Ang echo ng radyo ng isang black hole ay nakasalalay sa rate ng pagsipsip ng napunit na bituin. Inilarawan ng mga siyentipiko ang tatlong senaryo para sa pagsipsip ng mundo sa pamamagitan ng isang black hole

Ang walang katapusang Universe ay puno ng mga lihim, misteryo at kabalintunaan. Sa kabila ng katotohanan na ang modernong agham ay gumawa ng isang malaking hakbang pasulong sa paggalugad sa kalawakan, marami sa walang katapusang mundong ito ay nananatiling hindi maintindihan sa pananaw ng tao sa mundo. Marami tayong alam tungkol sa mga bituin, nebula, kumpol at planeta. Gayunpaman, sa kalawakan ng Uniberso mayroong mga naturang bagay, ang pagkakaroon nito ay maaari lamang nating hulaan. Halimbawa, kakaunti lang ang alam natin tungkol sa mga black hole. Ang pangunahing impormasyon at kaalaman tungkol sa likas na katangian ng mga black hole ay batay sa mga pagpapalagay at hula. Ang mga astrophysicist at atomic scientist ay nakikipagpunyagi sa isyung ito nang higit sa isang dosenang taon. Ano ang black hole sa kalawakan? Ano ang katangian ng gayong mga bagay?

Ang pakikipag-usap tungkol sa mga black hole sa mga simpleng termino

Upang isipin kung ano ang hitsura ng isang black hole, sapat na upang makita ang buntot ng isang tren na umaalis sa lagusan. Ang mga ilaw ng signal sa huling karwahe, habang lumalalim ang tren sa lagusan, ay bababa sa laki hanggang sa tuluyang mawala sa larangan ng view. Sa madaling salita, ito ay mga bagay kung saan kahit liwanag ay nawawala dahil sa napakalaking atraksyon. Ang mga elementarya na particle, electron, proton at photon ay hindi kayang pagtagumpayan ang hindi nakikitang hadlang, nahulog sila sa itim na kailaliman ng kawalan, samakatuwid ang gayong butas sa espasyo ay tinatawag na itim. Walang kahit katiting na maliwanag na lugar sa loob niya, ang kadiliman at kawalang-hanggan. Kung ano ang nasa kabilang panig ng black hole ay hindi alam.

Ang space vacuum cleaner na ito ay may napakalaking gravity at kayang lunukin ang isang buong kalawakan kasama ang lahat ng mga kumpol at supercluster ng mga bituin, na may nebulae at dark matter sa boot. Paano ito posible? Maaari lamang hulaan ng isa. Ang mga batas ng pisika na kilala sa amin sa kasong ito ay sumasabog sa mga tahi at hindi nagbibigay ng paliwanag para sa mga prosesong nagaganap. Ang kakanyahan ng kabalintunaan ay nakasalalay sa katotohanan na sa isang partikular na lugar ng Uniberso, ang pakikipag-ugnayan ng gravitational ng mga katawan ay tinutukoy ng kanilang masa. Ang proseso ng pagsipsip ng isang bagay ng isa pa ay hindi naiimpluwensyahan ng kanilang qualitative at quantitative na komposisyon. Ang mga particle, na umabot sa isang kritikal na halaga sa isang tiyak na lugar, ay pumapasok sa isa pang antas ng pakikipag-ugnayan, kung saan ang mga puwersa ng gravitational ay nagiging mga puwersa ng atraksyon. Ang isang katawan, bagay, sangkap o bagay sa ilalim ng impluwensya ng gravity ay nagsisimulang lumiit, na umaabot sa napakalaking density.

Humigit-kumulang ang mga naturang proseso ay nangyayari sa panahon ng pagbuo ng isang neutron star, kung saan ang stellar matter ay na-compress sa dami sa ilalim ng impluwensya ng internal gravity. Ang mga libreng electron ay pinagsama sa mga proton upang bumuo ng mga neutral na particle na elektrikal - mga neutron. Ang density ng sangkap na ito ay napakalaki. Ang isang butil ng bagay na kasing laki ng isang bukol ng pinong asukal ay tumitimbang ng bilyun-bilyong tonelada. Dito magiging angkop na alalahanin ang pangkalahatang teorya ng relativity, kung saan ang espasyo at oras ay tuluy-tuloy na dami. Dahil dito, ang proseso ng compression ay hindi maaaring ihinto sa kalahati at samakatuwid ay walang limitasyon.

Posible, ang isang black hole ay mukhang isang butas, kung saan maaaring mayroong paglipat mula sa isang piraso ng espasyo patungo sa isa pa. Kasabay nito, ang mga katangian ng espasyo at oras mismo ay nagbabago, na umiikot sa isang space-time vortex. Pag-abot sa ilalim ng funnel na ito, ang anumang bagay ay nawasak sa quanta. Ano ang nasa kabilang bahagi ng black hole, itong higanteng butas? Marahil ay may isa pang espasyo kung saan gumagana ang ibang mga batas at ang oras ay dumadaloy sa kabilang direksyon.

Sa konteksto ng teorya ng relativity, ganito ang hitsura ng teorya ng black hole. Ang punto sa kalawakan, kung saan ang mga puwersa ng gravitational ay nag-compress ng anumang bagay sa mga mikroskopikong laki, ay may napakalaking puwersa ng pagkahumaling, na ang laki nito ay tumataas hanggang sa kawalang-hanggan. Lumilitaw ang isang fold ng oras, at ang espasyo ay kurbado, nagsasara sa isang punto. Ang mga bagay na nilamon ng black hole ay hindi makayanan ang lakas ng paghila ng napakapangit na vacuum cleaner na ito nang mag-isa. Kahit na ang bilis ng liwanag na taglay ng quanta ay hindi nagpapahintulot ng elementarya na mga particle na madaig ang puwersa ng grabidad. Ang anumang katawan na tumama sa ganoong punto ay hindi na magiging isang materyal na bagay, na nagsasama sa isang bula ng espasyo-oras.

