay naging posible upang makakuha ng quark-gluon plasma sa mga kondisyon ng laboratoryo - bagay na umiral sa bukang-liwayway ng pagbuo ng Uniberso. Ang ganitong mga eksperimento ay nagpapahintulot sa amin na umasa na ang isang black hole sa Earth ay isang bagay ng oras. Ang isa pang bagay ay kung ang gayong tagumpay ng agham ng tao ay magiging isang sakuna para sa atin at para sa ating planeta. Sa pamamagitan ng artipisyal na paglikha ng black hole, mabubuksan natin ang kahon ng Pandora.
Ang mga kamakailang obserbasyon ng iba pang mga kalawakan ay nagbigay-daan sa mga siyentipiko na tumuklas ng mga itim na butas na ang mga sukat ay lumampas sa lahat ng naiisip na inaasahan at pagpapalagay. Ang ebolusyon na nangyayari sa gayong mga bagay ay ginagawang posible na mas maunawaan kung bakit lumalaki ang masa ng mga black hole, kung ano ang tunay na limitasyon nito. Ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang lahat ng kilalang black hole ay lumaki sa kanilang tunay na laki sa loob ng 13-14 bilyong taon. Ang pagkakaiba sa laki ay dahil sa density ng nakapalibot na espasyo. Kung ang isang black hole ay may sapat na pagkain na maaabot ng mga puwersa ng gravity, ito ay lumalaki nang mabilis, na umaabot sa isang masa ng daan-daan at libu-libong solar na masa. Kaya naman ang napakalaking sukat ng naturang mga bagay ay matatagpuan sa gitna ng mga kalawakan. Isang napakalaking kumpol ng mga bituin, malalaking masa ng interstellar gas ay masaganang pagkain para sa paglaki. Kapag nagsanib ang mga kalawakan, maaaring magsanib ang mga itim na butas, na bumubuo ng isang bagong napakalaking bagay.
Sa paghusga sa pamamagitan ng pagsusuri ng mga proseso ng ebolusyon, kaugalian na makilala ang dalawang klase ng mga black hole:
- mga bagay na may mass na 10 beses ang solar mass;
- napakalaking bagay, na ang bigat nito ay daan-daang libo, bilyun-bilyong solar mass.
May mga black hole na may average na intermediate mass na katumbas ng 100-10 thousand solar mass, ngunit hindi pa rin alam ang kanilang kalikasan. Mayroong humigit-kumulang isang bagay sa bawat kalawakan. Ang pag-aaral ng mga X-ray na bituin ay naging posible upang makahanap ng dalawang karaniwang black hole sa layo na 12 milyong light years sa M82 galaxy. Ang masa ng isang bagay ay nag-iiba sa hanay na 200-800 solar masa. Ang isa pang bagay ay mas malaki at may mass na 10-40 thousand solar mass. Ang kapalaran ng naturang mga bagay ay kawili-wili. Matatagpuan ang mga ito malapit sa mga kumpol ng bituin, unti-unting naaakit sa isang napakalaking black hole na matatagpuan sa gitnang bahagi ng kalawakan.
Ang ating planeta at mga black hole
Sa kabila ng paghahanap ng mga pahiwatig tungkol sa likas na katangian ng mga black hole, ang siyentipikong mundo ay nababahala tungkol sa lugar at papel ng isang black hole sa kapalaran ng Milky Way galaxy at, sa partikular, sa kapalaran ng planetang Earth. Ang fold ng oras at espasyo na umiiral sa gitna ng Milky Way ay unti-unting nilalamon ang lahat ng umiiral na bagay sa paligid. Milyun-milyong bituin at trilyong tonelada ng interstellar gas ang nasipsip na sa black hole. Sa paglipas ng panahon, ang pagliko ay aabot sa mga bisig ng Cygnus at Sagittarius, kung saan matatagpuan ang solar system, na naglakbay sa layo na 27 libong light years.
Ang iba pang pinakamalapit na supermassive black hole ay nasa gitnang bahagi ng Andromeda galaxy. Ito ay humigit-kumulang 2.5 milyong light years mula sa amin. Marahil, bago ang oras na ang ating bagay na Sagittarius A * ay sumisipsip ng sarili nitong kalawakan, dapat nating asahan ang pagsasama ng dalawang magkatabing kalawakan. Alinsunod dito, magkakaroon ng pagsasama ng dalawang napakalaking itim na butas sa isa, kakila-kilabot at napakapangit na laki.
Ang isang ganap na naiibang bagay ay maliit na black hole. Upang masipsip ang planetang Earth, sapat na ang isang black hole na may radius na ilang sentimetro. Ang problema ay, sa likas na katangian, ang isang black hole ay isang ganap na walang mukha na bagay. Walang radiation o radiation na nagmumula sa kanyang sinapupunan, kaya medyo mahirap mapansin ang isang misteryosong bagay. Mula lamang sa isang malapit na distansya maaari mong makita ang kurbada ng ilaw sa background, na nagpapahiwatig na mayroong isang butas sa espasyo sa rehiyong ito ng Uniberso.
Sa ngayon, natukoy ng mga siyentipiko na ang pinakamalapit na black hole sa Earth ay ang V616 Monocerotis. Ang halimaw ay matatagpuan 3000 light years mula sa aming system. Sa mga tuntunin ng laki, ito ay isang malaking pormasyon, ang masa nito ay 9-13 solar masa. Ang isa pang malapit na bagay na nagbabanta sa ating mundo ay ang black hole na Gygnus X-1. Sa halimaw na ito tayo ay pinaghihiwalay ng layo na 6000 light years. Ang mga black hole na ipinahayag sa aming kapitbahayan ay bahagi ng isang binary system, i.e. umiiral sa malapit sa isang bituin na nagpapakain sa isang bagay na walang kabusugan.
Konklusyon
Ang pag-iral sa espasyo ng mga mahiwaga at mahiwagang bagay tulad ng mga black hole, siyempre, ay ginagawa tayong maging maingat. Gayunpaman, ang lahat ng nangyayari sa mga black hole ay bihirang mangyari, dahil sa edad ng uniberso at malalaking distansya. Sa loob ng 4.5 bilyong taon, ang solar system ay tahimik, na umiiral ayon sa mga batas na alam natin. Sa panahong ito, walang ganoong uri, ni ang pagbaluktot ng espasyo, o ang fold ng oras, na lumitaw malapit sa solar system. Marahil, walang angkop na mga kondisyon para dito. Ang bahaging iyon ng Milky Way, kung saan naninirahan ang Sun star system, ay isang kalmado at matatag na bahagi ng kalawakan.
Inamin ng mga siyentipiko ang ideya na ang hitsura ng mga itim na butas ay hindi sinasadya. Ang ganitong mga bagay ay gumaganap ng papel ng mga orderlies sa Uniberso, na sinisira ang labis ng mga cosmic na katawan. Kung tungkol sa kapalaran ng mga halimaw mismo, ang kanilang ebolusyon ay hindi pa ganap na pinag-aralan. Mayroong isang bersyon na ang mga black hole ay hindi walang hanggan at sa isang tiyak na yugto ay maaaring tumigil sa pag-iral. Hindi na lihim sa sinuman na ang gayong mga bagay ay ang pinakamakapangyarihang pinagmumulan ng enerhiya. Anong uri ng enerhiya ito at kung paano ito sinusukat ay isa pang bagay.
