Kuin kaksi aurinkoa: kuviin ikuistettiin tähden pisin kuolema mustassa aukossa. Musta aukko on maailmankaikkeuden salaperäisin esine

Tutkijat epäilivät, että mustan aukon radiosäteilyn voimakkuus riippuu lisääntymisnopeudesta, mutta he eivät ole aiemmin havainneet tätä yhteyttä suoraan.

Kuten Rakkaus Haha Vau Surullinen Vihainen

Maailmanlaajuinen teleskooppiverkko vastaanotti 11. marraskuuta 2014 signaaleja räjähdyksestä, joka tapahtui 300 miljoonan valovuoden päässä Maasta, kun musta aukko repi halki ohi kulkevan tähden. Tähtitieteilijät ovat kohdistaneet tapahtumaan muilla kaukoputkilla, jotka ovat paljastaneet enemmän siitä, kuinka mustat aukot kuluttavat ainetta ja säätelevät galaksien kasvua.

Massachusetts Institute of Technologyn (USA) ja Johns Hopkinsin yliopiston (USA) tutkijat havaitsivat radiosignaaleja, jotka leikkaavat 90 % noiden kaukaisten röntgenpurskeiden kanssa, mutta esiintyvät 13 päivän viiveellä niistä. He uskovat, että tiedot ovat todisteita suuren energian hiukkasten jättimäisestä suihkusta, joka pakenee mustasta aukosta tähtimateriaalin putoamisen seurauksena.

Taiteilijan näkemä tähtien imeytyminen mustaan ​​aukkoon. Luotto: ESO / L. Calçada

Tutkimuksen johtava kirjoittaja Dehei Pasham uskoo, että mustasta aukosta sinkoutuneen suihkun voimaa säätelee jotenkin nopeus, jolla se syöttää tuhoutunutta tähteä. "Täysi" musta aukko luo vahvan suihkun, kun taas aliravittu musta aukko tuottaa heikon suihkun tai ei ollenkaan. Tiedemiehet epäilivät päästöjen voimakkuuden riippuvan lisääntymisnopeudesta, mutta he eivät ole aiemmin havainneet tätä yhteyttä suoraan.

Keskustelun aihe

Mustan aukon evoluution teoreettisten mallien ja kaukaisten galaksien havaintojen perusteella tiedemiehillä on yleinen käsitys siitä, mitä tapahtuu vuorovesituhotapahtuman aikana: kun tähti ohittaa mustan aukon läheltä, mustan aukon vetovoima indusoi vuorovesivoimia tähteen. , samalla tavalla kuin kuu luo valtamerten vuoroveden Maahan. Mustan aukon painovoima on niin valtava, että se voi tuhota tähden. Tähtien roskat putoavat materiaalipyörteeseen, joka ruokkii hirviötä.

Koko prosessi tuottaa valtavia energiapurskeita koko sähkömagneettisen spektrin läpi. Tiedemiehet ovat havainneet niitä optisissa, ultravioletti- ja röntgenkaistoissa sekä radioaalloissa. Röntgensäteiden lähteen uskotaan olevan akkretion kiekon sisäalueilta peräisin olevaa ultrakylmää materiaalia, joka on putoamassa mustaan ​​aukkoon, kun taas optista ja ultraviolettisäteilyä tulee todennäköisesti akkretiolevyn ulkoalueilta.

Siitä huolimatta, mikä aiheuttaa radiosäteilyä vuorovesituhojen aikana, keskustellaan edelleen. Jotkut tutkijat spekuloivat, että tähtien räjähdyksen hetkellä iskuaalto etenee ulospäin ja kiihottaa ympäristössä olevia plasmahiukkasia, jotka puolestaan ​​lähettävät radioaaltoja. Tällaisessa skenaariossa kuva radioaalloista olisi radikaalisti erilainen kuin tähtijätteistä lähtevien röntgensäteiden kuva, ja uusi tutkimus haastaa tämän paradigman.

Vaihtokuvio

Dehei Pasham ja hänen kollegansa Sjort van Welzen Johns Hopkins -yliopistosta tarkastelivat tietoja, jotka on tallennettu vuonna 2014 All-sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN) -teleskooppiverkon avulla. Pian tämän löydön jälkeen useat kaukoputket keskittyivät tähän epätavalliseen tapahtumaan. Tutkijat seurasivat kolmen kaukoputken radiohavaintoja 180 päivän ajalta ja havaitsivat selkeän yhteensopivuuden saman tapahtuman röntgentietojen kanssa, vaikkakin ajallisesti hieman siirtyneenä. Tähtitieteilijät ovat havainneet, että tietojoukot ovat 90 prosenttia samankaltaisia ​​13 päivän vuorossa. Toisin sanoen röntgenspektrin vaihtelut 13 päivän jälkeen ilmestyivät radioalueella.

"Vain fyysinen prosessi voi määrittää tällaisen suhteen, joka jollakin tavalla yhdistää akkretion virran röntgensäteet radion tuotantoalueeseen", Dehei Pasham selittää.

Samoista tiedoista tutkijat ovat laskeneet, että röntgensäteilyä tuottavan alueen koko on noin 25 kertaa Auringon koko, kun taas radiosäteilyä lähettävän alueen koko on noin 400 000 kertaa Auringon säde. Ryhmä spekuloi, että radioaaltoja lähettää korkeaenergisten hiukkasten suihku, joka alkoi virrata ulos mustasta aukosta pian sen jälkeen, kun se oli absorboinut materiaalia tuhoutuneesta tähdestä.

