Mustan aukon radiokaiku riippuu repeytyneen tähden absorptionopeudesta. Tutkijat ovat kuvanneet kolme skenaariota maapallon imeytymiselle mustaan ​​aukkoon

Loputon universumi on täynnä salaisuuksia, mysteereitä ja paradokseja. Huolimatta siitä, että nykyaikainen tiede on ottanut 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 yksinkertaisin sanoin

Jotta voisi kuvitella, miltä musta aukko näyttää, riittää nähdä tunnelista lähtevän junan hännän. Viimeisen vaunun merkkivalot pienentyvät, 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, ne putoavat 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 tietyllä universumin alueella kappaleiden gravitaatiovuorovaikutus määräytyy niiden massan mukaan. Niiden laadullinen ja määrällinen koostumus ei vaikuta prosessiin, jossa yksi kohde imeytyy toiseen. Hiukkaset, jotka ovat saavuttaneet kriittisen määrän tietyllä alueella, siirtyvät vuorovaikutuksen toiselle tasolle, jossa gravitaatiovoimat muuttuvat vetovoimaksi. 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-avaruuspyörteeksi. 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 pisteellä, jossa gravitaatiovoimat ovat puristaneet minkä tahansa aineen mikroskooppisiin kokoihin, on valtava vetovoima, jonka suuruus kasvaa äärettömään. Ajan laskos ilmestyy, ja avaruus on kaareva ja sulkeutuu yhdessä pisteessä. Mustan aukon peittämät esineet eivät kestä 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

Kun kysytään, kuinka 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, joka 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 spatiaalinen ja ajallinen aukko, jossa toimii jatkuvasti kasvava puristus. 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. Ei tiedetä, kuinka kauan valtava Linnunradan galaksi katoaa supermassiivisen mustan aukon kuiluun. Mielenkiintoinen tosiasia on, että mustia aukkoja voi ilmaantua missä tahansa ulkoavaruudessa, missä sille luodaan ihanteelliset olosuhteet. Tällainen ajassa ja tilassa oleva laskos neutraloi valtavat nopeudet, joilla tähdet pyörivät ja liikkuvat galaksin avaruudessa. Aika mustassa aukossa virtaa toisessa ulottuvuudessa. Tällä alueella mikään painovoimalaki ei kelpaa 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 esiintymisestä 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 on suurempi kuin tunnettujen neutronitähtien määrä. 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 ainoalla erolla, 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 herättää kuitenkin epäilyksiä, koska äskettäin Columbian yliopiston tähtitieteilijät ovat tunnistaneet Jousimies A * mustan aukon satelliitit. Ne osoittautuivat moniksi pieniksi mustiksi aukoksi, jotka luultavasti muodostuivat toisella tavalla.

Kolmas skenaario on enemmän teoreettinen 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

Jos sinulla on likimääräinen käsitys tällaisten outojen avaruusobjektien luonteesta, jotain muuta on mielenkiintoista. Mitkä ovat mustien aukkojen todelliset koot, kuinka nopeasti ne kasvavat? Mustien aukkojen koko määräytyy niiden painovoimasäteen perusteella. 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 mahdollistaa paremman käsityksen, 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 syystä galaksien keskellä sijaitsevien objektien jättimäinen koko. Massiiviset tähtijoukot, 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 keskimassa 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 yhtä aikaa kaksi keskimassaltaan olevaa mustaa aukkoa. 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 vuoro tulee Cygnuksen ja Jousimiehen käsivarsille, joissa aurinkokunta sijaitsee, kuljettuaan 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, hirvittäväksi ja kooltaan 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 tutkijat 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 6 000 valovuoden etäisyys. Naapurustossamme 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. Aurinkokunta on ollut levossa 4,5 miljardin vuoden ajan tuntemiemme lakien mukaan. Tänä aikana ei ilmestynyt mitään sen kaltaista, ei avaruuden vääristymiä, ei aurinkokunnan lähellä ole aikapoimuja. 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 ymmärretty. 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 ponnisteluilla 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 voi muuttua 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 mielellään.

Massiivinen musta aukko spiraaligalaksin keskellä. Luotto ja tekijänoikeudet: NASA.