Sa pamamagitan ng mga pagsisikap ni Stephen Hawking, ipinakita sa agham ang teorya na ang isang black hole ay nagpapalabas pa rin ng enerhiya, nawawala ang masa nito. Sa kanyang mga pagpapalagay, ang siyentipiko ay ginagabayan ng teorya ng relativity, kung saan ang lahat ng mga proseso ay magkakaugnay sa bawat isa. Walang nawawala nang hindi lumilitaw sa ibang lugar. Ang anumang bagay ay maaaring mabago sa ibang sangkap, habang ang isang uri ng enerhiya ay napupunta sa isa pang antas ng enerhiya. Maaaring ito ang kaso sa mga black hole, na isang transisyonal na portal mula sa isang estado patungo sa isa pa.
Kung mayroon kang anumang mga katanungan - iwanan ang mga ito sa mga komento sa ibaba ng artikulo. Kami o ang aming mga bisita ay magiging masaya na sagutin ang mga ito.
Ang bawat tao na nakakakilala sa astronomiya sa malao't madali ay nakakaranas ng matinding pag-usisa tungkol sa mga pinaka mahiwagang bagay sa uniberso - mga black hole. Ito ang mga tunay na panginoon ng kadiliman, na may kakayahang "lulon" ang anumang atom na dumadaan sa malapit at hindi hayaang makatakas kahit liwanag - ang kanilang pagkahumaling ay napakalakas. Ang mga bagay na ito ay nagpapakita ng isang tunay na hamon para sa mga physicist at astronomer. Ang una ay hindi pa rin maintindihan kung ano ang nangyayari sa bagay na nahulog sa loob ng black hole, at ang huli, kahit na ipinaliwanag nila ang pinaka-enerhiya-intensive phenomena ng kalawakan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga black hole, ay hindi kailanman nagkaroon ng pagkakataon na obserbahan ang alinman sa mga ito. direkta. Pag-uusapan natin ang tungkol sa mga pinaka-kagiliw-giliw na bagay na makalangit, alamin kung ano ang natuklasan na at kung ano ang nananatiling alam upang maiangat ang tabing ng lihim.
Ano ang black hole?
Ang pangalang "black hole" (sa Ingles - black hole) ay iminungkahi noong 1967 ng American theoretical physicist na si John Archibald Wheeler (tingnan ang larawan sa kaliwa). Ito ay nagsilbi upang italaga ang isang celestial body, ang atraksyon na kung saan ay napakalakas na kahit liwanag ay hindi pinakawalan ang sarili nito. Samakatuwid, ito ay "itim" dahil hindi ito naglalabas ng liwanag.
hindi direktang mga obserbasyon
Ito ang dahilan ng gayong misteryo: dahil ang mga itim na butas ay hindi kumikinang, hindi natin sila direktang nakikita at napipilitang hanapin at pag-aralan ang mga ito, gamit lamang ang hindi direktang ebidensya na ang kanilang pag-iral ay umalis sa nakapalibot na kalawakan. Sa madaling salita, kung nilamon ng black hole ang isang bituin, hindi natin makikita ang black hole, ngunit mapapansin natin ang mapangwasak na epekto ng malakas na gravitational field nito.
Ang intuwisyon ni Laplace
Sa kabila ng katotohanan na ang expression na "black hole" na tumutukoy sa hypothetical na huling yugto ng ebolusyon ng isang bituin na bumagsak sa sarili nito sa ilalim ng impluwensya ng grabidad ay lumitaw kamakailan, ang ideya ng posibilidad ng pagkakaroon ng naturang mga katawan ay lumitaw. mahigit dalawang siglo na ang nakalipas. Ang Englishman na si John Michell at ang French na si Pierre-Simon de Laplace ay nakapag-iisa na nag-hypothesize ng pagkakaroon ng "invisible star"; habang sila ay nakabatay sa karaniwang mga batas ng dinamika at batas ni Newton ng unibersal na grabitasyon. Ngayon, ang mga black hole ay nakatanggap ng kanilang tamang paglalarawan batay sa pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein.
Sa kanyang akdang "Pahayag ng sistema ng mundo" (1796), isinulat ni Laplace: "Isang maliwanag na bituin na kapareho ng density ng Earth, na may diameter na 250 beses na mas malaki kaysa sa diameter ng Araw, dahil sa pagkahumaling nito sa gravitational, hindi papayag na maabot tayo ng mga sinag ng liwanag. Samakatuwid, posible na ang pinakamalaki at pinakamaliwanag na celestial na katawan ay hindi nakikita para sa kadahilanang ito.
Invincible Gravity
Ang ideya ni Laplace ay batay sa konsepto ng escape velocity (pangalawang cosmic velocity). Ang isang itim na butas ay isang siksik na bagay na ang pagkahumaling nito ay nakakapigil sa kahit na liwanag, na bumubuo ng pinakamataas na bilis sa kalikasan (halos 300,000 km / s). Sa pagsasagawa, upang makatakas mula sa isang black hole, kailangan mo ng bilis na mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag, ngunit ito ay imposible!
Nangangahulugan ito na ang isang bituin sa ganitong uri ay hindi nakikita, dahil kahit na ang liwanag ay hindi kayang madaig ang malakas na gravity nito. Ipinaliwanag ni Einstein ang katotohanang ito sa pamamagitan ng phenomenon ng light deflection sa ilalim ng impluwensya ng isang gravitational field. Sa katotohanan, malapit sa isang black hole, ang space-time ay napakakurba kung kaya't ang mga landas ng liwanag na sinag ay malapit din sa kanilang sarili. Upang gawing black hole ang Araw, kailangan nating ituon ang lahat ng masa nito sa isang bola na may radius na 3 km, at ang Earth ay kailangang maging bola na may radius na 9 mm!
Mga uri ng black hole
Mga sampung taon na ang nakalilipas, iminungkahi ng mga obserbasyon ang pagkakaroon ng dalawang uri ng mga black hole: stellar, na ang masa ay maihahambing sa masa ng Araw o bahagyang lumampas dito, at supermassive, na ang masa ay mula sa ilang daang libo hanggang sa milyun-milyong solar mass. Gayunpaman, kamakailan lamang, ang mga high-resolution na X-ray na imahe at spectra na nakuha mula sa mga artipisyal na satellite tulad ng Chandra at XMM-Newton ay nagdala sa unahan ng ikatlong uri ng black hole - na may average na masa na lumampas sa masa ng Araw ng libu-libong beses .
stellar black hole
Ang mga stellar black hole ay nakilala nang mas maaga kaysa sa iba. Nabubuo ang mga ito kapag ang isang high-mass star, sa dulo ng evolutionary path nito, ay naubusan ng nuclear fuel at bumagsak sa sarili nito dahil sa sarili nitong gravity. Ang isang pagsabog na nakakasira ng bituin (kilala bilang isang "pagsabog ng supernova") ay may mga sakuna na kahihinatnan: kung ang core ng isang bituin ay higit sa 10 beses ang masa ng Araw, walang puwersang nuklear ang makatiis sa gravitational collapse na magreresulta sa paglitaw ng isang black hole.
Napakalaking black hole
Ang napakalaking black hole, na unang nabanggit sa nuclei ng ilang aktibong kalawakan, ay may ibang pinagmulan. Mayroong ilang mga hypotheses tungkol sa kanilang kapanganakan: isang stellar black hole na lumalamon sa lahat ng mga bituin na nakapalibot dito sa loob ng milyun-milyong taon; isang pinagsamang kumpol ng mga itim na butas; isang napakalaking ulap ng gas na direktang bumagsak sa isang black hole. Ang mga black hole na ito ay kabilang sa mga pinaka-energetic na bagay sa kalawakan. Matatagpuan ang mga ito sa mga sentro ng napakaraming galaxy, kung hindi man lahat. Ang ating Galaxy ay mayroon ding ganoong black hole. Minsan, dahil sa pagkakaroon ng naturang black hole, ang mga core ng mga galaxy na ito ay nagiging napakaliwanag. Ang mga kalawakan na may mga itim na butas sa gitna, na napapalibutan ng malaking halaga ng bumabagsak na bagay at, samakatuwid, na may kakayahang gumawa ng napakalaking dami ng enerhiya, ay tinatawag na "aktibo", at ang kanilang nuclei ay tinatawag na "aktibong galactic nuclei" (AGN). Halimbawa, ang mga quasar (ang pinakamalayong mga bagay sa kalawakan mula sa amin na magagamit sa aming pagmamasid) ay mga aktibong galaxy, kung saan nakikita lamang namin ang isang napakaliwanag na nucleus.