Koska suihkun alue, jossa radioaallot muodostuivat, on uskomattoman tiheästi täynnä elektroneja, suurin osa säteilystä absorboitui välittömästi muihin elektroneihin. Vasta kun elektronit liikkuivat suihkua pitkin, radioaallot vapautuivat. Tämä oli signaali, jonka tutkijat lopulta löysivät. Siten suihkun tehoa säätelee lisääntymisnopeus, jolla musta aukko absorboi röntgensäteilyä lähettäviä tähtijätteitä.

Tri Jane Lisin Dai ja professori Enrico Ramirez-Ruiz Niels Bohr Institutesta esittelivät tärkeän tietokonemallin. Sitä voidaan käyttää tutkimaan vuoroveden tuhoa - harvinaisia ​​mutta erittäin voimakkaita tapahtumia galaktisissa keskuksissa.

Vuorovesien tuhoutuminen

Jokaisen suuren galaksin keskellä on supermassiivinen musta aukko, joka on miljoonia ja miljardeja kertoja Auringon massa. Mutta useimpia niistä on vaikea havaita, koska ne eivät lähetä säteilyä. Tämä tapahtuu, kun tietyn muotoinen materiaali vedetään mustan aukon erittäin voimakkaaseen gravitaatiokenttään. Noin 10 000 vuoden välein yhdessä galaksissa tähti lähestyy vaarallista etäisyyttä reikään, ja jälkimmäisen painovoima repii kohteen. Tätä tapahtumaa kutsutaan gravitaatiovedeksi.

Tässä prosessissa musta aukko täytetään tähtijätteellä tietyn ajan. Kun tähtikaasu imeytyy, vapautuu valtava määrä säteilyä. Tämän avulla voit tutkia reiän ominaisuuksia.

Yhdistetty malli

Nousuveden aikana jotkut reiät lähettävät röntgensäteitä, kun taas toiset lähettävät näkyvää valoa ja UV-säteilyä. On tärkeää ymmärtää tämä monimuotoisuus ja koota koko palapeli. Uudessa mallissa he yrittivät ottaa huomioon maanpäällisen tarkkailijan katselukulman. Tiedemiehet tutkivat maailmankaikkeutta, mutta galaksit suuntautuvat satunnaisella tavalla.

Uusi malli yhdistää elementtejä yleisestä suhteellisuusteoriasta, magneettikentästä, säteilystä ja kaasusta, minkä ansiosta on mahdollista tarkastella vuorovesitapahtumaa eri näkökulmista ja kerätä kaikki toiminnot yhdeksi rakenteeksi.

Yhteistyö ja tulevaisuudennäkymät

Työ tehtiin mahdolliseksi Niels Bohr Instituten ja Kalifornian yliopiston Santa Cruzissa yhteistyössä. Myös Marylandin yliopiston tutkijat liittyivät mukaan. Ongelman ratkaisemiseksi käytettiin nykyaikaisia ​​laskentatyökaluja. Läpimurto antoi perspektiiviä nopeasti kasvavalle tutkimusalalle.

Loputon universumi on täynnä salaisuuksia, mysteereitä ja paradokseja. Huolimatta siitä, että moderni tiede on tehnyt valtavan harppauksen eteenpäin avaruustutkimuksessa, paljon tässä loputtomassa maailmassa on edelleen käsittämätöntä ihmisen maailmankuvalle. Tiedämme paljon tähdistä, sumuista, klusteista ja planeetoista. Universumin laajuudessa on kuitenkin sellaisia ​​esineitä, joiden olemassaolosta voimme vain arvailla. Tiedämme esimerkiksi hyvin vähän mustista aukoista. Perustieto ja tieto mustien aukkojen luonteesta perustuu oletuksiin ja arvauksiin. Astrofyysikot ja atomitutkijat ovat kamppailleet tämän asian kanssa yli kymmenen vuoden ajan. Mikä on musta aukko avaruudessa? Mikä on tällaisten esineiden luonne?

Puhutaan mustista aukoista selkeällä kielellä

Jotta voisi kuvitella, miltä musta aukko näyttää, riittää nähdä tunnelista lähtevän junan häntä. Viimeisen vaunun merkkivalot pienenevät, kun juna syvenee tunneliin, kunnes ne katoavat kokonaan näkökentästä. Toisin sanoen nämä ovat esineitä, joissa jopa valo katoaa hirviömäisen vetovoiman vuoksi. Alkuainehiukkaset, elektronit, protonit ja fotonit eivät pysty ylittämään näkymätöntä estettä, putoamaan tyhjyyden mustaan ​​kuiluun, joten tällaista aukkoa avaruudessa kutsutaan mustaksi. Hänen sisällään ei ole pienintäkään valopilkkua, silkkaa mustaa ja ääretöntä. Mitä mustan aukon toisella puolella on, ei tiedetä.

Tällä avaruuspölynimurilla on valtava painovoima, ja se pystyy nielemään kokonaisen galaksin kaikkine tähtijoukkoineen ja -superklusteineen sekä käynnistäessään sumuja ja pimeää ainetta. Kuinka tämä on mahdollista? Voidaan vain arvailla. Tässä tapauksessa tuntemamme fysiikan lait halkeavat eivätkä anna selitystä tapahtuville prosesseille. Paradoksin ydin on siinä, että tietyssä universumin osassa kappaleiden painovoiman vuorovaikutus määräytyy niiden massan mukaan. Niiden laadullinen ja määrällinen koostumus ei vaikuta prosessiin, jossa yksi kohde imeytyy toiseen kohteeseen. Saavutettuaan kriittisen määrän tietyllä alueella hiukkaset siirtyvät vuorovaikutuksen toiselle tasolle, jossa gravitaatiovoimista tulee vetovoimaa. Painovoiman vaikutuksesta oleva kappale, esine, aine tai aine alkaa kutistua ja saavuttaa valtavan tiheyden.

