Echo ya redio ya shimo nyeusi inategemea kiwango cha kunyonya kwa nyota iliyovunjika. Wanasayansi wameelezea matukio matatu ya kunyonya kwa dunia na shimo nyeusi.

nyumbani / Kudanganya mume

Ulimwengu usio na mipaka umejaa siri, siri na vitendawili. Licha ya ukweli kwamba sayansi ya kisasa imepiga hatua kubwa mbele katika uchunguzi wa anga, mengi katika ulimwengu huu mkubwa bado hayaeleweki kwa mtazamo wa ulimwengu wa mwanadamu. Tunajua mengi kuhusu nyota, nebulae, makundi na sayari. Walakini, katika ukubwa wa Ulimwengu kuna vitu kama hivyo, uwepo ambao tunaweza kukisia tu. Kwa mfano, tunajua kidogo sana kuhusu shimo nyeusi. Habari ya msingi na maarifa juu ya asili ya shimo nyeusi inategemea mawazo na dhana. Wanasayansi wa anga na wanasayansi wa atomiki wamekuwa wakipambana na suala hili kwa zaidi ya miaka kumi na mbili. Shimo jeusi kwenye nafasi ni nini? Ni nini asili ya vitu kama hivyo?

Kuzungumza juu ya shimo nyeusi kwa maneno rahisi

Ili kufikiria jinsi shimo nyeusi inaonekana, inatosha kuona mkia wa treni ukiacha handaki. Taa za ishara kwenye gari la mwisho treni inapozidi kuingia ndani ya handaki zitapungua kwa ukubwa hadi zitakapotoweka kabisa kutoka kwa kuonekana. Kwa maneno mengine, haya ni vitu ambapo, kwa sababu ya kivutio kikubwa, hata mwanga hupotea. Chembe za msingi, elektroni, protoni na fotoni haziwezi kushinda kizuizi kisichoonekana, huanguka kwenye shimo nyeusi la kutokuwa na kitu, kwa hivyo shimo kama hilo kwenye nafasi liliitwa nyeusi. Hakuna doa nyepesi ndani yake, weusi thabiti na usio na mwisho. Ni nini kiko upande wa pili wa shimo nyeusi haijulikani.

Kisafishaji hiki cha utupu cha anga kina nguvu kubwa ya mvuto na kinaweza kunyonya galaksi nzima na makundi yote makubwa ya nyota, na nebulae na mada nyeusi kuwasha. Je, hili linawezekanaje? Inabaki kukisia tu. Sheria za fizikia zinazojulikana kwetu katika kesi hii zinapasuka kwenye seams na hazitoi maelezo kwa taratibu zinazoendelea. Kiini cha kitendawili kiko katika ukweli kwamba katika sehemu fulani ya Ulimwengu, mwingiliano wa mvuto wa miili imedhamiriwa na wingi wao. Mchakato wa kunyonya na kitu kimoja cha mwingine hauathiriwa na muundo wao wa ubora na wa kiasi. Chembe, baada ya kufikia kiwango muhimu katika eneo fulani, ingiza kiwango kingine cha mwingiliano, ambapo nguvu za mvuto huwa nguvu za kivutio. Mwili, kitu, dutu au jambo chini ya ushawishi wa mvuto huanza kupungua, kufikia msongamano mkubwa.

Takriban michakato hiyo hutokea wakati wa kuundwa kwa nyota ya nyutroni, ambapo vitu vya nyota vinasisitizwa kwa kiasi chini ya ushawishi wa mvuto wa ndani. Elektroni zisizolipishwa huchanganyika na protoni kuunda chembe zisizoegemea umeme zinazoitwa neutroni. Uzito wa dutu hii ni kubwa sana. Chembe ya maada ya ukubwa wa kipande cha sukari iliyosafishwa ina uzito wa mabilioni ya tani. Hapa itakuwa sahihi kukumbuka nadharia ya jumla ya uhusiano, ambapo nafasi na wakati ni wingi unaoendelea. Kwa hiyo, mchakato wa ukandamizaji hauwezi kusimamishwa nusu na kwa hiyo hauna kikomo.

Uwezekano, shimo jeusi linaonekana kama shimo ambalo kunaweza kuwa na mpito kutoka sehemu moja ya nafasi hadi nyingine. Wakati huo huo, mali ya nafasi na wakati yenyewe hubadilika, kupotosha kwenye funnel ya muda wa nafasi. Kufikia sehemu ya chini ya faneli hii, jambo lolote huharibika kuwa quanta. Je, ni nini upande wa pili wa shimo jeusi, shimo hili kubwa? Labda kuna nafasi nyingine ambapo sheria zingine hufanya kazi na wakati unapita kinyume.

Katika muktadha wa nadharia ya uhusiano, nadharia ya shimo nyeusi ni kama ifuatavyo. Sehemu katika nafasi, ambapo nguvu za uvutano zimekandamiza jambo lolote kwa vipimo vya hadubini, ina nguvu kubwa ya mvuto, ambayo ukubwa wake huongezeka hadi usio na mwisho. Mkunjo wa wakati unaonekana, na nafasi imejipinda, ikifunga kwa nukta moja. Vitu vilivyomezwa na shimo jeusi haviwezi kustahimili nguvu ya kurudisha nyuma kisafishaji hiki cha kutisha kikiwa peke yao. Hata kasi ya mwanga inayomilikiwa na quanta hairuhusu chembe za msingi kushinda nguvu ya mvuto. Mwili wowote unaofikia hatua kama hiyo huacha kuwa nyenzo, ikiunganishwa na kiputo cha muda wa nafasi.

