A fekete lyukak kialakulása röviden. A legnagyobb fekete lyuk

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 sok érdekes tényt megtudjon, 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 torzítani 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. Azt 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 bolygó tömegétől függ. Minél nagyobb, annál erősebb a gravitációs markolat. Az indulás sebessége attól függ, hogy pontosan hol van: 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. További közreműködést tett Oppenheimer, Wolkoff és Snyder (1930-as évek). 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 távol 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, 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 tudod abbahagyni a mozgást, mint ahogy normál időben sem fogsz tudni bejutni a jövőbe. 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 10-szerese – 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. Egy 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 meg elmagyarázni. 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 megnyúlnak, 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 nem marad 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 feloldódásáig felgyorsítja az összehúzódási folyamatot.

Ez azonban csak egy elméleti séma, mert senki sem tudja pontosan megmondani, mi történik az utolsó szakaszban. Vannak, akik úgy gondolják, hogy kicsi, de stabil nyom marad. A modern elméletek még nem találtak ki jobbat. De maga a folyamat hihetetlen és összetett. A paraméterek kiszámítása görbült téridőben szükséges, 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 másik 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 Kirill úgy érzi, 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 abban a pillanatban fogja látni, ahogy átrepülsz 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 bármelyik 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.

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, amiből 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 egy fekete lyuk, amely úgy kezdi el 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 akár 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 a sűrűségük.
• - 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 keletkezésük után alakultak ki.

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

Ezt a nevet azért kapta, mert elnyeli a fényt, de nem tükrözi vissza, mint más tárgyak. Valójában sok tény létezik a fekete lyukakról, és ma a legérdekesebbek közül fogunk mesélni. Egészen a közelmúltig ezt hitték fekete lyuk az űrben mindent beszív, ami a közelében van, vagy elrepül: a bolygók szemét, de a közelmúltban a tudósok azzal kezdtek vitatkozni, hogy egy idő után a tartalom „kiköpött”, csak teljesen más formában. Ha érdekel fekete lyukak az űrben érdekes tények Ma többet fogunk róluk elmondani.

Van-e veszély a Földre?

Két fekete lyuk van, amelyek valós veszélyt jelenthetnek bolygónkra, de szerencsére ezek messze, körülbelül 1600 fényév távolságban találhatók. A tudósok csak azért tudták észlelni ezeket a tárgyakat, mert a Naprendszer közelében helyezkedtek el, és a röntgensugarakat rögzítő speciális eszközök képesek voltak látni őket. Van egy feltételezés, hogy a hatalmas gravitációs erő képes úgy befolyásolni a fekete lyukakat, hogy azok eggyé olvadnak.

Nem valószínű, hogy bármely kortársunk képes lesz elkapni azt a pillanatot, amikor ezek a titokzatos tárgyak eltűnnek. A lyukak halálának folyamata olyan lassan megy végbe.

A fekete lyuk a múlt csillaga

Hogyan keletkeznek fekete lyukak az űrben? A csillagok lenyűgöző mennyiségű termonukleáris üzemanyaggal rendelkeznek, ezért világítanak olyan fényesen. De minden erőforrás elfogy, és a csillag lehűl, fokozatosan elveszíti fényét, és fekete törpévé változik. Ismeretes, hogy a kihűlt csillagban kompressziós folyamat megy végbe, ennek eredményeként az felrobban, és részecskéi hatalmas távolságokra szóródnak szét az űrben, vonzva a szomszédos objektumokat, ezáltal növelve a fekete lyuk méretét.

A legérdekesebb az űrben lévő fekete lyukakról még tanulmányoznunk kell, de meglepő módon sűrűsége lenyűgöző mérete ellenére megegyezik a levegő sűrűségével. Ez azt sugallja, hogy az űrben a legnagyobb tárgyak is ugyanolyan súlyúak lehetnek, mint a levegő, vagyis hihetetlenül könnyűek. Itt hogyan jelennek meg a fekete lyukak a térben.

