Црната дупка е најмистериозниот објект во универзумот. Црни дупки со електричен полнеж Нерешени проблеми од физиката на црните дупки

Кога човекот почнал да го истражува вселената, наишол на мистериозен феномен. Тоа беше наречено „црна дупка“. Излегува дека постои одреден регион во време-просторот кој има висока гравитациска привлечност. Како резултат на тоа, дури и предметите што се движат со брзина на светлината не можат да избегаат од него.

Зборуваме и за квантите на самата светлина. Овие области се навистина црни, апсорбираат сè наоколу и никогаш не се ослободуваат. Можеме само да нагаѓаме за нивната природа и способности, а недостатокот на информации за овој феномен раѓа некои митови.

Митови за црните дупки

Алберт Ајнштајн беше првиот што го објави постоењето на црни дупки.Се чини, кој, ако не овој голем научник, теоретичар на времето и просторот, треба да изјави дека постојат црни дупки? Всушност, не беше тој кој прв направи таква претпоставка, туку Џон Мичел. Ова се случило во 1783 година, додека Ајнштајн ја создал својата теорија во 1916 година. Сепак, во тоа време теоријата се покажа како непотврдена; англискиот свештеник Мичел едноставно не најде никаква примена за тоа. Тој самиот почна да размислува за црните дупки, прифаќајќи ги учењата на Њутн за природата на светлината. Во тие денови се веруваше дека се состои од најмалите материјални честички, фотони. Размислувајќи за нивното движење, Мичел сфатил дека тоа целосно зависи од гравитационото поле на ѕвездата од која честичките го започнале своето патување. Научникот се запрашал што би се случило со фотоните доколку гравитационото поле е толку силно што воопшто не би испуштало светлина. Интересно, токму Мичел се смета за основач на сеизмологијата каква што ја знаеме. Англискиот свештеник беше првиот што предложи. Дека земјотресите патуваат низ површината како бранови.

Црните ѕвезди не апсорбираат простор.Просторот може да се замисли како лист од гума. Тогаш планетите ќе бидат некакви топки кои вршат притисок врз него. Како резултат на тоа, се јавува деформација и прави линии исчезнуваат. Така се појавува гравитацијата, што го објаснува движењето на планетите околу ѕвездите. Како што се зголемува масата, деформацијата само се зголемува. Се појавуваат дополнителни нарушувања на полето, кои ја одредуваат силата на привлекување. Орбиталните брзини се зголемуваат, што значи дека телата се движат побрзо и побрзо околу објектот. На пример, планетата Меркур се движи околу Сонцето со брзина од 48 km/s, а ѕвездите се движат во вселената во близина на црните дупки 100 пати побрзо! Во случај на силна гравитациска сила, можен е судир помеѓу сателитот и поголемите објекти. И сета оваа маса се стреми кон центарот - кон црната дупка.

Сите црни дупки се исти.На многумина од нас ни се чини дека овој термин припаѓа на суштински идентични предмети. Сепак, астрономите дошле до заклучок дека црните дупки доаѓаат во неколку варијанти. Некои дупки се ротираат, некои имаат електричен полнеж, а има и други кои ги имаат двете карактеристики. Вообичаено, таквите објекти се појавуваат со апсорпција на материја, додека ротирачката црна дупка се појавува кога ќе се спојат две обични. Поради зголеменото нарушување на просторот, ваквите формации почнуваат да трошат многу повеќе енергија. Наполнета црна дупка се претвора во еден огромен акцелератор на честички. Класичен пример за објект од оваа класа е GRS 1915+105. Оваа црна дупка се врти со брзина од 950 вртежи во секунда, а се наоѓа на оддалеченост од 35 илјади светлосни години од нашата планета.

Густината на црните дупки е мала.Овие објекти, со оглед на нивната големина, мора да бидат многу тешки за да се генерира сила на привлекување за да се задржи светлината во нив. Значи, ако масата на Земјата е компресирана до густината на црна дупка, ќе добиете топка со дијаметар од 9 милиметри. Темен објект со маса 4 милиони пати поголема од Сонцето може да се смести помеѓу Меркур и нашата ѕвезда. Оние црни дупки кои се во центарот на галаксиите можат да тежат 10-30 милиони пати повеќе од Сонцето. Таквата колосална маса во релативно мал волумен значи дека црните дупки имаат огромна густина и процесите што се случуваат внатре се многу силни.

Црната дупка е многу тивка.Тешко е да се замисли дека огромен темен објект, кој вшмукува сè наоколу во себе, бил исто така бучен. Всушност, сè што паѓа во оваа бездна се движи со постојано забрзување. Како резултат на тоа, на границата на простор-времето, што сè уште можеме да го почувствуваме поради конечната брзина на светлината, честичките се забрзуваат речиси до брзината на светлината. Кога материјата почнува да се движи до екстремни брзини, се појавува звук на шумолење. Тоа е последица на трансформацијата на енергијата на движењето во звучни бранови. Како резултат на тоа, црната дупка се покажува како многу бучен објект. Во 2003 година, астрономите кои работеа во опсерваторијата за Х-зраци Чандра беа во можност да детектираат звучни бранови што произлегуваат од огромна црна дупка. Но, се наоѓа на оддалеченост од 250 милиони светлосни години од нас, што уште еднаш укажува на бучавата на таквите објекти.

Ништо не може да избега од привлечноста на црните дупки.Оваа изјава е вистинита. На крајот на краиштата, кога некои големи или мали објекти ќе се најдат во близина на црна дупка, тие сигурно ќе се најдат заробени од нејзиното гравитационо поле. Покрај тоа, ова може да биде или мала честичка или планета, ѕвезда или дури и галаксија. Меѓутоа, ако овој објект е подложен на сила поголема од гравитацијата на црната дупка, тогаш ќе може да избегне смртно заробеништво. Ова може да биде, на пример, ракета. Но, ова е можно пред објектот да стигне до хоризонтот на настани, кога светлината сè уште може да избега од заробеништво. По оваа граница, повеќе нема да може да се побегне од прегратката на вселенското чудовиште кое одзема се. На крајот на краиштата, за да избегате подалеку од хоризонтот, треба да развиете брзина поголема од брзината на светлината. И тоа е невозможно дури и теоретски. Значи, црните дупки се навистина црни - бидејќи светлината никогаш не може да избега, не можеме да видиме внатре во овој мистериозен објект. Научниците веруваат дека дури и мала црна дупка ќе раскине несвесен набљудувач на честички пред да стигне до хоризонтот на настани. Силата на гравитација се зголемува не само кога се приближувате до центарот на планетата и ѕвездата, туку и додека се приближувате до црната дупка. Ако летате кон него со стапалата напред, силата на гравитацијата во стапалата ќе биде многу поголема отколку во главата и ќе доведе до моментален руптура на телото.

Црната дупка не го менува времето.Светлината се наведнува околу хоризонтот на настани, но на крајот таа продира и исчезнува во заборав. Значи, што ќе се случи со часовникот ако падне во црна дупка и таму продолжи да работи? Како што се приближуваат до хоризонтот на настани, тие ќе почнат да забавуваат додека конечно не застанат. Таквото запирање на времето е поврзано со неговото забавување на гравитацијата, што се објаснува со теоријата на релативноста на Ајнштајн. Црната дупка има толку силна гравитациона сила што може да го забави времето. Од гледна точка на часовникот, ништо нема да се смени, туку ќе исчезне од погледот, а светлината од него ќе се протега од тешкиот предмет. Светлината ќе почне да се движи во црвениот спектар, нејзината бранова должина ќе се зголеми. Како резултат на тоа, тој конечно ќе стане невидлив.

Црната дупка не произведува никаква енергија.Познато е дека овие предмети ја влечат целата околна маса. Научниците сугерираат дека сè внатре е толку многу компресирано што дури и просторот помеѓу атомите е намален. Како резултат на тоа, се раѓаат субатомски честички кои можат да летаат надвор. Во тоа им помагаат линиите на магнетното поле кои го преминуваат хоризонтот на настани. Како резултат на тоа, ослободувањето на таквите честички генерира енергија, а самиот метод се покажува доста ефективен. Преминот на масата во енергија во овој случај дава 50 пати поголем поврат отколку при нуклеарна фузија. Самата црна дупка се појавува како огромен реактор.

Не постои врска помеѓу ѕвездите и бројот на црни дупки.Карл Саган, познат астрофизичар, еднаш рекол дека има повеќе ѕвезди во универзумот отколку што има зрнца песок на плажите на целиот свет. Научниците веруваат дека овој број е сè уште конечен и е 10 на јачината на 22. Каква врска имаат црните дупки со него? Нивниот број е тој што го одредува бројот на ѕвезди. Излегува дека струите на честички ослободени од црни објекти се прошируваат во меурчиња кои можат да се шират низ местата на формирање на ѕвезди. Овие региони се наоѓаат во облаци со гас, кои, кога се ладат, предизвикуваат светилки. А струите на честички ги загреваат облаците со гас и го спречуваат појавувањето на нови ѕвезди. Како резултат на тоа, постои постојана рамнотежа помеѓу активноста на црните дупки и бројот на ѕвезди во Универзумот. На крајот на краиштата, ако има премногу ѕвезди во галаксијата, таа ќе испадне дека е премногу жешка и експлозивна, а таму ќе биде тешко да се појави живот. И, напротив, мал број ѕвезди исто така нема да помогнат во појавата на животот.

Црната дупка е направена од различен материјал од нас.Голем број научници веруваат дека црните дупки помагаат во раѓањето на нови елементи. И ова може да се разбере, со оглед на расцепувањето на материјата на ситни субатомски честички. Тие потоа учествуваат во формирањето на ѕвездите, што на крајот доведува до појава на елементи потешки од хелиумот. Станува збор за јаглерод и железо, кои се неопходни за појавата на карпестите планети. Како резултат на тоа, овие елементи се дел од сè што има маса, односно самата личност. Многу е веројатно дека вистинскиот градител на нашето тело е некоја далечна црна дупка.