Black hole mula sa punto ng view ng agham

Kapag tinanong, paano nabubuo ang mga black hole? Walang tiyak na sagot. Maraming mga kabalintunaan at kontradiksyon sa Uniberso na hindi maipaliwanag mula sa pananaw ng agham. Ang teorya ng relativity ni Einstein ay nagbibigay-daan lamang sa isang teoretikal na paliwanag ng likas na katangian ng naturang mga bagay, ngunit ang quantum mechanics at physics ay tahimik sa kasong ito.

Sinusubukang ipaliwanag ang mga prosesong nagaganap sa pamamagitan ng mga batas ng pisika, ang larawan ay magiging ganito. Isang bagay na nabuo bilang resulta ng napakalaking gravitational compression ng isang napakalaking o supermassive space body. Ang prosesong ito ay tinatawag na siyentipikong pagbagsak ng gravitational. Ang terminong "black hole" ay unang tumunog sa siyentipikong komunidad noong 1968, nang sinubukan ng American astronomer at physicist na si John Wheeler na ipaliwanag ang estado ng pagbagsak ng bituin. Ayon sa kanyang teorya, sa halip na isang napakalaking bituin na sumailalim sa pagbagsak ng gravitational, isang spatial at temporal na puwang ang lumitaw, kung saan ang isang patuloy na lumalagong compression ay kumikilos. Lahat ng binubuo ng bituin ay pumapasok sa sarili nito.

Ang paliwanag na ito ay nagbibigay-daan sa amin upang tapusin na ang likas na katangian ng mga black hole ay hindi konektado sa anumang paraan sa mga prosesong nagaganap sa Uniberso. Ang lahat ng nangyayari sa loob ng bagay na ito ay hindi makikita sa anumang paraan sa nakapalibot na espasyo na may isang "PERO". Ang gravity ng black hole ay napakalakas kaya nababaluktot nito ang espasyo, na nagpipilit sa mga kalawakan na umikot sa paligid ng mga black hole. Alinsunod dito, nagiging malinaw ang dahilan kung bakit anyong mga spiral ang mga kalawakan. Hindi alam kung gaano katagal bago mawala ang malaking Milky Way galaxy sa kailaliman ng isang napakalaking black hole. Ang isang kagiliw-giliw na katotohanan ay ang mga itim na butas ay maaaring lumitaw kahit saan sa kalawakan, kung saan ang mga perpektong kondisyon ay nilikha para dito. Ang ganitong tiklop ng oras at espasyo ay neutralisahin ang napakalaking bilis ng pag-ikot at paggalaw ng mga bituin sa espasyo ng kalawakan. Ang oras sa isang black hole ay dumadaloy sa ibang dimensyon. Sa loob ng lugar na ito, walang mga batas ng grabidad ang nagbibigay ng kanilang sarili sa interpretasyon mula sa punto ng view ng pisika. Ang estado na ito ay tinatawag na black hole singularity.

Ang mga black hole ay hindi nagpapakita ng anumang mga panlabas na palatandaan ng pagkakakilanlan; ang kanilang pag-iral ay maaaring hatulan ng pag-uugali ng iba pang mga bagay sa kalawakan, na apektado ng mga patlang ng gravitational. Ang buong larawan ng isang buhay-at-kamatayang pakikibaka ay nagaganap sa hangganan ng isang black hole, na natatakpan ng isang lamad. Ang haka-haka na ibabaw ng funnel ay tinatawag na "horizon ng kaganapan." Lahat ng nakikita natin hanggang sa hangganang ito ay nahahawakan at materyal.

Mga sitwasyon para sa pagbuo ng mga black hole

Sa pagbuo ng teorya ni John Wheeler, maaari nating tapusin na ang sikreto ng mga black hole ay malamang na wala sa proseso ng pagbuo nito. Ang pagbuo ng isang black hole ay nangyayari bilang isang resulta ng pagbagsak ng isang neutron star. Bukod dito, ang masa ng naturang bagay ay dapat na lumampas sa masa ng Araw ng tatlo o higit pang beses. Kumunot ang neutron star hanggang sa hindi na makawala ang sariling liwanag mula sa mahigpit na yakap ng puwersa ng grabidad. May limitasyon ang laki kung saan ang isang bituin ay maaaring lumiit, na nagsilang ng isang black hole. Ang radius na ito ay tinatawag na gravitational radius. Ang napakalaking bituin sa huling yugto ng kanilang pag-unlad ay dapat magkaroon ng gravitational radius na ilang kilometro.

Ngayon, ang mga siyentipiko ay nakakuha ng circumstantial evidence ng pagkakaroon ng black holes sa isang dosenang X-ray binary. Ang mga X-ray na bituin, isang pulsar, o isang burster ay walang solidong ibabaw. Bilang karagdagan, ang kanilang masa ay mas malaki kaysa sa masa ng tatlong Araw. Ang kasalukuyang estado ng outer space sa konstelasyon na Cygnus, ang X-ray star na Cygnus X-1, ay ginagawang posible na masubaybayan ang pagbuo ng mga kakaibang bagay na ito.