Az idő nagyon lassan telik a fekete lyukban és körülötte, így a közelben repülő tárgyak lelassítják mozgásukat. Mindennek a hatalmas gravitációs ereje az oka, még ennél is elképesztőbb tény, hogy magában a lyukban végbemenő összes folyamat hihetetlen sebességű. Például, ha megfigyeled azt hogy néz ki egy fekete lyuk az űrben, a mindent elnyelő tömeg határain kívül úgy tűnik, hogy minden megáll. Amint azonban a tárgy bekerült, egy pillanat alatt szétszakadt. Ma megmutatják nekünk hogy néz ki egy fekete lyuk az űrfotón, speciális programokkal szimulálva.

A fekete lyuk definíciója?

Most már tudjuk honnan származnak a fekete lyukak az űrben. De mi a különleges még bennük? Lehetetlen eleve azt mondani, hogy a fekete lyuk bolygó vagy csillag, mert ez a test sem nem gázhalmazállapotú, sem nem szilárd halmazállapotú. Ez egy olyan objektum, amely nemcsak a szélességet, hosszúságot és magasságot képes torzítani, hanem az idővonalat is. Ami teljesen ellentmond a fizikai törvényeknek. A tudósok azt állítják, hogy egy térbeli egység horizontjának területén az idő előre és hátra mozoghat. Mi van egy fekete lyukban az űrben? Elképzelhetetlen, az oda jutó fénykvantumok többszörösére megszorozódnak a szingularitás tömegével, ez a folyamat növeli a gravitációs erő erejét. Ezért ha viszel magaddal egy zseblámpát és bemész egy fekete lyukba, az nem fog világítani. A szingularitás az a pont, ahol minden a végtelenbe hajlik.

A fekete lyuk szerkezete egy szingularitás és egy eseményhorizont. A szingularitáson belül a fizikai elméletek teljesen elvesztik értelmüket, ezért továbbra is rejtély marad a tudósok számára. A határ (eseményhorizont) átlépésével a fizikai tárgy elveszíti a visszatérés lehetőségét. Nem tudjuk messze minden a fekete lyukakról az űrben, de nem múlik el irántuk az érdeklődés.

A határtalan Univerzum tele van titkokkal, rejtvényekkel és paradoxonokkal. Annak ellenére, hogy a modern tudomány hatalmasat lépett előre az űrkutatásban, ebben a hatalmas világban sok minden érthetetlen az emberi világkép számára. Sokat tudunk a csillagokról, ködökről, halmazokról és bolygókról. Az Univerzum hatalmasságában azonban vannak olyan tárgyak, amelyek létezéséről csak sejteni tudunk. Például nagyon keveset tudunk a fekete lyukakról. A fekete lyukak természetére vonatkozó alapvető információk és ismeretek feltételezéseken és sejtéseken alapulnak. Az asztrofizikusok és a nukleáris tudósok évtizedek óta küzdenek ezzel a problémával. Mi az a fekete lyuk az űrben? Milyen természetűek az ilyen tárgyak?

Egyszerűen szólva a fekete lyukakról

Ahhoz, hogy elképzeljük, hogyan néz ki egy fekete lyuk, csak nézzük meg az alagútba tartó vonat farkát. Az utolsó kocsin lévő jelzőlámpák mérete csökkenni fog, ahogy a vonat bemélyed az alagútba, amíg teljesen el nem tűnik a látómezőből. Más szóval, ezek olyan objektumok, ahol a szörnyű gravitáció miatt még a fény is eltűnik. Az elemi részecskék, elektronok, protonok és fotonok nem képesek leküzdeni a láthatatlan gátat, és a semmi fekete szakadékába zuhannak, ezért is nevezik az ilyen űrbeli lyukat feketének. A legkisebb világos terület sincs benne, teljes feketeség és végtelen. Hogy mi van a fekete lyuk másik oldalán, az ismeretlen.