Shimo nyeusi katika suala la sayansi

Ikiwa unajiuliza, shimo nyeusi huundaje? Hakutakuwa na jibu moja. Kuna utata mwingi na utata katika Ulimwengu ambao hauwezi kuelezewa kutoka kwa mtazamo wa sayansi. Nadharia ya Einstein ya uhusiano inaruhusu tu maelezo ya kinadharia ya asili ya vitu vile, lakini mechanics ya quantum na fizikia ni kimya katika kesi hii.

Kujaribu kuelezea michakato inayoendelea na sheria za fizikia, picha itaonekana kama hii. Kitu kilichoundwa kama matokeo ya mgandamizo mkubwa wa mvuto wa mwili mkubwa au wa juu sana wa ulimwengu. Utaratibu huu kisayansi unaitwa kuanguka kwa mvuto. Neno "shimo nyeusi" lilionekana kwa mara ya kwanza katika jumuiya ya wanasayansi mwaka wa 1968, wakati mwanaastronomia na mwanafizikia wa Marekani John Wheeler alijaribu kuelezea hali ya kuanguka kwa nyota. Kulingana na nadharia yake, mahali pa nyota kubwa ambayo imepata kuanguka kwa mvuto, pengo la anga na la muda linaonekana, ambalo mgandamizo unaoongezeka kila wakati hufanya. Kila kitu ambacho nyota ilijumuisha huenda ndani yenyewe.

Maelezo kama haya huturuhusu kuhitimisha kwamba asili ya shimo nyeusi haihusiani kwa njia yoyote na michakato inayotokea katika Ulimwengu. Kila kitu kinachotokea ndani ya kitu hiki hakiathiri nafasi inayozunguka kwa njia yoyote na moja "LAKINI". Nguvu ya uvutano ya shimo jeusi ni kubwa sana hivi kwamba inakunja nafasi, na kusababisha galaksi kuzunguka mashimo meusi. Ipasavyo, sababu kwa nini galaksi huchukua fomu ya ond inakuwa wazi. Itachukua muda gani kwa gala kubwa ya Milky Way kutoweka ndani ya shimo kubwa jeusi haijulikani. Ukweli wa kushangaza ni kwamba mashimo nyeusi yanaweza kuonekana wakati wowote katika nafasi ya nje, ambapo hali bora zinaundwa kwa hili. Mkunjo kama huo wa wakati na nafasi huleta kasi kubwa ambayo nyota huzunguka na kusonga katika nafasi ya gala. Wakati katika shimo nyeusi unapita katika mwelekeo mwingine. Ndani ya eneo hili, hakuna sheria za mvuto zinaweza kufasiriwa kutoka kwa mtazamo wa fizikia. Hali hii inaitwa umoja wa shimo nyeusi.

Mashimo nyeusi hayaonyeshi ishara yoyote ya kitambulisho cha nje, kuwepo kwao kunaweza kuhukumiwa na tabia ya vitu vingine vya nafasi vinavyoathiriwa na mashamba ya mvuto. Picha nzima ya mapambano ya maisha na kifo hufanyika kwenye mpaka wa shimo nyeusi, ambalo linafunikwa na membrane. Uso huu wa kufikiria wa faneli unaitwa "upeo wa tukio". Kila kitu tunachokiona hadi kikomo hiki kinaonekana na ni nyenzo.

Matukio ya malezi ya mashimo nyeusi

Kuendeleza nadharia ya John Wheeler, tunaweza kuhitimisha kuwa siri ya shimo nyeusi haiko katika mchakato wa malezi yake. Kuundwa kwa shimo nyeusi hutokea kama matokeo ya kuanguka kwa nyota ya neutron. Kwa kuongezea, wingi wa kitu kama hicho unapaswa kuzidi misa ya Jua kwa mara tatu au zaidi. Nyota ya nyutroni husinyaa hadi nuru yake yenyewe isiweze tena kutoka kwenye mshiko mkali wa mvuto. Kuna kikomo kwa ukubwa ambao nyota inaweza kupungua ili kuzaa shimo nyeusi. Radi hii inaitwa radius ya mvuto. Nyota kubwa katika hatua ya mwisho ya ukuaji wao inapaswa kuwa na radius ya mvuto wa kilomita kadhaa.

Leo, wanasayansi wamepata ushahidi wa kimazingira wa kuwepo kwa shimo nyeusi katika nyota kadhaa za x-ray. Nyota ya X-ray, pulsar au burster haina uso imara. Kwa kuongeza, wingi wao ni mkubwa zaidi kuliko wingi wa Suns tatu. Hali ya sasa ya anga ya juu katika kundinyota Cygnus, nyota ya X-ray Cygnus X-1, inafanya uwezekano wa kufuatilia uundaji wa vitu hivi vya ajabu.

Kulingana na utafiti na mawazo ya kinadharia, kuna hali nne za malezi ya nyota nyeusi katika sayansi leo:

kuanguka kwa mvuto wa nyota kubwa katika hatua ya mwisho ya mageuzi yake;
kuanguka kwa eneo la kati la galaji;
malezi ya mashimo nyeusi wakati wa Big Bang;
malezi ya mashimo nyeusi ya quantum.

