Mindent a fekete lyukakról. Fekete lyuk - mi ez, és mi történik, ha beleesik

Titokzatos és megfoghatatlan fekete lyukak. A fizika törvényei megerősítik létezésük lehetőségét az univerzumban, de sok kérdés még mindig fennáll. Számos megfigyelés azt mutatja, hogy lyukak léteznek az univerzumban, és több mint egymillió ilyen objektum van.

Mik azok a fekete lyukak?

1915-ben, az Einstein-egyenletek megoldása során olyan jelenséget jósoltak, mint a „fekete lyukak”. A tudományos közösség azonban csak 1967-ben kezdett érdeklődni irántuk. Akkoriban „összeomlott csillagoknak”, „fagyott csillagoknak” nevezték őket.

Napjainkban a fekete lyuk az idő és a tér olyan régiója, amelynek akkora gravitációja van, hogy még egy fénysugár sem tud kiszabadulni belőle.

Hogyan keletkeznek a fekete lyukak?

A fekete lyukak megjelenésére számos elmélet létezik, amelyeket hipotetikus és reális elméletekre osztanak. A legegyszerűbb és legelterjedtebb reális a nagy csillagok gravitációs összeomlásának elmélete.

Amikor egy kellően nagy tömegű csillag a „halál” előtt megnövekszik és instabillá válik, felhasználva utolsó üzemanyagát. Ugyanakkor a csillag tömege változatlan marad, de mérete csökken az úgynevezett sűrűsödés következtében. Más szóval, tömörítéskor a nehéz mag önmagába „esik”. Ezzel párhuzamosan a tömörítés a csillag belsejében a hőmérséklet meredek emelkedéséhez vezet, és az égitest külső rétegei leszakadnak, amelyekből új csillagok keletkeznek. Ugyanakkor a csillag közepén a mag a saját „középpontjába” esik. A gravitációs erők hatására a középpont egy pontra összeesik - vagyis a gravitációs erők olyan erősek, hogy elnyelik a tömörített magot. Így születik meg a fekete lyuk, ami elkezdi torzítani a teret és az időt, hogy még a fény sem tud kiszabadulni belőle.

Minden galaxis középpontjában egy szupermasszív fekete lyuk található. Einstein relativitáselmélete szerint:

"Bármilyen tömeg torzítja a teret és az időt."

Most képzeljük el, hogy egy fekete lyuk mennyire torzítja az időt és a teret, mert a tömege óriási, és egyben egy rendkívül kis térfogatba van összepréselve. Ez a képesség a következő furcsaságokat okozza:

„A fekete lyukak gyakorlatilag képesek megállítani az időt és összenyomni a teret. Ennek a szélsőséges torzításnak köszönhetően a lyukak láthatatlanná válnak számunkra.”

Ha a fekete lyukak nem láthatók, honnan tudjuk, hogy léteznek?

Igen, bár egy fekete lyuk láthatatlan, észre kell vennie a beleeső anyag miatt. Csakúgy, mint a csillaggáz, amelyet egy fekete lyuk vonz az eseményhorizonthoz közeledve, a gáz hőmérséklete ultramagas értékekre kezd emelkedni, ami izzáshoz vezet. Ezért világítanak a fekete lyukak. Ennek köszönhetően, bár gyenge, de ragyogás, csillagászok és asztrofizikusok magyarázzák egy kis térfogatú, de hatalmas tömegű objektum jelenlétét a galaxis közepén. Jelenleg a megfigyelések eredményeként mintegy 1000 objektumot fedeztek fel, amelyek viselkedésükben hasonlítanak a fekete lyukakhoz.

Fekete lyukak és galaxisok

Hogyan hatnak a fekete lyukak a galaxisokra? Ez a kérdés az egész világon foglalkoztatja a tudósokat. Van egy hipotézis, amely szerint a galaxis közepén található fekete lyukak befolyásolják a galaxis alakját és fejlődését. És hogy amikor két galaxis ütközik, a fekete lyukak egyesülnek, és e folyamat során olyan hatalmas mennyiségű energia és anyag szabadul fel, hogy új csillagok keletkeznek.

A fekete lyukak típusai

• A jelenlegi elmélet szerint háromféle fekete lyuk létezik: csillag, szupermasszív és miniatűr. És mindegyik különleges módon alakult.
• - Csillagtömegű fekete lyukak, hatalmasra nő és összeomlik.
  - Szupermasszív fekete lyukak, amelyek tömege több millió napnak felel meg, valószínűleg szinte minden galaxis középpontjában találhatók, beleértve a Tejútrendszerünket is. A tudósok még mindig eltérő hipotézisekkel rendelkeznek a szupermasszív fekete lyukak kialakulásáról. Egyelőre csak egy dolog ismert: a szupermasszív fekete lyukak a galaxisok kialakulásának melléktermékei. Szupermasszív fekete lyukak - abban különböznek a közönségesektől, hogy nagyon nagy méretűek, de paradox módon alacsony sűrűségűek.
• - Még senkinek sem sikerült olyan miniatűr fekete lyukat észlelnie, amelynek tömege kisebb lenne, mint a Napé. Lehetséges, hogy miniatűr lyukak nem sokkal az „ősrobbanás” után alakulhattak ki, amely világegyetemünk létezésének pontos kezdete (kb. 13,7 milliárd évvel ezelőtt).
• - Nemrég egy új koncepciót vezettek be a „fehér fekete lyukak” néven. Ez még mindig egy hipotetikus fekete lyuk, ami a fekete lyuk ellentéte. Stephen Hawking aktívan tanulmányozta a fehér lyukak létezésének lehetőségét.
• - Kvantum fekete lyukak – egyelőre csak elméletben léteznek. Kvantumfekete lyukak akkor keletkezhetnek, amikor egy nukleáris reakció eredményeként ultra-kis részecskék ütköznek.
• - Az elsődleges fekete lyukak is elmélet. Közvetlenül származásuk után alakultak ki.

Jelenleg nagyon sok nyitott kérdés van, amelyekre a jövő generációinak még választ kell adniuk. Például létezhetnek-e valóban úgynevezett „féreglyukak”, amelyek segítségével térben és időben lehet utazni. Mi történik pontosan egy fekete lyuk belsejében, és milyen törvényeknek engedelmeskednek ezek a jelenségek. És mi a helyzet az információk eltűnésével egy fekete lyukban?

A fekete lyukak az egyetlen kozmikus testek, amelyek gravitációs erővel képesek magukhoz vonzani a fényt. Ők a világegyetem legnagyobb objektumai is. Nem valószínű, hogy hamarosan megtudjuk, mi történik az eseményhorizontjuk közelében (az úgynevezett „pont, ahol nincs visszatérés”). Ezek világunk legtitokzatosabb helyei, amelyekről a több évtizedes kutatás ellenére még mindig nagyon keveset tudunk. Ez a cikk 10 tényt tartalmaz, amelyek a legérdekesebbnek nevezhetők.

A fekete lyukak nem szívják magukba az anyagot

Sokan a fekete lyukat egyfajta „űrporszívónak” képzelik el, amely beszívja a környező teret. Valójában a fekete lyukak közönséges űrobjektumok, amelyek kivételesen erős gravitációs mezővel rendelkeznek.

Ha egy akkora fekete lyuk keletkezne a Nap helyén, a Földet nem húznák be, ugyanazon a pályán forogna, mint ma. A fekete lyukak mellett elhelyezkedő csillagok csillagszél formájában elveszítik tömegük egy részét (ez minden csillag létezése során előfordul), és a fekete lyukak csak ezt az anyagot nyelik el.