Ennek az űrporszívónak hatalmas gravitációs ereje van, és egy egész galaxist képes elnyelni a csillagok összes halmazával és szuperhalmazával, ködökkel és sötét anyaggal. Hogyan lehetséges ez? Csak találgathatunk. Az általunk ismert fizika törvényei ebben az esetben felrobbannak, és nem adnak magyarázatot a lezajló folyamatokra. A paradoxon lényege, hogy az Univerzum egy adott részén a testek gravitációs kölcsönhatását tömegük határozza meg. Egy másik tárgy általi felszívódási folyamatát nem befolyásolja azok minőségi és mennyiségi összetétele. A részecskék, miután egy adott területen elértek egy kritikus számot, a kölcsönhatás egy másik szintjére lépnek, ahol a gravitációs erők vonzási erőkké válnak. Egy test, tárgy, anyag vagy anyag a gravitáció hatására összenyomódik, és eléri a kolosszális sűrűséget.

Körülbelül hasonló folyamatok mennek végbe egy neutroncsillag kialakulása során, ahol a csillaganyag térfogata összenyomódik a belső gravitáció hatására. A szabad elektronok protonokkal kombinálva elektromosan semleges részecskéket - neutronokat - képeznek. Ennek az anyagnak a sűrűsége óriási. Egy darab finomított cukor nagyságú anyagrészecske több milliárd tonnát nyom. Itt érdemes felidézni az általános relativitáselméletet, ahol a tér és az idő folytonos mennyiségek. Következésképpen a tömörítési folyamatot nem lehet félúton leállítani, ezért nincs korlátja.

A fekete lyuk potenciálisan úgy néz ki, mint egy lyuk, amelyben átmenet lehet a tér egyik részéből a másikba. Ugyanakkor maguk a tér és az idő tulajdonságai megváltoznak, tér-idő tölcsérré csavaródnak. Ennek a tölcsérnek az aljára érve minden anyag kvantumokká bomlik. Mi van a fekete lyuk, ennek az óriási lyuknak a másik oldalán? Talán van egy másik tér odakint, ahol más törvények érvényesülnek, és az idő az ellenkező irányba telik.

A relativitáselmélet összefüggésében a fekete lyuk elmélete így néz ki. A tér azon pontja, ahol a gravitációs erők bármilyen anyagot mikroszkopikus méretűre sűrítettek, kolosszális vonzási erővel bír, amelynek nagysága a végtelenségig növekszik. Megjelenik az idő gyűrődése, a tér meghajlik, és egy ponton bezárul. A fekete lyuk által elnyelt tárgyak nem képesek önállóan ellenállni ennek a szörnyű porszívónak a húzó erejének. Még a kvantumokkal rendelkező fénysebesség sem teszi lehetővé az elemi részecskék számára, hogy legyőzzék a gravitációs erőt. Bármely test, amely eljut egy ilyen ponthoz, megszűnik anyagi tárgynak lenni, összeolvad egy tér-idő buborékkal.

Fekete lyukak tudományos szempontból

Ha megkérdezed magadtól, hogyan keletkeznek a fekete lyukak? Nem lesz egyértelmű válasz. Elég sok paradoxon és ellentmondás van az Univerzumban, amelyeket tudományos szempontból nem lehet megmagyarázni. Einstein relativitáselmélete csak elméleti magyarázatot tesz lehetővé az ilyen objektumok természetére vonatkozóan, de a kvantummechanika és a fizika ebben az esetben hallgat.

A fizika törvényeivel próbálva megmagyarázni a folyamatokat, a kép így fog kinézni. Egy hatalmas vagy szupermasszív kozmikus test kolosszális gravitációs összenyomódása eredményeként létrejött objektum. Ennek a folyamatnak tudományos neve van - gravitációs összeomlás. A „fekete lyuk” kifejezést először 1968-ban hallották a tudományos közösségben, amikor John Wheeler amerikai csillagász és fizikus megpróbálta megmagyarázni a csillagok összeomlásának állapotát. Elmélete szerint a gravitációs összeomláson átesett hatalmas csillag helyén egy térbeli és időbeli rés jelenik meg, amelyben egyre nagyobb kompresszió működik. Minden, amiből a csillag állt, önmagába kerül.