Tukio la kwanza ni la kweli zaidi, lakini idadi ya nyota nyeusi ambazo tumezifahamu leo inazidi idadi ya nyota za neutroni zinazojulikana. Na umri wa Ulimwengu sio mkubwa sana kwamba idadi kubwa kama hiyo ya nyota inaweza kupitia mchakato kamili wa mageuzi.

Hali ya pili ina haki ya kuishi, na kuna mfano wazi wa hii - shimo nyeusi kubwa Sagittarius A *, iliyohifadhiwa katikati ya gala yetu. Uzito wa kitu hiki ni misa 3.7 ya jua. Utaratibu wa hali hii ni sawa na hali ya kuanguka kwa mvuto, na tofauti pekee ni kwamba sio nyota ambayo inaanguka, lakini gesi ya interstellar. Chini ya ushawishi wa nguvu za mvuto, gesi inasisitizwa kwa molekuli muhimu na wiani. Katika wakati muhimu, jambo hugawanyika kuwa quanta, na kutengeneza shimo nyeusi. Hata hivyo, nadharia hii inatia shaka, kwa kuwa wanaastronomia katika Chuo Kikuu cha Columbia walitambua hivi majuzi satelaiti za shimo jeusi la Sagittarius A*. Waligeuka kuwa mashimo mengi madogo meusi, ambayo labda yaliunda kwa njia tofauti.

Tukio la tatu ni la kinadharia zaidi na linahusiana na kuwepo kwa nadharia ya Big Bang. Wakati wa kuundwa kwa Ulimwengu, sehemu ya jambo na nyanja za mvuto zilibadilika-badilika. Kwa maneno mengine, michakato ilichukua njia tofauti, isiyohusiana na michakato inayojulikana ya mechanics ya quantum na fizikia ya nyuklia.

Hali ya mwisho inalenga fizikia ya mlipuko wa nyuklia. Katika makundi ya mambo, katika mchakato wa athari za nyuklia, chini ya ushawishi wa nguvu za mvuto, mlipuko hutokea, mahali ambapo shimo nyeusi huundwa. Maada hulipuka ndani, na kufyonza chembe zote.

Kuwepo na mageuzi ya mashimo nyeusi

Kuwa na wazo mbaya la asili ya vitu vya ajabu vile vya nafasi, kitu kingine kinavutia. Je, ni ukubwa gani wa kweli wa mashimo nyeusi, wanakua kwa kasi gani? Vipimo vya shimo nyeusi vinatambuliwa na radius yao ya mvuto. Kwa shimo nyeusi, radius ya shimo nyeusi imedhamiriwa na wingi wake na inaitwa radius ya Schwarzschild. Kwa mfano, ikiwa kitu kina misa sawa na wingi wa sayari yetu, basi radius ya Schwarzschild katika kesi hii ni 9 mm. Mwangaza wetu mkuu una eneo la kilomita 3. Uzito wa wastani wa shimo nyeusi linaloundwa mahali pa nyota yenye wingi wa 10⁸ raia wa jua itakuwa karibu na wiani wa maji. Radi ya malezi kama hiyo itakuwa kilomita milioni 300.

Inawezekana kwamba shimo kubwa kama hizo nyeusi ziko katikati ya galaksi. Hadi sasa, galaksi 50 zinajulikana, katikati ambayo kuna visima vikubwa vya wakati na nafasi. Uzito wa majitu kama haya ni mabilioni ya misa ya Jua. Mtu anaweza tu kufikiria ni nini nguvu kubwa na ya kutisha ya kivutio cha shimo kama hilo.

Kuhusu mashimo madogo, hivi ni vitu vidogo, ambavyo kipenyo chake hufikia thamani chache, ni sentimita 10¹² pekee. Uzito wa chembe kama hiyo ni 10¹⁴g. Miundo kama hiyo iliibuka wakati wa Big Bang, lakini baada ya muda yaliongezeka kwa ukubwa na leo wanajivunia angani kama monsters. Masharti ambayo malezi ya mashimo madogo meusi yalifanyika, wanasayansi leo wanajaribu kuunda tena katika hali ya kidunia. Kwa madhumuni haya, majaribio yanafanywa katika migongano ya elektroni, kwa njia ambayo chembe za msingi huharakishwa kwa kasi ya mwanga. Majaribio ya kwanza yalifanya iwezekane kupata plasma ya quark-gluon katika hali ya maabara - jambo ambalo lilikuwepo mwanzoni mwa malezi ya Ulimwengu. Majaribio hayo yanatuwezesha kutumaini kwamba shimo nyeusi duniani ni suala la muda. Jambo lingine ni ikiwa mafanikio hayo ya sayansi ya wanadamu yatageuka kuwa janga kwetu na kwa sayari yetu. Kwa kuunda shimo nyeusi, tunaweza kufungua sanduku la Pandora.