Suunnilleen tällaisia ​​prosesseja tapahtuu neutronitähden muodostumisen aikana, jolloin tähtiaine puristuu tilavuudeltaan sisäisen painovoiman vaikutuksesta. Vapaat elektronit yhdistyvät protonien kanssa muodostaen sähköisesti neutraaleja hiukkasia - neutroneja. Tämän aineen tiheys on valtava. Jalostetun sokerin palan kokoinen ainehiukkanen painaa miljardeja tonneja. Tässä on tarkoituksenmukaista palauttaa mieleen yleinen suhteellisuusteoria, jossa tila ja aika ovat jatkuvia suureita. Näin ollen pakkausprosessia ei voida pysäyttää puolivälissä, eikä sillä siksi ole rajoituksia.

Mahdollisesti musta aukko näyttää aukolta, jossa voi tapahtua siirtymä tilasta toiseen. Samalla tilan ja ajan ominaisuudet muuttuvat, pyörien aika-avaruussuppiloksi. Tämän suppilon pohjan saavuttaessa mikä tahansa aine hajoaa kvanteiksi. Mitä on mustan aukon, tämän jättimäisen aukon, toisella puolella? Ehkä on olemassa toinen tila, jossa muut lait toimivat ja aika virtaa päinvastaiseen suuntaan.

Suhteellisuusteorian yhteydessä mustan aukon teoria näyttää tältä. Avaruuden pisteessä, jossa gravitaatiovoimat ovat puristaneet minkä tahansa aineen mikroskooppisiin kokoihin, on valtava vetovoima, jonka suuruus kasvaa äärettömään. Aikapoimu ilmestyy, ja avaruus on kaareva ja sulkeutuu yhdessä pisteessä. Mustan aukon peittämät esineet eivät pysty vastustamaan tämän hirvittävän pölynimurin vetovoimaa yksinään. Edes kvanttien hallussa oleva valonnopeus ei anna alkuainehiukkasten voittaa painovoimaa. Mikä tahansa sellaiseen pisteeseen osuva kappale lakkaa olemasta aineellinen esine ja sulautuu tila-aikakuplaan.

Mustat aukot tieteen näkökulmasta

Miten mustat aukot muodostuvat? Varmaa vastausta ei tule. Universumissa on monia paradokseja ja ristiriitoja, joita ei voida selittää tieteen näkökulmasta. Einsteinin suhteellisuusteoria sallii vain teoreettisen selityksen tällaisten esineiden luonteesta, mutta kvanttimekaniikka ja fysiikka ovat tässä tapauksessa vaiti.

Yritetään selittää tapahtuvia prosesseja fysiikan laeilla, kuva näyttää tältä. Esine muodostuu massiivisen tai supermassiivisen avaruuskappaleen jättimäisen painovoiman puristumisen seurauksena. Tätä prosessia kutsutaan tieteellisesti gravitaatioksi romahdukseksi. Termi "musta aukko" kuulosti tiedeyhteisössä ensimmäisen kerran vuonna 1968, kun amerikkalainen tähtitieteilijä ja fyysikko John Wheeler yritti selittää tähtien romahtamisen tilaa. Hänen teoriansa mukaan painovoiman romahtamisen läpikäyneen massiivisen tähden tilalle syntyy tilallinen ja ajallinen aukko, jossa jatkuvasti kasvava puristus vaikuttaa. Kaikki, mistä tähti koostui, menee itsestään.

Tämän selityksen avulla voimme päätellä, että mustien aukkojen luonne ei liity millään tavalla maailmankaikkeudessa tapahtuviin prosesseihin. Kaikki mitä tämän kohteen sisällä tapahtuu, ei heijastu millään tavalla ympäröivään tilaan yhdellä "MUTTA". Mustan aukon painovoima on niin voimakas, että se taivuttaa tilaa ja pakottaa galaksit kiertämään mustien aukkojen ympärillä. Näin ollen syy siihen, miksi galaksit ovat spiraalien muotoisia, tulee selväksi. Kuinka kauan valtava Linnunradan galaksi katoaa supermassiivisen mustan aukon kuiluun, ei ole tiedossa. Mielenkiintoinen tosiasia on, että mustia aukkoja voi ilmaantua missä tahansa ulkoavaruudessa, missä tähän luodaan ihanteelliset olosuhteet. Tällainen ajassa ja avaruudessa tapahtuva laskos neutraloi valtavat nopeudet, joilla tähdet pyörivät ja liikkuvat galaksiavaruudessa. Aika mustassa aukossa virtaa toisessa ulottuvuudessa. Tällä alueella mikään painovoimalaki ei sovellu tulkittavaksi fysiikan näkökulmasta. Tätä tilaa kutsutaan mustan aukon singulariteettiksi.