Поради релативно неодамнешниот раст на интересот за создавање на популарни научни филмови на тема истражување на вселената, современите гледачи слушнале многу за такви феномени како што се сингуларноста или црната дупка. Сепак, филмовите очигледно не ја откриваат целосната природа на овие феномени, а понекогаш дури и ги искривуваат конструираните научни теории за поголем ефект. Поради оваа причина, разбирањето на многу современи луѓе за овие појави е или целосно површно или целосно погрешно. Едно од решенијата за проблемот што се појави е овој напис, во кој ќе се обидеме да ги разбереме постоечките резултати од истражувањето и да одговориме на прашањето - што е црна дупка?

Во 1784 година, англискиот свештеник и натуралист Џон Мишел првпат спомнал во писмо до Кралското друштво одредено хипотетичко масивно тело кое има толку силна гравитациска привлечност што неговата втора брзина на бегство ќе ја надмине брзината на светлината. Втората брзина на бегство е брзината што ќе му треба на релативно мал објект за да ја надмине гравитациската привлечност на небесното тело и да ја надмине затворената орбита околу ова тело. Според неговите пресметки, тело со густина на Сонцето и радиус од 500 сончеви радиуси ќе има втора космичка брзина на својата површина еднаква на брзината на светлината. Во овој случај, дури и светлината нема да ја напушти површината на таквото тело, и затоа ова тело само ќе ја апсорбира дојдовната светлина и ќе остане невидливо за набљудувачот - еден вид црна точка на позадината на темниот простор.

Сепак, концептот на Мишел за супермасивно тело не привлече голем интерес до работата на Ајнштајн. Да потсетиме дека вториот ја дефинираше брзината на светлината како максимална брзина на пренос на информации. Покрај тоа, Ајнштајн ја проширил теоријата на гравитација до брзини блиски до брзината на светлината (). Како резултат на тоа, повеќе не беше релевантно да се примени Њутновата теорија на црните дупки.

Ајнштајнова равенка

Како резултат на примената на општата релативност на црните дупки и решавањето на Ајнштајновите равенки, беа идентификувани главните параметри на црната дупка, од кои има само три: маса, електричен полнеж и аголен моментум. Вреди да се забележи значајниот придонес на индискиот астрофизичар Субраманијан Чандрасехар, кој ја создаде основната монографија: „Математичка теорија на црните дупки“.

Така, решението на равенките на Ајнштајн е претставено во четири опции за четири можни типови црни дупки:

• БХ без ротација и без полнење – решение Шварцшилд. Еден од првите описи на црна дупка (1916) со помош на Ајнштајновите равенки, но без да се земат предвид два од трите параметри на телото. Решението на германскиот физичар Карл Шварцшилд овозможува да се пресмета надворешното гравитационо поле на сферично масивно тело. Особеноста на концептот на црни дупки на германскиот научник е присуството на хоризонт на настани и криење зад него. Шварцшилд бил првиот што го пресметал и гравитациониот радиус, кој го добил неговото име, што го одредува радиусот на сферата на која би се наоѓал хоризонтот на настани за тело со дадена маса.
• BH без ротација со полнење – решение Reisner-Nordström. Решението дадено во 1916-1918 година, земајќи го предвид можниот електричен полнеж на црна дупка. Ова полнење не може да биде произволно големо и е ограничено поради добиената електрична одбивност. Последново мора да се компензира со гравитациона привлечност.
• БХ со ротација и без полнење - Керово решение (1963). Ротирачката Кер црна дупка се разликува од статичната по присуството на таканаречената ергосфера (прочитајте повеќе за оваа и другите компоненти на црната дупка).
• BH со ротација и полнење - решение Kerr-Newman. Ова решение е пресметано во 1965 година и моментално е најкомплетно, бидејќи ги зема предвид сите три параметри на црната дупка. Сепак, се уште се претпоставува дека во природата црните дупки имаат незначителен полнеж.

Формирање црна дупка

Постојат неколку теории за тоа како се формира и се појавува црната дупка, од кои најпозната е дека настанала како резултат на гравитациско колапс на ѕвезда со доволна маса. Таквата компресија може да стави крај на еволуцијата на ѕвездите со маса поголема од три соларни маси. По завршувањето на термонуклеарните реакции во таквите ѕвезди, тие почнуваат брзо да се компресираат во супергуста. Ако притисокот на гасот на неутронската ѕвезда не може да ги компензира гравитационите сили, односно масата на ѕвездата го надминува т.н. Опенхајмер-Волкоф граница, а потоа колапсот продолжува, што резултира со компресирање на материјата во црна дупка.

Второто сценарио кое го опишува раѓањето на црна дупка е компресија на протогалактички гас, односно меѓуѕвезден гас во фазата на трансформација во галаксија или некој вид јато. Ако нема доволен внатрешен притисок за да се компензираат истите гравитациски сили, може да се појави црна дупка.

Две други сценарија остануваат хипотетички:

• Појавата на црна дупка како резултат на т.н исконски црни дупки.
• Појава како резултат на нуклеарни реакции кои се случуваат при високи енергии. Пример за такви реакции се експериментите со судири.

Структура и физика на црните дупки

Структурата на црната дупка според Шварцшилд вклучува само два елементи кои беа споменати претходно: сингуларноста и хоризонтот на настани на црната дупка. Накратко зборувајќи за сингуларноста, може да се забележи дека е невозможно да се повлече права линија низ неа, а исто така и дека повеќето постоечки физички теории не функционираат внатре во неа. Така, физиката на сингуларноста останува мистерија за научниците денес. црна дупка е одредена граница, преку која физички објект ја губи можноста да се врати назад надвор од нејзините граници и дефинитивно ќе „падне“ во сингуларноста на црната дупка.

Структурата на црната дупка станува нешто покомплицирана во случајот на Керовиот раствор, имено во присуство на ротација на црната дупка. Решението на Кер претпоставува дека дупката има ергосфера. Ергосферата е одреден регион лоциран надвор од хоризонтот на настани, во кој сите тела се движат во насока на ротација на црната дупка. Оваа област сè уште не е возбудлива и можно е да се напушти, за разлика од хоризонтот на настани. Ергосферата е веројатно некој вид аналог на акреционен диск, што претставува ротирачка материја околу масивни тела. Ако статичната црна дупка на Шварцшилд е претставена како црна сфера, тогаш црната дупка Кери, поради присуството на ергосфера, има облик на образен елипсоид, во чиј облик често сме гледале црни дупки на цртежите, во старите филмови или видео игри.

• Колку тежи црна дупка? – Најтеоретскиот материјал за појавата на црна дупка е достапен за сценариото на нејзиното појавување како резултат на колапс на ѕвезда. Во овој случај, максималната маса на неутронска ѕвезда и минималната маса на црната дупка се одредуваат со границата Опенхајмер - Волкоф, според која долната граница на масата на црната дупка е 2,5 - 3 соларни маси. Најтешката црна дупка што е откриена (во галаксијата NGC 4889) има маса од 21 милијарда соларни маси. Сепак, не треба да заборавиме на црните дупки кои хипотетички се појавуваат како резултат на нуклеарни реакции при високи енергии, како оние кај судирите. Масата на таквите квантни црни дупки, со други зборови „Планкови црни дупки“, е од редот на големината, имено 2·10−5 g.
• Големина на црна дупка. Минималниот радиус на црната дупка може да се пресмета од минималната маса (2,5 – 3 соларни маси). Ако гравитациониот радиус на Сонцето, односно областа каде што би се наоѓал хоризонтот на настани е околу 2,95 km, тогаш минималниот радиус на црна дупка од 3 соларни маси ќе биде околу девет километри. Ваквите релативно мали димензии е тешко да се разберат кога зборуваме за масивни објекти кои привлекуваат сè околу нив. Меѓутоа, за квантните црни дупки радиусот е 10 -35 m.
• Просечната густина на црната дупка зависи од два параметри: маса и радиус. Густината на црна дупка со маса од околу три соларни маси е околу 6 10 26 kg/m³, додека густината на водата е 1000 kg/m³. Сепак, толку мали црни дупки научниците не ги пронашле. Повеќето откриени црни дупки имаат маси поголеми од 105 соларни маси. Постои интересна шема според која колку е помасивна црната дупка, толку е помала нејзината густина. Во овој случај, промената на масата за 11 реда на величина повлекува промена на густината за 22 реда на величина. Така, црна дупка со маса од 1·10 9 соларни маси има густина од 18,5 kg/m³, што е за еден помалку од густината на златото. И црните дупки со маса од повеќе од 10 10 соларни маси можат да имаат просечна густина помала од онаа на воздухот. Врз основа на овие пресметки, логично е да се претпостави дека формирањето на црна дупка не се случува поради компресија на материјата, туку како резултат на акумулација на голема количина материја во одреден волумен. Во случај на квантни црни дупки, нивната густина може да биде околу 10 94 kg/m³.
• Температурата на црната дупка зависи и обратно од нејзината маса. Оваа температура е директно поврзана со. Спектарот на ова зрачење се совпаѓа со спектарот на апсолутно црно тело, односно тело кое го апсорбира целото инцидентно зрачење. Спектарот на зрачење на апсолутно црно тело зависи само од неговата температура, тогаш температурата на црната дупка може да се одреди од спектарот на зрачење на Хокинг. Како што споменавме погоре, ова зрачење е помоќно колку е помала црната дупка. Во исто време, зрачењето на Хокинг останува хипотетичко, бидејќи сè уште не е забележано од астрономите. Од ова произлегува дека ако постои Хокингово зрачење, тогаш температурата на набљудуваните црни дупки е толку ниска што не дозволува да се открие ова зрачење. Според пресметките, дури и температурата на дупка со маса од редот на масата на Сонцето е занемарливо мала (1·10 -7 К или -272°C). Температурата на квантните црни дупки може да достигне околу 10 12 К, а со нивното брзо испарување (околу 1,5 минути), таквите црни дупки можат да испуштаат енергија од околу десет милиони атомски бомби. Но, за среќа, за создавање на такви хипотетички објекти би била потребна енергија 10 14 пати поголема од онаа што се постигнува денес во Големиот хадронски судирач. Покрај тоа, ваквите појави никогаш не биле забележани од астрономите.

Од што се состои црната дупка?