Ez a magyarázat arra enged következtetni, hogy a fekete lyukak természete semmilyen módon nem kapcsolódik az Univerzumban végbemenő folyamatokhoz. Minden, ami ebben az objektumban történik, semmilyen módon nem tükröződik a környező térben egy „DE”-vel. A fekete lyuk gravitációs ereje olyan erős, hogy meghajlítja a teret, aminek következtében a galaxisok a fekete lyukak körül forognak. Ennek megfelelően világossá válik, hogy a galaxisok miért öltenek spirál alakút. Nem ismert, hogy mennyi időbe telik, amíg a hatalmas Tejút-galaxis eltűnik egy szupermasszív fekete lyuk mélyén. Érdekesség, hogy a fekete lyukak bárhol megjelenhetnek a világűrben, ahol ehhez ideális feltételeket teremtenek. Az idő és a tér ilyen gyűrődése semlegesíti azt a hatalmas sebességet, amellyel a csillagok forognak és mozognak a galaxis terében. A fekete lyukban töltött idő egy másik dimenzióban folyik. Ezen a területen belül a gravitáció egyetlen törvénye sem értelmezhető fizika szempontjából. Ezt az állapotot fekete lyuk szingularitásnak nevezik.

A fekete lyukak semmilyen külső azonosító jelet nem mutatnak, létezésük a gravitációs mezők által érintett más űrobjektumok viselkedése alapján ítélhető meg. Az élet-halál harc összképe egy membránnal borított fekete lyuk határán játszódik. Ezt a képzeletbeli tölcsérfelületet „eseményhorizontnak” nevezik. Minden, amit e határig látunk, kézzelfogható és tárgyi.

Fekete lyukak kialakulásának forgatókönyvei

John Wheeler elméletének kidolgozása során arra a következtetésre juthatunk, hogy a fekete lyukak rejtélye nagy valószínűséggel még nem alakul ki. A fekete lyuk kialakulása egy neutroncsillag összeomlása következtében következik be. Ezenkívül egy ilyen objektum tömegének háromszor vagy többször kell meghaladnia a Nap tömegét. A neutroncsillag addig zsugorodik, amíg saját fénye már nem tud kiszabadulni a gravitáció szoros öleléséből. Van egy határ, amelyre egy csillag zsugorodhat, és fekete lyukat szülhet. Ezt a sugarat nevezzük gravitációs sugárnak. A fejlődésük utolsó szakaszában lévő hatalmas csillagok gravitációs sugarának több kilométeresnek kell lennie.

Ma a tudósok közvetett bizonyítékot szereztek a fekete lyukak jelenlétére egy tucat röntgen-kettős csillagban. A röntgencsillagoknak, pulzároknak vagy burstereknek nincs szilárd felületük. Ráadásul tömegük nagyobb, mint három Nap tömege. A világűr jelenlegi állapota a Cygnus csillagképben - a Cygnus X-1 röntgencsillagban - lehetővé teszi, hogy nyomon kövessük ezeknek a furcsa tárgyaknak a kialakulásának folyamatát.

Kutatások és elméleti feltételezések alapján ma a tudományban négy forgatókönyv létezik a fekete csillagok kialakulására:

• egy hatalmas csillag gravitációs összeomlása fejlődésének utolsó szakaszában;
• a galaxis központi régiójának összeomlása;
• fekete lyukak kialakulása az ősrobbanás során;
• kvantumfekete lyukak kialakulása.

Az első forgatókönyv a legreálisabb, de a ma ismert fekete csillagok száma meghaladja az ismert neutroncsillagok számát. Az Univerzum kora pedig nem olyan nagy, hogy ekkora tömegű csillag átmenjen az evolúció teljes folyamatán.

A második forgatókönyvnek joga van az élethez, és van erre egy feltűnő példa - a szupermasszív fekete lyuk, a Sagittarius A*, amely galaxisunk közepén fészkel. Ennek az objektumnak a tömege 3,7 naptömeg. Ennek a forgatókönyvnek a mechanizmusa hasonló a gravitációs összeomlás forgatókönyvéhez, azzal a különbséggel, hogy nem a csillag, hanem a csillagközi gáz omlik össze. A gravitációs erők hatására a gáz kritikus tömegre és sűrűségre préselődik. Egy kritikus pillanatban az anyag kvantumokra bomlik, és fekete lyukat képez. Ez az elmélet azonban kétséges, mivel a Columbia Egyetem csillagászai a közelmúltban azonosították a Sagittarius A* fekete lyuk műholdait. Kiderült, hogy sok kis fekete lyuk, amelyek valószínűleg más módon keletkeztek.