Mustat aukot eivät näytä ulkoisia tunnistusmerkkejä, vaan niiden olemassaolo voidaan arvioida muiden avaruusobjektien käyttäytymisen perusteella, joihin gravitaatiokentät vaikuttavat. Koko kuva elämän ja kuoleman taistelusta tapahtuu mustan aukon rajalla, joka on peitetty kalvolla. Tätä suppilon kuvitteellista pintaa kutsutaan "tapahtumahorisontiksi". Kaikki, mitä näemme tähän rajaan asti, on konkreettista ja aineellista.

Skenaariot mustien aukkojen muodostumisesta

John Wheelerin teoriaa kehitettäessä voimme päätellä, että mustien aukkojen salaisuus ei todennäköisesti ole muodostumassa. Musta aukko muodostuu neutronitähden romahtamisen seurauksena. Lisäksi tällaisen esineen massan tulisi ylittää Auringon massa vähintään kolme kertaa. Neutronitähti supistuu, kunnes sen oma valo ei enää pääse pakoon painovoiman tiukasta syleilystä. Tähti voi kutistua ja synnyttää mustan aukon koolle rajansa. Tätä sädettä kutsutaan gravitaatiosäteeksi. Massiivisten tähtien kehityksen loppuvaiheessa gravitaatiosäteen tulisi olla useita kilometrejä.

Nykyään tutkijat ovat saaneet satunnaisia ​​todisteita mustien aukkojen läsnäolosta tusinassa röntgensäteen binaarissa. Röntgentähdillä, pulsarilla tai pursottimella ei ole kiinteää pintaa. Lisäksi niiden massa on suurempi kuin kolmen auringon massa. Ulkoavaruuden nykyinen tila Cygnuksen tähdistössä, röntgentähti Cygnus X-1, mahdollistaa näiden omituisten esineiden muodostumisen jäljittämisen.

Tutkimusten ja teoreettisten oletusten perusteella on olemassa neljä skenaariota mustien tähtien muodostumiselle tieteessä nykyään:

• massiivisen tähden painovoiman romahtaminen sen evoluution viimeisessä vaiheessa;
• galaksin keskialueen romahtaminen;
• mustien aukkojen muodostuminen alkuräjähdyksen aikana;
• kvanttimustien aukkojen muodostuminen.

Ensimmäinen skenaario on realistisin, mutta nykyään tuttujen mustien tähtien määrä ylittää tunnettujen neutronitähtien määrän. Ja universumin ikä ei ole niin suuri, että niin suuri määrä massiivisia tähtiä voisi käydä läpi koko evoluutioprosessin.

Toisella skenaariolla on oikeus elämään, ja tästä on elävä esimerkki - supermassiivinen musta aukko Jousimies A *, joka sijaitsee galaksimme keskellä. Tämän kohteen massa on 3,7 auringon massaa. Tämän skenaarion mekanismi on samanlainen kuin painovoiman romahtamisen skenaario, sillä ainoa ero on, että romahdus ei ole tähti, vaan tähtienvälinen kaasu. Gravitaatiovoimien vaikutuksesta kaasu puristuu kriittiseen massaan ja tiheyteen. Kriittisellä hetkellä aine hajoaa kvanteiksi muodostaen mustan aukon. Tämä teoria on kuitenkin kyseenalainen, koska äskettäin Columbian yliopiston tähtitieteilijät ovat tunnistaneet mustan aukon Jousimies A * satelliitit. Ne osoittautuivat moniksi pieniksi mustiksi aukoksi, jotka luultavasti muodostuivat toisella tavalla.

Kolmas skenaario on teoreettisempi ja liittyy Big Bang -teorian olemassaoloon. Universumin muodostumishetkellä osa aineesta ja gravitaatiokentistä koki vaihteluja. Toisin sanoen prosessit valitsivat toisen polun, joka ei liittynyt kvanttimekaniikan ja ydinfysiikan tunnettuihin prosesseihin.

Viimeinen skenaario keskittyy ydinräjähdyksen fysiikkaan. Ainehyytyissä ydinreaktioiden prosessissa gravitaatiovoimien vaikutuksesta tapahtuu räjähdys, jonka paikalle muodostuu musta aukko. Aine räjähtää sisäänpäin ja imee kaikki hiukkaset.

Mustien aukkojen olemassaolo ja kehitys

Karkea käsitys tällaisten outojen avaruusobjektien luonteesta on mielenkiintoista jotain muuta. Mitkä ovat mustien aukkojen todelliset koot, kuinka nopeasti ne kasvavat? Mustien aukkojen koko määräytyy niiden painovoimasäteen mukaan. Mustien aukkojen tapauksessa mustan aukon säde määräytyy sen massan mukaan ja sitä kutsutaan Schwarzschildin säteeksi. Esimerkiksi, jos esineen massa on yhtä suuri kuin planeettamme massa, niin Schwarzschildin säde on tässä tapauksessa 9 mm. Päävalaisimemme säde on 3 km. 108 aurinkomassan omaavan tähden tilalle muodostuneen mustan aukon keskimääräinen tiheys on lähellä veden tiheyttä. Tällaisen muodostelman säde on 300 miljoonaa kilometriä.

On todennäköistä, että tällaiset jättimäiset mustat aukot sijaitsevat galaksien keskellä. Tähän mennessä tunnetaan 50 galaksia, joiden keskellä on valtavia ajallisia ja spatiaalisia kaivoja. Tällaisten jättiläisten massa on miljardeja Auringon massasta. Voidaan vain kuvitella, kuinka valtava ja hirviömäinen vetovoima sellaisella reiällä on.