Друго прашање ги загрижува и научниците и оние кои едноставно се заинтересирани за астрофизиката - од што се состои црната дупка? Не постои јасен одговор на ова прашање, бидејќи не е можно да се погледне подалеку од хоризонтот на настани околу која било црна дупка. Покрај тоа, како што беше споменато претходно, теоретските модели на црна дупка обезбедуваат само 3 нејзини компоненти: ергосферата, хоризонтот на настани и сингуларноста. Логично е да се претпостави дека во ергосферата постојат само оние објекти кои биле привлечени од црната дупка и кои сега се вртат околу неа - разни видови космички тела и космички гас. Хоризонтот на настани е само тенка имплицитна граница, еднаш зад која истите космички тела неповратно се привлекуваат кон последната главна компонента на црната дупка - сингуларноста. Природата на сингуларноста денес не е проучена и рано е да се зборува за неговиот состав.

Според некои претпоставки, црната дупка може да се состои од неутрони. Ако го следиме сценариото за појава на црна дупка како резултат на компресија на ѕвезда на неутронска ѕвезда со нејзиното последователно компресија, тогаш веројатно главниот дел од црната дупка се состои од неутрони, од кои самата неутронска ѕвезда е составен. Во едноставни термини: кога ѕвездата се распаѓа, нејзините атоми се компресирани на таков начин што електроните се комбинираат со протоните, а со тоа формираат неутрони. Слична реакција всушност се случува и во природата, а со формирањето на неутрон доаѓа до неутрино зрачење. Сепак, ова се само претпоставки.

Што се случува ако паднете во црна дупка?

Паѓањето во астрофизичка црна дупка предизвикува растегнување на телото. Размислете за хипотетички самоубиец космонаут кој се упатува во црна дупка облечен само во вселенски костум, прво нозете. Преминувајќи го хоризонтот на настани, астронаутот нема да забележи никакви промени и покрај тоа што повеќе нема можност да се врати назад. Во одреден момент, астронаутот ќе достигне точка (малку зад хоризонтот на настани) во која ќе почне да се јавува деформација на неговото тело. Бидејќи гравитационото поле на црната дупка е нерамномерно и е претставено со градиент на сила што се зголемува кон центарот, нозете на астронаутот ќе бидат предмет на значително поголемо гравитационо влијание отколку, на пример, главата. Потоа, поради гравитацијата, поточно плимните сили, нозете ќе „паднат“ побрзо. Така, телото почнува постепено да се издолжува во должина. За да го опишат овој феномен, астрофизичарите дошле до прилично креативен термин - шпагетификација. Понатамошното истегнување на телото веројатно ќе го разложи на атоми, кои, порано или подоцна, ќе достигнат сингуларност. Може само да се погоди како човек ќе се чувствува во оваа ситуација. Вреди да се напомене дека ефектот на истегнување на телото е обратно пропорционален на масата на црната дупка. Односно, ако црна дупка со маса од три сонца веднаш го истегне/раскине телото, тогаш супермасивната црна дупка ќе има помали плимни сили и постојат сугестии дека некои физички материјали би можеле да „толерираат“ таква деформација без да ја загубат својата структура.

Како што знаете, времето тече побавно во близина на масивни објекти, што значи дека времето за астронаутот-самоубиец ќе тече многу побавно отколку за земните. Во овој случај, можеби тој ќе ги надживее не само неговите пријатели, туку и самата Земја. За да се одреди колку времето ќе забави за астронаутот, ќе бидат потребни пресметки, но од горенаведеното може да се претпостави дека астронаутот ќе падне во црната дупка многу бавно и, можеби, едноставно нема да го доживее моментот кога неговиот телото почнува да се деформира.

Вреди да се одбележи дека за набљудувач однадвор, сите тела што летаат до хоризонтот на настани ќе останат на работ на овој хоризонт додека нивната слика не исчезне. Причината за овој феномен е гравитациското црвено поместување. Донекаде поедноставувајќи, можеме да кажеме дека светлината што паѓа врз телото на космонаут самоубиец „замрзнат“ на хоризонтот на настани ќе ја промени својата фреквенција поради неговото забавено време. Како што поминува времето побавно, фреквенцијата на светлината ќе се намалува, а брановата должина ќе се зголемува. Како резултат на овој феномен, на излезот, односно за надворешен набљудувач, светлината постепено ќе се префрли кон ниска фреквенција - црвено. Ќе се случи поместување на светлината долж спектарот, бидејќи космонаутот самоубиец се оддалечува од набљудувачот, иако речиси незабележливо, а неговото време тече сè побавно. Така, светлината што ја рефлектира неговото тело наскоро ќе го надмине видливиот спектар (сликата ќе исчезне), а во иднина телото на астронаутот може да се открие само во регионот на инфрацрвеното зрачење, подоцна во радиофреквенцијата, и како резултат на зрачењето ќе биде целосно неостварливо.

И покрај горенаведеното, се претпоставува дека во многу големи супермасивни црни дупки, плимните сили не се менуваат толку многу со растојанието и дејствуваат речиси подеднакво на телото што паѓа. Во овој случај, леталото што паѓа би ја задржало својата структура. Се поставува разумно прашање: каде води црната дупка? На ова прашање може да одговори работата на некои научници, поврзувајќи два феномени како црви дупки и црни дупки.

Во далечната 1935 година, Алберт Ајнштајн и Нејтан Розен изнесоа хипотеза за постоењето на таканаречените црвливи дупки, поврзувајќи две точки на време-просторот преку места со значителна кривина на второто - мост или црвја дупка Ајнштајн-Розен. За толку моќно искривување на просторот би биле потребни тела со џиновска маса, чија улога совршено би ја исполниле црните дупки.

Мостот Ајнштајн-Розен се смета за непроодна црвја дупка бидејќи е мал по големина и нестабилен.

Во рамките на теоријата за црни и бели дупки можна е проодна црвја дупка. Каде што белата дупка е излез на информации заробени во црната дупка. Белата дупка е опишана во рамките на општата релативност, но денес останува хипотетичка и не е откриена. Друг модел на црвја дупка беше предложен од американските научници Кип Торн и неговиот дипломиран студент Мајк Морис, кој може да биде прооден. Меѓутоа, и во случајот со црвоточината Морис-Торн и во случајот со црните и белите дупки, можноста за патување бара постоење на таканаречена егзотична материја, која има негативна енергија и исто така останува хипотетичка.

Црните дупки во универзумот

Постоењето на црни дупки беше потврдено релативно неодамна (септември 2015 година), но пред тоа време веќе имаше многу теоретски материјал за природата на црните дупки, како и многу објекти кандидати за улогата на црна дупка. Пред сè, треба да ја земете предвид големината на црната дупка, бидејќи самата природа на феноменот зависи од нив:

• Ѕвездена маса црна дупка. Таквите објекти се формираат како резултат на колапс на ѕвезда. Како што споменавме порано, минималната маса на тело способно да формира таква црна дупка е 2,5 - 3 соларни маси.
• Црни дупки со средна маса. Условно среден тип на црна дупка што пораснала поради апсорпцијата на блиските објекти, како што се јато гас, соседна ѕвезда (во системи од две ѕвезди) и други космички тела.
• Супермасивна црна дупка. Компактни објекти со 10 5 -10 10 соларни маси. Карактеристичните својства на таквите црни дупки се нивната парадоксално мала густина, како и слабите плимни сили, кои беа споменати претходно. Ова е токму супермасивната црна дупка во центарот на нашата галаксија Млечен Пат (Стрелец A*, Sgr A*), како и повеќето други галаксии.

Кандидати за ЧД

Најблиската црна дупка, поточно кандидат за улогата на црна дупка, е објект (V616 Monoceros), кој се наоѓа на растојание од 3000 светлосни години од Сонцето (во нашата галаксија). Се состои од две компоненти: ѕвезда со маса од половина од масата на Сонцето, како и невидливо мало тело чија маса е 3-5 соларни маси. Ако овој објект се покаже дека е мала црна дупка со ѕвездена маса, тогаш со право ќе стане најблиската црна дупка.

По овој објект, втората најблиска црна дупка е објектот Cygnus X-1 (Cyg X-1), кој беше првиот кандидат за улогата на црна дупка. Растојанието до него е приближно 6070 светлосни години. Доста добро проучен: има маса од 14,8 соларни маси и радиус на хоризонтот на настани од околу 26 km.

Според некои извори, друг најблизок кандидат за улогата на црна дупка може да биде тело во ѕвездениот систем V4641 Sagittarii (V4641 Sgr), кој, според проценките во 1999 година, се наоѓал на растојание од 1600 светлосни години. Сепак, последователните студии го зголемија ова растојание за најмалку 15 пати.

Колку црни дупки има во нашата галаксија?

Не постои точен одговор на ова прашање, бидејќи нивното набљудување е доста тешко, а во текот на целиот период на проучување на небото, научниците успеаја да откријат околу десетина црни дупки во рамките на Млечниот Пат. Без да се впуштаме во пресметките, забележуваме дека во нашата галаксија има околу 100-400 милијарди ѕвезди, а приближно секоја илјадита ѕвезда има доволно маса за да формира црна дупка. Многу е веројатно дека милиони црни дупки можеле да се формираат за време на постоењето на Млечниот пат. Бидејќи е полесно да се детектираат црни дупки со огромна големина, логично е да се претпостави дека најверојатно поголемиот дел од црните дупки во нашата галаксија не се супермасивни. Вреди да се одбележи дека истражувањето на НАСА во 2005 година сугерира присуство на цел рој црни дупки (10-20 илјади) кои се вртат околу центарот на галаксијата. Покрај тоа, во 2016 година, јапонските астрофизичари открија масивен сателит во близина на објектот * - црна дупка, јадрото на Млечниот Пат. Поради малиот радиус (0,15 светлосни години) на ова тело, како и неговата огромна маса (100.000 соларни маси), научниците претпоставуваат дека и овој објект е супермасивна црна дупка.