Haluatko kuulla jotain siistiä? Linnunradan keskellä on valtava musta aukko. Eikä vain valtava musta aukko, vaan supermassiivinen musta aukko, jonka massa on yli 4,1 miljoonaa kertaa Auringon massa.

Se sijaitsee vain 26 000 valovuoden päässä Maasta, aivan galaksimme keskellä, Jousimiehen tähdistön suunnassa. Ja kuten tiedämme, se repeää ja imee itseensä paitsi tähtiä, myös kokonaisia ​​tähtijärjestelmiä, jotka lähestyvät sitä, mikä lisää niiden massaa.

Odota hetki, se ei kuulosta ollenkaan siistiltä, ​​pikemminkin se kuulostaa pelottavalta. Eikö?

Älä huoli! Itse asiassa sinulla ei ole ainuttakaan syytä huoleen, ellet aio elää useita tuhansia miljoonia vuosia, kuten esimerkiksi minä, tietoisuuteni siirtymisen ansiosta virtuaalitodellisuuteen.

Nieleeko tämä musta aukko Linnunradan?

Supermassiivisen mustan aukon (SCH) löytäminen Linnunradan keskustassa, kuten SCH:n löytö lähes kaikista muista galakseista, on yksi suosikkilöydöistäni tähtitieteen alalla. Tämä on yksi niistä löydöistä, joka yhdessä vastausten kanssa joihinkin kysymyksiin synnyttää muita kysymyksiä.

1970-luvulla tähtitieteilijät Bruce Balick ja Robert Brown löysivät voimakkaan radiolähteen, joka lähti Linnunradan keskeltä, Jousimiehen tähdistöstä.

He nimesivät tämän lähteen Sgr A *. Asteriski tarkoittaa "jännittävää". Luuletko, että vitsailen, mutta ei. Tällä kertaa en vitsaile.

Vuonna 2002 tähtitieteilijät havaitsivat, että tähdet kulkevat tämän kohteen ohi erittäin pitkänomaisilla kiertoradoilla, kuten Aurinkoa kiertävät komeetat. Kuvittele aurinkomme massa. Sen käyttöönotto vaatii valtavasti voimaa!

Massiivinen musta aukko taiteilijan näkemänä. Luotto ja tekijänoikeus: Alain Riazuelo / CC BY-SA 2.5.

Vain mustat aukot voivat tehdä tämän, ja meidän tapauksessamme tämä aurinkoamme miljoonia kertoja massiivisempi musta aukko on supermassiivinen musta aukko. Kun SCH:n löydettiin galaksimme keskeltä, tähtitieteilijät ymmärsivät, että mustia aukkoja on jokaisen galaksin keskellä. Samaan aikaan supermassiivisten mustien aukkojen löytäminen auttoi vastaamaan yhteen tähtitieteen pääkysymyksistä: mikä on kvasaari?

Osoittautuu, että kvasaarit ja supermassiiviset mustat aukot ovat yksi ja sama asia. Kvasaarit ovat samoja mustia aukkoja, jotka vain imevät aktiivisesti materiaalia niiden ympärillä pyörivästä akkretiolevystä. Mutta olemmeko vaarassa?

Lyhyellä aikavälillä ei. Linnunradan keskellä oleva musta aukko on 26 000 valovuoden päässä, ja vaikka se muuttuisi kvasaariksi ja alkaisi niellä tähtiä, huomaamme sen hyvin hitaasti.

Musta aukko on massiivinen esine, joka vie pienen alueen tilaa. Lisäksi, jos korvaat auringon mustalla aukolla, jonka massa on täsmälleen sama, mikään ei muutu. Tarkoitan, että maapallo jatkaa samalla kiertoradalla miljardeja vuosia, vain mustan aukon ympärillä.

Sama juttu Linnunradan keskellä olevan mustan aukon kanssa. Se ei ime materiaalia kuin pölynimuri, se toimii vain eräänlaisena painovoimaankkurina sen ympärillä kiertävälle tähtiryhmälle.

Taiteilijan näkemä muinainen kvasaari. Luotto ja tekijänoikeudet: NASA.