A harmadik forgatókönyv inkább elméleti, és az ősrobbanás elméletének létezéséhez kapcsolódik. Az Univerzum kialakulásának pillanatában az anyag és a gravitációs mezők egy része ingadozásokon ment keresztül. Más szóval, a folyamatok más utat jártak be, nem függtek össze a kvantummechanika és a magfizika ismert folyamataival.

Az utolsó forgatókönyv egy nukleáris robbanás fizikájára összpontosít. Az anyagcsomókban a gravitációs erők hatására zajló nukleáris reakciók során robbanás következik be, helyette fekete lyuk keletkezik. Az anyag befelé robban, minden részecskét elnyel.

A fekete lyukak létezése és fejlődése

Ha hozzávetőlegesen sejtjük az ilyen furcsa űrobjektumok természetét, valami más is érdekes. Mekkora a fekete lyukak valódi mérete, és milyen gyorsan nőnek? A fekete lyukak méretét a gravitációs sugaruk határozza meg. Fekete lyukak esetében a fekete lyuk sugarát a tömege határozza meg, és Schwarzschild-sugárnak nevezik. Például, ha egy objektum tömege megegyezik bolygónk tömegével, akkor a Schwarzschild-sugár ebben az esetben 9 mm. Fő lámpatestünk sugara 3 km. A 108 naptömegű csillag helyén keletkező fekete lyuk átlagos sűrűsége közel lesz a víz sűrűségéhez. Egy ilyen formáció sugara 300 millió kilométer lesz.

Valószínű, hogy az ilyen óriási fekete lyukak a galaxisok középpontjában találhatók. A mai napig 50 galaxis ismeretes, amelyek közepén hatalmas időbeli és térbeli kutak találhatók. Az ilyen óriások tömege a Nap tömegének milliárdjai. El lehet képzelni, milyen kolosszális és szörnyű vonzási ereje van egy ilyen lyuknak.

Ami a kis lyukakat illeti, ezek mini-objektumok, amelyek sugara elhanyagolható értéket ér el, mindössze 10¯¹² cm. Az ilyen morzsák tömege 10¹4g. Az ilyen képződmények az Ősrobbanás idején keletkeztek, de idővel megnőtt a méretük, és ma szörnyekként pompáznak a világűrben. A tudósok most megpróbálják újrateremteni azokat a körülményeket, amelyek között kis fekete lyukak keletkeztek földi körülmények között. Ebből a célból elektronütköztetőben végeznek kísérleteket, amelyeken keresztül az elemi részecskéket fénysebességre gyorsítják. Az első kísérletek lehetővé tették a kvark-gluon plazma laboratóriumi körülmények közötti előállítását - olyan anyagot, amely az Univerzum kialakulásának hajnalán létezett. Az ilyen kísérletek reményt adnak abban, hogy egy fekete lyuk a Földön csak idő kérdése. Más kérdés, hogy az emberi tudomány egy ilyen vívmánya nem válik-e katasztrófává számunkra és bolygónk számára. Egy mesterséges fekete lyuk létrehozásával kinyithatjuk Pandora szelencéjét.

Más galaxisok közelmúltbeli megfigyelései lehetővé tették a tudósok számára, hogy olyan fekete lyukakat fedezzenek fel, amelyek mérete meghaladja az összes elképzelhető várakozást és feltételezést. Az ilyen tárgyakkal végbemenő evolúció lehetővé teszi számunkra, hogy jobban megértsük, miért nő a fekete lyukak tömege, és mi a valódi határa. A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy az összes ismert fekete lyuk 13-14 milliárd év alatt a tényleges méretére nőtt. A méretkülönbséget a környező tér sűrűsége magyarázza. Ha egy fekete lyuknak elegendő tápláléka van a gravitációs erők által elérhető határon belül, ugrásszerűen növekszik, és eléri a több száz vagy több ezer naptömeg tömegét. Ebből adódik a galaxisok középpontjában elhelyezkedő ilyen objektumok gigantikus mérete. A hatalmas csillaghalmaz, a csillagközi gázok hatalmas tömegei bőséges táplálékot biztosítanak a növekedéshez. Amikor a galaxisok egyesülnek, a fekete lyukak egyesülhetnek, és új szupermasszív objektumot alkothatnak.