Uchunguzi wa hivi majuzi wa galaksi zingine umeruhusu wanasayansi kugundua mashimo meusi ambayo vipimo vyake vinazidi matarajio na dhana zote zinazowezekana. Mageuzi ambayo hutokea kwa vitu vile hufanya iwezekanavyo kuelewa vizuri kwa nini wingi wa mashimo nyeusi hukua, ni nini kikomo chake halisi. Wanasayansi wamefikia hitimisho kwamba shimo zote nyeusi zinazojulikana zimeongezeka kwa ukubwa wao halisi ndani ya miaka bilioni 13-14. Tofauti ya ukubwa ni kutokana na wiani wa nafasi inayozunguka. Ikiwa shimo nyeusi lina chakula cha kutosha ndani ya kufikia nguvu za mvuto, inakua kwa kiwango kikubwa na mipaka, kufikia wingi wa mamia na maelfu ya raia wa jua. Kwa hivyo saizi kubwa ya vitu kama hivyo vilivyo katikati ya galaksi. Kundi kubwa la nyota, wingi mkubwa wa gesi kati ya nyota ni chakula kingi cha ukuaji. Wakati galaksi zinaunganishwa, mashimo meusi yanaweza kuunganishwa, na kutengeneza kitu kipya cha juu zaidi.

Kwa kuzingatia uchambuzi wa michakato ya mageuzi, ni kawaida kutofautisha madarasa mawili ya shimo nyeusi:

vitu vyenye misa mara 10 ya misa ya jua;
vitu vikubwa, ambavyo wingi wake ni mamia ya maelfu, mabilioni ya misa ya jua.

Kuna mashimo meusi yenye misa ya wastani ya kati sawa na misa ya jua 100-10,000, lakini asili yao bado haijulikani. Kuna takriban kitu kimoja kama hicho kwa kila galaksi. Utafiti wa nyota za X-ray ulifanya iwezekane kupata mashimo mawili ya wastani nyeusi kwa umbali wa miaka milioni 12 ya mwanga kwenye galaksi ya M82. Uzito wa kitu kimoja hutofautiana katika safu ya misa ya jua 200-800. Kitu kingine ni kikubwa zaidi na kina wingi wa misa ya jua 10-40 elfu. Hatima ya vitu kama hivyo ni ya kuvutia. Ziko karibu na nguzo za nyota, hatua kwa hatua zikivutiwa na shimo jeusi kuu lililo katikati ya galaksi.

Sayari yetu na mashimo meusi

Licha ya utaftaji wa dalili juu ya asili ya shimo nyeusi, ulimwengu wa kisayansi una wasiwasi juu ya mahali na jukumu la shimo nyeusi katika hatima ya gala la Milky Way na, haswa, katika hatima ya sayari ya Dunia. Mkunjo wa wakati na nafasi ulio katikati ya Milky Way polepole humeza vitu vyote vilivyopo karibu. Mamilioni ya nyota na matrilioni ya tani za gesi kati ya nyota tayari zimefyonzwa ndani ya shimo jeusi. Baada ya muda, zamu hiyo itafikia mikono ya Cygnus na Sagittarius, ambayo mfumo wa jua iko, umesafiri umbali wa miaka elfu 27 ya mwanga.

Shimo jingine jeusi lililo karibu zaidi liko katikati ya galaksi ya Andromeda. Hii ni takriban miaka milioni 2.5 ya mwanga kutoka kwetu. Labda, kabla ya wakati ambapo kitu chetu cha Sagittarius A * kinachukua gala yake mwenyewe, tunapaswa kutarajia muunganisho wa galaksi mbili za jirani. Ipasavyo, kutakuwa na muunganisho wa shimo mbili nyeusi kubwa kuwa moja, za kutisha na za kutisha kwa saizi.

Jambo tofauti kabisa ni mashimo madogo nyeusi. Ili kunyonya sayari ya Dunia, shimo nyeusi na radius ya sentimita kadhaa inatosha. Shida ni kwamba, kwa asili, shimo nyeusi ni kitu kisicho na uso kabisa. Hakuna mionzi au mionzi inayotoka kwa tumbo lake, kwa hiyo ni vigumu sana kutambua kitu cha ajabu kama hicho. Ni kutoka kwa umbali wa karibu tu ndipo mtu anaweza kugundua ukingo wa taa ya nyuma, ambayo inaonyesha kuwa kuna shimo kwenye nafasi katika eneo hili la Ulimwengu.

Hadi sasa, wanasayansi wameamua kwamba shimo nyeusi karibu zaidi na Dunia ni V616 Monocerotis. Monster iko miaka 3000 ya mwanga kutoka kwa mfumo wetu. Kwa suala la ukubwa, hii ni malezi kubwa, wingi wake ni 9-13 raia wa jua. Kitu kingine cha karibu ambacho kinatishia ulimwengu wetu ni shimo nyeusi Gygnus X-1. Pamoja na monster huyu tumetenganishwa na umbali wa miaka 6000 ya mwanga. Mashimo nyeusi yaliyofunuliwa katika jirani yetu ni sehemu ya mfumo wa binary, i.e. kuwepo kwa ukaribu na nyota inayolisha kitu kisichoshiba.

Hitimisho

Kuwepo katika nafasi ya vitu vya ajabu na vya ajabu kama shimo nyeusi, bila shaka, hutufanya tuwe macho. Hata hivyo, kila kitu kinachotokea kwa shimo nyeusi hutokea mara chache sana, kutokana na umri wa ulimwengu na umbali mkubwa. Kwa miaka bilioni 4.5, mfumo wa jua umepumzika, uliopo kulingana na sheria zinazojulikana kwetu. Wakati huu, hakuna kitu cha aina hiyo, wala upotovu wa nafasi, wala wakati wa wakati, ulionekana karibu na mfumo wa jua. Pengine, hakuna hali zinazofaa kwa hili. Sehemu hiyo ya Milky Way, ambamo mfumo wa nyota ya Jua unakaa, ni sehemu tulivu na thabiti ya nafasi.