Katamtaman at "mini"
Ang isa pang misteryo ay nananatiling medium-mass black hole, na, ayon sa mga kamakailang pag-aaral, ay maaaring nasa gitna ng ilang globular cluster, tulad ng M13 at NCC 6388. Maraming astronomer ang nag-aalinlangan sa mga bagay na ito, ngunit ang ilang kamakailang pananaliksik ay nagmumungkahi ng pagkakaroon ng black holes.katamtamang laki kahit hindi kalayuan sa gitna ng ating Galaxy. Ang Ingles na physicist na si Stephen Hawking ay naglagay din ng isang teoretikal na palagay tungkol sa pagkakaroon ng ikaapat na uri ng black hole - isang "mini-hole" na may mass na isang bilyong tonelada lamang (na humigit-kumulang katumbas ng masa ng isang malaking bundok). Pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga pangunahing bagay, iyon ay, ang mga lumitaw sa mga unang sandali ng buhay ng Uniberso, noong napakataas pa ng presyon. Gayunpaman, wala pang bakas ng kanilang pag-iral ang natuklasan.
Paano makahanap ng black hole
Ilang taon lang ang nakalipas, may ilaw na bumukas sa mga black hole. Salamat sa patuloy na pagpapabuti ng mga instrumento at teknolohiya (parehong terrestrial at espasyo), ang mga bagay na ito ay nagiging mas mahiwaga; mas tiyak, ang espasyong nakapalibot sa kanila ay nagiging hindi gaanong misteryoso. Sa katunayan, dahil ang black hole mismo ay hindi nakikita, makikilala lamang natin ito kung ito ay napapalibutan ng sapat na bagay (mga bituin at mainit na gas) na umiikot dito sa isang maliit na distansya.
Nanonood ng dobleng sistema
Natuklasan ang ilang stellar black hole sa pamamagitan ng pagmamasid sa orbital motion ng isang bituin sa paligid ng isang invisible binary companion. Ang mga close binary system (iyon ay, na binubuo ng dalawang bituin na napakalapit sa isa't isa), kung saan ang isa sa mga kasama ay hindi nakikita, ay isang paboritong bagay ng pagmamasid para sa mga astrophysicist na naghahanap ng mga black hole.
Ang isang indikasyon ng pagkakaroon ng isang black hole (o neutron star) ay ang malakas na paglabas ng X-ray, na sanhi ng isang kumplikadong mekanismo, na maaaring inilarawan sa eskematiko bilang mga sumusunod. Dahil sa malakas na gravity nito, maaaring mapunit ng black hole ang matter sa isang kasamang bituin; ang gas na ito ay ipinamamahagi sa anyo ng isang flat disk at bumabagsak sa isang spiral sa black hole. Ang friction na nagreresulta mula sa mga banggaan ng mga particle ng bumabagsak na gas ay nagpapainit sa mga panloob na layer ng disk sa ilang milyong degree, na nagiging sanhi ng malakas na paglabas ng X-ray.
Mga obserbasyon sa X-ray
Ang mga obserbasyon sa X-ray ng mga bagay sa ating Galaxy at mga kalapit na kalawakan na isinagawa sa loob ng ilang dekada ay naging posible upang matukoy ang mga compact na pinagmumulan ng binary, na humigit-kumulang isang dosenang mga system na naglalaman ng mga kandidato sa black hole. Ang pangunahing problema ay upang matukoy ang masa ng isang hindi nakikitang celestial body. Ang halaga ng masa (kahit na hindi masyadong tumpak) ay matatagpuan sa pamamagitan ng pag-aaral ng galaw ng kasama o, na mas mahirap, sa pamamagitan ng pagsukat sa intensity ng X-ray ng pangyayari. Ang intensity na ito ay konektado sa pamamagitan ng isang equation sa masa ng katawan kung saan nahuhulog ang sangkap na ito.
Nobel Laureate
Isang bagay na katulad ang masasabi tungkol sa napakalaking itim na butas na naobserbahan sa mga core ng maraming kalawakan, na ang mga masa ay tinatantya sa pamamagitan ng pagsukat sa mga bilis ng orbit ng gas na bumabagsak sa black hole. Sa kasong ito, sanhi ng isang malakas na gravitational field ng isang napakalaking bagay, ang isang mabilis na pagtaas sa bilis ng mga ulap ng gas na nag-oorbit sa gitna ng mga kalawakan ay ipinahayag ng mga obserbasyon sa hanay ng radyo, gayundin sa mga optical beam. Maaaring kumpirmahin ng mga obserbasyon sa hanay ng X-ray ang tumaas na paglabas ng enerhiya na dulot ng pagbagsak ng bagay sa black hole. Ang pananaliksik sa X-ray noong unang bahagi ng 1960s ay sinimulan ng Italyano na si Riccardo Giacconi, na nagtrabaho sa USA. Siya ay iginawad sa Nobel Prize noong 2002 bilang pagkilala sa kanyang "mga groundbreaking na kontribusyon sa astrophysics na humantong sa pagkatuklas ng mga mapagkukunan ng X-ray sa kalawakan."
Cygnus X-1: ang unang kandidato
Ang ating Galaxy ay hindi immune mula sa pagkakaroon ng black hole candidate object. Sa kabutihang palad, wala sa mga bagay na ito ang malapit sa atin upang magdulot ng panganib sa pagkakaroon ng Earth o solar system. Sa kabila ng malaking bilang ng mga nabanggit na compact X-ray source (at ito ang mga pinaka-malamang na kandidato para sa paghahanap ng mga black hole doon), hindi kami sigurado na ang mga ito ay talagang naglalaman ng mga black hole. Ang isa lamang sa mga mapagkukunang ito na walang alternatibong bersyon ay ang malapit na binary na Cygnus X-1, iyon ay, ang pinakamaliwanag na pinagmulan ng X-ray sa konstelasyon na Cygnus.
malalaking bituin
Ang sistemang ito, na may orbital period na 5.6 na araw, ay binubuo ng isang napakaliwanag na asul na bituin na may malaking sukat (ang diameter nito ay 20 beses kaysa sa araw, at ang masa nito ay humigit-kumulang 30 beses), madaling makilala kahit sa iyong teleskopyo, at isang invisible second star, ang masa na tinatantya sa ilang solar mass (hanggang 10). Matatagpuan sa layong 6500 light years mula sa amin, ang pangalawang bituin ay magiging perpektong nakikita kung ito ay isang ordinaryong bituin. Ang pagiging invisibility nito, ang makapangyarihang X-ray ng system, at sa wakas ang mass estimate nito ay humantong sa karamihan ng mga astronomo na maniwala na ito ang unang nakumpirmang pagtuklas ng isang stellar black hole.
Mga pagdududa
Gayunpaman, mayroon ding mga nag-aalinlangan. Kabilang sa mga ito ang isa sa pinakamalaking mananaliksik ng mga black hole, ang physicist na si Stephen Hawking. Nakipagpustahan pa siya sa kanyang kasamahang Amerikano na si Keel Thorne, isang malakas na tagasuporta ng pag-uuri ng Cygnus X-1 bilang isang black hole.