Jotta musta aukko voisi niellä tähden, sen täytyy liikkua SCH:n suuntaan. Sen on ylitettävä tapahtumahorisontti, jonka halkaisija meidän tapauksessamme on noin 17 kertaa aurinkoenergian halkaisija. Jos tähti lähestyy tapahtumahorisonttia, mutta ei ylitä sitä, se todennäköisesti repeytyy. Tätä tapahtuu kuitenkin erittäin harvoin.

Ongelmat alkavat, kun nämä tähdet ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, jolloin ne muuttavat kiertoratojaan. Miljardeja vuosia onnellisesti kiertoradallaan elänyt tähti voi joutua toisen tähden häiriintymään ja menettää kiertoradansa. Mutta tätä ei tapahdu usein, etenkään galaktisessa "esikaupungissa", jossa olemme.

Pitkällä aikavälillä suurin vaara piilee Linnunradan ja Andromedan törmäyksessä. Tämä tapahtuu noin 4 miljardin vuoden kuluttua, minkä seurauksena syntyy uusi galaksi, jota voidaan kutsua Milkomediksi. Yhtäkkiä ilmestyy monia uusia tähtiä, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Tässä tapauksessa aiemmin turvassa olleet tähdet alkavat muuttaa kiertoratojaan. Lisäksi galaksiin ilmestyy toinen musta aukko. Andromedan musta aukko voi olla 100 miljoonaa kertaa massiivisempi kuin aurinkomme, joten se on melko suuri kohde tähdille, jotka haluavat kuolla.

Joten nielaisiko musta aukko galaksimme?

Seuraavien miljardien vuoden aikana yhä useammat galaksit törmäävät Milkomediin aiheuttaen kaaosta ja tuhoa. Tietenkin Aurinko kuolee noin 5 miljardin vuoden kuluttua, joten tämä tulevaisuus ei ole meidän ongelmamme. No, okei, ikuisen virtuaalitietoisuuteni kanssa tämä on edelleen ongelmani.

Kun Milkomeda on nielaissut kaikki lähellä olevat galaksit, tähdillä on yksinkertaisesti ääretön aika, jonka aikana ne ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Jotkut niistä heitetään ulos galaksista ja jotkut mustaan ​​aukkoon.

Mutta monet muut ovat täysin turvassa odottaessaan supermassiivisen mustan aukon yksinkertaisesti haihtumista.

Näin ollen Linnunradan keskellä oleva musta aukko on täysin ja ehdottoman turvallinen. Auringon loppuelämän ajan se ei ole vuorovaikutuksessa kanssamme millään edellä esitetyllä tavalla tai kuluta enemmän kuin muutamaa tähteä vuodessa.

Mustan aukon käsite on tuttu kaikille - koululaisista vanhuksiin, sitä käytetään tieteis- ja tieteiskirjallisuudessa, keltaisessa mediassa ja tieteellisissä konferensseissa. Mutta mitä tällaiset reiät tarkalleen ovat, kaikki eivät tiedä.

Mustien aukkojen historiasta

1783 g. Ensimmäisen hypoteesin sellaisen ilmiön olemassaolosta kuin musta aukko esitti vuonna 1783 englantilainen tiedemies John Michell. Teoriassaan hän yhdisti kaksi Newtonin luomuksia - optiikka ja mekaniikka. Michellin idea oli tämä: jos valo on pienimpien hiukkasten virta, niin kaikkien muiden kappaleiden tavoin hiukkasten tulisi kokea gravitaatiokentän vetovoima. Osoittautuu, että mitä massiivisempi tähti, sitä vaikeampi valon on vastustaa vetovoimaansa. Kolmetoista vuotta Michellin jälkeen ranskalainen tähtitieteilijä ja matemaatikko Laplace esitti (todennäköisimmin brittikollegastaan ​​riippumatta) samanlaisen teorian.

1915 g. Kaikki heidän teoksensa pysyivät kuitenkin lunastamattomina 1900-luvun alkuun asti. Vuonna 1915 Albert Einstein julkaisi yleisen suhteellisuusteorian ja osoitti, että painovoima on aineen aiheuttama aika-avaruuden kaarevuus, ja muutamaa kuukautta myöhemmin saksalainen tähtitieteilijä ja teoreettinen fyysikko Karl Schwarzschild käytti sitä ratkaisemaan tietyn tähtitieteellisen ongelman. Hän tutki Auringon ympärillä olevan kaarevan aika-avaruuden rakennetta ja löysi uudelleen mustien aukkojen ilmiön.