Wanasayansi wanakubali wazo kwamba kuonekana kwa mashimo nyeusi sio ajali. Vitu kama hivyo vina jukumu la mpangilio katika Ulimwengu, na kuharibu ziada ya miili ya ulimwengu. Kuhusu hatima ya monsters wenyewe, mageuzi yao bado hayajasomwa kikamilifu. Kuna toleo ambalo mashimo nyeusi sio ya milele na katika hatua fulani yanaweza kukoma kuwapo. Sio siri tena kwa mtu yeyote kwamba vitu kama hivyo ni vyanzo vya nguvu zaidi vya nishati. Ni aina gani ya nishati na jinsi inavyopimwa ni jambo lingine.

Kupitia juhudi za Stephen Hawking, sayansi iliwasilishwa na nadharia kwamba shimo nyeusi bado huangaza nishati, na kupoteza uzito wake. Katika mawazo yake, mwanasayansi aliongozwa na nadharia ya uhusiano, ambapo michakato yote imeunganishwa na kila mmoja. Hakuna kinachotoweka tu bila kuonekana mahali pengine. Jambo lolote linaweza kubadilishwa kuwa dutu nyingine, wakati aina moja ya nishati huenda kwenye ngazi nyingine ya nishati. Hii inaweza kuwa kesi na mashimo nyeusi, ambayo ni portal ya mpito kutoka hali moja hadi nyingine.

Ikiwa una maswali yoyote - waache katika maoni chini ya makala. Sisi au wageni wetu tutafurahi kuwajibu.

Shimo kubwa jeusi katikati ya galaksi ond. Mikopo & Hakimiliki: NASA.

Unataka kusikia kitu kizuri? Kuna shimo kubwa jeusi katikati ya Milky Way. Na sio shimo kubwa jeusi tu, bali shimo jeusi kubwa sana lenye uzito wa zaidi ya mara milioni 4.1 ya uzito wa Jua.

Iko umbali wa miaka mwanga 26,000 tu kutoka Duniani, katikati kabisa ya galaksi yetu, kuelekea kundinyota la Sagittarius. Na, kama tunavyojua, inagawanyika na inachukua sio nyota tu, bali pia mifumo yote ya nyota inayoikaribia, na hivyo kuongeza misa yake.

Subiri kidogo, hiyo haionekani kuwa nzuri hata kidogo, inasikika kama ya kutisha. Haki?

Usijali! Huna chochote cha kuwa na wasiwasi juu yake, isipokuwa unapanga kuishi kwa miaka milioni elfu kadhaa, kama nilivyofanya shukrani kwa uhamishaji wa fahamu yangu kuwa ukweli halisi.

Je! shimo hili jeusi litameza Milky Way?

Ugunduzi wa shimo jeusi kuu (SMBH) katikati ya Milky Way, kama ugunduzi wa SMBHs karibu kila galaksi nyingine, ni mojawapo ya uvumbuzi ninaoupenda zaidi katika unajimu. Huu ni ugunduzi ambao wakati huo huo na majibu ya maswali kadhaa husababisha maswali mengine.

Huko nyuma katika miaka ya 1970, wanaastronomia Bruce Balik na Robert Brown waligundua chanzo kikubwa cha utoaji wa redio kutoka katikati kabisa ya Milky Way, kutoka kwa kundinyota la Sagittarius.

Waliteua chanzo hiki Sgr A*. Nyota ina maana ya "kusisimua". Unafikiri ninatania, lakini hapana. Wakati huu, sitanii.

Mnamo mwaka wa 2002, wanaastronomia waligundua kwamba nyota zilikuwa zikipita kwenye kitu hiki kwa kasi katika mizunguko mirefu sana, kama vile kometi zinazozunguka Jua. Hebu fikiria wingi wa jua letu. Inahitaji nguvu kubwa kuipeleka!

Shimo kubwa jeusi kama inavyowaziwa na msanii. Mikopo & Hakimiliki: Alain Riazuelo / CC BY-SA 2.5.

Mashimo meusi pekee yanaweza kufanya hivi, na kwa upande wetu, shimo hili jeusi ni kubwa mara mamilioni kuliko Jua letu - ni shimo jeusi kubwa zaidi. Pamoja na ugunduzi wa SMBHs katikati ya galaksi yetu, wanaastronomia walitambua kwamba mashimo meusi yapo katikati ya kila galaksi. Wakati huo huo, ugunduzi wa shimo nyeusi kubwa ulisaidia kujibu moja ya maswali kuu katika astronomy: quasar ni nini?

Inabadilika kuwa quasars na shimo nyeusi kubwa ni moja na sawa. Quasars ni mashimo nyeusi sawa, tu katika mchakato wa kunyonya nyenzo kikamilifu kutoka kwa diski ya accretion inayozunguka karibu nao. Lakini tuko hatarini?

Kwa muda mfupi, hapana. Shimo jeusi lililo katikati ya Milky Way liko umbali wa miaka mwanga 26,000, na hata likigeuka kuwa quasar na kuanza kumeza nyota, hatutaliona kwa muda mrefu sana.