Az evolúciós folyamatok elemzése alapján a fekete lyukak két osztályát szokás megkülönböztetni:

• olyan tárgyak, amelyek tömege a naptömeg tízszerese;
• hatalmas objektumok, amelyek tömege több százezer, milliárd naptömeg.

Vannak fekete lyukak, amelyek átlagos köztes tömege 100-10 ezer naptömegnek felel meg, de természetük továbbra is ismeretlen. Körülbelül egy ilyen objektum van galaxisonként. A röntgencsillagok tanulmányozása lehetővé tette két közepes tömegű fekete lyuk megtalálását 12 millió fényév távolságban az M82 galaxisban. Egy objektum tömege 200-800 naptömeg között változik. A másik objektum jóval nagyobb, tömege 10-40 ezer naptömeg. Érdekes az ilyen tárgyak sorsa. Csillaghalmazok közelében helyezkednek el, fokozatosan vonzva őket a galaxis központi részén található szupermasszív fekete lyuk.

Bolygónk és fekete lyukak

A fekete lyukak természetére vonatkozó nyomok keresése ellenére a tudományos világot aggasztja a fekete lyuk helye és szerepe a Tejút-galaxis sorsában, és különösen a Föld bolygó sorsában. A Tejútrendszer középpontjában létező idő és tér gyűrődése fokozatosan elnyeli a körülötte lévő összes létező tárgyat. Csillagok millióit és billió tonna csillagközi gázt már elnyelte a fekete lyuk. Idővel a Cygnus és a Sagittarius karok fordulnak meg, amelyekben a Naprendszer található, és 27 ezer fényév távolságot fed le.

A másik legközelebbi szupermasszív fekete lyuk az Androméda-galaxis központi részén található. Körülbelül 2,5 millió fényévnyire van tőlünk. Valószínűleg, mielőtt a Nyilas A* objektumunk elnyeli saját galaxisát, két szomszédos galaxis egyesülésére kell számítanunk. Ennek megfelelően két szupermasszív fekete lyuk eggyé fog egyesülni, szörnyű és szörnyű méretű.

A kis fekete lyukak egészen más kérdés. A Föld lenyeléséhez elég egy pár centiméter sugarú fekete lyuk. A probléma az, hogy a fekete lyuk természeténél fogva teljesen arctalan objektum. A hasából sem sugárzás, sem sugárzás nem árad, így elég nehéz észrevenni egy ilyen titokzatos tárgyat. Csak közelről lehet észlelni a háttérfény elhajlását, ami azt jelzi, hogy az Univerzumnak ezen a részén lyuk van a térben.

A mai napig a tudósok megállapították, hogy a Földhöz legközelebbi fekete lyuk a V616 Monocerotis objektum. A szörny 3000 fényévnyire található a rendszerünktől. Ez egy nagy méretű képződmény, tömege 9-13 naptömeg. Egy másik közeli objektum, amely veszélyt jelent világunkra, a Gygnus X-1 fekete lyuk. Ettől a szörnyetegtől 6000 fényév választ el bennünket. A szomszédságunkban felfedezett fekete lyukak egy bináris rendszer részei, i.e. a telhetetlen tárgyat tápláló csillag közvetlen közelében léteznek.

Következtetés

Az olyan titokzatos és titokzatos objektumok létezése az űrben, mint a fekete lyukak, minden bizonnyal óvatosságra késztet bennünket. Azonban minden, ami a fekete lyukakkal történik, meglehetősen ritkán történik, tekintettel az Univerzum korára és a hatalmas távolságokra. A Naprendszer 4,5 milliárd éve nyugalomban van, az általunk ismert törvények szerint létezik. Ezalatt a Naprendszer közelében semmi ehhez hasonló, sem a tér torzulása, sem az idő gyűrődése nem jelent meg. Valószínűleg erre nincsenek megfelelő feltételek. A Tejútrendszer azon része, amelyben a Nap csillagrendszere található, az űr nyugodt és stabil területe.