Јадрото на нашата галаксија, црната дупка на Млечниот Пат (Sagittarius A*, Sgr A* или Sagittarius A*) е супермасивно и има маса од 4,31 10 6 соларни маси и радиус од 0,00071 светлосни години (6,25 светлосни часови или 6,75 милијарди км). Температурата на Стрелец А*, заедно со кластерот околу него, е околу 1·10 7 К.

Најголемата црна дупка

Најголемата црна дупка во Универзумот што ја открија научниците е супермасивна црна дупка, FSRQ blazar, во центарот на галаксијата S5 0014+81, на растојание од 1,2 10 10 светлосни години од Земјата. Според прелиминарните резултати од набљудувањето со помош на вселенската опсерваторија Свифт, масата на црната дупка била 40 милијарди (40·10 9) соларни маси, а радиусот на Шварцшилд на таква дупка бил 118,35 милијарди километри (0,013 светлосни години). Покрај тоа, според пресметките, тој настанал пред 12,1 милијарди години (1,6 милијарди години по Големата експлозија). Ако оваа џиновска црна дупка не ја апсорбира материјата што ја опкружува, ќе живее до ерата на црните дупки - една од ерата на развојот на Универзумот, во која црните дупки ќе доминираат во неа. Ако јадрото на галаксијата S5 0014+81 продолжи да расте, тоа ќе стане една од последните црни дупки што ќе постојат во Универзумот.

Другите две познати црни дупки, иако немаат свои имиња, се од најголемо значење за проучувањето на црните дупки, бидејќи тие го потврдија нивното постоење експериментално, а исто така дадоа важни резултати за проучување на гравитацијата. Станува збор за настанот GW150914, кој е судир на две црни дупки во една. Овој настан овозможи да се регистрирате.

Откривање на црни дупки

Пред да ги разгледаме методите за откривање црни дупки, треба да одговориме на прашањето - зошто црната дупка е црна? – одговорот на ова не бара длабоко познавање на астрофизиката и космологијата. Факт е дека црната дупка го апсорбира целото зрачење што паѓа врз неа и воопшто не испушта, ако не се земе предвид хипотетичкото. Ако го разгледаме овој феномен подетално, можеме да претпоставиме дека процесите што водат до ослободување на енергија во форма на електромагнетно зрачење не се случуваат во црните дупки. Потоа, ако емитира црна дупка, тоа го прави во спектарот на Хокинг (што се совпаѓа со спектарот на загреано, апсолутно црно тело). Сепак, како што беше споменато претходно, ова зрачење не беше откриено, што сугерира дека температурата на црните дупки е целосно ниска.

Друга општо прифатена теорија вели дека електромагнетното зрачење воопшто не е способно да го напушти хоризонтот на настани. Најверојатно е дека фотоните (честичките на светлината) не се привлекуваат од масивни објекти, бидејќи, според теоријата, тие самите немаат маса. Сепак, црната дупка сè уште „привлекува“ фотони на светлина преку искривување на простор-времето. Ако ја замислиме црната дупка во вселената како еден вид вдлабнатина на мазната површина на простор-времето, тогаш постои одредено растојание од центарот на црната дупка, до кое светлината повеќе нема да може да се оддалечи од неа. Односно, грубо кажано, светлината почнува да „паѓа“ во „дупка“ која нема ни „дно“.

Дополнително, ако го земеме предвид ефектот на гравитациското црвено поместување, можно е светлината во црната дупка да ја изгуби својата фреквенција, префрлајќи се по должината на спектарот во регионот на нискофреквентно зрачење со долги бранови додека целосно не ја изгуби енергијата.

Значи, црната дупка има црна боја и затоа е тешко да се открие во вселената.

Методи за откривање

Да ги погледнеме методите што ги користат астрономите за откривање црна дупка:

Покрај методите споменати погоре, научниците често поврзуваат објекти како што се црните дупки и. Квазарите се одредени кластери на космички тела и гасови, кои се меѓу најсветлите астрономски објекти во Универзумот. Бидејќи тие имаат висок интензитет на луминисценција при релативно мали димензии, постои причина да се претпостави дека центарот на овие објекти е супермасивна црна дупка, која ја привлекува околната материја. Поради таквата моќна гравитациска привлечност, привлечената материја е толку загреана што интензивно зрачи. Откривањето на таквите објекти обично се споредува со откривањето на црна дупка. Понекогаш квазарите можат да испуштаат млазови од загреана плазма во две насоки - релативистички млазови. Причините за појавата на таквите млазови не се сосема јасни, но тие веројатно се предизвикани од интеракцијата на магнетните полиња на црната дупка и акрецискиот диск, а не се емитуваат од директната црна дупка.

Авион во галаксијата М87 снима од центарот на црната дупка

Да го резимираме горенаведеното, може да се замисли, одблизу: ова е сферичен црн објект околу кој се ротира многу загреаната материја, формирајќи прозрачен акрециски диск.

Спојувања и судири на црни дупки

Еден од најинтересните феномени во астрофизиката е судирот на црните дупки, што овозможува и откривање на такви масивни астрономски тела. Ваквите процеси се од интерес не само за астрофизичарите, бидејќи резултираат со феномени слабо проучени од физичарите. Највпечатлив пример е претходно споменатиот настан наречен GW150914, кога две црни дупки се доближија толку блиску што, како резултат на нивната меѓусебна гравитациска привлечност, се споија во една. Важна последица на овој судир беше појавата на гравитациони бранови.

Според дефиницијата, гравитационите бранови се промени во гравитационото поле кои се шират на брановиден начин од масивни објекти кои се движат. Кога два такви објекти ќе се доближат, тие почнуваат да ротираат околу заеднички центар на гравитација. Како што се приближуваат, нивната ротација околу сопствената оска се зголемува. Ваквите наизменични осцилации на гравитационото поле во одреден момент можат да формираат еден моќен гравитациски бран, кој може да се шири низ вселената милиони светлосни години. Така, на растојание од 1,3 милијарди светлосни години, две црни дупки се судрија, генерирајќи моќен гравитациски бран кој стигна до Земјата на 14 септември 2015 година и беше снимен од детекторите LIGO и VIRGO.

Како умираат црните дупки?

Очигледно, за црната дупка да престане да постои, ќе треба да ја изгуби целата своја маса. Меѓутоа, според нејзината дефиниција, ништо не може да ја напушти црната дупка доколку таа го преминала нејзиниот хоризонт на настани. Познато е дека можноста за емисија на честички од црна дупка првпат ја спомна советскиот теоретски физичар Владимир Грибов, во неговата дискусија со друг советски научник Јаков Зелдович. Тој тврдеше дека од гледна точка на квантната механика, црната дупка е способна да емитува честички преку ефектот на тунелирање. Подоцна, користејќи ја квантната механика, англискиот теоретски физичар Стивен Хокинг изгради своја, малку поинаква теорија. Можете да прочитате повеќе за овој феномен. Накратко кажано, во вакуум постојат таканаречени виртуелни честички, кои постојано се раѓаат во пар и се уништуваат меѓусебно, без интеракција со надворешниот свет. Но, ако таквите парови се појават на хоризонтот на настани на црна дупка, тогаш силната гравитација е хипотетички способна да ги одвои, при што едната честичка паѓа во црната дупка, а другата се оддалечува од црната дупка. И бидејќи честичката што лета подалеку од дупка може да се набљудува, и затоа има позитивна енергија, тогаш честичката што паѓа во дупка мора да има негативна енергија. Така, црната дупка ќе ја изгуби својата енергија и ќе настане ефект, кој се нарекува испарување на црната дупка.

Според постоечките модели на црна дупка, како што беше споменато претходно, како што се намалува нејзината маса, нејзиното зрачење станува поинтензивно. Потоа, во последната фаза од постоењето на црната дупка, кога може да се намали до големината на квантната црна дупка, таа ќе ослободи огромна количина на енергија во форма на зрачење, што може да биде еквивалентно на илјадници, па дури и милиони атомски бомби. Овој настан донекаде потсетува на експлозија на црна дупка, како истата бомба. Според пресметките, исконските црни дупки можеле да се родат како резултат на Големата експлозија, а оние од нив со маса од околу 10 12 кг би испарувале и експлодирале околу нашето време. Како и да е, такви експлозии никогаш не биле забележани од астрономите.

И покрај предложениот механизам на Хокинг за уништување на црните дупки, својствата на Хокинговото зрачење предизвикуваат парадокс во рамките на квантната механика. Ако црната дупка апсорбира одредено тело, а потоа ја изгуби масата што произлегува од апсорпцијата на ова тело, тогаш без разлика на природата на телото, црната дупка нема да се разликува од она што била пред да го апсорбира телото. Во овој случај, информациите за телото се засекогаш изгубени. Од гледна точка на теоретските пресметки, трансформацијата на почетната чиста состојба во добиената мешана („топлинска“) состојба не одговара на сегашната теорија на квантната механика. Овој парадокс понекогаш се нарекува исчезнување на информации во црна дупка. Дефинитивно решение за овој парадокс никогаш не е најдено. Познати решенија за парадоксот:

• Невалидноста на теоријата на Хокинг. Ова повлекува неможност за уништување на црна дупка и нејзин постојан раст.
• Присуство на бели дупки. Во овој случај, апсорбираната информација не исчезнува, туку едноставно се фрла во друг универзум.
• Неконзистентноста на општоприфатената теорија на квантната механика.

Нерешен проблем на физиката на црните дупки

Судејќи според сè што беше опишано претходно, црните дупки, иако се проучувани релативно долго време, сепак имаат многу карактеристики, чии механизми сè уште се непознати за научниците.

• Во 1970 година, англиски научник го формулирал т.н. „Принципот на космичка цензура“ - „Природата ја згрозува голата сингуларност“. Ова значи дека сингуларитетите се формираат само на скриени места, како центарот на црна дупка. Сепак, овој принцип сè уште не е докажан. Постојат и теоретски пресметки според кои може да се појави „гола“ сингуларност.
• Не е докажана ниту „теоремата без коса“, според која црните дупки имаат само три параметри.
• Целосна теорија за магнетосферата на црната дупка не е развиена.
• Природата и физиката на гравитациската сингуларност не се проучени.
• Не е познато со сигурност што се случува во последната фаза од постоењето на црна дупка и што останува по нејзиното квантно распаѓање.