Shimo jeusi ni kitu cha molekuli kubwa ambayo inachukua eneo ndogo la nafasi. Kwa kuongezea, ikiwa unabadilisha Jua na shimo nyeusi na misa sawa, basi hakuna kitakachobadilika. Ninamaanisha kwamba Dunia itaendelea na harakati zake katika obiti sawa kwa mabilioni ya miaka, tu kuzunguka shimo jeusi.

Vile vile ni sawa na shimo nyeusi katikati ya Milky Way. Hainyonyi nyenzo kama kisafishaji ombwe, inafanya kazi kama aina ya nanga ya mvuto kwa kundi la nyota zinazoizunguka.

Quasar ya kale katika uwakilishi wa msanii. Mikopo & Hakimiliki: NASA.

Ili shimo nyeusi kumeza nyota, mwisho lazima uende kwenye mwelekeo wa shimo nyeusi. Ni lazima kuvuka upeo wa macho tukio, ambayo kwa upande wetu ni kuhusu 17 mara kipenyo cha jua. Ikiwa nyota inakaribia upeo wa tukio, lakini haivuka, basi kuna uwezekano mkubwa wa kugawanyika. Hata hivyo, hii hutokea mara chache sana.

Matatizo huanza wakati nyota hizi zinaingiliana, na kuzifanya kubadilisha njia zao. Nyota ambayo imeishi kwa furaha katika mzunguko wake kwa mabilioni ya miaka inaweza kusumbuliwa na nyota nyingine na kutupwa nje ya mzunguko wake. Lakini hii haifanyiki mara nyingi, haswa katika "kitongoji" cha galactic ambamo tuko.

Kwa muda mrefu, hatari kuu iko katika mgongano wa Milky Way na Andromeda. Hii itatokea katika takriban miaka bilioni 4, na kusababisha kuonekana kwa galaji mpya, ambayo inaweza kuitwa Mlecomed. Ghafla kutakuwa na nyota nyingi mpya zinazoingiliana. Wakati huo huo, nyota ambazo hapo awali zilikuwa salama zitaanza kubadilisha njia zao. Kwa kuongeza, shimo la pili nyeusi litatokea kwenye galaxy. Shimo jeusi la Andromeda linaweza kuwa kubwa mara milioni 100 kuliko Jua letu, kwa hivyo ni lengo kubwa la nyota kufa.

Kwa hivyo shimo jeusi litameza galaksi yetu?

Katika miaka bilioni chache ijayo, galaksi zaidi na zaidi zitagongana na Milky Bear, na kusababisha uharibifu na uharibifu. Bila shaka, Jua litakufa katika karibu miaka bilioni 5, hivyo wakati ujao hautakuwa tatizo letu. Kweli, kwa ufahamu wangu wa milele, hii bado itakuwa shida yangu.

Baada ya Mlekomed kumeza galaksi zote zilizo karibu, nyota zitakuwa na muda usiohesabika ambapo zitaingiliana. Baadhi yao watatupwa kwenye galaksi, na wengine watatupwa kwenye shimo jeusi.

Lakini wengine wengi watakuwa salama kabisa wakingojea wakati ambapo shimo jeusi kuu linayeyuka tu.

Kwa hivyo, shimo nyeusi katikati ya Milky Way ni salama kabisa. Kwa muda uliosalia wa maisha ya Jua, halitaingiliana nasi kwa njia zozote zilizo hapo juu, au kutumia zaidi ya nyota chache kwa mwaka.

Dhana ya shimo nyeusi inajulikana kwa kila mtu - kutoka kwa watoto wa shule hadi wazee, hutumiwa katika sayansi na fasihi ya uongo, katika vyombo vya habari vya njano na katika mikutano ya kisayansi. Lakini si kila mtu anajua nini hasa mashimo haya ni.

Kutoka kwa historia ya shimo nyeusi

1783 Dhana ya kwanza ya uwepo wa jambo kama shimo nyeusi iliwekwa mbele mnamo 1783 na mwanasayansi wa Kiingereza John Michell. Katika nadharia yake, alichanganya ubunifu wawili wa Newton - macho na mechanics. Wazo la Michell lilikuwa hili: ikiwa mwanga ni mkondo wa chembe ndogo, basi, kama miili mingine yote, chembe zinapaswa kupata mvuto wa uwanja wa mvuto. Inatokea kwamba nyota kubwa zaidi, ni vigumu zaidi kwa mwanga kupinga mvuto wake. Miaka 13 baada ya Michell, mwanaastronomia wa Ufaransa na mwanahisabati Laplace kuweka mbele (inawezekana zaidi bila ya mwenzake wa Uingereza) nadharia kama hiyo.

1915 Walakini, kazi zao zote zilibaki bila kudaiwa hadi mwanzoni mwa karne ya 20. Mnamo mwaka wa 1915, Albert Einstein alichapisha Nadharia ya Jumla ya Uhusiano na alionyesha kwamba mvuto ni mpito wa muda wa nafasi unaosababishwa na mada, na miezi michache baadaye, mwanaastronomia wa Ujerumani na mwanafizikia wa kinadharia Karl Schwarzschild aliitumia kutatua tatizo fulani la unajimu. Alichunguza muundo wa muda wa nafasi uliopinda kuzunguka Jua na kugundua tena hali ya mashimo meusi.