Mitä tulee pieniin reikiin, nämä ovat miniesineitä, joiden säde saavuttaa mitättömät arvot, vain 10¯¹² cm. Tällaisen murun massa on 10¹4gr. Tällaisia ​​muodostelmia syntyi alkuräjähdyksen aikaan, mutta ajan myötä niiden koko kasvoi ja nykyään ne leijuvat ulkoavaruudessa hirviöinä. Olosuhteet, joissa pienten mustien aukkojen muodostuminen tapahtui, tutkijat yrittävät nykyään luoda uudelleen maanpäällisissä olosuhteissa. Näitä tarkoituksia varten tehdään kokeita elektronitörmäyslaitteissa, joiden avulla alkuainehiukkaset kiihdytetään valonnopeuteen. Ensimmäiset kokeet tekivät mahdolliseksi saada laboratorio-olosuhteissa kvarkkigluoniplasmaa - ainetta, joka oli olemassa maailmankaikkeuden muodostumisen kynnyksellä. Tällaiset kokeet antavat meille mahdollisuuden toivoa, että musta aukko maapallolla on ajan kysymys. On toinen asia, tuleeko tällainen ihmistieteen saavutus katastrofiksi meille ja planeetallemme. Luomalla keinotekoisen mustan aukon voimme avata Pandoran lippaan.

Viimeaikaiset havainnot muista galakseista ovat antaneet tutkijoille mahdollisuuden löytää mustia aukkoja, joiden koot ylittävät kaikki kuviteltavissa olevat odotukset ja oletukset. Tällaisten kohteiden kanssa tapahtuva evoluutio antaa mahdollisuuden ymmärtää paremmin, miksi mustien aukkojen massa kasvaa, mikä on sen todellinen raja. Tutkijat ovat tulleet siihen johtopäätökseen, että kaikki tunnetut mustat aukot ovat kasvaneet todelliseen kokoonsa 13-14 miljardissa vuodessa. Kokoero johtuu ympäröivän tilan tiheydestä. Jos mustalla aukolla on tarpeeksi ravintoa painovoiman ulottuvilla, se kasvaa harppauksin saavuttaen satojen ja tuhansien aurinkomassojen massan. Tästä johtuu tällaisten galaksien keskellä sijaitsevien objektien jättimäinen koko. Massiivinen tähtijoukko, valtavat massat tähtienvälistä kaasua ovat runsaasti kasvun ravintoa. Kun galaksit sulautuvat yhteen, mustat aukot voivat sulautua yhteen muodostaen uuden supermassiivisen objektin.

Evoluutioprosessien analyysin perusteella on tapana erottaa kaksi mustien aukkojen luokkaa:

• esineet, joiden massa on 10 kertaa auringon massa;
• massiivisia esineitä, joiden massa on satoja tuhansia, miljardeja auringon massoja.

Siellä on mustia aukkoja, joiden keskimääräinen massa on 100-10 tuhatta auringon massaa, mutta niiden luonne on edelleen tuntematon. Jokaista galaksia kohden on noin yksi tällainen kohde. Röntgentähtien tutkiminen mahdollisti 12 miljoonan valovuoden etäisyydellä M82-galaksista kaksi keskimassasta mustaa aukkoa kerralla. Yhden kohteen massa vaihtelee välillä 200-800 auringon massaa. Toinen esine on paljon suurempi ja sen massa on 10-40 tuhatta auringon massaa. Tällaisten esineiden kohtalo on mielenkiintoinen. Ne sijaitsevat lähellä tähtijoukkoja, ja ne houkuttelevat vähitellen supermassiivista mustaa aukkoa, joka sijaitsee galaksin keskiosassa.

Planeettamme ja mustat aukot

Huolimatta vihjeiden etsimisestä mustien aukkojen luonteesta, tiedemaailma on huolissaan mustan aukon paikasta ja roolista Linnunradan galaksin ja erityisesti Maaplaneetan kohtalossa. Linnunradan keskellä oleva ajan ja tilan poimu imee vähitellen kaikki ympärillään olevat esineet. Mustassa aukossa on jo nielty miljoonia tähtiä ja biljoonia tonneja tähtienvälistä kaasua. Ajan myötä käänne tulee Joutsenen ja Jousimiehen käsivarsille, joissa aurinkokunta sijaitsee kulkiessaan 27 tuhatta valovuotta.

Toinen lähellä oleva supermassiivinen musta aukko sijaitsee Andromedan galaksin keskiosassa. Se on noin 2,5 miljoonan valovuoden päässä. Todennäköisesti siihen asti, kun objektimme Jousimies A * nielaisee oman galaksinsa, meidän pitäisi odottaa kahden vierekkäisen galaksin yhdistymistä. Näin ollen kaksi supermassiivista mustaa aukkoa sulautuvat yhdeksi, kauheaksi ja hirviömäiseksi.

Pienet mustat aukot ovat täysin eri asia. Muutaman sentin säteellä oleva musta aukko riittää nielemään maapallon. Ongelmana on, että musta aukko on luonteeltaan täysin kasvoton esine. Sen kohdusta ei tule säteilyä tai säteilyä, joten niin salaperäisen kohteen havaitseminen on melko vaikeaa. Vain lähietäisyydeltä voimme havaita taustavalon kaarevuuden, mikä osoittaa, että avaruudessa on aukko tällä universumin alueella.