A tudósok elismerik, hogy a fekete lyukak megjelenése nem véletlen. Az ilyen objektumok az Univerzumban a rendezők szerepét töltik be, elpusztítva a felesleges kozmikus testeket. Ami maguknak a szörnyeknek a sorsát illeti, evolúciójukat még nem vizsgálták teljesen. Van egy olyan verzió, amely szerint a fekete lyukak nem örökkévalóak, és egy bizonyos szakaszban megszűnhetnek. Ma már nem titok, hogy az ilyen tárgyak erőteljes energiaforrást képviselnek. Az már más kérdés, hogy milyen energia és hogyan mérik.

Stephen Hawking erőfeszítései révén a tudomány bemutatta azt az elméletet, hogy a fekete lyuk még mindig energiát bocsát ki, miközben elveszíti tömegét. Feltételezéseiben a tudóst a relativitáselmélet vezérelte, ahol minden folyamat egymással összefügg. Semmi sem tűnik el anélkül, hogy valahol máshol ne jelenne meg. Bármilyen anyag átalakulhat másik anyaggá, az egyik energiafajtával egy másik energiaszintre kerül. Ez lehet a helyzet a fekete lyukakkal, amelyek átmenetet jelentenek egyik állapotból a másikba.

Ha bármilyen kérdése van, tegye fel őket a cikk alatti megjegyzésekben. Mi vagy látogatóink szívesen válaszolunk rájuk

A legtöbb embernek homályos vagy helytelen elképzelése van a fekete lyukakról. Eközben ezek az Univerzum olyan globális és erőteljes objektumai, amelyekhez képest bolygónk és egész életünk semmi.

Esszencia

Ez egy kozmikus objektum, olyan hatalmas gravitációval, hogy mindent elnyel, ami a határain belül van. Lényegében a fekete lyuk olyan tárgy, amely nem is engedi ki a fényt, és meghajlítja a téridőt. A fekete lyukak közelében még az idő is lassabban telik.

Valójában a fekete lyukak létezése csak egy elmélet (és egy kis gyakorlat). A tudósoknak vannak feltételezéseik és gyakorlati tapasztalataik, de még nem tudták közelebbről tanulmányozni a fekete lyukakat. Ezért minden olyan objektumot, amely megfelel ennek a leírásnak, hagyományosan fekete lyukaknak nevezzük. A fekete lyukakat kevéssé tanulmányozták, ezért sok kérdés megválaszolatlan maradt.

Minden fekete lyuknak van eseményhorizontja – ez a határ, amely után semmi sem menekülhet el. Ráadásul minél közelebb van egy tárgy a fekete lyukhoz, annál lassabban mozog.

Oktatás

A fekete lyukak kialakulásának többféle típusa és módja létezik:
- fekete lyukak kialakulása az Univerzum kialakulásának eredményeként. Az ilyen fekete lyukak közvetlenül az Ősrobbanás után jelentek meg.
- haldokló csillagok. Amikor egy csillag elveszti energiáját, és a termonukleáris reakciók leállnak, a csillag zsugorodni kezd. A tömörítés mértékétől függően megkülönböztetik a neutroncsillagokat, a fehér törpéket és valójában a fekete lyukakat.
- kísérlettel nyert. Például egy kvantumfekete lyuk létrehozható egy ütközőben.

Verziók

Sok tudós hajlamos azt hinni, hogy a fekete lyukak az összes elnyelt anyagot máshová lövik ki. Azok. Biztos vannak „fehér lyukak”, amelyek más elven működnek. Ha bejuthatsz egy fekete lyukba, de nem tudsz kijutni, akkor éppen ellenkezőleg, nem juthatsz be egy fehér lyukba. A tudósok fő érve az űrben rögzített éles és erőteljes energiakitörések.

A húrelmélet hívei általában megalkották saját modelljüket a fekete lyukról, amely nem semmisíti meg az információkat. Elméletüket "Fuzzball"-nak hívják - ez lehetővé teszi számunkra, hogy megválaszoljuk az információ szingularitásával és eltűnésével kapcsolatos kérdéseket.