(John Wheeler aliunda neno "mashimo meusi").

1967 Mwanafizikia wa Marekani John Wheeler alielezea nafasi inayoweza kukunjwa, kama kipande cha karatasi, kuwa sehemu isiyo na kikomo na kuteua neno "Black Hole".

1974 Mwanafizikia wa Uingereza Stephen Hawking alithibitisha kwamba mashimo meusi, ingawa yanameza vitu bila kurudi, yanaweza kutoa mionzi na hatimaye kuyeyuka. Jambo hili linaitwa "mionzi ya Hawking".

Siku hizi. Utafiti wa hivi karibuni juu ya pulsars na quasars, pamoja na ugunduzi wa mionzi ya asili ya microwave ya cosmic, hatimaye imefanya iwezekanavyo kuelezea dhana yenyewe ya shimo nyeusi. Mnamo mwaka wa 2013, wingu la gesi G2 lilikuja karibu sana na Hole Nyeusi na kuna uwezekano wa kufyonzwa nalo, kuchunguza mchakato wa kipekee utatoa fursa nzuri kwa uvumbuzi mpya wa vipengele vya shimo nyeusi.

Mashimo meusi ni yapi kweli?

Maelezo ya laconic ya jambo hilo yanasikika kama hii. Shimo jeusi ni eneo la muda ambalo mvuto wake wa mvuto ni mkubwa sana hivi kwamba hakuna kitu chochote, pamoja na quanta nyepesi, kinachoweza kuiacha.

Shimo jeusi hapo zamani lilikuwa nyota kubwa. Kwa muda mrefu kama athari za nyuklia hudumisha shinikizo la juu katika matumbo yake, kila kitu kinabaki kawaida. Lakini baada ya muda, ugavi wa nishati hupungua na mwili wa mbinguni, chini ya ushawishi wa mvuto wake mwenyewe, huanza kupungua. Hatua ya mwisho ya mchakato huu ni kuanguka kwa msingi wa nyota na kuundwa kwa shimo nyeusi.

1. Kutolewa kwa jeti nyeusi ya shimo kwa kasi kubwa

2. Diski ya suala inakua ndani ya shimo nyeusi

3. Shimo nyeusi

4. Mpango wa kina wa kanda ya shimo nyeusi

5. Ukubwa wa uchunguzi mpya uliopatikana

Nadharia ya kawaida inasema kwamba kuna matukio sawa katika kila galaksi, ikiwa ni pamoja na katikati ya Milky Way yetu. Mvuto mkubwa wa shimo una uwezo wa kushikilia galaxi kadhaa karibu nayo, kuwazuia kutoka kwa kila mmoja. "Eneo la chanjo" linaweza kuwa tofauti, yote inategemea wingi wa nyota ambayo imegeuka kuwa shimo nyeusi, na inaweza kuwa maelfu ya miaka ya mwanga.

Radi ya Schwarzschild

Mali kuu ya shimo nyeusi ni kwamba jambo lolote linaloingia ndani yake haliwezi kurudi tena. Vile vile hutumika kwa mwanga. Katika msingi wao, mashimo ni miili ambayo inachukua kabisa mwanga wote unaoanguka juu yao na haitoi yao wenyewe. Vitu kama hivyo vinaweza kuonekana kama vifuniko vya giza kabisa.

1. Kusonga jambo kwa nusu ya kasi ya mwanga

2. Pete ya picha

3. Pete ya ndani ya photon

4. Upeo wa tukio katika shimo nyeusi

Kulingana na Nadharia ya Jumla ya Uhusiano ya Einstein, ikiwa mwili unakaribia umbali muhimu kutoka katikati ya shimo, hauwezi tena kurudi. Umbali huu unaitwa radius ya Schwarzschild. Ni nini hasa kinachotokea ndani ya eneo hili haijulikani kwa hakika, lakini kuna nadharia ya kawaida. Inaaminika kwamba suala lote la shimo nyeusi limejilimbikizia katika hatua ndogo sana, na katikati yake kuna kitu kilicho na wiani usio na kipimo, ambacho wanasayansi huita usumbufu wa pekee.

Inaangukaje kwenye shimo jeusi

(Katika picha, shimo jeusi la Sagittarius A * linaonekana kama kundi nyangavu sana la mwanga)

Sio muda mrefu uliopita, mwaka wa 2011, wanasayansi waligundua wingu la gesi, wakipa jina rahisi G2, ambalo hutoa mwanga usio wa kawaida. Mwangaza kama huo unaweza kutoa msuguano katika gesi na vumbi, unaosababishwa na hatua ya shimo nyeusi Sagittarius A * na ambayo huzunguka kwa namna ya diski ya kuongeza. Kwa hivyo, tunakuwa waangalizi wa jambo la kushangaza la kunyonya kwa wingu la gesi na shimo nyeusi kubwa.

Kulingana na tafiti za hivi karibuni, njia ya karibu zaidi ya shimo nyeusi itatokea mnamo Machi 2014. Tunaweza kuunda upya picha ya jinsi tamasha hili la kusisimua litakavyocheza.

1. Inapoonekana kwa mara ya kwanza kwenye data, wingu la gesi linafanana na mpira mkubwa wa gesi na vumbi.

2. Sasa, kufikia Juni 2013, wingu liko makumi ya mabilioni ya kilomita kutoka kwenye shimo jeusi. Inaanguka ndani yake kwa kasi ya 2500 km / s.