Batay sa pananaliksik at teoretikal na pagpapalagay, mayroong apat na senaryo para sa pagbuo ng mga itim na bituin sa agham ngayon:

• gravitational collapse ng isang napakalaking bituin sa huling yugto ng ebolusyon nito;
• pagbagsak ng gitnang rehiyon ng kalawakan;
• ang pagbuo ng mga black hole sa panahon ng Big Bang;
• ang pagbuo ng quantum black hole.

Ang unang senaryo ay ang pinaka-makatotohanan, ngunit ang bilang ng mga itim na bituin na pamilyar sa atin ngayon ay lumampas sa bilang ng mga kilalang neutron na bituin. At ang edad ng Uniberso ay hindi napakalaki na ang napakaraming malalaking bituin ay maaaring dumaan sa buong proseso ng ebolusyon.

Ang pangalawang senaryo ay may karapatang mabuhay, at mayroong isang matingkad na halimbawa nito - ang napakalaking black hole na Sagittarius A *, na matatagpuan sa gitna ng ating kalawakan. Ang masa ng bagay na ito ay 3.7 solar masa. Ang mekanismo ng senaryo na ito ay katulad ng senaryo ng gravitational collapse na may pagkakaiba lamang na ang pagbagsak ay hindi isang bituin, ngunit interstellar gas. Sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng gravitational, ang gas ay na-compress sa isang kritikal na masa at density. Sa isang kritikal na sandali, ang bagay ay nabubulok sa quanta, na bumubuo ng isang black hole. Gayunpaman, ang teoryang ito ay nagdudulot ng mga pagdududa, dahil kamakailan ay nakilala ng mga astronomo sa Columbia University ang mga satellite ng Sagittarius A * black hole. Ang mga ito ay naging maraming maliliit na itim na butas, na marahil ay nabuo sa ibang paraan.

Ang ikatlong senaryo ay mas teoretikal at nauugnay sa pagkakaroon ng teorya ng Big Bang. Sa sandali ng pagbuo ng Uniberso, isang bahagi ng mga bagay at mga patlang ng gravitational ay sumailalim sa mga pagbabago. Sa madaling salita, ang mga proseso ay kumuha ng ibang landas, na hindi nauugnay sa mga kilalang proseso ng quantum mechanics at nuclear physics.

Ang huling senaryo ay nakatuon sa physics ng isang nuclear explosion. Sa mga clots ng bagay sa proseso ng mga reaksyong nuklear sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng gravitational, nangyayari ang isang pagsabog, sa lugar kung saan nabuo ang isang itim na butas. Ang bagay ay sumasabog sa loob, sumisipsip ng lahat ng mga particle.

Ang pagkakaroon at ebolusyon ng mga black hole

Ang pagkakaroon ng isang tinatayang ideya ng likas na katangian ng gayong kakaibang mga bagay sa kalawakan, iba pa ang kawili-wili. Ano ang tunay na sukat ng mga black hole, gaano kabilis ang paglaki ng mga ito? Ang laki ng mga black hole ay tinutukoy ng kanilang gravitational radius. Para sa mga black hole, ang radius ng isang black hole ay tinutukoy ng masa nito at tinatawag na Schwarzschild radius. Halimbawa, kung ang isang bagay ay may mass na katumbas ng masa ng ating planeta, kung gayon ang Schwarzschild radius sa kasong ito ay 9 mm. Ang aming pangunahing luminary ay may radius na 3 km. Ang average na density ng isang black hole na nabuo bilang kapalit ng isang bituin na may mass na 10⁸ solar mass ay magiging malapit sa density ng tubig. Ang radius ng naturang pormasyon ay magiging 300 milyong kilometro.

Malamang na ang mga higanteng black hole ay matatagpuan sa gitna ng mga kalawakan. Sa ngayon, 50 kalawakan ang kilala, sa gitna kung saan mayroong malalaking temporal at spatial na balon. Ang masa ng naturang mga higante ay bilyun-bilyon ng masa ng Araw. Maaari lamang isipin ng isang tao kung ano ang isang napakalaki at napakalaking puwersa ng pang-akit na taglay ng naturang butas.

Tulad ng para sa maliliit na butas, ang mga ito ay mga mini-object, ang radius nito ay umaabot sa mga hindi gaanong halaga, 10¯¹² cm lamang. Ang bigat ng naturang mumo ay 10¹⁴gr. Ang ganitong mga pormasyon ay lumitaw sa panahon ng Big Bang, ngunit sa paglipas ng panahon sila ay tumaas sa laki at ngayon sila ay nagpaparangalan sa kalawakan bilang mga halimaw. Ang mga kondisyon kung saan naganap ang pagbuo ng mga maliliit na itim na butas, sinusubukan ng mga siyentipiko ngayon na muling likhain sa mga kondisyon ng terrestrial. Para sa mga layuning ito, ang mga eksperimento ay isinasagawa sa mga electron collider, kung saan ang mga elementarya na particle ay pinabilis sa bilis ng liwanag. Ang mga unang eksperimento ay naging posible upang makakuha sa mga kondisyon ng laboratoryo ng isang quark-gluon plasma - bagay na umiral sa bukang-liwayway ng pagbuo ng Uniberso. Ang ganitong mga eksperimento ay nagpapahintulot sa amin na umasa na ang isang black hole sa Earth ay isang bagay ng oras. Isa pang usapin kung ang gayong tagumpay ng siyensya ng tao ay magiging isang sakuna para sa atin at para sa ating planeta. Sa pamamagitan ng paggawa ng artipisyal na black hole, mabubuksan natin ang kahon ng Pandora.