Ang pagtatalo sa likas na katangian ng bagay na Cygnus X-1 ay hindi lamang ang taya ni Hawking. Sa pag-ukol ng ilang dekada sa teoretikal na pag-aaral ng mga black hole, nakumbinsi siya sa kamalian ng kanyang mga naunang ideya tungkol sa mga misteryosong bagay na ito. . Napakasigurado niya dito kaya nakipagpustahan siya sa paksang ito noong 1997 kasama ang kanyang Amerikanong kasamahan na si John Preskill.
Pag-amin ng pagkakamali
Noong Hulyo 21, 2004, sa kanyang talumpati sa Relativity Congress sa Dublin, inamin ni Hawking na tama si Preskill. Ang mga black hole ay hindi humahantong sa kumpletong pagkawala ng bagay. Bukod dito, mayroon silang isang tiyak na uri ng "memorya". Sa loob ng mga ito ay maaaring may mga bakas ng kung ano ang kanilang hinihigop. Kaya, sa pamamagitan ng "evaporating" (iyon ay, dahan-dahang naglalabas ng radiation dahil sa quantum effect), maibabalik nila ang impormasyong ito sa ating Uniberso.
Mga itim na butas sa kalawakan
Marami pa ring pagdududa ang mga astronomo tungkol sa pagkakaroon ng mga stellar black hole sa ating Galaxy (tulad ng isa na kabilang sa Cygnus X-1 binary system); ngunit may mas kaunting pagdududa tungkol sa napakalaking black hole.
Sa gitna
Mayroong kahit isang napakalaking black hole sa ating Galaxy. Ang pinagmulan nito, na kilala bilang Sagittarius A*, ay tiyak na matatagpuan sa gitna ng eroplano ng Milky Way. Ang pangalan nito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ito ang pinakamalakas na mapagkukunan ng radyo sa konstelasyon na Sagittarius. Sa direksyong ito matatagpuan ang parehong geometric at pisikal na mga sentro ng ating galactic system. Matatagpuan sa layo na humigit-kumulang 26,000 light-years mula sa amin, isang napakalaking black hole na nauugnay sa pinagmumulan ng mga radio wave, ang Sagittarius A *, ay may masa na tinatayang humigit-kumulang 4 na milyong solar mass, na nakapaloob sa isang espasyo na ang volume ay maihahambing sa dami ng solar system. Ang relatibong kalapitan nito sa atin (ang napakalaking black hole na ito ay walang duda na pinakamalapit sa Earth) ay naging sanhi ng bagay na sumailalim sa partikular na malalim na pagsisiyasat ng Chandra space observatory sa mga nakaraang taon. Ito ay lumabas, sa partikular, na ito rin ay isang malakas na mapagkukunan ng X-ray (ngunit hindi kasing lakas ng mga mapagkukunan sa aktibong galactic nuclei). Ang Sagittarius A* ay maaaring ang natutulog na labi ng kung ano ang aktibong core ng ating Galaxy milyun-milyon o bilyun-bilyong taon na ang nakalilipas.
Pangalawang black hole?
Gayunpaman, naniniwala ang ilang astronomo na may isa pang sorpresa sa ating kalawakan. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa pangalawang black hole ng average na masa, na pinagsasama-sama ang isang kumpol ng mga batang bituin at hindi pinapayagan silang mahulog sa isang napakalaking black hole na matatagpuan sa gitna mismo ng Galaxy. Paanong sa layong mas mababa sa isang light year mula rito ay maaaring magkaroon ng isang kumpol ng bituin na may edad na halos hindi pa umabot sa 10 milyong taon, iyon ay, ayon sa mga pamantayang pang-astronomiya, napakabata? Ayon sa mga mananaliksik, ang sagot ay nakasalalay sa katotohanan na ang kumpol ay hindi ipinanganak doon (ang kapaligiran sa paligid ng gitnang black hole ay masyadong palaban para sa pagbuo ng bituin), ngunit "iginuhit" doon dahil sa pagkakaroon ng pangalawang black hole sa loob. ito, na may masa ng mga average na halaga.
Sa orbit
Ang mga indibidwal na bituin ng kumpol, na naakit ng napakalaking itim na butas, ay nagsimulang lumipat patungo sa sentro ng galactic. Gayunpaman, sa halip na ikalat sa kalawakan, nananatili silang magkasama dahil sa pagkahumaling ng pangalawang black hole na matatagpuan sa gitna ng kumpol. Ang masa ng black hole na ito ay maaaring matantya mula sa kakayahang humawak ng isang buong star cluster "sa isang tali". Ang isang medium-sized na black hole ay lumilitaw na umiikot sa gitnang black hole sa mga 100 taon. Nangangahulugan ito na ang mga pangmatagalang obserbasyon sa loob ng maraming taon ay magpapahintulot sa atin na "makita" ito.
S. TRANKOVSKY
Kabilang sa pinakamahalaga at kawili-wiling mga problema ng modernong pisika at astrophysics, pinangalanan ng Academician na si VL Ginzburg ang mga tanong na may kaugnayan sa mga black hole (tingnan ang Science and Life, Nos. 11, 12, 1999). Ang pagkakaroon ng mga kakaibang bagay na ito ay hinulaang higit sa dalawang daang taon na ang nakalilipas, ang mga kondisyon na humahantong sa kanilang pagbuo ay tiyak na kinakalkula sa huling bahagi ng 30s ng XX siglo, at ang astrophysics ay dumating sa grips sa kanila wala pang apatnapung taon na ang nakalilipas. Ngayon, ang mga siyentipikong journal sa buong mundo ay naglalathala ng libu-libong mga artikulo sa mga black hole bawat taon.
Ang pagbuo ng isang black hole ay maaaring mangyari sa tatlong paraan.
Ganito ang kaugalian na ilarawan ang mga prosesong nagaganap sa paligid ng isang gumuhong black hole. Habang lumilipas ang oras (Y), lumiliit ang espasyo (X) sa paligid nito (lugar na may kulay), na humahantong sa singularity.
Ang gravitational field ng isang black hole ay nagpapakilala ng matinding pagbaluktot sa geometry ng espasyo.
Ang isang itim na butas, na hindi nakikita sa pamamagitan ng isang teleskopyo, ay nagpapakita lamang ng sarili sa pamamagitan ng impluwensyang gravitational nito.
Sa malakas na gravitational field ng isang black hole, ipinanganak ang mga pares ng particle-antiparticle.
Ang pagsilang ng isang pares ng particle-antiparticle sa laboratoryo.
PAANO SILA LUMITAW
Ang isang makinang na celestial body na may density na katumbas ng Earth at isang diameter na dalawang daan at limampung beses na mas malaki kaysa sa diameter ng Araw, dahil sa lakas ng pagkahumaling nito, ay hindi papayag na maabot tayo ng liwanag nito. Kaya, posible na ang pinakamalaking makinang na katawan sa uniberso, tiyak dahil sa kanilang laki, ay nananatiling hindi nakikita.
Pierre Simon Laplace.
Pagtatanghal ng sistema ng mundo. 1796
Noong 1783, ang English mathematician na si John Mitchell, at makalipas ang labintatlong taon nang nakapag-iisa sa kanya, ang Pranses na astronomo at matematiko na si Pierre Simon Laplace ay nagsagawa ng isang kakaibang pag-aaral. Isinasaalang-alang nila ang mga kondisyon kung saan ang liwanag ay hindi makakapag-iwan ng bituin.