Интересни факти за црните дупки

Сумирајќи го горенаведеното, можеме да истакнеме неколку интересни и необични карактеристики на природата на црните дупки:

• BHs имаат само три параметри: маса, електричен полнеж и аголен моментум. Како резултат на толку мал број карактеристики на ова тело, теоремата што го наведува ова се нарекува „теорема без коса“. Оттука потекнува и фразата „црна дупка нема коса“, што значи дека две црни дупки се апсолутно идентични, нивните три споменати параметри се исти.
• Густината на црната дупка може да биде помала од густината на воздухот, а температурата е блиску до апсолутна нула. Од ова можеме да претпоставиме дека формирањето на црна дупка не се случува поради компресија на материјата, туку како резултат на акумулација на голема количина материја во одреден волумен.
• Времето минува многу побавно за телата апсорбирани од црна дупка отколку за надворешен набљудувач. Покрај тоа, апсорбираните тела значително се протегаат во внатрешноста на црната дупка, која научниците ја нарекуваат шпагетификација.
• Можеби има околу милион црни дупки во нашата галаксија.
• Веројатно постои супермасивна црна дупка во центарот на секоја галаксија.
• Во иднина, според теоретскиот модел, Универзумот ќе ја достигне таканаречената ера на црни дупки, кога црните дупки ќе станат доминантни тела во Универзумот.

На крајот на 1967 година и првпат се користеше на јавното предавање „Нашиот универзум: познатото и непознатото“ на 29 декември 1967 година. Претходно, ваквите астрофизички објекти се нарекуваа „срушени ѕвезди“ или „колапсари“ (од англиски. пропаднати ѕвезди), како и „замрзнати ѕвезди“ (инж. замрзнати ѕвезди).

Прашањето за вистинското постоење на црни дупки во согласност со дефиницијата дадена погоре е во голема мера поврзана со тоа колку е точна теоријата на гравитација, од која произлегува постоењето на такви објекти. Во модерната физика, стандардната теорија на гравитацијата, најдобро потврдена експериментално, е општата теорија на релативност (GTR), иако постоењето на црни дупки е исто така можно во рамките на другите (не сите) теоретски модели на гравитација (види: Теории на гравитацијата). Затоа, податоците од набљудувањето се анализираат и интерпретираат, пред сè, во неговиот контекст, иако, строго кажано, оваа теорија не е експериментално потврдена за условите што одговараат на регионот на простор-времето во непосредна близина на црна дупка. Затоа, изјавите за директни докази за постоењето на црни дупки, вклучително и во овој напис подолу, треба, строго кажано, да се сфатат во смисла на потврда за постоењето на објекти толку густи и масивни, како и со некои други забележливи својства, дека тие можат да се толкуваат како црни дупки општа теорија на релативноста.

Покрај тоа, црните дупки често се нарекуваат објекти кои не соодветствуваат строго на дефиницијата дадена погоре, туку само приоѓаат во нивните својства кон таква црна дупка на општата релативност, на пример, колабирачки ѕвезди во доцните фази на колапс. Во модерната астрофизика, на оваа разлика не и се придава големо значење, бидејќи набљудувачките манифестации на „речиси колабирана“ („замрзната“) ѕвезда и „вистинска“ црна дупка се речиси исти.

Историја на идеи за црните дупки

Во историјата на идеите за црните дупки, се разликуваат три периоди:

• Почетокот на првиот период е поврзан со делото на Џон Мишел, објавено во 1784 година, кое го наведе пресметувањето на масата за објект недостапен за набљудување.
• Вториот период е поврзан со развојот на општата теорија на релативноста, чие стационарно решение на равенките го доби Карл Шварцшилд во 1915 година.
• Објавувањето во 1975 година на делото на Стивен Хокинг, во кое тој ја предложи идејата за зрачење од црните дупки, го започнува третиот период. Границата помеѓу вториот и третиот период е прилично произволна, бидејќи сите последици од откритието на Хокинг не станаа веднаш јасни, чие проучување сè уште е во тек.

„Црна ѕвезда“ Мишел

„Црна дупка“ Мишел

Во Њутновото гравитационо поле за честички во мирување во бесконечност, земајќи го предвид законот за зачувување на енергијата:

,

.

Нека гравитациониот радиус е растојанието од гравитационата маса при кое брзината на честичките станува еднаква на брзината на светлината. Потоа.

Концептот на масивно тело чиешто гравитациско влечење е толку големо што брзината потребна за да се надмине тоа повлекување (втора брзина на бегство) е еднаква или поголема од брзината на светлината, првпат беше предложен во 1784 година од Џон Мишел во писмото што го испрати до Кралското друштво. Писмото содржело пресметка од која следи дека за тело со радиус од 500 сончеви радиуси и со густина на Сонцето, втората брзина на бегство на неговата површина ќе биде еднаква на брзината на светлината. Така, светлината нема да може да го напушти ова тело и ќе биде невидлива. Мишел сугерираше дека може да има многу такви недостапни објекти во вселената. Во 1796 година, Лаплас вклучи дискусија за оваа идеја во неговата Exposition du Systeme du Monde, но овој дел беше испуштен во следните изданија.

По Лаплас, пред Шварцшилд

Во текот на 19 век, идејата за тела невидливи поради нивната масивност не привлекуваше голем интерес кај научниците. Ова се должи на фактот дека во рамките на класичната физика, брзината на светлината нема фундаментално значење. Меѓутоа, на крајот на 19-ти - почетокот на 20-от век, се утврди дека законите на електродинамиката формулирани од Џ. Максвел, од една страна, се задоволни во сите инерцијални референтни рамки, а од друга страна, немаат непроменливост при галилејските трансформации. Ова значеше дека преовладувачките идеи во физиката за природата на преминот од еден инерцијален референтен систем во друг треба значително да се приспособат.

Во текот на понатамошниот развој на електродинамиката, Г. Лоренц предложи нов систем на трансформации на координати на простор-време (денес познат како Лоренцови трансформации), во однос на кој Максвеловите равенки останаа непроменливи. Развивајќи ги идеите на Лоренц, А. Поенкаре претпоставил дека сите други физички закони се исто така непроменливи во однос на овие трансформации.

Искривување на просторот

(Псевдо)Риманови простори се простори кои, во мали размери, се однесуваат „речиси“ како обични (псевдо)евклидски простори. Така, во мали области на сферата, Питагоровата теорема и другите факти од Евклидовата геометрија се исполнети со многу висока точност. Едно време, оваа околност овозможи да се изгради Евклидова геометрија врз основа на набљудувања на површината на Земјата (која во реалноста не е рамна, туку блиску до сферична). Истата околност го определила и изборот на псевдо-Риманови (и не било кои други) простори како главен предмет на разгледување во Општата релативност: својствата на малите делови од простор-времето не треба многу да се разликуваат од оние познати од Специјалната релативност.

Меѓутоа, во големи размери, Римановите простори можат многу да се разликуваат од Евклидовите простори. Една од главните карактеристики на таквата разлика е концептот на искривување. Нејзината суштина е следна: Евклидските простори имаат својство апсолутен паралелизам: вектор X" , добиен како резултат на паралелно преведување на векторот Xпо секоја затворена патека, се совпаѓа со оригиналниот вектор X. За Риманови простори тоа веќе не е секогаш случај, што може лесно да се прикаже во следниот пример. Да претпоставиме дека набљудувачот стоел на пресекот на екваторот со главниот меридијан, свртен кон исток и почнал да се движи по екваторот. Откако стигна до точка со должина од 180 °, тој го смени правецот на движење и почна да се движи по меридијанот кон север, без да го промени правецот на погледот (односно, сега гледа надесно на патот) . Кога на тој начин ќе го помине северниот пол и ќе се врати на својата почетна точка, ќе се најде свртен кон запад (а не кон исток, како првично). Со други зборови, векторот, паралелно пренесен по патеката на набљудувачот, „скролуваше“ во однос на оригиналниот вектор. Карактеристиката на големината на таквото „скролување“ е закривеноста.

Решенија на Ајнштајновите равенки за црните дупки

Стационарни решенија за црни дупки во рамките на општата релативност се карактеризираат со три параметри: маса ( М), аголен моментум ( Л) и електричен полнеж ( П), кои се состојат од соодветните карактеристики на телата и зрачењето што паднало во него. Секоја црна дупка има тенденција да стане неподвижна во отсуство на надворешни влијанија, што е докажано со напорите на многу теоретски физичари, од кои особено вреди да се забележи придонесот на нобеловецот Субраманијан Чандрасехар, кој ја напиша монографијата „Математичка теорија на црните дупки“. , фундаментално за оваа насока.

Решенија на Ајнштајновите равенки за црните дупки со соодветните карактеристики:

Решението за црна дупка што се врти е исклучително тешко. Интересно е што најкомплексниот тип на решение Кер го „погоди“ од „физички размислувања“. Првото конзистентно изведување на Керовиот раствор првпат го направи С. Чандрасехар повеќе од петнаесет години подоцна. Се верува дека решението на Кер е од најголемо значење за астрофизиката, бидејќи наелектризираните црни дупки треба брзо да изгубат полнеж, привлекувајќи и апсорбирајќи спротивно наелектризирани јони и прашина од вселената. Исто така, постои теорија која ги поврзува изливите на гама-зраци со процесот на експлозивна неутрализација на наелектризираните црни дупки преку раѓањето на паровите електрон-позитрон од вакуум и падот на една од честичките на дупката, а втората оди до бесконечност (Р Руфини и соработници).

Шварцшилд решение

Објектите чија големина е најблиску до нивниот радиус Шварцшилд, но кои сè уште не се црни дупки, се неутронски ѕвезди.

Можете да го воведете концептот на „просечна густина“ на црна дупка со делење на нејзината маса со волуменот содржан во хоризонтот на настани:

Просечната густина се намалува како што се зголемува масата на црната дупка. Значи, ако црна дупка со маса по редот на Сонцето има густина што ја надминува нуклеарната густина, тогаш супермасивна црна дупка со маса од 10 9 соларни маси (постоењето на такви црни дупки се сомнева во квазари) има просечна густина од редот на 20 kg/m³, што е значително помала од густината на водата!