A fekete lyukak létezését Karl Schwarzschild jósolta meg

Karl Schwarzschild volt az első, aki Einstein általános relativitáselméletével igazolta a „pont, ahonnan nincs visszatérés” létezését. Maga Einstein nem gondolt a fekete lyukakra, bár elmélete megjósolja létezésüket.

Schwarzschild 1915-ben tette meg javaslatát, közvetlenül azután, hogy Einstein közzétette általános relativitáselméletét. Ekkor merült fel a „Schwarzschild-sugár” kifejezés – ez egy olyan érték, amely megmutatja, mennyit kell összenyomni egy tárgyat ahhoz, hogy fekete lyukká váljon.

Elméletileg bármiből fekete lyuk válhat, ha kellőképpen össze van nyomva. Minél sűrűbb az objektum, annál erősebb a gravitációs mező. Például a Föld fekete lyuká válna, ha akkora tömegű lenne, mint egy földimogyoró.

A fekete lyukak új univerzumokat szülhetnek

Az az elképzelés, hogy a fekete lyukak új univerzumokat szülhetnek, abszurdnak tűnik (főleg, hogy még mindig nem vagyunk biztosak más univerzumok létezésében). Ennek ellenére a tudósok aktívan dolgoznak ilyen elméleteket.

Ezen elméletek egyikének nagyon leegyszerűsített változata a következő. Világunk rendkívül kedvező feltételekkel rendelkezik az élet kialakulásához benne. Ha a fizikai állandók bármelyike ​​csak egy kicsit is megváltozna, nem lennénk ezen a világon. A fekete lyukak szingularitása felülírja a fizika normális törvényeit, és (legalábbis elméletben) egy új univerzumot hozhat létre, amely különbözik a miénktől.

A fekete lyukak spagettivé változtathatnak téged (és bármi mást is).

A fekete lyukak megfeszítik a közelükben lévő tárgyakat. Ezek a tárgyak kezdenek hasonlítani a spagettire (még egy speciális kifejezés is van - „spagettikészítés”).

Ez a gravitáció működésének köszönhető. Jelenleg a lábaid közelebb vannak a Föld középpontjához, mint a fejed, ezért erősebben vonzzák őket. A fekete lyuk felszínén a gravitáció különbsége ellened kezd dolgozni. A lábak egyre gyorsabban húzódnak a fekete lyuk közepe felé, így a test felső fele nem tud lépést tartani velük. Eredmény: spagettizálás!

A fekete lyukak idővel elpárolognak

A fekete lyukak nemcsak elnyelik a csillagszelet, hanem el is párolognak. Ezt a jelenséget 1974-ben fedezték fel, és Hawking-sugárzásnak nevezték (a felfedező Stephen Hawking után).

Idővel a fekete lyuk ezzel a sugárzással együtt az összes tömegét a környező térbe engedheti, és eltűnhet.

A fekete lyukak lelassítják az időt a közelükben

Ahogy közeledsz az eseményhorizonthoz, az idő lelassul. Ahhoz, hogy megértsük, miért történik ez, meg kell vizsgálnunk az „iker-paradoxont”, azt a gondolatkísérletet, amelyet gyakran Einstein általános relativitáselméletének alapelveinek illusztrálására használnak.

Az egyik ikertestvér a Földön marad, a második pedig űrutazásra repül, fénysebességgel haladva. A Földre visszatérve az iker felfedezi, hogy bátyja többet öregedett, mint ő, mert az idő lassabban telik, amikor közel fénysebességgel halad.

Ahogy közeledsz egy fekete lyuk eseményhorizontjához, olyan nagy sebességgel fogsz mozogni, hogy az idő lelassul számodra.

A fekete lyukak a legfejlettebb energiarendszerek

A fekete lyukak jobban termelnek energiát, mint a Nap és más csillagok. Ez a körülöttük keringő anyagnak köszönhető. Az eseményhorizontot óriási sebességgel átlépve a fekete lyuk pályáján lévő anyag rendkívül magas hőmérsékletre melegszik fel. Ezt fekete test sugárzásnak nevezik.

Összehasonlításképpen: a magfúzió az anyag 0,7%-át alakítja át energiává. Egy fekete lyuk közelében az anyag 10%-a válik energiává!

A fekete lyukak meghajlítják a körülöttük lévő teret

A teret úgy lehet felfogni, mint egy kifeszített gumilemezt, amelyre vonalak vannak húzva. Ha egy objektumot helyez a rekordra, az megváltoztatja az alakját. A fekete lyukak ugyanúgy működnek. Szélsőséges tömegük mindent magához vonz, a fényt is (amelynek sugarait, hogy a hasonlatot folytassuk, vonalaknak nevezhetnénk egy tányéron).

A fekete lyukak korlátozzák a csillagok számát az Univerzumban

A csillagok a gázfelhőkből keletkeznek. A csillagkeletkezés megkezdéséhez a felhőnek le kell hűlnie.

A fekete testek sugárzása megakadályozza a gázfelhők lehűlését és megakadályozza a csillagok megjelenését.

Elméletileg bármely tárgyból fekete lyuk válhat

Az egyetlen különbség a Napunk és a fekete lyuk között a gravitációs erő. A fekete lyuk közepén sokkal erősebb, mint a csillagok közepén. Ha a Napunkat körülbelül öt kilométer átmérőjűre tömörítenék, az egy fekete lyuk lehet.

Elméletileg bármiből fekete lyuk válhat. A gyakorlatban tudjuk, hogy fekete lyukak csak olyan hatalmas csillagok összeomlása következtében keletkeznek, amelyek tömege 20-30-szor meghaladja a Napot.

FEKETE LYUK
az anyag teljes gravitációs összeomlásából eredő térrégió, amelyben a gravitációs vonzás olyan erős, hogy sem anyag, sem fény, sem egyéb információhordozó nem tudja elhagyni. Ezért a fekete lyuk belseje nincs okozati kapcsolatban az univerzum többi részével; A fekete lyukon belül zajló fizikai folyamatok nem befolyásolhatják a lyukon kívüli folyamatokat. A fekete lyukat egy felület veszi körül, amely egyirányú membrán tulajdonsággal rendelkezik: az anyag és a sugárzás szabadon esik át rajta a fekete lyukba, de onnan semmi sem tud kiszabadulni. Ezt a felületet "eseményhorizontnak" nevezik. Mivel a Földtől több ezer fényévnyi távolságra lévő fekete lyukak létezésére továbbra is csak közvetett jelek vannak, további bemutatásunk elsősorban elméleti eredményekre épül. Az általános relativitáselmélet (Einstein által 1915-ben javasolt gravitációs elmélet) és más modernebb gravitációs elméletek által megjósolt fekete lyukakat R. Oppenheimer és H. Snyder matematikailag alátámasztotta 1939-ben. De a tér tulajdonságai, ill. Az objektumok közelében eltöltött idő annyira szokatlannak bizonyult, hogy a csillagászok és fizikusok 25 évig nem vették őket komolyan. Az 1960-as évek közepén végzett csillagászati ​​felfedezések azonban a fekete lyukakat mint lehetséges fizikai valóságot a felszínre hozták. Felfedezésük és tanulmányozásuk alapjaiban változtathatja meg a térről és időről alkotott elképzeléseinket.
Fekete lyukak kialakulása. Míg a termonukleáris reakciók a csillag belsejében zajlanak, magas hőmérsékletet és nyomást tartanak fenn, megakadályozva, hogy a csillag összeessen saját gravitációja hatására. Idővel azonban a nukleáris üzemanyag kimerül, és a csillag zsugorodni kezd. A számítások azt mutatják, hogy ha egy csillag tömege nem haladja meg a három naptömeget, akkor megnyeri a „gravitációval vívott csatát”: gravitációs összeomlását a „degenerált” anyag nyomása megállítja, és a csillag örökre egy csillagmá változik. fehér törpe vagy neutroncsillag. De ha a csillag tömege három napnál nagyobb, akkor semmi sem állíthatja meg katasztrofális összeomlását, és gyorsan az eseményhorizont alá kerül, és fekete lyukká válik.