Ang lohika ng mga siyentipiko ay simple. Para sa anumang bagay na pang-astronomiya (planeta o bituin), maaari mong kalkulahin ang tinatawag na bilis ng pagtakas, o ang pangalawang bilis ng kosmiko, na nagpapahintulot sa anumang katawan o particle na umalis dito magpakailanman. At sa pisika ng panahong iyon, ang teorya ng Newtonian ay naghari, ayon sa kung saan ang liwanag ay isang stream ng mga particle (halos isang daan at limampung taon ang natitira bago ang teorya ng electromagnetic waves at quanta). Ang bilis ng pagtakas ng mga particle ay maaaring kalkulahin sa batayan ng pagkakapantay-pantay ng potensyal na enerhiya sa ibabaw ng planeta at ang kinetic energy ng katawan na "nakatakas" sa isang walang katapusang malaking distansya. Ang bilis na ito ay tinutukoy ng formula #1#
saan M ay ang masa ng space object, R ay ang radius nito, G ay ang gravitational constant.
Mula dito, ang radius ng isang katawan ng isang partikular na masa ay madaling makuha (na kalaunan ay tinawag na "gravitational radius r g"), kung saan ang bilis ng pagtakas ay katumbas ng bilis ng liwanag:
Nangangahulugan ito na ang isang bituin ay na-compress sa isang globo na may radius r g< 2GM/c 2 ay titigil sa paglabas - ang ilaw ay hindi makakaalis dito. May lalabas na black hole sa uniberso.
Madaling kalkulahin na ang Araw (ang masa nito ay 2.1033 g) ay magiging isang itim na butas kung ito ay lumiliit sa isang radius na humigit-kumulang 3 kilometro. Ang density ng substance nito sa kasong ito ay aabot sa 10 16 g/cm 3 . Ang radius ng Earth, na naka-compress sa estado ng isang black hole, ay bababa sa halos isang sentimetro.
Tila hindi kapani-paniwala na ang mga puwersa ay matatagpuan sa kalikasan na maaaring i-compress ang isang bituin sa isang hindi gaanong sukat. Samakatuwid, ang mga konklusyon mula sa gawain nina Mitchell at Laplace sa loob ng higit sa isang daang taon ay itinuturing na isang bagay na tulad ng isang mathematical na kabalintunaan na walang pisikal na kahulugan.
Ang isang mahigpit na patunay sa matematika na ang gayong kakaibang bagay sa kalawakan ay posible ay nakuha lamang noong 1916. Ang Aleman na astronomo na si Karl Schwarzschild, pagkatapos suriin ang mga equation ng pangkalahatang teorya ng relativity ni Albert Einstein, ay nakatanggap ng isang kawili-wiling resulta. Ang pagkakaroon ng pag-aaral ng paggalaw ng isang particle sa gravitational field ng isang napakalaking katawan, dumating siya sa konklusyon na ang equation ay nawawala ang pisikal na kahulugan nito (ang solusyon nito ay napupunta sa infinity) kapag r= 0 at r = r g.
Ang mga punto kung saan ang mga katangian ng patlang ay nawawala ang kanilang kahulugan ay tinatawag na isahan, iyon ay, espesyal. Ang singularity sa zero point ay sumasalamin sa isang punto, o, kung ano ang pareho, isang sentral na simetriko na istraktura ng field (pagkatapos ng lahat, anumang spherical body - isang bituin o isang planeta - ay maaaring kinakatawan bilang isang materyal na punto). At ang mga puntong matatagpuan sa isang spherical surface na may radius r g , bumubuo sa pinakaibabaw kung saan ang bilis ng pagtakas ay katumbas ng bilis ng liwanag. Sa pangkalahatang teorya ng relativity, ito ay tinatawag na Schwarzschild singular sphere o ang event horizon (bakit - ito ay magiging malinaw sa ibang pagkakataon).
Nasa halimbawa na ng mga bagay na pamilyar sa atin - ang Earth at ang Araw - malinaw na ang mga black hole ay mga kakaibang bagay. Kahit na ang mga astronomo na nakikitungo sa bagay sa matinding temperatura, densidad at presyon ay itinuturing silang napaka-exotic, at hanggang kamakailan lamang ay hindi lahat ay naniniwala sa kanilang pag-iral. Gayunpaman, ang mga unang indikasyon ng posibilidad ng pagbuo ng mga black hole ay nakapaloob na sa pangkalahatang teorya ng relativity ni A. Einstein, na nilikha noong 1915. Ang Ingles na astronomo na si Arthur Eddington, isa sa mga unang interpreter at popularizer ng teorya ng relativity, noong 1930s ay nakakuha ng isang sistema ng mga equation na naglalarawan sa panloob na istraktura ng mga bituin. Ito ay sumusunod mula sa kanila na ang bituin ay nasa ekwilibriyo sa ilalim ng pagkilos ng magkasalungat na direksyon ng mga puwersa ng gravitational at panloob na presyon na nilikha ng paggalaw ng mainit na mga particle ng plasma sa loob ng luminary at ng presyon ng radiation na nabuo sa kalaliman nito. At nangangahulugan ito na ang bituin ay isang gas ball, sa gitna kung saan mayroong isang mataas na temperatura, unti-unting bumababa patungo sa paligid. Mula sa mga equation, sa partikular, sinundan nito na ang temperatura sa ibabaw ng Araw ay halos 5500 degrees (na medyo pare-pareho sa data ng mga pagsukat ng astronomya), at sa gitna nito ay dapat mayroong mga 10 milyong degree. Pinahintulutan nito si Eddington na gumawa ng isang makahulang konklusyon: sa ganoong temperatura, ang isang thermonuclear na reaksyon ay "nag-apoy", sapat na upang matiyak ang liwanag ng Araw. Ang mga atomic physicist noong panahong iyon ay hindi sumang-ayon dito. Tila sa kanila na ito ay masyadong "malamig" sa bituka ng bituin: ang temperatura doon ay hindi sapat para sa reaksyon na "pumunta". Dito ay sumagot ang galit na galit na teorista: "Maghanap ka ng mas mainit na lugar!"
At sa huli, siya ay naging tama: mayroon talagang isang thermonuclear reaction sa gitna ng bituin (isa pang bagay ay ang tinatawag na "standard solar model", batay sa mga ideya tungkol sa thermonuclear fusion, tila naging maging mali - tingnan, halimbawa, "Agham at buhay" No. 2, 3, 2000). Gayunpaman, ang reaksyon sa gitna ng bituin ay nagaganap, ang bituin ay kumikinang, at ang radiation na lumabas sa kasong ito ay nagpapanatili nito sa isang matatag na estado. Ngunit ngayon ang nukleyar na "gatong" sa bituin ay nasusunog. Ang paglabas ng enerhiya ay humihinto, ang radiation ay napupunta, at ang puwersang pumipigil sa gravitational attraction ay nawawala. Mayroong isang limitasyon sa masa ng isang bituin, pagkatapos nito ang bituin ay nagsisimula nang hindi maibabalik na pag-urong. Ipinapakita ng mga kalkulasyon na nangyayari ito kung ang masa ng bituin ay lumampas sa dalawa o tatlong masa ng araw.
GRAVITATIONAL COLLAPSE
Sa una, ang rate ng pag-urong ng bituin ay maliit, ngunit ang rate nito ay patuloy na tumataas, dahil ang puwersa ng pagkahumaling ay inversely proportional sa parisukat ng distansya. Ang compression ay nagiging hindi maibabalik, walang mga puwersa na may kakayahang kontrahin ang self-gravity. Ang prosesong ito ay tinatawag na gravitational collapse. Ang bilis ng shell ng bituin patungo sa gitna nito ay tumataas, papalapit sa bilis ng liwanag. At dito nagsisimulang gumanap ang mga epekto ng teorya ng relativity.