Tähän mennessä tiedemiehet ovat todenneet, että maata lähinnä oleva musta aukko on V616 Monocerotis -objekti. Hirviö sijaitsee 3000 valovuoden päässä järjestelmästämme. Kokonsa puolesta tämä on suuri muodostus, sen massa on 9-13 auringon massaa. Toinen maailmallemme uhkaava lähellä oleva esine on musta aukko Gygnus X-1. Tämän hirviön kanssa meitä erottaa 6000 valovuoden etäisyys. Alueeltamme löydetyt mustat aukot ovat osa binäärijärjestelmää, ts. ovat lähellä kyltymätöntä esinettä ruokkivaa tähteä.

Johtopäätös

Tällaisten salaperäisten ja salaperäisten esineiden, kuten mustien aukkojen, olemassaolo avaruudessa saa meidät tietysti olemaan valppaana. Kaikki, mitä mustille aukkoille tapahtuu, tapahtuu kuitenkin melko harvoin, kun otetaan huomioon maailmankaikkeuden ikä ja valtavat etäisyydet. 4,5 miljardia vuotta aurinkokunta on ollut levossa tuntemiemme lakien mukaan. Tänä aikana ei ilmennyt mitään sen kaltaista, ei avaruuden vääristymiä eikä aikapoimuja aurinkokunnan lähellä. Tälle ei välttämättä ole sopivia olosuhteita. Linnunradan osa, jossa aurinkotähtijärjestelmä sijaitsee, on rauhallinen ja vakaa avaruusalue.

Tutkijat myöntävät ajatuksen, että mustien aukkojen ilmaantuminen ei ole sattumaa. Tällaisilla esineillä on maailmankaikkeuden järjestäytyneiden rooli, joka tuhoaa kosmisten kappaleiden ylijäämän. Mitä tulee itse hirviöiden kohtaloon, niiden kehitystä ei ole vielä täysin tutkittu. On olemassa versio, jonka mukaan mustat aukot eivät ole ikuisia ja saattavat lakata olemasta tietyssä vaiheessa. Ei ole enää salaisuus kenellekään, että tällaiset esineet ovat tehokkaimpia energianlähteitä. Mikä energia se on ja miten se mitataan, on toinen asia.

Stephen Hawkingin ponnistelujen kautta tieteelle esitettiin teoria, jonka mukaan musta aukko säteilee edelleen energiaa menettäen massaansa. Oletuksissaan tiedemiestä ohjasi suhteellisuusteoria, jossa kaikki prosessit ovat yhteydessä toisiinsa. Mikään ei vain katoa ilmaantumatta muualle. Mikä tahansa aine voidaan muuttaa toiseksi aineeksi, kun taas yhden tyyppinen energia siirtyy toiselle energiatasolle. Näin voi olla mustien aukkojen kohdalla, jotka ovat siirtymäportaali tilasta toiseen.

Jos sinulla on kysyttävää - jätä ne kommentteihin artikkelin alla. Me tai vieraamme vastaamme niihin mielellämme.

Astrofyysikot ovat tallentaneet pisimmän tähden kuoleman mustassa aukossa koko havaintohistorian aikana - prosessin kesto ylitti vastaavat tapaukset yli 10 kertaa. Tosiasia on, että musta aukko nielee tähden, joka on kaksi kertaa Auringon massa. Tutkijoiden mukaan universumin aktiivisen havainnoinnin aikana on havaittu ensimmäistä kertaa niin suuren tähden kuolema mustassa aukossa. Siitä, pystyykö löydetty prosessi valaisemaan valtavan massan mustien aukkojen muodostumista miljardi vuotta maailmankaikkeuden syntymisen jälkeen - materiaalissa RT.

• Tähden kuolema mustassa aukossa XJ1500 + 0154, kuten taiteilija näkee. Alareunassa - valokuva siitä, mitä tapahtuu: näkyvässä spektrissä (vasemmalla), röntgenalueella
• nasa.gov

Satunnainen avaaminen

Prosessin tallensi kansainvälinen tutkijaryhmä, jota johti Dacheng Lin New Hampshiren yliopiston avaruustiedekeskuksesta. Samanlaiset tapahtumat tutkijoiden muistissa kestivät korkeintaan noin vuoden, kun taas XJ1500 + 0154 -nimisessä mustassa aukossa tapahtuva prosessi alkoi jo vuonna 2005. Vuorovesivoimien vaikutuksesta kuollut tähti repeytyi, ja supermassiivinen musta aukko kuluttaa edelleen jäänteitään.

Astrofyysikot havaitsivat vahingossa miljooniin asteisiin kuumennetun tähtijätteen lähettämät röntgensäteet käyttämällä XMM-Newton-avaruusteleskooppia. Tuolloin he tutkivat galaksijoukkoa nimeltä NGC 5813 Neitsyt tähdistössä, 105 miljoonan valovuoden päässä Maasta. Vahva säteily herätti tutkijoiden huomion NGC 5813 -kuvien analysointivaiheessa. Chandra-teleskooppi tallensi vuonna 2008, että vahingossa kuvaan pudonneen ja paljon tutkittua galaksijoukkoa kauempana olevan kohteen säteilyn intensiteetti ylitti ensimmäisen galaksijoukon. tallennetut arvot 100 kertaa. Seuraavina vuosina, mukaan lukien 2014 ja 2016, Swift-teleskooppi sai lisätietoa.

Pääasia on syödä oikein

"Kohde kasvaa nopeasti suurimman osan havaintoajasta", sanoi James Gilochon Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicsstä. "Tämä viittaa johonkin epätavalliseen: musta aukko nielee tähden, joka on kaksi kertaa Auringon massa."