Ha egy csillagász megfigyel egy csillagot abban a pillanatban, amikor fekete lyukká alakul át, akkor először azt fogja látni, hogy a csillag egyre gyorsabban összenyomódik, de ahogy a felszíne megközelíti a gravitációs sugarat, a kompresszió lassulni kezd, mígnem teljesen leáll. Ugyanakkor a csillagról érkező fény gyengül és vörösödik, amíg teljesen ki nem alszik. Ez azért van így, mert a gigantikus gravitációs erő elleni küzdelemben a fény energiát veszít, és egyre több időbe telik, mire eléri a megfigyelőt. Amikor a csillag felszíne eléri a gravitációs sugarat, az azt elhagyó fény végtelen ideig tart, amíg eléri a megfigyelőt (és a fotonok minden energiájukat elvesztik). Következésképpen a csillagász soha nem fogja megvárni ezt a pillanatot, és még kevésbé fogja látni, mi történik a csillaggal az eseményhorizont alatt. De elméletileg ez a folyamat tanulmányozható. Az idealizált gömbös összeomlás számításai azt mutatják, hogy a csillag rövid időn belül olyan pontra omlik össze, ahol végtelenül magas sűrűség és gravitáció érhető el. Egy ilyen pontot "szingularitásnak" neveznek. Ráadásul az általános matematikai elemzés azt mutatja, hogy ha egy eseményhorizont létrejött, akkor még egy nem gömb alakú összeomlás is szingularitáshoz vezet. Mindez azonban csak akkor igaz, ha az általános relativitáselmélet egészen kis térbeli léptékekre vonatkozik, amiben még nem vagyunk biztosak. A mikrovilágban kvantumtörvények működnek, de a gravitáció kvantumelmélete még nem született meg. Nyilvánvaló, hogy a kvantumhatások nem tudják megállítani a csillagok fekete lyukká való összeomlását, de megakadályozhatják a szingularitás megjelenését. A csillagfejlődés modern elmélete és a Galaxis csillagpopulációjáról szóló ismereteink azt mutatják, hogy 100 milliárd csillaga között körülbelül 100 millió fekete lyuknak kell lennie a legnagyobb tömegű csillagok összeomlása során. Ráadásul nagyon nagy tömegű fekete lyukak találhatók nagy galaxisok magjában, beleértve a miénket is. Mint már említettük, korunkban csak a Nap tömegének háromszorosát meghaladó tömeg válhat fekete lyukkal. Közvetlenül az Ősrobbanás után azonban, ahonnan kb. 15 milliárd évvel ezelőtt kezdődött az Univerzum tágulása, bármilyen tömegű fekete lyukak születhettek. Közülük a legkisebbnek a kvantumhatások miatt el kellett volna párolognia, tömegét veszítve sugárzás és részecskeáramlás formájában. De az 1015 g-nál nagyobb tömegű „elsődleges fekete lyukak” a mai napig fennmaradhatnak. A csillagok összeomlására vonatkozó összes számítás a gömbszimmetriától való csekély eltérés feltételezésével történik, és azt mutatja, hogy mindig kialakul egy eseményhorizont. A gömbszimmetriától való erős eltéréssel azonban egy csillag összeomlása végtelenül erős gravitációjú, de eseményhorizonttal nem körülvett régió kialakulásához vezethet; „meztelen szingularitásnak” hívják. Ez már nem fekete lyuk abban az értelemben, ahogyan fentebb tárgyaltuk. A csupasz szingularitás közelében lévő fizikai törvények nagyon váratlan formát ölthetnek. Jelenleg a csupasz szingularitás valószínűtlen tárgynak számít, míg a legtöbb asztrofizikus hisz a fekete lyukak létezésében.
Egy M tömegű gömb alakú fekete lyuk esetében az eseményhorizont egy gömböt alkot, amelynek köre az egyenlítőnél 2p-szer nagyobb, mint a fekete lyuk gravitációs sugara RG = 2GM/c2, ahol c a fény sebessége, G pedig a gravitációs állandó. Egy 3 naptömegű fekete lyuk gravitációs sugara 8,8 km. Egy külső szemlélő számára a fekete lyuk szerkezete rendkívül egyszerűnek tűnik. Amikor egy csillag a másodperc töredéke alatt fekete lyukba omlik (a távoli megfigyelő órája szerint), az eredeti csillag inhomogenitásához kapcsolódó összes külső jellemzője gravitációs és elektromágneses hullámok formájában kibocsátódik. Az így létrejövő álló fekete lyuk „elfelejti” az eredeti csillaggal kapcsolatos összes információt, kivéve három mennyiséget: a teljes tömeget, a szögimpulzus (a forgással kapcsolatos) és az elektromos töltést. Egy fekete lyuk tanulmányozásával már nem lehet tudni, hogy az eredeti csillag anyagból vagy antianyagból állt-e, szivar vagy palacsinta alakú volt-e stb. Valós asztrofizikai körülmények között egy töltött fekete lyuk az ellenkező előjelű részecskéket vonzza magához a csillagközi közegből, és töltése gyorsan nullává válik. A megmaradt álló objektum vagy egy nem forgó "Schwarzschild fekete lyuk", amelyet csak tömeg jellemez, vagy egy forgó "Kerr fekete lyuk", amelyet tömeg és szögimpulzus jellemez. A fenti típusú stacioner fekete lyukak egyediségét az általános relativitáselmélet keretein belül W. Israel, B. Carter, S. Hawking és D. Robinson bizonyította. Az általános relativitáselmélet szerint a teret és az időt a tömeges testek gravitációs tere görbíti, a legnagyobb görbület a fekete lyukak közelében jelentkezik. Amikor a fizikusok idő- és térintervallumokról beszélnek, akkor valamilyen fizikai óráról vagy vonalzóról leolvasott számokra gondolnak. Például az óra szerepét betöltheti egy bizonyos rezgési frekvenciájú molekula, amelynek két esemény közötti számát „időintervallumnak” nevezhetjük. Figyelemre méltó, hogy a gravitáció minden fizikai rendszerre egyformán hat: minden óra azt mutatja, hogy az idő lelassul, és minden vonalzó azt mutatja, hogy a tér egy fekete lyuk közelében nyúlik. Ez azt jelenti, hogy a fekete lyuk meghajlítja maga körül a tér és az idő geometriáját. A fekete lyuktól távol ez a görbület kicsi, de közel olyan nagy, hogy a fénysugarak körben mozoghatnak körülötte. Nem fekete lyuk, gravitációs terét Newton elmélete pontosan leírja egy azonos tömegű testre, de a közelében a gravitáció sokkal erősebb lesz, mint ahogy azt Newton elmélete megjósolja. A fekete lyukba zuhanó testeket jóval az eseményhorizont átlépése előtt széttépik a középponttól különböző távolságokban lévő gravitációs különbségekből eredő erős árapály-gravitációs erők. A fekete lyuk mindig készen áll az anyag vagy sugárzás elnyelésére, ezáltal növelve tömegét. A külvilággal való interakcióját egy egyszerű Hawking-elv határozza meg: a fekete lyuk eseményhorizontjának területe soha nem csökken, hacsak nem vesszük figyelembe a részecskék kvantumtermelését. J. Bekenstein 1973-ban azt javasolta, hogy a fekete lyukak ugyanazoknak a fizikai törvényeknek engedelmeskedjenek, mint a sugárzást kibocsátó és elnyelő fizikai testek (az „abszolút fekete test” modell). Ezen ötlet hatására Hawking 1974-ben megmutatta, hogy a fekete lyukak anyagot és sugárzást bocsáthatnak ki, de ez csak akkor lesz észrevehető, ha magának a fekete lyuknak a tömege viszonylag kicsi. Ilyen fekete lyukak közvetlenül az Ősrobbanás után születhetnek, amely elindította az Univerzum tágulását. Ezen elsődleges fekete lyukak tömege nem haladhatja meg az 1015 g-ot (mint egy kis aszteroida), méretük pedig 10-15 m (mint egy proton vagy neutron). A fekete lyuk közelében lévő erős gravitációs mező részecske-antirészecske párokat hoz létre; az egyes párok egyik részecskéjét a lyuk elnyeli, a másikat pedig kibocsátja. Egy 1015 g tömegű fekete lyuknak úgy kell viselkednie, mint egy 1011 K hőmérsékletű testnek. A fekete lyukak „elpárolgása” gondolata teljesen ellentmond annak a klasszikus felfogásnak, hogy olyan testek, amelyek nem képesek sugárzó.
A fekete lyukak tulajdonságai. Az Einstein-féle általános relativitáselmélet keretein belül végzett számítások csak a fekete lyukak létezésének lehetőségét jelzik, de egyáltalán nem igazolják jelenlétüket a való világban; egy valódi fekete lyuk felfedezése fontos lépés lenne a fizika fejlődésében. Elszigetelt fekete lyukakat találni az űrben reménytelenül nehéz: a kozmikus feketeség hátterében nem fogunk tudni észrevenni egy kis sötét tárgyat. De van remény a fekete lyuk észlelésére a környező csillagászati ​​testekkel való kölcsönhatása és az azokra gyakorolt ​​jellegzetes hatása alapján. Szupermasszív fekete lyukak lehetnek a galaxisok középpontjában, és ott folyamatosan felfalják a csillagokat. A fekete lyuk körül koncentrálódva a csillagoknak központi fényességcsúcsokat kell alkotniuk a galaktikus magokban; A keresésük jelenleg is aktív. Egy másik keresési módszer a csillagok és a gázok sebességének mérése egy központi objektum körül a galaxisban. Ha ismert a távolságuk a központi objektumtól, akkor kiszámítható tömege és átlagos sűrűsége. Ha jelentősen meghaladja a csillaghalmazok lehetséges sűrűségét, akkor feltételezhető, hogy fekete lyukról van szó. Ezzel a módszerrel 1996-ban J. Moran és munkatársai megállapították, hogy az NGC 4258 galaxis közepén valószínűleg egy 40 millió naptömegű fekete lyuk található. A legígéretesebb egy fekete lyuk keresése kettős rendszerekben, ahol egy normál csillaggal párosítva egy közös tömegközéppont körül keringhet. A vonalak periodikus Doppler-eltolódása alapján a csillag spektrumában megérthető, hogy a csillag egy bizonyos testtel párhuzamosan kering, és még az utóbbi tömegét is megbecsülhetjük. Ha ez a tömeg meghaladja a 3 naptömeget, és maga a test sugárzása nem észlelhető, akkor nagyon valószínű, hogy fekete lyukról van szó. Egy kompakt kettős rendszerben a fekete lyuk képes felfogni a gázt egy normál csillag felszínéről. A fekete lyuk körüli pályán mozogva ez a gáz korongot képez, és amint spirálisan halad a fekete lyuk felé, nagyon felforrósodik, és erőteljes röntgensugárzás forrásává válik. A sugárzás gyors ingadozása azt jelzi, hogy a gáz kis sugarú pályán gyorsan mozog egy apró, masszív tárgy körül. Az 1970-es évek óta számos röntgenforrást fedeztek fel bináris rendszerekben, amelyek egyértelműen fekete lyukak jelei voltak. A legígéretesebb a röntgen bináris V 404 Cygni, amelynek láthatatlan komponensének tömege a becslések szerint nem kevesebb, mint 6 naptömeg. További figyelemre méltó fekete lyuk-jelöltek találhatók a Cygnus X-1, LMCX-3, V 616 Monoceros, QZ Vulpeculae és az Ophiuchus 1977, Mukha 1981 és Scorpius 1994 röntgennóvákban. A Nagy Magellán-felhőben található LMCX-3 kivételével mindegyik galaxisunkban található, körülbelül 8000 fényév távolságra. évre a Földről.
Fekete lyukak keresése.
Lásd még
KOZMOLÓGIA;
GRAVITÁCIÓS ÖSSZEFÜGGÉS;
RELATIVITÁS;
Légkörön kívüli CSILLAGÁSZAT.
IRODALOM
Cherepaschuk A.M. Fekete lyukak tömegei bináris rendszerekben. Advances in Physical Sciences, 166. évf. 809, 1996