Ang bilis ng pagtakas ay kinakalkula batay sa mga ideya ng Newtonian tungkol sa likas na katangian ng liwanag. Mula sa punto ng view ng pangkalahatang relativity, ang mga phenomena sa paligid ng isang collapsing star ay nangyayari medyo naiiba. Sa malakas na gravitational field nito, nangyayari ang tinatawag na gravitational redshift. Nangangahulugan ito na ang dalas ng radiation na nagmumula sa isang napakalaking bagay ay inililipat patungo sa mababang mga frequency. Sa limitasyon, sa hangganan ng Schwarzschild sphere, ang dalas ng radiation ay nagiging katumbas ng zero. Ibig sabihin, ang isang tagamasid na nasa labas nito ay hindi makakaalam kung ano ang nangyayari sa loob. Kaya naman ang Schwarzschild sphere ay tinatawag na event horizon.
Ngunit ang pagbabawas ng dalas ay katumbas ng pagbagal ng oras, at kapag naging zero ang dalas, humihinto ang oras. Nangangahulugan ito na ang isang tagamasid sa labas ay makakakita ng isang kakaibang larawan: ang shell ng isang bituin na bumabagsak na may pagtaas ng acceleration, sa halip na maabot ang bilis ng liwanag, ay tumitigil. Mula sa kanyang pananaw, ang contraction ay titigil sa sandaling ang laki ng bituin ay lumalapit sa gravitational radius.
bigote. Hindi niya kailanman makikita ang kahit isang butil na "diving" sa ilalim ng Schwarzschild sphere. Ngunit para sa isang hypothetical observer na nahuhulog sa isang black hole, ang lahat ay magtatapos sa ilang sandali ayon sa kanyang relo. Kaya, ang oras ng pagbagsak ng gravitational para sa isang bituin na kasing laki ng Araw ay magiging 29 minuto, at para sa isang mas siksik at mas compact na neutron star, 1/20,000 lamang ng isang segundo. At narito siya ay nasa problema, konektado sa geometry ng space-time malapit sa isang black hole.
Ang tagamasid ay pumapasok sa isang hubog na espasyo. Malapit sa gravitational radius, ang mga puwersa ng gravitational ay nagiging walang katapusang malaki; iniuunat nila ang rocket kasama ang astronaut-observer sa isang walang katapusang manipis na sinulid na walang katapusang haba. Ngunit siya mismo ay hindi mapapansin ito: ang lahat ng kanyang mga pagpapapangit ay tumutugma sa mga pagbaluktot ng mga coordinate ng space-time. Ang mga pagsasaalang-alang na ito, siyempre, ay tumutukoy sa ideal, hypothetical na kaso. Anumang tunay na katawan ay mapupunit ng tidal forces bago pa man lumapit sa Schwarzschild sphere.
BLACK HOLES DIMENSIONS
Ang laki ng isang black hole, o sa halip, ang radius ng Schwarzschild sphere ay proporsyonal sa masa ng bituin. At dahil ang astrophysics ay hindi nagpapataw ng anumang mga paghihigpit sa laki ng isang bituin, ang isang black hole ay maaaring maging arbitraryong malaki. Kung, halimbawa, ito ay bumangon sa panahon ng pagbagsak ng isang bituin na may mass na 10 8 solar mass (o dahil sa pagsasama ng daan-daang libo, o kahit milyon-milyong medyo maliliit na bituin), ang radius nito ay magiging mga 300 milyong kilometro, dalawang beses ang orbit ng Earth. At ang average na density ng sangkap ng naturang higante ay malapit sa density ng tubig.
Tila, ito ay tiyak na mga itim na butas na matatagpuan sa mga sentro ng mga kalawakan. Sa anumang kaso, ang mga astronomo ngayon ay nagbibilang ng humigit-kumulang limampung mga kalawakan, sa gitna kung saan, sa paghusga sa pamamagitan ng hindi direktang mga palatandaan (pag-uusapan natin ang tungkol sa mga ito sa ibaba), may mga itim na butas na may masa na halos isang bilyon (10 9) solar. Tila, ang ating Galaxy ay mayroon ding sariling black hole; ang masa nito ay tinantya nang tumpak - 2.4. 10 6 ±10% ng masa ng Araw.
Ipinapalagay ng teorya na, kasama ng mga naturang supergiants, ang mga itim na mini-hole na may mass na mga 10 14 g at isang radius na mga 10 -12 cm (ang laki ng atomic nucleus) ay dapat na lumitaw. Maaari silang lumitaw sa mga unang sandali ng pagkakaroon ng Uniberso bilang isang pagpapakita ng isang napakalakas na inhomogeneity ng space-time na may napakalaking density ng enerhiya. Ang mga kondisyon na umiral noon sa Uniberso ay natanto na ngayon ng mga mananaliksik sa malalakas na colliders (mga accelerator sa nagbabanggaan na mga beam). Ang mga eksperimento sa CERN noong unang bahagi ng taong ito ay naging posible upang makakuha ng quark-gluon plasma - bagay na umiral bago ang paglitaw ng mga elementarya na particle. Ang pananaliksik sa ganitong estado ng bagay ay nagpapatuloy sa Brookhaven, ang American accelerator center. Ito ay may kakayahang pabilisin ang mga particle sa mga enerhiya ng isa at kalahati hanggang dalawang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa isang accelerator sa
CERN. Ang paparating na eksperimento ay nagdulot ng malubhang pagkabalisa: magkakaroon ba ng isang itim na mini-hole sa panahon ng pagpapatupad nito, na yumuko sa ating espasyo at sisira sa Earth?
Ang takot na ito ay nagdulot ng napakalakas na tugon kaya napilitan ang gobyerno ng US na magpulong ng isang awtoritatibong komisyon upang subukan ang posibilidad na ito. Ang komisyon, na binubuo ng mga kilalang mananaliksik, ay nagpasiya na ang enerhiya ng accelerator ay masyadong mababa para sa isang black hole na mabuo (ang eksperimentong ito ay inilarawan sa journal Nauka i Zhizn, No. 3, 2000).
PAANO MAKIKITA ANG INVISIBLE
Ang mga itim na butas ay walang naglalabas, kahit na liwanag. Gayunpaman, natutunan ng mga astronomo na makita sila, o sa halip, upang makahanap ng "mga kandidato" para sa tungkuling ito. Mayroong tatlong mga paraan upang makita ang isang black hole.
1. Kinakailangang sundin ang sirkulasyon ng mga bituin sa mga kumpol sa paligid ng isang tiyak na sentro ng grabidad. Kung ito ay lumabas na walang anuman sa sentro na ito, at ang mga bituin ay umiikot, parang, sa paligid ng isang walang laman na lugar, masasabi ng isa nang may sapat na kumpiyansa: mayroong isang itim na butas sa "kawalan ng laman". Ito ay sa batayan na ito na ang pagkakaroon ng isang black hole sa gitna ng ating Galaxy ay ipinapalagay at ang masa nito ay tinantya.