3. Wingu hilo linatarajiwa kupita shimo jeusi, lakini nguvu za mawimbi zinazosababishwa na tofauti ya mvuto zinazotenda kwenye kingo zinazoongoza na zinazofuata za wingu zitasababisha kurefuka zaidi na zaidi.

4. Baada ya wingu kuvunjwa, wengi wao uwezekano mkubwa watajiunga na disk ya accretion karibu na Sagittarius A *, na kuzalisha mawimbi ya mshtuko ndani yake. Joto litaongezeka hadi digrii milioni kadhaa.

5. Sehemu ya wingu itaanguka moja kwa moja kwenye shimo nyeusi. Hakuna mtu anayejua hasa nini kitatokea kwa dutu hii, lakini inatarajiwa kwamba katika mchakato wa kuanguka itatoa mito yenye nguvu ya X-rays, na hakuna mtu mwingine atakayeiona.

Video: shimo nyeusi humeza wingu la gesi

(Uigaji wa kompyuta wa kiasi gani cha wingu la gesi ya G2 kitakachoharibiwa na kuteketezwa na shimo jeusi la Sagittarius A*)

Kuna nini ndani ya shimo nyeusi?

Kuna nadharia inayodai kwamba shimo jeusi ndani ni tupu, na misa yake yote imejilimbikizia katika sehemu ndogo sana ambayo iko katikati yake - umoja.

Kwa mujibu wa nadharia nyingine ambayo imekuwepo kwa nusu karne, kila kitu kinachoanguka kwenye shimo nyeusi huenda kwenye ulimwengu mwingine ulio kwenye shimo nyeusi yenyewe. Sasa nadharia hii sio kuu.

Na kuna nadharia ya tatu, ya kisasa zaidi na dhabiti, kulingana na ambayo kila kitu kinachoanguka kwenye shimo jeusi huyeyuka katika mitetemo ya nyuzi kwenye uso wake, ambayo imeteuliwa kama upeo wa tukio.

Kwa hivyo ni nini upeo wa macho wa tukio? Haiwezekani kuangalia ndani ya shimo nyeusi hata kwa darubini yenye nguvu zaidi, kwa kuwa hata mwanga, kuingia ndani ya funnel kubwa ya cosmic, haina nafasi ya kuibuka tena. Kila kitu ambacho kinaweza kuzingatiwa kwa namna fulani kiko katika eneo lake la karibu.

Upeo wa upeo wa macho ni mstari wa masharti wa uso ambapo hakuna chochote (gesi, vumbi, nyota, mwanga) kinaweza kutoka. Na hii ndiyo hatua ya ajabu sana ya kutorudi katika mashimo meusi ya Ulimwengu.

Dk. Jane Lisin Dai na Profesa Enrico Ramirez-Ruiz wa Taasisi ya Niels Bohr waliwasilisha muundo muhimu wa kompyuta. Kwa msaada wake, unaweza kusoma tukio la uharibifu wa mawimbi - nadra, lakini matukio yenye nguvu sana katika vituo vya galactic.

Uharibifu wa mawimbi

Katikati ya kila kundi kubwa la nyota kuna shimo jeusi kubwa mno, ambalo ni kubwa mara milioni na mabilioni kuliko lile la jua. Lakini nyingi ni ngumu kutazama kwa sababu hazitoi mionzi. Hii hutokea wakati aina fulani ya nyenzo inavutwa kwenye uwanja wa mvuto wenye nguvu sana wa shimo jeusi. Takriban kila baada ya miaka 10,000 katika galaksi moja, nyota hukaribia umbali hatari hadi kwenye shimo, na uzito wa gala la pili husambaratisha kitu hicho. Tukio hili linaitwa wimbi la mvuto.

Katika mchakato huu, shimo nyeusi limejaa uchafu wa nyota kwa muda fulani. Wakati gesi ya nyota inatumiwa, kiasi kikubwa cha mionzi hutolewa. Shukrani kwa hili, sifa za shimo zinaweza kujifunza.

Muundo uliounganishwa

Katika wimbi la juu, mashimo mengine hutoa X-rays, wakati mengine hutoa mwanga unaoonekana na UV. Ni muhimu kuelewa utofauti huu na kuweka pamoja fumbo zima. Katika mtindo mpya, walijaribu kuzingatia angle ya kutazama ya mwangalizi wa kidunia. Wanasayansi huchunguza ulimwengu, lakini galaksi zimeelekezwa kwa nasibu.

Mtindo mpya unachanganya vipengele kutoka kwa uhusiano wa jumla, uwanja wa sumaku, mionzi na gesi, ambayo inafanya uwezekano wa kutazama tukio la mawimbi kutoka kwa maoni tofauti na kukusanya vitendo vyote katika muundo mmoja.

Ushirikiano na matarajio

Kazi hiyo iliwezekana kupitia ushirikiano kati ya Taasisi ya Niels Bohr na Chuo Kikuu cha California, Santa Cruz. Watafiti kutoka Chuo Kikuu cha Maryland pia walijiunga. Zana za kisasa za kompyuta zilitumiwa kutatua tatizo. Ufanisi huo ulitoa matarajio ya uwanja unaokua kwa kasi wa utafiti.