Collier enciklopédiája. - Nyílt társadalom. 2000 .

Nézze meg, mi az a „FEKETE LYUK” más szótárakban:

FEKETE LYUK, a világűr olyan lokalizált területe, ahonnan sem anyag, sem sugárzás nem tud kiszabadulni, vagyis az első kozmikus sebesség meghaladja a fénysebességet. Ennek a területnek a határát eseményhorizontnak nevezik..... Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár

Kozmikus olyan tárgy, amely egy test gravitációs összenyomása következtében keletkezik. gravitációs sugaránál kisebb méretű erőket rg=2g/c2 (ahol M a test tömege, G a gravitációs állandó, c a fénysebesség számértéke). Előrejelzés a ...... Fizikai enciklopédia

Főnév, szinonimák száma: 2 csillag (503) ismeretlen (11) ASIS Dictionary of Synonyms. V.N. Trishin. 2013… Szinonimák szótára

Vegye figyelembe a titokzatos és láthatatlan fekete lyukak az Univerzumban: érdekességek, Einstein kutatásai, szupermasszív és köztes típusok, elmélet, szerkezet.

- az egyik legérdekesebb és legtitokzatosabb objektum a világűrben. Nagy a sűrűségük, és a gravitációs erő olyan erős, hogy még a fény sem tud túllépni a határain.

Albert Einstein először 1916-ban beszélt a fekete lyukakról, amikor megalkotta az általános relativitáselméletet. Maga a kifejezés 1967-ben keletkezett John Wheelernek köszönhetően. Az első fekete lyukat pedig 1971-ben „látták”.

A fekete lyukak osztályozása három típust foglal magában: csillagtömegű fekete lyukak, szupermasszív fekete lyukak és közepes tömegű fekete lyukak. Mindenképpen nézze meg a fekete lyukakról szóló videót, hogy megtudjon sok érdekes tényt, és jobban megismerje ezeket a titokzatos kozmikus képződményeket.