Ang mga kamakailang obserbasyon ng iba pang mga kalawakan ay nagbigay-daan sa mga siyentipiko na tumuklas ng mga black hole, na ang laki nito ay lumampas sa lahat ng maiisip na inaasahan at pagpapalagay. Ang ebolusyon na nangyayari sa gayong mga bagay ay ginagawang posible na mas maunawaan kung bakit lumalaki ang masa ng mga black hole, kung ano ang tunay na limitasyon nito. Ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang lahat ng kilalang black hole ay lumaki sa kanilang tunay na laki sa loob ng 13-14 bilyong taon. Ang pagkakaiba sa laki ay dahil sa density ng nakapalibot na espasyo. Kung ang isang black hole ay may sapat na pagkain na maaabot ng mga puwersa ng gravity, ito ay lumalaki nang mabilis, na umaabot sa isang masa ng daan-daan at libu-libong solar na masa. Kaya naman ang napakalaking sukat ng naturang mga bagay ay matatagpuan sa gitna ng mga kalawakan. Napakalaking kumpol ng mga bituin, malalaking masa ng interstellar gas ay masaganang pagkain para sa paglaki. Kapag nagsanib ang mga kalawakan, maaaring magsanib ang mga itim na butas upang bumuo ng bagong supermassive na bagay.

Sa paghusga sa pamamagitan ng pagsusuri ng mga proseso ng ebolusyon, kaugalian na makilala ang dalawang klase ng mga black hole:

• mga bagay na may mass na 10 beses ang solar mass;
• napakalaking bagay, na ang bigat nito ay daan-daang libo, bilyun-bilyong solar mass.

May mga black hole na may average na intermediate mass na katumbas ng 100-10 thousand solar mass, ngunit hindi pa rin alam ang kanilang kalikasan. Mayroong humigit-kumulang isang bagay sa bawat kalawakan. Ang pag-aaral ng mga X-ray na bituin ay naging posible upang mahanap sa layo na 12 milyong light years sa M82 galaxy nang sabay-sabay ang dalawang black hole ng average na masa. Ang masa ng isang bagay ay nag-iiba sa hanay na 200-800 solar masa. Ang isa pang bagay ay mas malaki at may mass na 10-40 thousand solar mass. Ang kapalaran ng naturang mga bagay ay kawili-wili. Matatagpuan ang mga ito malapit sa mga kumpol ng bituin, unti-unting naaakit sa isang napakalaking black hole na matatagpuan sa gitnang bahagi ng kalawakan.

Ang ating planeta at mga black hole

Sa kabila ng paghahanap ng mga pahiwatig tungkol sa likas na katangian ng mga black hole, ang siyentipikong mundo ay nababahala tungkol sa lugar at papel ng isang black hole sa kapalaran ng Milky Way galaxy at, sa partikular, sa kapalaran ng planetang Earth. Ang fold ng oras at espasyo na umiiral sa gitna ng Milky Way ay unti-unting sumisipsip ng lahat ng bagay sa paligid nito. Milyun-milyong bituin at trilyong tonelada ng interstellar gas ang nilamon na sa black hole. Sa paglipas ng panahon, ang pagliko ay darating sa mga bisig ng Cygnus at Sagittarius, kung saan matatagpuan ang solar system, na naglakbay sa layo na 27 libong light years.

Ang isa pang kalapit na supermassive black hole ay matatagpuan sa gitnang bahagi ng Andromeda galaxy. Ito ay humigit-kumulang 2.5 milyong light years ang layo. Marahil, hanggang sa oras na ang ating bagay na Sagittarius A * ay lumamon sa sarili nitong kalawakan, dapat nating asahan ang pagsasama ng dalawang magkatabing kalawakan. Alinsunod dito, dalawang napakalaking black hole ang magsasama sa isa, kakila-kilabot at napakapangit na laki.

Ang mga maliliit na black hole ay isang ganap na naiibang bagay. Ang isang black hole na may radius na ilang sentimetro ay sapat na upang lamunin ang planetang Earth. Ang problema ay, sa likas na katangian nito, ang isang black hole ay isang ganap na walang mukha na bagay. Walang radiation o radiation na nagmumula sa sinapupunan nito, kaya medyo mahirap mapansin ang isang misteryosong bagay. Sa malapit lang natin makikita ang curvature ng background light, na nagpapahiwatig na may butas sa espasyo sa rehiyong ito ng Uniberso.

Sa ngayon, itinatag ng mga siyentipiko na ang pinakamalapit na black hole sa Earth ay ang V616 Monocerotis object. Ang halimaw ay matatagpuan 3,000 light years mula sa aming system. Sa laki nito, ito ay isang malaking pormasyon, ang masa nito ay 9-13 solar na masa. Ang isa pang malapit na bagay na nagdudulot ng banta sa ating mundo ay ang black hole na Gygnus X-1. Sa halimaw na ito tayo ay pinaghihiwalay ng layo na 6,000 light years. Ang mga black hole na natuklasan sa aming kapitbahayan ay bahagi ng isang binary system, i.e. umiiral sa malapit sa isang bituin na nagpapakain ng isang bagay na walang kabusugan.

Konklusyon

Ang pag-iral sa espasyo ng mga mahiwaga at mahiwagang bagay tulad ng mga black hole, siyempre, ay ginagawa tayong mapagbantay. Gayunpaman, ang lahat ng nangyayari sa mga black hole ay bihirang mangyari, dahil sa edad ng Uniberso at sa napakalaking distansya. Sa loob ng 4.5 bilyong taon, ang solar system ay tahimik, na umiiral ayon sa mga batas na alam natin. Sa panahong ito, walang ganoong uri, walang pagbaluktot ng espasyo, walang mga tiklop ng oras na malapit sa solar system na lumitaw. Marahil ay walang angkop na mga kondisyon para dito. Ang bahaging iyon ng Milky Way, kung saan naninirahan ang Sun star system, ay isang kalmado at matatag na lugar ng kalawakan.