2. Ang isang black hole ay aktibong sumisipsip ng bagay sa sarili nito mula sa nakapalibot na espasyo. Ang interstellar dust, gas, bagay ng kalapit na mga bituin ay nahuhulog dito sa isang spiral, na bumubuo ng tinatawag na accretion disk, katulad ng singsing ng Saturn. (Ito mismo ang nakakatakot sa eksperimento sa Brookhaven: isang itim na mini-hole na lumitaw sa accelerator ay magsisimulang sipsipin ang Earth sa sarili nito, at ang prosesong ito ay hindi mapipigilan ng anumang pwersa.) Paglapit sa Schwarzschild sphere, ang mga particle ay nakakaranas. acceleration at magsimulang mag-radiate sa X-ray range. Ang radiation na ito ay may katangian na spectrum na katulad ng mahusay na pinag-aralan na radiation ng mga particle na pinabilis sa isang synchrotron. At kung ang naturang radiation ay nagmula sa ilang rehiyon ng Uniberso, ligtas na sabihin na dapat mayroong isang black hole doon.
3. Kapag nagsanib ang dalawang black hole, nangyayari ang gravitational radiation. Kinakalkula na kung ang masa ng bawat isa ay humigit-kumulang sampung solar na masa, kung gayon kapag sila ay pinagsama sa loob ng ilang oras, ang enerhiya na katumbas ng 1% ng kanilang kabuuang masa ay ilalabas sa anyo ng mga gravitational wave. Ito ay isang libong beses na higit pa kaysa sa liwanag, init at iba pang enerhiya na inilabas ng Araw sa buong panahon ng pagkakaroon nito - limang bilyong taon. Inaasahan nilang ma-detect ang gravitational radiation sa tulong ng mga obserbatoryo ng gravitational-wave na LIGO at iba pa, na ngayon ay itinatayo sa Amerika at Europa kasama ang partisipasyon ng mga mananaliksik ng Russia (tingnan ang "Science and Life" No. 5, 2000).
Gayunpaman, kahit na ang mga astronomo ay walang pag-aalinlangan tungkol sa pagkakaroon ng mga itim na butas, walang sinuman ang maaaring tiyak na sabihin na eksaktong isa sa mga ito ay matatagpuan sa isang tiyak na punto sa kalawakan. Ang etikang pang-agham, ang pagiging matapat ng mananaliksik ay nangangailangan ng isang hindi malabo na sagot sa tanong na ibinibigay, na hindi pinahihintulutan ang mga pagkakaiba. Hindi sapat na tantyahin ang masa ng isang hindi nakikitang bagay, kailangan mong sukatin ang radius nito at ipakita na hindi ito lalampas sa radius ng Schwarzschild. At kahit sa loob ng ating Galaxy, hindi pa nalulutas ang problemang ito. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga siyentipiko ay nagpapakita ng isang tiyak na pagpigil sa pag-uulat ng kanilang pagtuklas, at ang mga siyentipikong journal ay literal na puno ng mga ulat ng teoretikal na gawain at mga obserbasyon ng mga epekto na maaaring magbigay ng liwanag sa kanilang misteryo.
Totoo, ang mga itim na butas ay mayroon ding isa pang pag-aari, na hinulaan ayon sa teorya, na, marahil, ay gagawing posible na makita ang mga ito. Ngunit, gayunpaman, sa ilalim ng isang kundisyon: ang masa ng black hole ay dapat na mas mababa kaysa sa masa ng Araw.
MAARING "PUTI" ang isang itim na butas
Sa loob ng mahabang panahon, ang mga itim na butas ay itinuturing na sagisag ng kadiliman, mga bagay na sa isang vacuum, sa kawalan ng pagsipsip ng bagay, ay hindi naglalabas ng anuman. Gayunpaman, noong 1974, ipinakita ng sikat na English theorist na si Stephen Hawking na ang mga black hole ay maaaring magtalaga ng temperatura at samakatuwid ay dapat na magningning.
Ayon sa mga konsepto ng quantum mechanics, ang vacuum ay hindi isang void, ngunit isang uri ng "foam of space-time", isang hodgepodge ng virtual (unobservable sa ating mundo) na mga particle. Gayunpaman, ang pagbabago-bago ng quantum energy ay may kakayahang "ihagis" ang isang pares ng particle-antiparticle sa labas ng vacuum. Halimbawa, kapag nagbanggaan ang dalawa o tatlong gamma quanta, lilitaw ang isang electron at isang positron na parang mula sa wala. Ito at ang mga katulad na phenomena ay paulit-ulit na naobserbahan sa mga laboratoryo.
Ito ay quantum fluctuations na tumutukoy sa mga proseso ng radiation mula sa mga black hole. Kung ang isang pares ng mga particle na may energies E at -E(ang kabuuang enerhiya ng pares ay zero), lumitaw sa paligid ng Schwarzschild sphere, ang karagdagang kapalaran ng mga particle ay magkakaiba. Maaari silang mapuksa kaagad o pumunta sa ilalim ng abot-tanaw ng kaganapan nang magkasama. Sa kasong ito, ang estado ng black hole ay hindi magbabago. Ngunit kung isang butil lamang ang napupunta sa ilalim ng abot-tanaw, ang nagmamasid ay magrerehistro ng isa pa, at tila sa kanya na ito ay nabuo ng isang black hole. Sa kasong ito, isang black hole na sumisipsip ng isang particle na may enerhiya -E, ay magbabawas ng enerhiya nito, at may enerhiya E- pagtaas.
Kinakalkula ni Hawking ang mga rate kung saan napupunta ang lahat ng mga prosesong ito, at dumating sa konklusyon: ang posibilidad ng pagsipsip ng mga particle na may negatibong enerhiya ay mas mataas. Nangangahulugan ito na ang black hole ay nawawalan ng enerhiya at masa - ito ay sumingaw. Bilang karagdagan, ito ay nagliliwanag bilang isang ganap na itim na katawan na may temperatura T = 6 . 10 -8 M may / M kelvins, saan M c ay ang masa ng Araw (2.1033 g), M ay ang masa ng black hole. Ang simpleng relasyon na ito ay nagpapakita na ang temperatura ng isang black hole na may mass na anim na beses kaysa sa Araw ay isang daang milyon ng isang degree. Malinaw na ang gayong malamig na katawan ay halos wala, at ang lahat ng mga argumento sa itaas ay nananatiling wasto. Isa pang bagay - mini-hole. Madaling makita na may masa na 10 14 -10 30 gramo, sila ay pinainit hanggang sampu-sampung libong digri at puti ang init! Gayunpaman, dapat itong agad na tandaan na walang mga kontradiksyon sa mga katangian ng mga black hole: ang radiation na ito ay ibinubuga ng isang layer sa itaas ng Schwarzschild sphere, at hindi sa ibaba nito.
Kaya, ang itim na butas, na tila permanenteng nagyelo na bagay, sa malao't madali ay nawawala, sumingaw. Bukod dito, habang ito ay "nakakawalan ng timbang", ang rate ng pagsingaw ay tumataas, ngunit ito ay tumatagal pa rin ng napakahabang panahon. Tinatayang ang mga mini-hole na tumitimbang ng 10 14 gramo, na lumitaw kaagad pagkatapos ng Big Bang 10-15 bilyong taon na ang nakalilipas, ay dapat na ganap na sumingaw sa ating panahon. Sa huling yugto ng kanilang buhay, ang kanilang temperatura ay umabot sa napakalaking halaga, kaya ang mga produkto ng pagsingaw ay dapat na mga particle ng napakataas na enerhiya. Posibleng sila ang bumubuo ng malawak na atmospheric shower - mga EAS sa kapaligiran ng Earth. Sa anumang kaso, ang pinagmulan ng anomalously high-energy particle ay isa pang mahalaga at kawili-wiling problema na maaaring malapit na nauugnay sa hindi gaanong kapana-panabik na mga tanong ng black hole physics.
Karamihan sa mga tao ay may malabo o hindi tamang ideya kung ano ang mga black hole. Samantala, ito ay mga pandaigdigan at makapangyarihang mga bagay ng Uniberso, kung ihahambing sa kung saan ang ating Planeta at ang buong buhay natin ay wala.