Érdekes tények a fekete lyukakról

• Ha egy fekete lyukban találod magad, a gravitáció kifeszíti. De nem kell félni, mert meghalsz, mielőtt elérnéd a szingularitást. Egy 2012-es tanulmány azt sugallta, hogy a kvantumhatások az eseményhorizontot tűzfallá változtatják, amely hamukupacsá változtat.
• A fekete lyukak nem „szívnak”. Ezt a folyamatot vákuum okozza, amely ebben a képződményben nincs jelen. Tehát az anyag egyszerűen leesik.
• Az első fekete lyuk a Cygnus X-1 volt, amelyet Geiger-számlálókkal ellátott rakéták találtak meg. 1971-ben a tudósok rádiójelet kaptak a Cygnus X-1-től. Ez a tárgy egy vita tárgya lett Kip Thorne és Stephen Hawking között. Utóbbi úgy gondolta, hogy nem fekete lyukról van szó. 1990-ben elismerte vereségét.
• Az apró fekete lyukak közvetlenül az Ősrobbanás után jelenhettek meg. A gyorsan forgó tér egyes területeket sűrű, a Napnál kisebb tömegű lyukakká tömörített.
• Ha a csillag túl közel kerül, szétszakadhat.
• Általános becslések szerint akár egymilliárd csillagú fekete lyuk is létezik, amelyek tömege háromszor akkora, mint a Nap.
• Ha összehasonlítjuk a húrelméletet és a klasszikus mechanikát, az előbbi a hatalmas óriások több fajtáját eredményezi.

A fekete lyukak veszélye

Amikor egy csillag kifogy az üzemanyagból, megkezdheti az önpusztítás folyamatát. Ha tömege háromszor akkora lenne, mint a Napé, akkor a fennmaradó mag neutroncsillaggá vagy fehér törpévé válna. De a nagyobb csillag átalakul fekete lyukká.

Az ilyen tárgyak kicsik, de hihetetlen sűrűséggel rendelkeznek. Képzeld el, hogy előtted egy város méretű tárgy van, de tömege háromszorosa a Napénak. Ez hihetetlenül hatalmas gravitációs erőt hoz létre, amely magához vonzza a port és a gázt, növelve a méretét. Meg fogsz lepődni, de lehet, hogy több száz millió csillagszerű fekete lyuk van.

Szupermasszív fekete lyukak

Természetesen az univerzumban semmi sem hasonlítható össze a szupermasszív fekete lyukak csodálatosságával. Több milliárdszor haladják meg a Nap tömegét. Úgy gondolják, hogy ilyen objektumok szinte minden galaxisban léteznek. A tudósok még nem ismerik a képződési folyamat minden bonyodalmát. Valószínűleg a környező por és gáz tömegének felhalmozódása miatt nőnek.

Méretüket több ezer kis fekete lyuk egyesülésének köszönhetik. Vagy egy egész csillaghalmaz összeomolhat.

Fekete lyukak a galaxisok középpontjában

Olga Silchenko asztrofizikus egy szupermasszív fekete lyuk felfedezéséről az Androméda-ködben, John Kormendy kutatásairól és a sötét gravitációs testekről:

A kozmikus rádióforrások természete

Anatolij Zasov asztrofizikus a szinkrotronsugárzásról, a távoli galaxisok magjában lévő fekete lyukakról és a semleges gázról:

Köztes fekete lyukak

Nem sokkal ezelőtt a tudósok egy új típust találtak - a közepes tömegű fekete lyukakat. Akkor keletkezhetnek, amikor egy halmazban lévő csillagok összeütköznek, láncreakciót okozva. Ennek eredményeként a központba esnek, és szupermasszív fekete lyukat képeznek.

2014-ben a csillagászok egy köztes típust fedeztek fel egy spirálgalaxis karjában. Nagyon nehéz megtalálni őket, mert kiszámíthatatlan helyeken helyezkedhetnek el.

Mikro fekete lyukak

Eduard Boos fizikus az LHC biztonságáról, a mikrofekete lyuk születéséről és a membrán koncepciójáról:

Fekete lyuk elmélet

A fekete lyukak rendkívül masszív tárgyak, de viszonylag szerény helyet foglalnak el. Ezen túlmenően hatalmas gravitációjuk van, ami megakadályozza, hogy tárgyak (és még fény is) elhagyják területüket. Közvetlenül azonban lehetetlen őket látni. A kutatóknak meg kell vizsgálniuk a fekete lyuk táplálásakor keletkező sugárzást.

Érdekes módon megtörténik, hogy a fekete lyuk felé tartó anyag kipattan az eseményhorizontról, és kidobódik. Ebben az esetben fényes anyagsugarak képződnek, amelyek relativisztikus sebességgel mozognak. Ezek a kibocsátások nagy távolságon keresztül is kimutathatók.

- csodálatos tárgyak, amelyekben a gravitációs erő olyan hatalmas, hogy képes meghajlítani a fényt, meghajlítani a teret és eltorzítani az időt.

A fekete lyukakban három réteg különböztethető meg: a külső és a belső eseményhorizont és a szingularitás.

A fekete lyuk eseményhorizontja az a határ, ahonnan a fénynek esélye sincs kiszabadulni. Ha egy részecske átlépi ezt a vonalat, nem tud távozni. A belső régiót, ahol a fekete lyuk tömege található, szingularitásnak nevezzük.

Ha a klasszikus mechanika álláspontjáról beszélünk, akkor semmi sem kerülheti el a fekete lyukat. De a kvantum elvégzi a maga korrekcióját. A tény az, hogy minden részecskének van antirészecskéje. Tömegük azonos, de töltésük eltérő. Ha keresztezik egymást, megsemmisíthetik egymást.

Amikor egy ilyen pár megjelenik az eseményhorizonton kívül, az egyiket be lehet húzni, a másikat pedig taszítani lehet. Emiatt a horizont összehúzódhat, a fekete lyuk pedig összeomolhat. A tudósok még mindig próbálják tanulmányozni ezt a mechanizmust.

Növekedés

Szergej Popov asztrofizikus a szupermasszív fekete lyukakról, a bolygóképződésről és az anyag felhalmozódásáról a korai Univerzumban:

A leghíresebb fekete lyukak

Gyakran ismételt kérdések a fekete lyukakkal kapcsolatban

Terjedelmesebben fogalmazva, a fekete lyuk egy bizonyos terület a térben, amelyben olyan hatalmas tömeg koncentrálódik, hogy egyetlen tárgy sem tud kikerülni a gravitációs befolyás alól. Amikor a gravitációról van szó, az Albert Einstein által javasolt általános relativitáselméletre támaszkodunk. A vizsgált objektum részleteinek megértéséhez lépésről lépésre haladunk.

Képzeljük el, hogy a bolygó felszínén vagy, és egy sziklát dobálsz. Ha nincs meg a Hulk ereje, nem lesz képes elég erőt kifejteni. Ekkor a kő felemelkedik egy bizonyos magasságra, de a gravitációs nyomás hatására visszaesik. Ha megvan a zöld erősember rejtett potenciálja, akkor elegendő gyorsulást tud adni az objektumnak, aminek köszönhetően az teljesen elhagyja a gravitációs hatás zónáját. Ezt "menekülési sebességnek" nevezik.

Ha képletre bontjuk, ez a sebesség a bolygótömegtől függ. Minél nagyobb, annál erősebb a gravitációs markolat. Az indulás sebessége attól függ, hogy pontosan hol tartózkodik: minél közelebb van a központhoz, annál könnyebb kiszállni. Bolygónk indulási sebessége 11,2 km/s, de 2,4 km/s.