Inamin ng mga siyentipiko ang ideya na ang hitsura ng mga itim na butas ay hindi sinasadya. Ang ganitong mga bagay ay gumaganap ng papel ng mga orderlies sa Uniberso, na sinisira ang labis ng mga cosmic na katawan. Kung tungkol sa kapalaran ng mga halimaw mismo, ang kanilang ebolusyon ay hindi pa ganap na nauunawaan. Mayroong isang bersyon na ang mga black hole ay hindi walang hanggan at maaaring tumigil sa pag-iral sa isang tiyak na yugto. Hindi na lihim para sa sinuman na ang gayong mga bagay ay ang pinakamakapangyarihang pinagmumulan ng enerhiya. Anong uri ng enerhiya ito at kung paano ito sinusukat ay isa pang bagay.

Sa pamamagitan ng mga pagsisikap ni Stephen Hawking, ipinakita sa agham ang teorya na ang isang black hole ay nagpapalabas pa rin ng enerhiya, nawawala ang masa nito. Sa kanyang mga pagpapalagay, ang siyentipiko ay ginagabayan ng teorya ng relativity, kung saan ang lahat ng mga proseso ay magkakaugnay sa bawat isa. Walang basta-basta nawawala nang hindi lumilitaw sa ibang lugar. Ang anumang bagay ay maaaring mabago sa ibang sangkap, habang ang isang uri ng enerhiya ay pumasa sa isa pang antas ng enerhiya. Maaaring ito ang kaso sa mga black hole, na isang transisyonal na portal, mula sa isang estado patungo sa isa pa.

Kung mayroon kang anumang mga katanungan - iwanan ang mga ito sa mga komento sa ibaba ng artikulo. Kami o ang aming mga bisita ay magiging masaya na sagutin ang mga ito.

Isang napakalaking black hole sa gitna ng spiral galaxy. Credit at Copyright: NASA.

Gusto mo bang makarinig ng cool? Sa gitna ng Milky Way ay isang malaking black hole. At hindi lamang isang malaking itim na butas, ngunit isang napakalaking itim na butas, na ang masa ay higit sa 4.1 milyong beses ang masa ng Araw.

Ito ay matatagpuan 26,000 light-years lamang mula sa Earth, sa gitna mismo ng ating kalawakan, sa direksyon ng konstelasyon na Sagittarius. At, tulad ng alam natin, ito ay napunit at sumisipsip hindi lamang ng mga bituin, ngunit ang buong mga sistema ng bituin na lalapit dito, at sa gayon ay tumataas ang kanilang masa.

Maghintay ng isang minuto, iyon ay hindi cool sa lahat, sa halip ito ay nakakatakot. tama?

Huwag kang mag-alala! Sa katunayan, wala kang isang dahilan upang mag-alala, maliban kung plano mong mabuhay ng ilang libong milyong taon, bilang, halimbawa, ako, salamat sa paglipat ng aking kamalayan sa virtual reality.

Lulunukin ba ng black hole na ito ang Milky Way?

Ang pagtuklas ng supermassive black hole (SCH) sa gitna ng Milky Way, tulad ng pagtuklas ng SCH sa halos lahat ng iba pang mga kalawakan, ay isa sa mga paborito kong pagtuklas sa astronomy. Isa ito sa mga pagtuklas na, kasama ang mga sagot sa ilang tanong, ay bumubuo ng iba pang mga tanong.

Noong 1970s, natuklasan ng mga astronomo na sina Bruce Balikk at Robert Brown ang isang matinding mapagkukunan ng radyo na nagmumula sa pinakasentro ng Milky Way, sa konstelasyon na Sagittarius.

Nilagyan nila ng label ang source na ito na Sgr A *. Ang asterisk ay nangangahulugang "kapana-panabik". Akala mo nagbibiro ako, pero hindi. This time, hindi na ako nagbibiro.

Noong 2002, natuklasan ng mga astronomo na ang mga bituin ay lumalampas sa bagay na ito sa napakahabang mga orbit, tulad ng mga kometa na umiikot sa Araw. Isipin ang masa ng ating araw. Ito ay nangangailangan ng napakalaking lakas upang i-deploy ito!

Isang napakalaking black hole na nakikita ng artist. Pinasasalamatan at Copyright: Alain Riazuelo / CC BY-SA 2.5.

Ang mga black hole lang ang makakagawa nito, at sa aming kaso, ang black hole na ito na milyun-milyong beses na mas malaki kaysa sa ating Sun ay isang supermassive black hole. Sa pagkatuklas ng SCH sa gitna ng ating kalawakan, napagtanto ng mga astronomo na ang mga black hole ay matatagpuan sa gitna ng bawat kalawakan. Kasabay nito, ang pagtuklas ng mga supermassive black hole ay nakatulong sa pagsagot sa isa sa mga pangunahing tanong sa astronomy: ano ang quasar?

Ito ay lumiliko na ang mga quasar at supermassive black hole ay iisa at pareho. Ang mga quasar ay ang parehong mga black hole, tanging ang mga nasa proseso ng aktibong pagsipsip ng materyal mula sa isang accretion disk na umiikot sa paligid nila. Ngunit nasa panganib ba tayo?