Така, црна дупка може да се добие не само со компресирање на постоечкиот волумен на материја, туку и на екстензивен начин, со акумулирање на огромна количина материјал.

За точно да се опишат вистинските црни дупки, неопходно е да се земат предвид квантните корекции, како и присуството на аголен моментум. Во близина на хоризонтот на настани, квантните ефекти поврзани со материјалните полиња (електромагнетни, неутрино, итн.) се силни. Земајќи го ова предвид, теоријата (односно општата релативност, во која десната страна на равенките на Ајнштајн е просекот над квантната состојба на тензорот на енергија-моментум) обично се нарекува „полукласична гравитација“.

Решение Рајснер-Нордстром

Ова е статичко решение на Ајнштајновите равенки за сферично симетрична црна дупка со полнење, но без ротација.

Метрика на црната дупка Рајснер-Нордстром:

в− брзина на светлината, m/s, т− временска координата (време мерено на бесконечно оддалечен часовник), во секунди, р− радијална координата (должина на „екваторот“ поделена со 2π), во метри, θ − географска ширина (агол од север), во радијани, − должина, во радијани, р с− Шварцшилдов радиус (во метри) на тело со маса М , р П− скала за должина (во метри) што одговара на електричен полнеж П(аналог на радиусот Шварцшилд, само не за маса, туку за полнење) дефиниран како каде е Кулоновата константа.

Параметрите на црната дупка не можат да бидат произволни. Максималното полнење што може да го има црната дупка Рајснер-Нордстром е , каде д- електронски полнеж. Ова е посебен случај на ограничувањето Кер-Њуман за црна дупка со нула аголен моментум ( Ј= 0, односно без ротација).

Сепак, треба да се забележи дека во реални ситуации (види: Принципот на космичка цензура) црните дупки не треба да се полнат во значителна мера.

Решението на Кер

Црната дупка Кер има голем број извонредни својства. Околу хоризонтот на настани постои област наречена ергосфера, во која е невозможно релативно далечните набљудувачи да се одморат, туку само да ротираат околу црната дупка во насока на нејзината ротација. Овој ефект се нарекува „влечење на инерцијалната референтна рамка“ (eng. влечење рамка) и се забележува околу секое ротирачко масивно тело, како што се Земјата или Сонцето, но во многуво помала мера. Сепак, самата ергосфера сè уште може да се остави, оваа област не е возбудлива. Димензиите на ергосферата зависат од аголниот момент на ротација.

Параметрите на црната дупка не можат да бидат произволни (види: Принципот на космичка цензура). На Ј маx = М 2 метриката се нарекува Кер гранично решение. Ова е посебен случај на ограничувањето Кер-Њуман, за црна дупка со нула полнеж ( П = 0 ).

Ова и други решенија за црни дупки предизвикуваат неверојатна геометрија на простор-времето. Сепак, потребна е анализа на стабилноста на соодветната конфигурација, која може да биде нарушена поради интеракција со квантните полиња и други ефекти.

За Кер простор-времето, оваа анализа беше спроведена од Субраманецот Чандрасехар и беше откриено дека црната дупка Кер - нејзиниот надворешен регион - е стабилна. Слично на тоа, како посебни случаи, дупките Шварцшилд и Рајснер-Нордстром се покажаа стабилни. Сепак, анализата на простор-времето Кер-Њуман сè уште не е извршена поради големи математички тешкотии.

Решение Кер-Њуман

Фамилијата Кер-Њуман со три параметри е најопштото решение кое одговара на конечната рамнотежна состојба на црната дупка. Во координатите Бојер - Линдквист, метриката Кер - Њуман е дадена со:

Од оваа едноставна формула лесно произлегува дека хоризонтот на настани се наоѓа во радиусот: .

И затоа параметрите на црната дупка не можат да бидат произволни. Електричниот полнеж и аголниот моментум не можат да бидат поголеми од вредностите што одговараат на исчезнувањето на хоризонтот на настани. Мора да се исполнат следните ограничувања:

- Ова Ограничувањето Кер-Њуман.

Доколку се прекршат овие ограничувања, хоризонтот на настани ќе исчезне, а решението, наместо црна дупка, ќе ја опише таканаречената „гола“ сингуларност, но таквите објекти, според народното верување, не би требало да постојат во реалниот универзум. (види: Принципот на космичка цензура, но сè уште не е докажан).

Метриката Кер-Њуман може аналитички да се прошири за да поврзе бесконечно многу „независни“ простори во црна дупка. Овие можат да бидат и „други“ универзуми и далечни делови од нашиот Универзум. Во добиените простори има затворени криви налик на време: патникот, во принцип, може да влезе во своето минато, односно да се сретне себеси. Постои и регион наречен ергосфера околу хоризонтот на настани на ротирачка црна дупка, практично еквивалентна на ергосферата од Керовиот раствор; стационарен набљудувач сместен таму мора да ротира со позитивна аголна брзина (во насока на ротација на црната дупка).

Термодинамика и испарување на црните дупки

Идејата за црна дупка како апсолутно впивачки објект беше поправена од С. Хокинг во 1975 година. Со проучување на однесувањето на квантните полиња во близина на црна дупка, тој предвиде дека црната дупка нужно зрачи со честички во вселената и со тоа ја губи масата. Овој ефект се нарекува Хокингова радијација (испарување). Едноставно кажано, гравитационото поле го поларизира вакуумот, како резултат на што е можно формирање не само виртуелни, туку и реални парови честичка-античестичка. Една од честичките, веднаш под хоризонтот на настани, паѓа во црната дупка, а другата, веднаш над хоризонтот, одлета, носејќи ја енергијата (т.е. дел од масата) на црната дупка. Моќта на зрачење на црната дупка е еднаква на

Составот на зрачењето зависи од големината на црната дупка: за големите црни дупки тоа се главно фотони и неутрина, а тешките честички почнуваат да се присутни во спектарот на лесните црни дупки. Спектарот на зрачењето на Хокинг се покажа дека строго се совпаѓа со зрачењето на апсолутно црно тело, што овозможило да се додели температура на црната дупка

,

каде е намалената Планкова константа, в- брзина на светлината, к- Болцманова константа, Г- гравитациска константа, М- масата на црната дупка.

Врз основа на ова, беше изградена термодинамиката на црните дупки, вклучително и воведувањето на клучниот концепт на ентропија на црната дупка, што се покажа дека е пропорционално на областа на нејзиниот хоризонт на настани:

Каде А- област на хоризонтот на настани.

Стапката на испарување на црната дупка е поголема, толку е помала нејзината големина. Испарувањето на црните дупки од ѕвездени (и особено галактички) скали може да се занемари, меѓутоа, за примарните и особено за квантните црни дупки, процесите на испарување стануваат централни.

Поради испарувањето, сите црни дупки губат маса и нивниот животен век се покажува конечен:

Во овој случај, интензитетот на испарувањето се зголемува како лавина, а последната фаза од еволуцијата има карактер на експлозија, на пример, црна дупка тешка 1000 тони ќе испари за околу 84 секунди, ослободувајќи енергија еднаква на експлозија од приближно десет милиони атомски бомби со просечна моќност.

Во исто време, големите црни дупки, чија температура е пониска од температурата на космичкото микробранова позадинско зрачење на Универзумот (2,7 К), во сегашната фаза на развојот на Универзумот можат само да растат, бидејќи зрачењето тие емитуваат има помалку енергија од зрачењето што го апсорбираат. Овој процес ќе трае додека фотонскиот гас на космичкото микробранова позадинско зрачење не се олади како резултат на проширувањето на Универзумот.

Без квантна теорија на гравитација, невозможно е да се опише последната фаза на испарување, кога црните дупки стануваат микроскопски (квантни). Според некои теории, по испарувањето треба да остане „гареж“ - минимална Планкова црна дупка.

Теореми „Без коса“.

Теореми за „без коса“ на црна дупка Нема теорема за коса) велат дека неподвижна црна дупка не може да има надворешни карактеристики освен маса, аголен момент и одредени полнежи (специфични за различни материјални полиња), а деталните информации за материјата ќе бидат изгубени (и делумно емитирани нанадвор) за време на колапсот. Брендон Картер, Вернер Израел, Роџер Пенроуз, Пјотр Крушел и Маркус Хојслер дадоа голем придонес во докажувањето на слични теореми за различни системи на физички полиња. Сега се чини дека оваа теорема е точна за моментално познатите полиња, иако во некои егзотични случаи, за кои не се пронајдени аналози во природата, таа е повредена.

Паѓање во црна дупка

Ајде да замислиме како би изгледало паѓањето во црната дупка на Шварцшилд. Телото кое слободно паѓа под влијание на гравитацијата е во состојба на бестежинска состојба. Телото што паѓа ќе доживее плимни сили, растегнувајќи го телото во радијална насока и компресирање во тангенцијална насока. Големината на овие сили расте и се стреми кон бесконечност во . Во одреден момент во своето време, телото ќе го премине хоризонтот на настани. Од гледна точка на набљудувач кој паѓа заедно со телото, овој момент не е истакнат со ништо, но сега нема враќање. Телото се наоѓа во грло (неговиот радиус во точката каде што се наоѓа телото), компресирајќи се толку брзо што веќе не е можно да се одлета од него пред моментот на конечниот колапс (ова е единственоста), дури и да се движи во брзината на светлината.