Közeledünk a legérdekesebb részhez. Tegyük fel, hogy van egy tárgya, amelynek tömege hihetetlen koncentrációban van összegyűjtve egy apró helyen. Ebben az esetben a szökési sebesség meghaladja a fénysebességet. És tudjuk, hogy semmi sem mozog gyorsabban ennél a mutatónál, ami azt jelenti, hogy senki sem lesz képes legyőzni ezt az erőt és elmenekülni. Erre még egy fénysugár sem képes!

A 18. században Laplace a tömeg rendkívüli koncentrációján töprengett. Az általános relativitáselméletet követve Karl Schwarzschild matematikai megoldást tudott találni az elmélet egyenletére egy ilyen objektum leírására. Oppenheimer, Wolkoff és Snyder (1930-as évek) további munkái voltak. Ettől a pillanattól kezdve az emberek elkezdtek komolyan megvitatni ezt a témát. Világossá vált: ha egy hatalmas csillag kifogy az üzemanyagból, nem képes ellenállni a gravitációs erőnek, és egy fekete lyukba omlik.

Einstein elméletében a gravitáció a tér és idő görbületének megnyilvánulása. A helyzet az, hogy a szokásos geometriai szabályok itt nem működnek, és a hatalmas objektumok torzítják a téridőt. A fekete lyuk bizarr tulajdonságokkal rendelkezik, így a torzulása a legtisztábban látható. Például egy objektumnak van „eseményhorizontja”. Ez a gömb felülete, amely a lyuk vonalát jelöli. Vagyis ha átléped ezt a határt, akkor nincs visszaút.

Szó szerint ez az a hely, ahol a szökési sebesség megegyezik a fénysebességgel. Ezen a helyen kívül a szökési sebesség kisebb, mint a fénysebesség. De ha a rakétád képes felgyorsulni, akkor lesz elég energia a meneküléshez.

Maga a horizont geometriailag meglehetősen furcsa. Ha messze van, úgy érzi, mintha egy statikus felületet nézne. De ha közelebb érsz, rájössz, hogy fénysebességgel halad kifelé! Most már értem, miért könnyű belépni, de miért olyan nehéz elmenekülni. Igen, ez nagyon zavaró, mert valójában a horizont áll, de ugyanakkor fénysebességgel rohan. Ez olyan, mint Alice helyzete, akinek a lehető leggyorsabban kellett futnia, hogy a helyén maradjon.

A horizont elérésekor a tér és az idő olyan erős torzulást tapasztal, hogy a koordináták elkezdik leírni a sugárirányú távolság és a kapcsolási idő szerepét. Vagyis a középponttól való távolságot jelölő „r” átmenetivé válik, a „t” pedig mostantól a „térbeliségért” felelős. Ebből kifolyólag alacsonyabb r-index mellett sem fogod tudni abbahagyni a mozgást, mint ahogy a jövőbe sem juthatsz normál időben. Egy olyan szingularitáshoz jutsz, ahol r = 0. Lehet rakétákat dobni, maximumra járatni a motort, de nem tudsz elmenekülni.

A "fekete lyuk" kifejezést John Archibald Wheeler alkotta meg. Ezt megelőzően „kihűlt csillagoknak” hívták őket.

Emil Akhmedov fizikus a fekete lyukak, Karl Schwarzschild és az óriási fekete lyukak tanulmányozásáról:

Kétféleképpen lehet kiszámítani, hogy mekkora valami. Megnevezheti a tömeget vagy azt, hogy mekkora területet foglal el. Ha az első kritériumot vesszük, akkor a fekete lyuk tömegének nincs konkrét korlátja. Bármilyen mennyiséget felhasználhat, amíg a kívánt sűrűségre tudja tömöríteni.

A legtöbb ilyen képződmény a hatalmas csillagok halála után jelent meg, így várható volt, hogy súlyuk egyenértékű lesz. Egy ilyen lyuk tipikus tömege a nap tömegének tízszerese – 10 31 kg. Ezenkívül minden galaxisnak otthont kell adnia egy központi szupermasszív fekete lyuknak, amelynek tömege milliószorosa – 10 36 kg – meghaladja a Nap tömegét.

Minél masszívabb a tárgy, annál nagyobb tömeget takar. A horizont sugara és tömege egyenesen arányos, vagyis ha egy fekete lyuk tömege 10-szer nagyobb, mint egy másik, akkor a sugara tízszer nagyobb. A naptömegű lyuk sugara 3 km, ha pedig milliószor nagyobb, akkor 3 millió km. Ezek hihetetlenül masszív dolgoknak tűnnek. De ne felejtsük el, hogy ezek a csillagászat standard fogalmai. A Nap sugara eléri a 700 000 km-t, a fekete lyuké négyszerese.

Tegyük fel, hogy szerencsétlen vagy, és a hajója menthetetlenül egy szupermasszív fekete lyuk felé halad. Nincs értelme veszekedni. Egyszerűen leállítja a motorokat, és elindul az elkerülhetetlen felé. Mi várható?

Kezdjük a súlytalansággal. Szabadesésben vagy, így a legénység, a hajó és minden alkatrész súlytalan. Minél közelebb jutunk a lyuk közepéhez, annál erősebbek az árapály gravitációs erői. Például a lábad közelebb van a középponthoz, mint a fejed. Aztán kezded úgy érezni, mintha megfeszítenének. Ennek eredményeként egyszerűen szét lesz szakadva.

Ezek az erők észrevehetetlenek mindaddig, amíg a központ 600 000 km-es körzetébe nem ér. Ez már a horizont után van. De egy hatalmas tárgyról beszélünk. Ha egy lyukba esel a nap tömegével, akkor az árapály-erők 6000 km-re elnyelnének a középponttól és szétszakítanák, mielőtt elérnéd a horizontot (ezért küldünk a nagyba, hogy már meghalj a lyukon belül, és nem a megközelítésben).

mi van benne? Nem akarok csalódást okozni, de semmi figyelemre méltó. Előfordulhat, hogy egyes tárgyak megjelenése torz, semmi más nem szokványos. Még a horizont átlépése után is látni fogod a körülötted lévő dolgokat, amint veled mozognak.

Mennyi ideig fog tartani mindez? Minden a távolságodtól függ. Például egy nyugalmi pontból indult ki, ahol a szingularitás a lyuk sugarának 10-szerese. Mindössze 8 percet vesz igénybe a horizont megközelítése, majd további 7 másodpercig tart a szingularitás elérése. Ha egy kis fekete lyukba esel, minden gyorsabban fog megtörténni.

Amint átlépi a horizontot, rakétákat lőhet, sikíthat és sírhat. 7 másodperced van minderre, amíg el nem éred a szingularitást. De semmi sem ment meg. Szóval csak élvezze az utazást.

Tegyük fel, hogy kudarcra vagy, és egy lyukba esel, a barátod pedig messziről nézi. Hát, ő másképp fogja látni a dolgokat. Észre fogja venni, hogy lelassul, ahogy közeledik a horizonthoz. De még ha az ember száz évig ül is, nem várja meg, amíg eléri a horizontot.