Sa maikling panahon, hindi. Ang black hole sa gitna ng Milky Way ay 26,000 light-years ang layo, at kahit na ito ay maging quasar at magsimulang lunukin ang mga bituin, dahan-dahan nating mapapansin ito.

Ang black hole ay isang napakalaking bagay na sumasakop sa isang maliit na lugar ng espasyo. Dagdag pa, kung papalitan mo ang Araw ng isang itim na butas ng eksaktong parehong masa, walang magbabago. Ang ibig kong sabihin ay patuloy na gagalaw ang Earth sa parehong orbit sa loob ng bilyun-bilyong taon, sa paligid lamang ng black hole.

Ito ay pareho sa black hole sa gitna ng Milky Way. Hindi ito sumipsip ng materyal tulad ng isang vacuum cleaner, ito ay gumaganap lamang bilang isang uri ng gravitational anchor para sa isang grupo ng mga bituin sa orbit sa paligid nito.

Isang sinaunang quasar na nakikita ng artista. Credit at Copyright: NASA.

Upang ang isang black hole ay makalulon ng isang bituin, ang huli ay dapat lumipat sa direksyon ng SCH. Dapat itong tumawid sa abot-tanaw ng kaganapan, ang diameter nito, sa aming kaso, ay halos 17 beses ang solar. Kung ang isang bituin ay lumalapit sa abot-tanaw ng kaganapan, ngunit hindi ito tumawid, malamang na ito ay mapunit. Gayunpaman, ito ay napakabihirang mangyari.

Nagsisimula ang mga problema kapag ang mga bituin na ito ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, na nagiging sanhi ng pagbabago ng kanilang mga orbit. Ang isang bituin na masayang nanirahan sa orbit nito sa loob ng bilyun-bilyong taon ay maaaring abalahin ng isa pang bituin at mawala ang orbit nito. Ngunit hindi ito madalas mangyari, lalo na sa galactic na "suburb" kung saan matatagpuan natin ang ating sarili.

Sa mahabang panahon, ang pangunahing panganib ay nakasalalay sa banggaan ng Milky Way at Andromeda. Mangyayari ito sa humigit-kumulang 4 na bilyong taon, na magreresulta sa paglitaw ng isang bagong kalawakan, na maaaring tawaging Milkomed. Biglang, maraming bagong bituin ang lilitaw, na nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Sa kasong ito, ang mga bituin na dati nang ligtas ay magsisimulang baguhin ang kanilang mga orbit. Bilang karagdagan, ang pangalawang black hole ay lilitaw sa kalawakan. Ang black hole ng Andromeda ay maaaring 100 milyong beses na mas malaki kaysa sa ating Araw, kaya medyo malaking target ito para sa mga bituin na gustong mamatay.

So lalamunin ba ng black hole ang ating kalawakan?

Sa susunod na ilang bilyong taon, parami nang parami ang mga kalawakan na magbabangga sa Milkomed, na magdudulot ng kaguluhan at pagkawasak. Siyempre, ang Araw ay mamamatay sa halos 5 bilyong taon, kaya ang hinaharap na ito ay hindi magiging problema natin. Well, okay, sa aking walang hanggang virtual na kamalayan, ito pa rin ang aking magiging problema.

Pagkatapos lamunin ng Milkomeda ang lahat ng kalapit na kalawakan, ang mga bituin ay magkakaroon lamang ng walang katapusang dami ng oras kung kailan sila makikipag-ugnayan sa isa't isa. Ang ilan sa kanila ay itatapon sa labas ng kalawakan, at ang ilan ay itatapon sa isang black hole.

Ngunit marami pang iba ang magiging ganap na ligtas habang naghihintay na sumingaw lamang ang napakalaking black hole.

Kaya, ang black hole sa gitna ng Milky Way ay ganap at ganap na ligtas. Sa natitirang bahagi ng buhay ng Araw, hindi ito makikipag-ugnayan sa atin sa alinman sa mga paraan na ipinakita sa itaas, o kumonsumo ng higit sa ilang bituin sa isang taon.

Ang konsepto ng isang black hole ay kilala sa lahat - mula sa mga mag-aaral hanggang sa mga matatanda, ginagamit ito sa panitikan ng science at science fiction, sa dilaw na media at sa mga pang-agham na kumperensya. Ngunit kung ano ang eksaktong mga butas na ito ay hindi alam ng lahat.

Mula sa kasaysayan ng mga black hole

1783 g. Ang unang hypothesis ng pagkakaroon ng naturang phenomenon bilang isang black hole ay inilagay noong 1783 ng English scientist na si John Michell. Sa kanyang teorya, pinagsama niya ang dalawa sa mga nilikha ni Newton - optika at mekanika. Ang ideya ni Michell ay ito: kung ang liwanag ay isang stream ng pinakamaliit na mga particle, kung gayon, tulad ng lahat ng iba pang mga katawan, ang mga particle ay dapat makaranas ng pagkahumaling ng gravitational field. Lumalabas na kung mas malaki ang bituin, mas mahirap para sa liwanag na labanan ang pagkahumaling nito. Labintatlong taon pagkatapos ni Michell, ang Pranses na astronomo at matematiko na si Laplace ay naglagay (malamang na independyente ng kanyang British na kasamahan) ng isang katulad na teorya.

1915 g. Gayunpaman, ang lahat ng kanilang mga gawa ay nanatiling hindi inaangkin hanggang sa simula ng ika-20 siglo. Noong 1915, inilathala ni Albert Einstein ang General Relativity at ipinakita na ang gravity ay ang curvature ng space-time na dulot ng matter, at pagkaraan ng ilang buwan, ginamit ito ng German astronomer at theoretical physicist na si Karl Schwarzschild upang malutas ang isang partikular na problema sa astronomiya. Inimbestigahan niya ang istraktura ng curved spacetime sa paligid ng Araw at muling natuklasan ang phenomenon ng black hole.