Tutkijoiden mukaan universumin aktiivisen havainnoinnin aikana on havaittu ensimmäistä kertaa niin suuren tähden kuolema mustassa aukossa.

Lisäksi tutkijat totesivat, että tallennettu röntgensäteily jää säännöllisesti niin sanotun Eddingtonin rajan hyväksyttävän alueen ulkopuolelle. Tämä parametri ilmaisee säteilevän kuumennetun aineen suhteen gravitaatiovoimaan, joka vetää aineen kohteen keskustaan. Sen perusteella, kuinka tätä suhdetta rikotaan havaitun mustan aukon ympärillä, astrofyysikot ovat tulleet siihen johtopäätökseen, että se kasvaa nopeammin kuin normaalina pidetään. Heidän mukaansa supermassiiviset mustat aukot voivat ilmaantua tällä tavalla vain miljardi vuotta maailmankaikkeuden muodostumisen jälkeen. Tämä on tärkeä johtopäätös, koska muinaisia ​​esineitä, joilla on niin valtava massa - miljardeja kertoja suurempia kuin aurinko - on jo tallennettu, mutta niiden alkuperä ei ole täysin selvä.

1990-luvulta lähtien tähtitieteilijät ovat toistuvasti havainneet tähden hajoamista ja sen imeytymistä mustaan ​​aukkoon. Tässä prosessissa tähti hajoaa palasiksi joutuessaan massiivisen esineen painovoiman vaikutukseen. Aine, josta se koostui, on jakautunut litteän kiekon muodossa. Suurin osa siitä imeytyy mustaan ​​aukkoon, ja loput ovat hajallaan avaruudessa.

Tallennetussa tapauksessa massiivisen tähden kuoleman lisäksi on toinenkin vaihtoehto, ei vähemmän kiehtova. Jos vaatimattomamman kokoinen tähti lähestyisi mustaa aukkoa ja hajoaisi kokonaan, havaittu vaikutus olisi sama. Yleensä täydellistä absorptiota ei tapahdu, joten tämä tapahtuma nähdään ensimmäistä kertaa avaruustutkimuksen aikana.

Viimeisimmät röntgenkuvat

Paikka, jossa musta aukko sijaitsee, jota kutsutaan leikillisesti ahneimmiksi koskaan havaituksi, osuu samaan aikaan valtavan massan avaruusobjektin väitetyn sijainnin kanssa pienen galaksin keskustassa, jossa tähtien muodostuminen tapahtuu aktiivisesti. On selvää, että ei tarvitse puhua yksityiskohtaisista kuvista siitä, mitä tapahtuu sellaisella etäisyydellä maapallosta - 1,8 miljardia valovuotta. Taiteilijat esittelivät kuitenkin näkemyksensä valtavan tähden kuolemasta mustan aukon vuoksi.

Asiantuntijat odottavat lähivuosina säteilyn intensiteetin laskua: mustaa aukkoa ruokkivan valtavan tähden roskat loppuvat. Jotkut niistä hajoavat avaruudessa. Astrofyysikot huomauttavat, että säteily on jo alkanut laskea, mutta esine säilyttää edelleen uskomattoman kirkkauden.

Kuten tutkijat sanoivat, he alkavat etsiä samankaltaisia ​​tapauksia, kun he tietävät prosessien mahdollisuudesta, jolla on ominaisuudet, jotka he pystyivät luomaan. He kuitenkin huomauttavat, että he jatkavat myös XJ1500 + 0154:n seurantaa. Ensinnäkin he pystyvät seuraamaan säteilyn muutoksia, jotka heidän ennusteidensa mukaan jatkuvat vielä 10 vuotta. Toiseksi heidän omat johtopäätöksensä tarvitsevat vielä lisätarkastuksia.

Mustat aukot ovat ainoita kosmisia kappaleita, jotka pystyvät houkuttelemaan valoa painovoiman avulla. Ne ovat myös maailmankaikkeuden suurimpia esineitä. Emme todennäköisesti saa tietää pian, mitä heidän tapahtumahorisonttinsa lähellä tapahtuu (tunnetaan "pisteenä, josta ei ole paluuta"). Nämä ovat maailman salaperäisimpiä paikkoja, joista vuosikymmenien tutkimuksesta huolimatta tiedetään hyvin vähän. Tämä artikkeli sisältää 10 tosiasiaa, joita voidaan kutsua kiehtovimmaksi.

Mustat aukot eivät ime ainetta

Monet ihmiset kuvittelevat mustan aukon eräänlaiseksi "avaruusimuriksi", joka vetää ympäröivään tilaan. Itse asiassa mustat aukot ovat tavallisia avaruusobjekteja, joilla on erittäin vahva gravitaatiokenttä.

Jos Auringon tilalle ilmestyisi samankokoinen musta aukko, maapallo ei vedettäisi sisäänpäin, vaan se pyörisi samalla kiertoradalla kuin nykyään. Mustien aukkojen vieressä sijaitsevat tähdet menettävät osan massastaan ​​tähtituulen muodossa (tätä tapahtuu minkä tahansa tähden olemassaolon aikana) ja mustat aukot absorboivat vain tämän aineen.

Karl Schwarzschild ennusti mustien aukkojen olemassaolon

Karl Schwarzschild oli ensimmäinen, joka sovelsi Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa perustellakseen "pisteen, josta ei ole paluuta", olemassaoloa. Einstein itse ei ajatellut mustia aukkoja, vaikka hänen teoriansa avulla voimme ennustaa niiden olemassaolon.