Próbáljuk megmagyarázni. A fekete lyuk egy összeomló csillagból keletkezhetett. Mivel az anyag megsemmisült, Kirill (legyen a barátod) látja, hogy csökken, de soha nem veszi észre, hogy közeledik a horizonthoz. Ezért hívták őket "fagyott csillagoknak", mert úgy tűnik, egy bizonyos sugáron megfagynak.

mi a baj? Nevezzük optikai csalódásnak. A lyuk kialakításához nem kell a végtelen, ahogy a horizonton sem kell átkelni. Ahogy közeledik, a fény hosszabb ideig tart, amíg eléri Kirillt. Pontosabban, az átmeneted valós idejű sugárzása örökre rögzítésre kerül a horizonton. Már rég átlépted a vonalat, és Kirill még mindig a fényjelzést figyeli.

Vagy megközelítheted a másik oldalról is. Az idő tovább húzódik a horizont közelében. Például van egy szupererős hajója. Sikerült közelebb kerülni a horizonthoz, ott maradni néhány percig, és élve kijutni Kirillhez. kit fogsz látni? Öreg! Végül is sokkal lassabban telt el az idő számodra.

Akkor mi igaz? Illúzió vagy játék az idővel? Minden a fekete lyuk leírására használt koordinátarendszertől függ. Ha a Schwarzschild-koordinátákra támaszkodik, akkor a horizont átlépésekor az időkoordináta (t) egyenlő a végtelennel. Ennek a rendszernek a mérőszámai azonban homályos képet adnak arról, hogy mi történik az objektum közelében. A horizontvonalon minden koordináta torz (szingularitás). De használhatod mindkét koordinátarendszert, így a két válasz érvényes.

A valóságban egyszerűen láthatatlanná válsz, és Kirill nem lát többé, mielőtt sok idő telik el. Ne feledkezzünk meg a vöröseltolódásról. Megfigyelhető fényt bocsátasz ki egy bizonyos hullámhosszon, de Kirill hosszabb hullámhosszon fogja látni. A hullámok meghosszabbodnak, ahogy közelednek a horizonthoz. Ezenkívül ne felejtsük el, hogy bizonyos fotonokban sugárzás fordul elő.

Például az átmenet pillanatában elküldi az utolsó fotont. Egy bizonyos véges időben (egy szupermasszív fekete lyuk esetében körülbelül egy óra) éri el Kirillt.

Természetesen nem. Ne feledkezzünk meg az eseményhorizont létezéséről sem. Ez az egyetlen terület, ahonnan nem lehet kijutni. Elég csak nem közeledni hozzá, és nyugodtnak érezni magát. Sőt, biztonságos távolságból ez az objektum nagyon hétköznapinak tűnik számodra.

Hawking információs paradoxona

Emil Akhmedov fizikus a gravitáció elektromágneses hullámokra gyakorolt ​​hatásáról, a fekete lyukak információs paradoxonáról és a tudomány kiszámíthatóságának elvéről:

Ne essen pánikba, mert a Nap soha nem fog átváltozni ilyen objektummá, mert egyszerűen nincs elég tömege. Sőt, még 5 milliárd évig megőrzi jelenlegi megjelenését. Ezután a vörös óriás stádiumba lép, elnyeli a Merkúrt, a Vénuszt és alaposan átsüti bolygónkat, majd közönséges fehér törpévé válik.

De engedjük át a fantáziát. Így a Nap fekete lyuk lett. Kezdjük azzal, hogy azonnal beborít minket a sötétség és a hideg. A Föld és a többi bolygó nem szívódik be a lyukba. Továbbra is normál pályán keringenek az új objektum körül. Miért? Mert a horizont csak 3 km-t fog elérni, és a gravitáció nem lesz képes velünk mit kezdeni.

Igen. A látható megfigyelésre természetesen nem hagyatkozhatunk, hiszen a fény nem tud elszökni. De vannak közvetett bizonyítékok. Például egy olyan területet lát, amely fekete lyukat tartalmazhat. Hogyan tudom ezt ellenőrizni? Kezdje a tömeg mérésével. Ha egyértelmű, hogy egy területen túl sok van belőle, vagy látszólag láthatatlan, akkor jó úton jársz. Két keresési pont létezik: a galaktikus központ és a bináris rendszerek röntgensugárzással.

Így 8 galaxisban találtak hatalmas központi objektumokat, amelyek magtömege egymilliótól egymilliárd napelemig terjed. A tömeget a csillagok és a gázok középpontja körüli forgási sebességének megfigyelésével számítják ki. Minél gyorsabb, annál nagyobb tömegnek kell lennie ahhoz, hogy pályán tartsák őket.

Ezeket a hatalmas objektumokat két okból tekintik fekete lyukaknak. Nos, egyszerűen nincs több lehetőség. Nincs masszívabb, sötétebb és kompaktabb. Emellett létezik egy elmélet, amely szerint minden aktív és nagy galaxisban van egy ilyen szörnyeteg a központban. De ez még mindig nem 100%-os bizonyíték.

De két közelmúltbeli megállapítás az elmélet mellett szól. A legközelebbi aktív galaxisban a mag közelében egy „vízmaser” rendszert (a mikrohullámú sugárzás erőteljes forrását) észleltek. Interferométer segítségével a tudósok feltérképezték a gázsebesség eloszlását. Vagyis fél fényéven belül mérték a sebességet a galaktikus központban. Ez segített nekik megérteni, hogy egy hatalmas objektum van benne, amelynek sugara elérte a fél fényévet.

A második lelet még meggyőzőbb. A röntgensugarakat használó kutatók a galaktikus mag spektrumvonalára bukkantak, ami atomok jelenlétét jelzi a közelben, amelyek sebessége hihetetlenül nagy (a fénysebesség 1/3-a). Ezenkívül az emisszió egy vöröseltolódásnak felelt meg, amely megfelel a fekete lyuk horizontjának.

Egy másik osztály található a Tejútrendszerben. Ezek csillagszerű fekete lyukak, amelyek szupernóva-robbanás után keletkeznek. Ha külön léteznének, még közelről is alig vennénk észre. De szerencsénk van, mert a legtöbb kettős rendszerben létezik. Könnyű megtalálni őket, mivel a fekete lyuk meghúzza szomszédja tömegét, és gravitációval befolyásolja. A „kihúzott” anyag akkréciós korongot képez, amelyben minden felmelegszik, és ezért erős sugárzást kelt.

Tegyük fel, hogy sikerült találnia egy bináris rendszert. Hogyan érti, hogy egy kompakt tárgy fekete lyuk? Ismét a tömegekhez fordulunk. Ehhez mérje meg egy közeli csillag keringési sebességét. Ha ilyen kis méretekkel hihetetlenül hatalmas a tömeg, akkor nincs több lehetőség.

Ez egy összetett mechanizmus. Stephen Hawking hasonló témát vetett fel még az 1970-es években. Azt mondta, hogy a fekete lyukak valójában nem „feketék”. Vannak kvantummechanikai hatások, amelyek hatására sugárzás keletkezik. Fokozatosan a lyuk zsugorodni kezd. A sugárzás sebessége a tömeg csökkenésével növekszik, így a lyuk egyre többet bocsát ki, és feloldódásig gyorsítja a tömörítés folyamatát.

Ez azonban csak egy elméleti séma, mert senki sem tudja biztosan megmondani, mi történik az utolsó szakaszban. Vannak, akik úgy gondolják, hogy kicsi, de stabil nyomot hagy maga után. A modern elméletek még nem találtak ki jobbat. De maga a folyamat hihetetlen és összetett. A paramétereket görbült téridőben kell kiszámítani, és maguk az eredmények normál körülmények között nem ellenőrizhetők.