(Ipinakilala ni John Wheeler ang terminong "Black Holes" sa siyentipikong paggamit)

1967 taon Ang American physicist na si John Wheeler ay nagbalangkas ng isang puwang na maaaring gusot, tulad ng isang piraso ng papel, sa isang napakaliit na punto at itinalaga ang terminong "black hole".

1974 taon Pinatunayan ng British physicist na si Stephen Hawking na ang mga black hole, habang sumisipsip ng meteria nang walang pagbalik, ay maaaring maglabas ng radiation at kalaunan ay sumingaw. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na Hawking radiation.

Sa panahon ngayon. Ang pinakabagong pananaliksik sa mga pulsar at quasar, pati na rin ang pagtuklas ng relic radiation, sa wakas ay naging posible upang ilarawan ang mismong konsepto ng mga black hole. Noong 2013, ang gas cloud G2 ay lumapit sa isang napakalapit na distansya sa Black Hole at malamang na masipsip nito, ang pagmamasid sa natatanging proseso ay magbibigay ng napakalaking pagkakataon para sa mga bagong pagtuklas ng mga tampok ng mga black hole.

Ano ba talaga ang mga black hole

Ang isang laconic na paliwanag ng kababalaghan ay parang ganito. Ang black hole ay isang space-time na rehiyon, na ang gravitational attraction ay napakahusay na walang bagay, kabilang ang light quanta, ang maaaring umalis dito.

Ang black hole ay dating napakalaking bituin. Hangga't ang mga reaksiyong thermonuclear ay nagpapanatili ng mataas na presyon sa mga bituka nito, nananatiling normal ang lahat. Ngunit sa paglipas ng panahon, ang supply ng enerhiya ay naubos at ang celestial body, sa ilalim ng impluwensya ng sarili nitong grabidad, ay nagsisimulang lumiit. Ang huling yugto ng prosesong ito ay ang pagbagsak ng stellar core at ang pagbuo ng isang black hole.

• 1. Ang pagbuga ng isang jet ng isang black hole sa napakabilis na bilis


• 2. Ang disk ng bagay ay lumalaki sa isang black hole


• 3. Black hole


• 4. Detalyadong diagram ng rehiyon ng black hole


• 5. Sukat ng mga natagpuang bagong obserbasyon

Ang pinakakaraniwang teorya ay ang mga katulad na phenomena ay umiiral sa bawat kalawakan, kabilang ang sa gitna ng ating Milky Way. Ang malaking puwersa ng gravity ng butas ay may kakayahang humawak ng ilang mga kalawakan sa paligid nito, na pumipigil sa kanila na lumayo sa isa't isa. Ang "lugar ng saklaw" ay maaaring magkakaiba, ang lahat ay nakasalalay sa masa ng bituin, na naging isang black hole, at maaaring maging libu-libong light years.

Schwarzschild radius

Ang pangunahing pag-aari ng isang black hole ay ang anumang sangkap na nakapasok dito ay hindi na makakabalik. Ganoon din sa liwanag. Sa kanilang kaibuturan, ang mga butas ay mga katawan na ganap na sumisipsip ng lahat ng liwanag na bumabagsak sa kanila at hindi naglalabas ng kanilang sarili. Ang ganitong mga bagay ay maaaring biswal na lumitaw bilang mga bukol ng ganap na kadiliman.

• 1. Matter sa paggalaw sa kalahati ng bilis ng liwanag


• 2. Photon ring


• 3. Inner photonic ring


• 4. Horizon ng kaganapan sa isang black hole

Batay sa General Theory of Relativity ni Einstein, kung ang katawan ay lumalapit sa kritikal na distansya sa gitna ng butas, hindi na ito makakabalik. Ang distansyang ito ay tinatawag na Schwarzschild radius. Kung ano ang eksaktong nangyayari sa loob ng radius na ito ay hindi alam ng tiyak, ngunit mayroong pinakakaraniwang teorya. Ito ay pinaniniwalaan na ang lahat ng mga sangkap ng isang itim na butas ay puro sa isang walang katapusang maliit na punto, at sa gitna nito ay isang bagay na may walang katapusang density, na tinatawag ng mga siyentipiko na isang singular na perturbation.

Paano nangyayari ang pagkahulog sa isang black hole?

(Sa larawan, ang black hole ng Sagittarius A * ay mukhang isang napakaliwanag na kumpol ng liwanag)

Hindi pa katagal, noong 2011, natuklasan ng mga siyentipiko ang isang ulap ng gas, na binibigyan ito ng hindi kumplikadong pangalan na G2, na naglalabas ng hindi pangkaraniwang liwanag. Ang gayong glow ay maaaring magdulot ng alitan sa gas at alikabok na dulot ng pagkilos ng Sagittarius A * black hole at umiikot sa paligid nito sa anyo ng isang accretion disk. Kaya, nagiging mga tagamasid tayo ng kamangha-manghang kababalaghan ng pagsipsip ng isang ulap ng gas ng isang napakalaking itim na butas.

Ayon sa pinakabagong pag-aaral, ang pinakamalapit na diskarte sa isang black hole ay magaganap sa Marso 2014. Maaari tayong muling lumikha ng isang larawan kung paano magaganap ang kamangha-manghang palabas na ito.

• 1. Noong una itong lumabas sa data, ang gas cloud ay kahawig ng isang malaking bola ng gas at alikabok.