(John Wheeler otti termin "mustat aukot" tieteelliseen käyttöön)

1967 vuosi Amerikkalainen fyysikko John Wheeler hahmotteli tilan, joka voidaan rypistää, kuten paperinpala, äärettömän pieneksi pisteeksi ja nimesi termin "musta aukko".

1974 vuosi Brittiläinen fyysikko Stephen Hawking osoitti, että vaikka mustat aukot absorboivat metriaineita ilman paluuta, ne voivat lähettää säteilyä ja lopulta haihtua. Tätä ilmiötä kutsutaan Hawking-säteilyksi.

Nykyään. Viimeisin tutkimus pulsareista ja kvasaareista sekä jäännössäteilyn löytö teki lopulta mahdolliseksi kuvailla mustien aukkojen käsitettä. Vuonna 2013 kaasupilvi G2 lähestyi hyvin lähellä Mustaa aukkoa ja todennäköisesti absorboituu siihen. Ainutlaatuisen prosessin tarkkaileminen tarjoaa valtavia mahdollisuuksia uusille mustien aukkojen ominaisuuksien löydöille.

Mitä mustat aukot oikein ovat

Lakoninen selitys ilmiölle kuulostaa tältä. Musta aukko on aika-avaruusalue, jonka vetovoima on niin suuri, ettei mikään esine, mukaan lukien valokvantit, pääse poistumaan siitä.

Musta aukko oli kerran massiivinen tähti. Niin kauan kuin lämpöydinreaktiot ylläpitävät korkeaa painetta sen suolistossa, kaikki pysyy normaalina. Mutta ajan myötä energiavarasto ehtyy ja taivaankappale alkaa oman painovoimansa vaikutuksesta kutistua. Tämän prosessin viimeinen vaihe on tähden ytimen romahtaminen ja mustan aukon muodostuminen.

• 1. Mustan aukon suihkuttaminen suurella nopeudella


• 2. Aineen kiekko kasvaa mustaksi aukoksi


• 3. Musta aukko


• 4. Yksityiskohtainen kaavio mustan aukon alueesta


• 5. Löytyneiden uusien havaintojen koko

Yleisin teoria on, että samanlaisia ​​ilmiöitä esiintyy joka galaksissa, myös Linnunradamme keskustassa. Reiän valtava painovoima pystyy pitämään useita galakseja ympärillään, estäen niitä siirtymästä poispäin toisistaan. "Peittoalue" voi olla erilainen, kaikki riippuu mustaksi aukoksi muuttuneen tähden massasta ja voi olla tuhansia valovuosia.

Schwarzschildin säde

Mustan aukon tärkein ominaisuus on, että mikään siihen joutunut aine ei voi koskaan palata takaisin. Sama koskee valoa. Pohjimmiltaan reiät ovat kappaleita, jotka imevät täysin kaiken niihin putoavan valon eivätkä säteile omaansa. Tällaiset esineet voivat visuaalisesti näyttää absoluuttisen pimeyden kokkareilta.

• 1. Aine liikkuu puolella valon nopeudella


• 2. Fotonirengas


• 3. Sisäinen fotonirengas


• 4. Tapahtumahorisontti mustassa aukossa

Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian perusteella, jos kappale on lähestynyt kriittistä etäisyyttä reiän keskipisteeseen, se ei enää pysty palaamaan. Tätä etäisyyttä kutsutaan Schwarzschildin säteeksi. Mitä tällä säteellä tarkalleen tapahtuu, ei tiedetä varmasti, mutta yleisin teoria on olemassa. Uskotaan, että mustan aukon koko aine on keskittynyt äärettömän pieneen pisteeseen, ja sen keskellä on äärettömän tiheyden omaava esine, jota tiedemiehet kutsuvat singulaariseksi häiriöksi.

Kuinka mustaan ​​aukkoon putoaminen tapahtuu?