Az energiamegmaradás törvénye itt használható, de csak rövid ideig. Az univerzum a semmiből képes energiát és tömeget létrehozni, de ezeknek gyorsan el kell tűnniük. Az egyik megnyilvánulása a vákuum-ingadozás. A részecskék és antirészecskék párjai a semmiből nőnek ki, egy bizonyos rövid ideig léteznek, és kölcsönös megsemmisülésben halnak meg. Amikor megjelennek, az energiaegyensúly megbomlik, de eltűnés után minden helyreáll. Fantasztikusnak tűnik, de ezt a mechanizmust kísérletileg megerősítették.

Tegyük fel, hogy az egyik vákuum-ingadozás egy fekete lyuk horizontja közelében hat. Lehet, hogy az egyik részecske beleesik, a második pedig elszalad. Aki megszökik, magával viszi a lyuk energiájának egy részét, és a szemlélő szemébe eshet. Úgy tűnik neki, hogy egy sötét tárgy egyszerűen kibocsátott egy részecskét. De a folyamat megismétlődik, és folyamatos sugárzást látunk a fekete lyukból.

Már mondtuk, hogy Kirillnek úgy tűnik, hogy a végtelenre van szüksége ahhoz, hogy átlépje a horizontot. Ezenkívül megemlítették, hogy a fekete lyukak egy véges idő elteltével elpárolognak. Szóval, amikor eléri a horizontot, a lyuk eltűnik?

Nem. Amikor Kirill megfigyeléseit ismertettük, nem beszéltünk a párolgási folyamatról. De ha ez a folyamat jelen van, akkor minden megváltozik. Barátod pontosan a párolgás pillanatában lát majd átrepülni a horizonton. Miért?

Egy optikai csalódás uralja Kirillt. Az eseményhorizontban kibocsátott fény hosszú ideig tart, míg eléri barátját. Ha a lyuk örökké tart, akkor a fény a végtelenségig terjedhet, és Kirill nem várja meg az átmenetet. De ha a lyuk elpárolgott, akkor semmi sem állítja meg a fényt, és a sugárzás robbanásának pillanatában eljut a sráchoz. De téged már nem érdekel, mert régen meghaltál a szingularitásban.

Az általános relativitáselmélet képleteinek van egy érdekes tulajdonsága - az időbeli szimmetria. Például bármely egyenletben elképzelheti, hogy az idő visszafelé folyik, és más, de mégis helyes megoldást kap. Ha ezt az elvet alkalmazzuk a fekete lyukakra, akkor fehér lyuk születik.

A fekete lyuk egy meghatározott terület, ahonnan semmi sem menekülhet. De a második lehetőség egy fehér lyuk, amelybe semmi sem eshet. Valójában mindent eltaszít. Bár matematikai szempontból minden simának tűnik, ez nem bizonyítja a természetben való létezésüket. Valószínűleg nincsenek ilyenek, és nem is lehet kideríteni.

Eddig a pontig a fekete lyukak klasszikusairól beszéltünk. Nem forognak és nincs elektromos töltésük. De az ellenkező változatban a legérdekesebb dolog kezdődik. Például bejuthatsz, de elkerülheted a szingularitást. Sőt, a „belseje” képes érintkezni egy fehér lyukkal. Vagyis egyfajta alagútban találod magad, ahol a fekete lyuk a bejárat, a fehér lyuk pedig a kijárat. Ezt a kombinációt féregjáratnak nevezik.

Érdekes módon egy fehér lyuk bárhol elhelyezkedhet, akár egy másik Univerzumban is. Ha tudjuk, hogyan kell ellenőrizni az ilyen féreglyukakat, akkor gyors szállítást biztosítunk az űr bármely területére. És még menőbb az időutazás lehetősége.

De ne pakoljon a hátizsákjába, amíg nem tud néhány dolgot. Sajnos nagy a valószínűsége annak, hogy nincsenek ilyen képződmények. Már mondtuk, hogy a fehér lyukak matematikai képletek következtetései, nem pedig valódi és megerősített objektumok. És minden megfigyelt fekete lyuk anyag leesést okoz, és nem képez féreglyukat. A végső állomás pedig a szingularitás.

A fekete lyuk egy különleges terület az űrben. Ez a fekete anyag bizonyos felhalmozódása, amely képes magába húzni és elnyelni más tárgyakat a térben. A fekete lyukak jelensége még mindig nem. Az összes rendelkezésre álló adat csak a tudósok csillagászainak elmélete és feltételezése.

A "fekete lyuk" nevet a tudós, J.A. Wheeler 1968-ban a Princetoni Egyetemen.

Van egy elmélet, hogy a fekete lyukak csillagok, de szokatlanok, például a neutronok. Fekete lyuk – mert nagyon nagy a lumineszcencia sűrűsége, és egyáltalán nem bocsát ki sugárzást. Ezért nem láthatatlan sem infravörösben, sem röntgenben, sem rádiósugárzásban.

P. Laplace francia csillagász fedezte fel ezt a helyzetet 150 évvel a fekete lyukak előtt. Érvei szerint, ha sűrűsége megegyezik a Föld sűrűségével és átmérője 250-szer nagyobb, mint a Nap átmérője, akkor gravitációja miatt nem engedi, hogy a fénysugarak szétterjedjenek az Univerzumban, és ezért megmarad. láthatatlan. Így feltételezzük, hogy a fekete lyukak a legerősebb kibocsátó objektumok az Univerzumban, de nincs szilárd felületük.

A fekete lyukak tulajdonságai

A fekete lyukak minden feltételezett tulajdonsága az A. Einstein által a XX. században levezetett relativitáselméleten alapul. A jelenség tanulmányozásának bármely hagyományos megközelítése nem ad meggyőző magyarázatot a fekete lyukak jelenségére.

A fekete lyuk fő tulajdonsága, hogy képes meghajlítani az időt és a teret. Minden mozgó tárgy, amely a gravitációs mezejébe kerül, elkerülhetetlenül behúzódik, mert... ilyenkor egy sűrű gravitációs örvény, egyfajta tölcsér jelenik meg a tárgy körül. Ezzel párhuzamosan az idő fogalma is átalakul. A tudósok számítások szerint még mindig hajlamosak arra a következtetésre jutni, hogy a fekete lyukak nem az általánosan elfogadott értelemben vett égitestek. Ezek valójában valamiféle lyukak, féreglyukak időben és térben, amelyek képesek megváltoztatni és tömöríteni azt.

A fekete lyuk a tér zárt területe, amelybe az anyag összenyomódik, és ahonnan semmi sem tud kiszabadulni, még a fény sem.

A csillagászok számításai szerint a fekete lyukak belsejében lévő erős gravitációs térrel egyetlen tárgy sem maradhat sértetlen. Azonnal több milliárd darabra szakad, mielőtt bejutna. Ez azonban nem zárja ki annak lehetőségét, hogy részecske- és információcserét végezzenek a segítségükkel. És ha egy fekete lyuk tömege legalább egymilliárdszor nagyobb, mint a Nap tömege (szupermasszív), akkor elméletileg lehetséges, hogy tárgyak áthaladjanak rajta anélkül, hogy a gravitáció szétszakítaná őket.

Természetesen ezek csak elméletek, mert a tudósok kutatása még mindig túl messze van attól, hogy megértse, milyen folyamatokat és képességeket rejtenek a fekete lyukak. Nagyon valószínű, hogy a jövőben valami hasonló megtörténhet.