Mi az információ szingularitása és eltűnése? A szingularitás egy olyan pont a térben, amelyet végtelen nyomás és sűrűség jellemez. Sok embert megzavar a szingularitás ténye, mert a fizikusok nem tudnak végtelen számokkal dolgozni. Sokan biztosak abban, hogy a fekete lyukban szingularitás van, de tulajdonságait nagyon felületesen írják le.

Egyszerűen fogalmazva, minden probléma és félreértés a kvantummechanika és a gravitáció kapcsolatából fakad. Egyelőre a tudósok nem tudnak olyan elméletet alkotni, amely egyesíti őket. És ezért merülnek fel problémák a fekete lyukkal kapcsolatban. Hiszen egy fekete lyuk úgy tűnik, hogy elpusztítja az információkat, ugyanakkor a kvantummechanika alapjait sértik. Bár egészen a közelmúltban úgy tűnt, hogy S. Hawking megoldotta ezt a problémát, kijelentette, hogy a fekete lyukak információi mégsem semmisülnek meg.

Sztereotípiák

Először is, a fekete lyukak nem létezhetnek a végtelenségig. És mindez a Hawking-párolgásnak köszönhető. Ezért nem kell azt gondolni, hogy a fekete lyukak előbb-utóbb elnyelik az Univerzumot.

Másodszor, a Napunk nem lesz fekete lyuk. Mivel csillagunk tömege nem lesz elég. Napunk nagyobb valószínűséggel fehér törpévé változik (és ez nem tény).

Harmadszor, a Nagy Hadronütköztető nem fogja elpusztítani Földünket fekete lyuk létrehozásával. Még ha szándékosan létrehoznak is egy fekete lyukat, és „kiengedik”, akkor kis méretéből adódóan még nagyon-nagyon sokáig felemészti bolygónkat.

Negyedszer, nem kell azt gondolnia, hogy a fekete lyuk „lyuk” az űrben. A fekete lyuk egy gömb alakú tárgy. Ezért van a legtöbb vélemény, amely szerint a fekete lyukak egy párhuzamos univerzumhoz vezetnek. Ez a tény azonban még nem bizonyított.

Ötödször, a fekete lyuknak nincs színe. Röntgensugárzással vagy más galaxisok és csillagok hátterében észlelhető (lencsehatás).

Tekintettel arra, hogy az emberek gyakran összekeverik a fekete lyukakat a féreglyukakkal (amelyek valójában léteznek), ezeket a fogalmakat nem különböztetik meg a hétköznapi emberek között. A féreglyuk valóban lehetővé teszi a térben és időben való mozgást, de egyelőre csak elméletben.

Összetett dolgok egyszerű szavakkal

Egy ilyen jelenséget nehéz egyszerű nyelven fekete lyukként leírni. Ha az egzakt tudományokban jártas technikusnak tartja magát, azt tanácsolom, hogy közvetlenül olvassa el a tudósok munkáit. Ha többet szeretne megtudni erről a jelenségről, olvassa el Stephen Hawking műveit. Sokat tett a tudományért, és különösen a fekete lyukak területén. Az ő nevéhez fűződik a fekete lyukak párolgása. A pedagógiai szemlélet híve, ezért minden műve az átlagember számára is érthető lesz.

Könyvek:
- „Fekete lyukak és fiatal univerzumok” 1993.
- "A világ dióhéjban 2001."
- „Az Univerzum rövid története 2005”.

Külön ajánlom népszerű tudományos filmjeit, amelyek nem csak a fekete lyukakról, hanem általában az Univerzumról is világos nyelven mesélnek:
- "Stephen Hawking Universe" - 6 epizódból álló sorozat.
- „Mélyen az Univerzumba Stephen Hawkinggal” – 3 epizódból álló sorozat.
Mindezeket a filmeket lefordították oroszra, és gyakran mutatják be a Discovery csatornákon.

Köszönöm a figyelmet!

Legfrissebb tippek a Tudomány és technológia rovatból:

Segített ez a tanács? Segítheti a projektet, ha tetszőleges összeget adományoz annak fejlesztésére. Például 20 rubel. Vagy több :)