Сега да го разгледаме процесот на паѓање на тело во црна дупка од гледна точка на далечински набљудувач. Нека, на пример, телото е светло и, дополнително, испраќа сигнали назад со одредена фреквенција. Отпрвин, далечински набљудувач ќе види дека телото, кое е во процес на слободен пад, постепено се забрзува под влијание на гравитацијата кон центарот. Бојата на телото не се менува, фреквенцијата на откриените сигнали е речиси константна. Меѓутоа, како што телото почнува да се приближува до хоризонтот на настани, фотоните што доаѓаат од телото ќе доживеат се поголемо и поголемо гравитациско поместување на црвено. Покрај тоа, поради гравитационото поле, и светлината и сите физички процеси од гледна точка на далечински набљудувач ќе одат побавно и побавно. Ќе изгледа дека телото - во екстремно срамнета форма - ќе биде успори, се приближува до хоризонтот на настани и, на крајот, практично ќе престане. Фреквенцијата на сигналот нагло ќе се намали. Брановата должина на светлината што ја емитира телото брзо ќе се зголеми, така што светлината брзо ќе се претвори во радио бранови, а потоа во нискофреквентни електромагнетни вибрации, кои веќе нема да можат да се детектираат. Набљудувачот никогаш нема да го види телото како минува низ хоризонтот на настани и во оваа смисла, падот во црната дупка ќе трае бесконечно. Меѓутоа, постои момент од кога далечинскиот набљудувач веќе нема да може да влијае на телото што паѓа. Зрак светлина испратен по ова тело или никогаш нема да го достигне, или ќе го достигне веќе надвор од хоризонтот.

Процесот на гравитационен колапс ќе изгледа слично на далечен набљудувач. Отпрвин, материјата ќе брза кон центарот, но во близина на хоризонтот на настани ќе почне нагло да се забавува, неговото зрачење ќе оди во опсегот на радио и, како резултат на тоа, далечен набљудувач ќе види дека ѕвездата излегла. .

Модел на теорија на струни

Групата на Самир Матур ги пресметала големините на неколку модели на црни дупки користејќи свој метод. Добиените резултати се совпаднаа со димензиите на „хоризонтот на настани“ во традиционалната теорија.

Во овој поглед, Матур сугерираше дека хоризонтот на настани е всушност пенлива маса од жици, наместо строго дефинирана граница.

Затоа, според овој модел, црната дупка всушност не ги уништува информациите бидејќи не постои сингуларност во црните дупки. Масата на жиците се дистрибуира низ јачината на звукот до хоризонтот на настани, а информациите може да се складираат во жиците и да се пренесат со појдовно зрачење на Хокинг (и затоа да се оди подалеку од хоризонтот на настани).

Друга опција беше предложена од Гери Хоровиц од Универзитетот во Калифорнија во Санта Барбара и Хуан Малдасена од Институтот за напредни студии Принстон. Според овие истражувачи, постои сингуларност во центарот на црната дупка, но информациите едноставно не влегуваат во неа: материјата оди во сингуларноста, а информациите - преку квантната телепортација - се втиснуваат на зрачењето на Хокинг.

Црните дупки во универзумот

Од теоретското предвидување на црните дупки, прашањето за нивното постоење остана отворено, бидејќи присуството на решение од типот „црна дупка“ не гарантира дека постојат механизми за формирање на такви објекти во Универзумот. Сепак, постојат познати механизми кои можат да доведат до фактот дека некои регионпростор-време ќе ги има истите својства (иста геометрија) како и соодветното регионво црна дупка. На пример, како резултат на колапс на ѕвезда, може да се формира простор-времето прикажано на сликата.

Безграничниот универзум е полн со тајни, загатки и парадокси. И покрај фактот дека модерната наука направи огромен скок напред во истражувањето на вселената, многу во овој огромен свет останува неразбирливо за човечкиот светоглед. Знаеме многу за ѕвезди, маглини, јата и планети. Меѓутоа, во пространоста на Универзумот има предмети за чие постоење можеме само да претпоставуваме. На пример, многу малку знаеме за црните дупки. Основните информации и знаења за природата на црните дупки се засноваат на претпоставки и претпоставки. Астрофизичарите и нуклеарните научници се борат со ова прашање со децении. Што е црна дупка во вселената? Каква е природата на таквите предмети?

Зборувајќи за црните дупки во едноставни термини

За да замислите како изгледа црна дупка, само видете ја опашката на возот што оди во тунел. Сигналните светла на последниот вагон ќе се намалуваат во големина додека возот се продлабочува во тунелот додека целосно не исчезнат од погледот. Со други зборови, тоа се предмети каде што, поради монструозната гравитација, исчезнува дури и светлината. Елементарните честички, електроните, протоните и фотоните не се во состојба да ја надминат невидливата бариера и да паднат во црната бездна на ништожноста, поради што таквата дупка во вселената се нарекува црна. Во него нема ни најмала светлосна област, целосна црнила и бесконечност. Што е од другата страна на црната дупка е непознато.

Оваа вселенска правосмукалка има колосална гравитациска сила и е способна да апсорбира цела галаксија со сите јата и суперкластери ѕвезди, со маглини и темна материја. Како е ова можно? Можеме само да нагаѓаме. Законите на физиката кои ни се познати во овој случај пукаат во рабовите и не даваат објаснување за процесите што се случуваат. Суштината на парадоксот е дека во даден дел од Универзумот гравитациската интеракција на телата е одредена од нивната маса. Процесот на апсорпција од еден предмет на друг не е под влијание на нивниот квалитативен и квантитативен состав. Честичките, откако достигнаа критичен број во одредена област, влегуваат во друго ниво на интеракција, каде што гравитационите сили стануваат сили на привлекување. Тело, предмет, супстанција или материја почнува да се компресира под влијание на гравитацијата, достигнувајќи огромна густина.

Приближно слични процеси се случуваат за време на формирањето на неутронска ѕвезда, каде што ѕвездената материја е компресирана во волумен под влијание на внатрешната гравитација. Слободните електрони се комбинираат со протоните за да формираат електрично неутрални честички наречени неутрони. Густината на оваа супстанца е огромна. Честичка материја со големина на парче рафиниран шеќер тежи милијарди тони. Тука би било соодветно да се потсетиме на општата теорија на релативноста, каде просторот и времето се континуирани величини. Следствено, процесот на компресија не може да се запре на половина пат и затоа нема ограничување.

Потенцијално, црната дупка изгледа како дупка во која може да има премин од еден дел од вселената во друг. Во исто време, самите својства на просторот и времето се менуваат, извртувајќи се во инка простор-време. Достигнувајќи го дното на оваа инка, секоја материја се распаѓа во кванти. Што е од другата страна на црната дупка, оваа џиновска дупка? Можеби има друг простор таму каде што важат други закони и времето тече во спротивна насока.

Во контекст на теоријата на релативноста, теоријата на црна дупка изгледа вака. Точката во вселената каде гравитационите сили ја компресирале секоја материја до микроскопски големини има огромна привлечна сила, чија големина се зголемува до бесконечност. Се појавува преклоп на време, а просторот се наведнува, затворајќи се во еден момент. Предметите проголтани од црна дупка не се способни самостојно да ја издржат силата на влечење на оваа монструозна правосмукалка. Дури и брзината на светлината, која ја поседуваат квантите, не дозволува елементарните честички да ја надминат силата на гравитацијата. Секое тело што ќе дојде до таква точка престанува да биде материјален објект, спојувајќи се со простор-временски меур.

Црните дупки од научна гледна точка

Ако се запрашате, како се формираат црните дупки? Нема да има јасен одговор. Во Универзумот има доста парадокси и противречности кои не можат да се објаснат од научна гледна точка. Ајнштајновата теорија на релативност дозволува само теоретско објаснување на природата на таквите објекти, но квантната механика и физиката молчат во овој случај.

Обидувајќи се да ги објасниме процесите што се случуваат со законите на физиката, сликата ќе изгледа вака. Објект формиран како резултат на колосална гравитациска компресија на масивно или супермасивно космичко тело. Овој процес има научно име - гравитациски колапс. Терминот „црна дупка“ првпат се слушна во научната заедница во 1968 година, кога американскиот астроном и физичар Џон Вилер се обиде да ја објасни состојбата на ѕвездениот колапс. Според неговата теорија, на местото на масивна ѕвезда која претрпе гравитациски колапс, се појавува просторен и временски јаз, во кој дејствува сè поголема компресија. Сè од што е направена ѕвездата оди во себе.

Ова објаснување ни овозможува да заклучиме дека природата на црните дупки во никој случај не е поврзана со процесите што се случуваат во Универзумот. Сè што се случува внатре во овој објект не се рефлектира на никаков начин на околниот простор со едно „НО“. Гравитационата сила на црната дупка е толку силна што го свиткува просторот, предизвикувајќи галаксиите да ротираат околу црните дупки. Според тоа, причината зошто галаксиите добиваат форма на спирали станува јасна. Колку време ќе биде потребно за огромната галаксија Млечен Пат да исчезне во бездната на супермасивна црна дупка, не е познато. Интересен факт е дека црните дупки можат да се појават насекаде во вселената, каде што се создаваат идеални услови за тоа. Таквото превиткување на времето и просторот ги неутрализира огромните брзини со кои ѕвездите ротираат и се движат низ просторот на галаксијата. Времето во црна дупка тече во друга димензија. Во овој регион, ниту еден закон за гравитација не може да се толкува во смисла на физика. Оваа состојба се нарекува сингуларитет на црна дупка.

Црните дупки не покажуваат никакви надворешни знаци за идентификација; нивното постоење може да се процени според однесувањето на другите вселенски објекти кои се под влијание на гравитационите полиња. Целата слика на борбата за живот и смрт се одвива на границата на црна дупка, која е покриена со мембрана. Оваа имагинарна површина на инка се нарекува „хоризонт на настани“. Сè што гледаме до оваа граница е опипливо и материјално.

Сценарија за формирање црни дупки

Развивајќи ја теоријата на Џон Вилер, можеме да заклучиме дека мистеријата на црните дупки најверојатно не е во процес на нејзиното формирање. Формирањето на црна дупка се јавува како резултат на колапс на неутронска ѕвезда. Покрај тоа, масата на таков објект треба да ја надмине масата на Сонцето за три или повеќе пати. Неутронската ѕвезда се собира додека сопствената светлина повеќе не може да избега од тесната прегратка на гравитацијата. Постои ограничување на големината до која ѕвездата може да се намали и да роди црна дупка. Овој радиус се нарекува гравитациски радиус. Масивните ѕвезди во последната фаза од нивниот развој треба да имаат гравитациски радиус од неколку километри.