(Kuvassa Jousimies A *:n musta aukko näyttää erittäin kirkkaalta valojoukolta)

Ei niin kauan sitten, vuonna 2011, tutkijat löysivät kaasupilven ja antoivat sille mutkattoman nimen G2, joka säteilee epätavallista valoa. Tällainen hehku voi aiheuttaa kitkaa kaasussa ja pölyssä, joka johtuu Jousimies A * mustan aukon vaikutuksesta ja jotka pyörivät sen ympärillä akkretion kiekon muodossa. Näin meistä tulee tarkkailijoita hämmästyttävälle ilmiölle, jossa supermassiivinen musta aukko absorboi kaasupilven.

Viimeisimpien tutkimusten mukaan lähimpänä mustaa aukkoa lähestytään maaliskuussa 2014. Voimme luoda kuvan siitä, kuinka tämä upea spektaakkeli tapahtuu.

• 1. Kun kaasupilvi ilmestyy dataan ensimmäisen kerran, se muistuttaa valtavaa kaasu- ja pölypalloa.


• 2. Nyt, kesäkuussa 2013, pilvi on kymmenien miljardien kilometrien päässä mustasta aukosta. Se putoaa siihen nopeudella 2500 km / s.


• 3. Pilven odotetaan kulkevan mustan aukon ohi, mutta pilven etu- ja takareunaan vaikuttavan vetovoimaeron aiheuttamat vuorovesivoimat saavat sen ottamaan yhä pitempimuotoisemman.


• 4. Kun pilvi on hajotettu, suurin osa siitä todennäköisesti virtaa Jousimies A *:n ympärillä olevaan accretion kiekkoon ja synnyttää siihen shokkiaaltoja. Samaan aikaan lämpötila nousee useisiin miljooniin asteisiin.


• 5. Osa pilvestä putoaa suoraan mustaan ​​aukkoon. Kukaan ei tiedä tarkalleen, mitä tälle aineelle tapahtuu, mutta sen odotetaan syksyn aikana lähettävän voimakkaita röntgensäteitä, eikä kukaan muu näe sitä.

Video: musta aukko nielaisee kaasupilven

(Tietokone simulaatio siitä, kuinka musta aukko Jousimies A * tuhoaa ja absorboi suurimman osan G2-kaasupilvistä)

Mitä mustan aukon sisällä on?

On olemassa teoria, joka väittää, että musta aukko on käytännössä tyhjä sisältä ja koko sen massa on keskittynyt uskomattoman pieneen pisteeseen, joka sijaitsee sen keskellä - singulaarisuus.

Toisen teorian, joka on ollut olemassa puoli vuosisataa, mukaan kaikki, mikä putoaa mustaan ​​aukkoon, menee toiseen universumiin, joka sijaitsee itse mustassa aukossa. Nyt tämä teoria ei ole tärkein.

Ja on olemassa kolmas, nykyaikaisin ja sitkein teoria, jonka mukaan kaikki, mikä putoaa mustaan ​​aukkoon, liukenee merkkijonojen värähtelyyn sen pinnalla, joka on nimetty tapahtumahorisontiksi.

Joten mikä on tapahtumahorisontti? Mustan aukon sisään on mahdotonta katsoa edes supervoimakkaalla kaukoputkella, koska edes valolla, joka pääsee valtavan kosmisen suppilon sisään, ei ole mahdollisuutta nousta takaisin. Kaikki mikä voidaan nähdä ainakin jollain tavalla, on sen välittömässä läheisyydessä.

Tapahtumahorisontti on tavanomainen pintaviiva, jonka alta mikään (ei kaasu, ei pöly, ei tähdet tai valo) ei enää pääse karkaamaan. Ja tämä on sama salaperäinen piste, josta ei ole paluuta maailmankaikkeuden mustissa aukoissa.

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 sattumanvaraisesti.

Uusi malli yhdistää elementtejä yleisen suhteellisuusteoriasta, magneettikentästä, säteilystä ja kaasusta, mikä mahdollistaa vuorovesitapahtuman tarkastelun eri näkökulmista ja koota kaikki toiminnot yhdeksi rakenteeksi.

Yhteistyö ja tulevaisuudennäkymät

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