• 2. Ngayon, noong Hunyo 2013, ang ulap ay sampu-sampung bilyong kilometro mula sa black hole. Nahulog ito dito sa bilis na 2500 km / s.


• 3. Inaasahan na ang ulap ay dadaan sa black hole, ngunit ang mga puwersa ng tidal na dulot ng pagkakaiba ng atraksyon na kumikilos sa nangunguna at sumusunod na mga gilid ng ulap ay magiging dahilan upang ito ay magkaroon ng lalong pahabang hugis.


• 4. Pagkatapos maghiwa-hiwalay ang ulap, malamang na dumaloy ang karamihan sa mga ito sa accretion disk sa paligid ng Sagittarius A *, na nagdudulot ng mga shock wave sa loob nito. Kasabay nito, ang temperatura ay tataas sa ilang milyong degrees.


• 5. Ang bahagi ng ulap ay direktang mahuhulog sa black hole. Walang nakakaalam nang eksakto kung ano ang mangyayari sa sangkap na ito, ngunit inaasahan na sa panahon ng taglagas, maglalabas ito ng malalakas na flux ng X-ray, at walang ibang makakakita nito.

Video: isang itim na butas ang bumalot sa isang ulap ng gas

(Computer simulation kung paano masisira at maa-absorb ng black hole na Sagittarius A * ang karamihan sa G2 gas cloud)

Ano ang nasa loob ng black hole?

Mayroong isang teorya na nagsasabing ang isang black hole ay halos walang laman sa loob, at ang lahat ng masa nito ay puro sa isang hindi kapani-paniwalang maliit na punto na matatagpuan sa pinakasentro nito - isang singularity.

Ayon sa isa pang teorya, na umiral sa loob ng kalahating siglo, ang lahat ng nahuhulog sa isang black hole ay napupunta sa isa pang uniberso, na matatagpuan sa black hole mismo. Ngayon ang teoryang ito ay hindi ang pangunahing isa.

At mayroong isang pangatlo, pinaka-moderno at matibay na teorya, ayon sa kung saan ang lahat ng bagay na nahuhulog sa isang black hole ay natutunaw sa mga vibrations ng mga string sa ibabaw nito, na itinalaga bilang ang abot-tanaw ng kaganapan.

Kaya ano ang isang abot-tanaw ng kaganapan? Imposibleng tumingin sa loob ng isang itim na butas kahit na may napakalakas na teleskopyo, dahil kahit na ang liwanag, na nakapasok sa loob ng isang higanteng cosmic funnel, ay walang pagkakataon na bumalik. Lahat ng bagay na makikita kahit papaano ay nasa paligid nito.

Ang horizon ng kaganapan ay isang kondisyonal na linya ng ibabaw, mula sa ilalim kung saan wala (ni gas, o alikabok, o mga bituin, o liwanag) ay hindi na makatakas. At ito ang mismong misteryosong punto ng walang pagbabalik sa mga black hole ng Uniberso.

Si Dr. Jane Lisin Dai at Propesor Enrico Ramirez-Ruiz ng Niels Bohr Institute ay nagpakita ng isang mahalagang modelo ng computer. Maaari itong magamit upang pag-aralan ang kaganapan ng pagkawasak ng tubig - bihira ngunit napakalakas na mga kaganapan sa mga sentro ng galactic.

Pagkawasak ng tidal

Sa gitna ng bawat malaking kalawakan ay isang napakalaking black hole na milyun-milyon at bilyun-bilyong beses ang mass ng Araw. Ngunit karamihan sa kanila ay mahirap obserbahan dahil hindi sila naglalabas ng radiation. Nangyayari ito kapag ang isang tiyak na hugis ng materyal ay hinila sa napakalakas na gravitational field ng black hole. Humigit-kumulang sa bawat 10,000 taon sa isang kalawakan, ang isang bituin ay lumalapit sa isang mapanganib na distansya sa butas, at ang gravity ng huli ay pumupunit sa bagay. Ang kaganapang ito ay tinatawag na gravitational tide.

Sa prosesong ito, ang black hole ay napupuno ng mga stellar debris para sa isang tiyak na oras. Kapag ang stellar gas ay nasisipsip, ang isang malaking halaga ng radiation ay inilabas. Pinapayagan ka nitong pag-aralan ang mga katangian ng butas.

Ang pinagsamang modelo

Sa panahon ng high tide, ang ilang mga butas ay naglalabas ng X-ray, habang ang iba ay naglalabas ng nakikitang liwanag at UV. Mahalagang maunawaan ang iba't-ibang ito at pagsama-samahin ang buong palaisipan. Sa bagong modelo, sinubukan nilang isaalang-alang ang viewing angle ng terrestrial observer. Pinag-aaralan ng mga siyentipiko ang uniberso, ngunit ang mga kalawakan ay naka-orient nang random.

Pinagsasama ng bagong modelo ang mga elemento mula sa pangkalahatang relativity, magnetic field, radiation at gas, na ginagawang posible na isaalang-alang ang isang tidal na kaganapan mula sa iba't ibang mga punto ng view at kolektahin ang lahat ng mga aksyon sa isang solong istraktura.

Kooperasyon at mga prospect

Ang gawain ay naging posible sa pamamagitan ng pakikipagtulungan sa pagitan ng Niels Bohr Institute at ng Unibersidad ng California, Santa Cruz. Ang mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Maryland ay sumali din. Upang malutas ang problema, ginamit ang mga modernong tool sa pag-compute. Ang pambihirang tagumpay ay nagbigay ng pananaw para sa mabilis na lumalagong larangan ng pananaliksik.