Денес, научниците добија индиректни докази за присуство на црни дупки во десетина двојни ѕвезди со рендген. Ѕвездите со рендген, пулсарите или пукачите немаат цврста површина. Покрај тоа, нивната маса е поголема од масата на три Сонца. Сегашната состојба на вселената во соѕвездието Лебед - рендгенската ѕвезда Лебед Х-1, ни овозможува да го следиме процесот на формирање на овие љубопитни објекти.

Врз основа на истражувањата и теоретските претпоставки, денес во науката постојат четири сценарија за формирање на црни ѕвезди:

• гравитациски колапс на масивна ѕвезда во последната фаза од нејзината еволуција;
• колапс на централниот регион на галаксијата;
• формирање на црни дупки за време на Големата експлозија;
• формирање на квантни црни дупки.

Првото сценарио е најреално, но бројот на црни ѕвезди што ни се познати денес го надминува бројот на познати неутронски ѕвезди. И староста на Универзумот не е толку голема за да може толкав број масивни ѕвезди да поминат низ целиот процес на еволуција.

Второто сценарио има право на живот, а има и еклатантен пример за тоа - супермасивната црна дупка Стрелец А*, сместена во центарот на нашата галаксија. Масата на овој објект е 3,7 соларни маси. Механизмот на ова сценарио е сличен на сценариото за гравитациски колапс, со единствена разлика што не колабира ѕвездата, туку меѓуѕвездениот гас. Под влијание на гравитационите сили, гасот се компресира до критична маса и густина. Во критичен момент, материјата се распаѓа во кванти, формирајќи црна дупка. Сепак, оваа теорија е доведена во прашање, бидејќи неодамна астрономите од Универзитетот Колумбија ги идентификуваа сателитите на црната дупка Стрелец А*. Се испостави дека станува збор за многу мали црни дупки, кои веројатно биле формирани на поинаков начин.

Третото сценарио е повеќе теоретско и е поврзано со постоењето на теоријата на Биг Бенг. Во моментот на формирањето на Универзумот, дел од материјата и гравитационите полиња претрпеа флуктуации. Со други зборови, процесите тргнаа по поинаков пат, неповрзан со познатите процеси на квантната механика и нуклеарната физика.

Последното сценарио се фокусира на физиката на нуклеарна експлозија. Во купчиња материја, при нуклеарни реакции под влијание на гравитационите сили, се случува експлозија, на местото на кое се формира црна дупка. Материјата експлодира навнатре, апсорбирајќи ги сите честички.

Постоење и еволуција на црните дупки

Имајќи груба претстава за природата на таквите чудни вселенски објекти, интересно е нешто друго. Кои се вистинските големини на црните дупки и колку брзо тие растат? Големините на црните дупки се одредуваат според нивниот гравитациски радиус. За црните дупки, радиусот на црната дупка се одредува според нејзината маса и се нарекува радиус на Шварцшилд. На пример, ако некој објект има маса еднаква на масата на нашата планета, тогаш радиусот Шварцшилд во овој случај е 9 mm. Нашата главна светилка има радиус од 3 км. Просечната густина на црна дупка формирана на местото на ѕвезда со маса од 108 соларни маси ќе биде блиску до густината на водата. Радиусот на таквата формација ќе биде 300 милиони километри.

Многу е веројатно дека таквите џиновски црни дупки се наоѓаат во центарот на галаксиите. До денес се познати 50 галаксии, во чиј центар има огромни временски и просторни бунари. Масата на таквите џинови е милијарди од масата на Сонцето. Може само да се замисли каква колосална и монструозна привлечна сила има таквата дупка.

Што се однесува до малите дупки, тоа се мини-објекти, чиј радиус достигнува занемарливи вредности, само 10¯¹² cm. Масата на таквите трошки е 1014 g. Ваквите формации се појавија во времето на Големата експлозија, но со текот на времето тие се зголемија во големина и денес се истакнуваат во вселената како чудовишта. Научниците сега се обидуваат да ги рекреираат условите под кои се формирале мали црни дупки во копнени услови. За овие цели, се вршат експерименти во електронски судири, преку кои елементарните честички се забрзуваат до брзината на светлината. Првите експерименти овозможија да се добие кварк-глуонска плазма во лабораториски услови - материја што постоела во зората на формирањето на Универзумот. Ваквите експерименти ни овозможуваат да се надеваме дека црната дупка на Земјата е само прашање на време. Друга работа е дали ваквото достигнување на човековата наука нема да се претвори во катастрофа за нас и за нашата планета. Со создавање вештачка црна дупка, можеме да ја отвориме Пандорината кутија.

Неодамнешните набљудувања на други галаксии им овозможија на научниците да откријат црни дупки чии димензии ги надминуваат сите замисливи очекувања и претпоставки. Еволуцијата што се случува со таквите објекти ни овозможува подобро да разбереме зошто расте масата на црните дупки и која е нејзината вистинска граница. Научниците заклучија дека сите познати црни дупки пораснале до нивната вистинска големина во рок од 13-14 милијарди години. Разликата во големината се објаснува со густината на околниот простор. Ако црната дупка има доволно храна на дофат на нејзините гравитациски сили, таа расте со скокови и граници, достигнувајќи маса од стотици или илјадници сончеви маси. Оттука и гигантската големина на таквите објекти лоцирани во центарот на галаксиите. Масивното јато од ѕвезди, огромните маси меѓуѕвезден гас обезбедуваат изобилство храна за раст. Кога галаксиите се спојуваат, црните дупки можат да се спојат заедно за да формираат нов супермасивен објект.

Судејќи според анализата на еволутивните процеси, вообичаено е да се разликуваат две класи на црни дупки:

• објекти со маса 10 пати поголема од сончевата маса;
• масивни објекти чија маса е стотици илјади, милијарди соларни маси.

Постојат црни дупки со просечна средна маса еднаква на 100-10 илјади соларни маси, но нивната природа сè уште останува непозната. Има приближно еден таков објект по галаксија. Проучувањето на ѕвездите со Х-зраци овозможи да се пронајдат две црни дупки со средна маса на растојание од 12 милиони светлосни години во галаксијата М82. Масата на еден објект варира во опсег од 200-800 соларни маси. Другиот објект е многу поголем и има маса од 10-40 илјади соларни маси. Интересна е судбината на ваквите предмети. Тие се наоѓаат во близина на ѕвездени јата, постепено се привлекуваат кон супермасивната црна дупка сместена во централниот дел на галаксијата.

Нашата планета и црните дупки

И покрај потрагата по индиции за природата на црните дупки, научниот свет е загрижен за местото и улогата на црната дупка во судбината на галаксијата Млечен Пат и, особено, во судбината на планетата Земја. Преклопот на времето и просторот што постои во центарот на Млечниот Пат постепено ги апсорбира сите постоечки објекти околу него. Милиони ѕвезди и трилиони тони меѓуѕвезден гас веќе се проголтани во црната дупка. Со текот на времето, редот ќе дојде до краците Лебед и Стрелец, во кои се наоѓа Сончевиот систем, покривајќи растојание од 27 илјади светлосни години.

Другата најблиска супермасивна црна дупка се наоѓа во централниот дел на галаксијата Андромеда. Тоа е околу 2,5 милиони светлосни години од нас. Веројатно, пред нашиот објект Стрелец А* да ја проголта сопствената галаксија, треба да очекуваме спојување на две соседни галаксии. Според тоа, две супермасивни црни дупки ќе се спојат во една, страшна и монструозна по големина.

Малите црни дупки се сосема друга работа. За да се проголта планетата Земја, доволна е црна дупка со радиус од неколку сантиметри. Проблемот е што, по својата природа, црната дупка е целосно безличен објект. Никакво зрачење или зрачење не излегува од неговиот стомак, па затоа е доста тешко да се забележи таков мистериозен објект. Само од непосредна близина можете да го откриете свиткувањето на светлината во заднината, што покажува дека има дупка во вселената во овој регион на Универзумот.

До денес, научниците утврдиле дека најблиската црна дупка до Земјата е објектот V616 Monocerotis. Чудовиштето се наоѓа на 3000 светлосни години од нашиот систем. Ова е голема формација по големина, нејзината маса е 9-13 соларни маси. Друг близок објект кој претставува закана за нашиот свет е црната дупка Gygnus X-1. Од ова чудовиште сме оддалечени 6.000 светлосни години. Црните дупки откриени во нашето соседство се дел од бинарен систем, т.е. постојат во непосредна близина на ѕвездата што го храни ненаситниот објект.

Заклучок

Постоењето на такви мистериозни и мистериозни објекти во вселената како црните дупки секако нè принудува да бидеме на стража. Сепак, сè што се случува со црните дупки се случува доста ретко, со оглед на староста на Универзумот и огромните растојанија. За 4,5 милијарди години, Сончевиот систем мирува, постоел според законите кои ни се познати. За тоа време, ништо слично, ниту нарушување на просторот, ниту преклоп на времето, не се појави во близина на Сончевиот систем. Веројатно нема соодветни услови за ова. Делот од Млечниот Пат во кој се наоѓа ѕвездениот систем на Сонцето е мирна и стабилна област на вселената.

Научниците признаваат дека појавата на црни дупки не е случајна. Таквите предмети ја играат улогата на уредници во Универзумот, уништувајќи ги вишокот космички тела. Што се однесува до судбината на самите чудовишта, нивната еволуција сè уште не е целосно проучена. Постои верзија дека црните дупки не се вечни и во одредена фаза може да престанат да постојат. Веќе не е тајна дека ваквите објекти претставуваат моќни извори на енергија. За каква енергија станува збор и како се мери е друга работа.

Преку напорите на Стивен Хокинг, на науката и беше претставена теоријата дека црната дупка сè уште емитира енергија додека ја губи својата маса. Во своите претпоставки, научникот се водел од теоријата на релативноста, каде што сите процеси се меѓусебно поврзани. Ништо едноставно не исчезнува без да се појави на друго место. Секоја материја може да се трансформира во друга супстанција, при што еден вид енергија се движи на друго енергетско ниво. Ова може да биде случај со црните дупки, кои се преоден портал од една во друга состојба.

Ако имате какви било прашања, оставете ги во коментарите под статијата. Ние или нашите посетители со задоволство ќе одговориме на нив