Kakanyahan
Ito ay isang bagay sa kalawakan na may napakalaking gravity na sinisipsip nito ang lahat ng bagay na nasa loob ng mga limitasyon nito. Sa katunayan, ang black hole ay isang bagay na hindi man lang naglalabas ng liwanag at yumuko sa space-time. Kahit na ang oras ay dumadaloy nang mas mabagal malapit sa mga black hole.
Sa katunayan, ang pagkakaroon ng mga black hole ay isang teorya lamang (at isang kaunting pagsasanay). Ang mga siyentipiko ay may mga pagpapalagay at praktikal na karanasan, ngunit hindi pa posible na pag-aralan nang mabuti ang mga black hole. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga itim na butas ay kondisyon na tinatawag na lahat ng mga bagay na akma sa paglalarawang ito. Ang mga itim na butas ay maliit na pinag-aralan, at samakatuwid ay maraming mga katanungan ang nananatiling hindi nalutas.
Ang anumang black hole ay may horizon ng kaganapan - ang hangganan na iyon, pagkatapos nito ay walang makakalabas. Bukod dito, kapag mas malapit ang isang bagay sa isang black hole, mas mabagal ang paggalaw nito.
Edukasyon
Mayroong ilang mga uri at paraan ng pagbuo ng mga black hole:
- ang pagbuo ng mga black hole bilang resulta ng pagbuo ng uniberso. Ang gayong mga black hole ay lumitaw kaagad pagkatapos ng Big Bang.
- namamatay na mga bituin. Kapag nawalan ng enerhiya ang isang bituin at huminto ang mga reaksiyong thermonuclear, nagsisimulang lumiit ang bituin. Depende sa antas ng compression, ang mga neutron star, white dwarf at, sa katunayan, ang mga black hole ay nakikilala.
- pagkuha sa pamamagitan ng eksperimento. Halimbawa, sa isang collider, maaari kang lumikha ng isang quantum black hole.
Mga bersyon
Maraming mga siyentipiko ang may hilig na maniwala na ang mga black hole ay nagtatapon ng lahat ng hinihigop na bagay sa ibang lugar. Yung. dapat mayroong "mga puting butas" na gumagana sa ibang prinsipyo. Kung maaari kang makapasok sa isang itim na butas, ngunit hindi ka makalabas, kung gayon hindi ka makapasok sa isang puting butas. Ang pangunahing argumento ng mga siyentipiko ay ang matalim at malakas na pagsabog ng enerhiya na naitala sa kalawakan.
Ang mga string theorists ay karaniwang lumikha ng kanilang sariling modelo ng isang black hole, na hindi sumisira ng impormasyon. Ang kanilang teorya ay tinatawag na "Fuzzball" - ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang sagutin ang mga tanong na may kaugnayan sa singularity at ang pagkawala ng impormasyon.
Ano ang singularidad at pagkawala ng impormasyon? Ang singularity ay isang punto sa espasyo na nailalarawan sa pamamagitan ng walang katapusang presyon at density. Marami ang nalilito sa katotohanan ng singularity, dahil ang mga physicist ay hindi maaaring gumana sa walang katapusang mga numero. Marami ang sigurado na mayroong isang singularidad sa isang black hole, ngunit ang mga katangian nito ay inilarawan nang napakababaw.
Sa madaling salita, lahat ng problema at hindi pagkakaunawaan ay nagmumula sa relasyon sa pagitan ng quantum mechanics at gravity. Sa ngayon, ang mga siyentipiko ay hindi makakalikha ng isang teorya na nagbubuklod sa kanila. Iyon ang dahilan kung bakit may mga problema sa isang black hole. Pagkatapos ng lahat, ang isang black hole ay tila sumisira sa impormasyon, ngunit ang mga pundasyon ng quantum mechanics ay nilabag. Bagaman kamakailan lamang, tila nalutas na ni S. Hawking ang isyung ito, na nagsasabi na ang impormasyon sa mga black hole ay hindi pa rin nasisira.
mga stereotype
Una, ang mga black hole ay hindi maaaring umiral nang walang katiyakan. At lahat salamat sa pagsingaw ng Hawking. Samakatuwid, hindi dapat isipin ng mga itim na butas na malaon o huli ay lalamunin ang Uniberso.
Pangalawa, hindi magiging black hole ang ating Araw. Dahil ang masa ng aming bituin ay hindi sapat. Ang ating araw ay mas malamang na maging isang puting dwarf (at hindi iyon isang katotohanan).
Pangatlo, hindi sisirain ng Large Hadron Collider ang ating Earth sa pamamagitan ng paggawa ng black hole. Kahit na sadyang gumawa sila ng black hole at "ilabas" ito, dahil sa maliit na sukat nito, sisipsip nito ang ating planeta sa napakatagal na panahon.
Pang-apat, huwag isipin na ang black hole ay isang "butas" sa kalawakan. Ang black hole ay isang spherical na bagay. Samakatuwid ang karamihan ng mga opinyon na ang mga black hole ay humahantong sa isang parallel na uniberso. Gayunpaman, ang katotohanang ito ay hindi pa napatunayan.
Ikalima, walang kulay ang black hole. Natutukoy ito alinman sa pamamagitan ng X-ray o laban sa background ng iba pang mga kalawakan at bituin (lens effect).
Dahil sa ang katunayan na ang mga tao ay madalas na nalilito ang mga itim na butas sa mga wormhole (na talagang umiiral), ang mga konsepto na ito ay hindi nakikilala sa mga ordinaryong tao. Ang wormhole ay talagang nagpapahintulot sa iyo na lumipat sa espasyo at oras, ngunit sa ngayon lamang sa teorya.
Mga kumplikadong bagay sa simpleng termino
Mahirap ilarawan ang gayong kababalaghan bilang isang black hole sa mga simpleng termino. Kung itinuturing mo ang iyong sarili na isang techie na bihasa sa eksaktong mga agham, ipinapayo ko sa iyo na basahin ang mga gawa ng mga siyentipiko nang direkta. Kung nais mong malaman ang higit pa tungkol sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, pagkatapos ay basahin ang mga sinulat ni Stephen Hawking. Marami siyang ginawa para sa agham, at lalo na sa larangan ng black holes. Ang pagsingaw ng mga black hole ay ipinangalan sa kanya. Siya ay isang tagasuporta ng pedagogical na diskarte, at samakatuwid ang lahat ng kanyang mga gawa ay mauunawaan kahit na sa isang ordinaryong tao.
Mga Aklat:
- Black Holes at Young Universe, 1993.
- Mundo sa maikling salita 2001.
- "Ang Pinakamaikling Kasaysayan ng Uniberso 2005" ng taon.
Lalo kong nais na irekomenda ang kanyang mga sikat na pelikula sa agham, na magsasabi sa iyo sa isang naiintindihan na wika hindi lamang tungkol sa mga black hole, kundi pati na rin sa Uniberso sa pangkalahatan:
- "Ang Uniberso ni Stephen Hawking" - isang serye ng 6 na yugto.
- "Deep into the Universe with Stephen Hawking" - isang serye ng 3 episode.
Ang lahat ng mga pelikulang ito ay isinalin sa Russian at madalas na ipinapakita sa Discovery channel.
Salamat sa iyong atensyon!
Kamakailang mga tip sa Agham at Teknolohiya:
Nakatulong ba sa iyo ang payong ito? Maaari mong tulungan ang proyekto sa pamamagitan ng pagbibigay ng anumang halaga na gusto mo para sa pagpapaunlad nito. Halimbawa, 20 rubles. O higit pang mga:)