Schwarzschild teki oletuksensa vuonna 1915, juuri sen jälkeen, kun Einstein julkaisi yleisen suhteellisuusteorian. Samaan aikaan syntyi termi "Schwarzschildin säde" - tämä on määrä, joka osoittaa, kuinka paljon sinun on puristettava esinettä, jotta siitä tulisi musta aukko.

Teoriassa mistä tahansa voi tulla musta aukko, jos puristussuhde on riittävä. Mitä tiheämpi esine, sitä vahvemman gravitaatiokentän se luo. Esimerkiksi maasta tulisi musta aukko, jos maapähkinän kokoisella esineellä olisi massa.

Mustat aukot voivat synnyttää uusia universumeja

Ajatus siitä, että mustat aukot voivat synnyttää uusia universumeja, vaikuttaa absurdilta (varsinkin kun emme ole vieläkään varmoja muiden universumien olemassaolosta). Siitä huolimatta tutkijat kehittävät aktiivisesti tällaisia ​​teorioita.

Hyvin yksinkertaistettu versio yhdestä näistä teorioista on seuraava. Maailmassamme on erittäin suotuisat olosuhteet elämän syntymiselle. Jos jokin fysikaalisista vakioista muuttuisi edes vähän, emme olisi tässä maailmassa. Mustien aukkojen singulaarisuus ohittaa tavalliset fysiikan lait ja voisi (ainakin teoriassa) synnyttää uuden maailmankaikkeuden, joka on erilainen kuin meidän.

Mustat aukot voivat muuttaa sinusta (ja mistä tahansa) spagettia

Mustat aukot venyttävät lähellä olevia esineitä. Nämä esineet alkavat muistuttaa spagettia (on jopa erityinen termi - "spagettiminen").

Tämä johtuu tavasta, jolla gravitaatio toimii. Tällä hetkellä jalkasi ovat lähempänä maan keskustaa kuin pää, joten ne houkuttelevat enemmän. Mustan aukon pinnalla painovoiman ero alkaa toimia sinua vastaan. Jalkoja vedetään kohti mustan aukon keskustaa yhä nopeammin, jotta vartalon yläosa ei pysy niiden perässä. Tulos: spagetti!

Mustat aukot haihtuvat ajan myötä

Mustat aukot eivät vain absorboi tähtituulta, vaan myös haihtuvat. Tämä ilmiö löydettiin vuonna 1974 ja sitä kutsuttiin Hawkingin säteilyksi (löydön tehneen Stephen Hawkingin mukaan).

Ajan myötä musta aukko voi vapauttaa kaiken massansa ympäröivään tilaan tämän säteilyn mukana ja kadota.

Mustat aukot hidastavat aikaa niiden lähellä

Aika hidastuu, kun lähestyt tapahtumahorisonttia. Ymmärtääkseen miksi näin tapahtuu, on käännyttävä "kaksoisparadoksiin", ajatuskokeeseen, jota käytetään usein havainnollistamaan Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian perusperiaatteita.

Yksi kaksoisveljistä jää maan päälle, ja toinen lentää avaruusmatkalle liikkuen valon nopeudella. Palattuaan Maahan kaksois huomaa, että hänen veljensä on häntä vanhempi, koska kun liikkuu lähellä valonnopeutta, aika kuluu hitaammin.

Kun lähestyt mustan aukon tapahtumahorisonttia, liikut niin suurella nopeudella, että aika hidastuu puolestasi.

Mustat aukot ovat edistyneimmät voimalaitokset

Mustat aukot tuottavat energiaa paremmin kuin aurinko ja muut tähdet. Tämä johtuu heidän ympärillään pyörivästä asiasta. Ylittämällä tapahtumahorisontin valtavalla nopeudella, mustan aukon kiertoradalla oleva aine lämpenee erittäin korkeisiin lämpötiloihin. Tätä kutsutaan mustan kappaleen säteilyksi.

Vertailun vuoksi ydinfuusio muuttaa 0,7 % aineesta energiaksi. Mustan aukon lähellä 10 % aineesta muuttuu energiaksi!

Mustat aukot vääntävät viereisen tilan

Tilaa voidaan pitää venytettynä kuminauhana, johon on piirretty viivoja. Jos asetat lautaselle jonkin esineen, se muuttaa muotoaan. Mustat aukot toimivat samalla tavalla. Niiden äärimmäinen massa vetää puoleensa kaiken, myös valon (jonka säteitä analogian jatkamiseksi voitaisiin kutsua viivoiksi lautasella).

Mustat aukot rajoittavat tähtien määrää universumissa

Tähdet ilmestyvät kaasupilvistä. Jotta tähden muodostuminen voisi alkaa, pilven täytyy jäähtyä.

Mustien kappaleiden säteily estää kaasupilvien jäähtymisen ja tähtien ilmestymisen.

Teoriassa mistä tahansa esineestä voi tulla musta aukko.

Ainoa ero aurinkomme ja mustan aukon välillä on painovoima. Se on paljon vahvempi mustan aukon keskustassa kuin tähden. Jos aurinkomme puristuisi halkaisijaltaan noin viiteen kilometriin, se voisi olla musta aukko.

Teoriassa mistä tahansa voi tulla musta aukko. Käytännössä tiedämme, että mustat aukot syntyvät vain valtavien tähtien romahtamisen seurauksena, jotka ylittävät Auringon massan 20-30 kertaa.