Vrimat e zeza: historia e zbulimit të objekteve më misterioze në Univers që nuk do t'i shohim kurrë.

« Fiksi shkencor mund të jetë i dobishëm - stimulon imagjinatën dhe heq frikën nga e ardhmja. Megjithatë, faktet shkencore mund të jenë shumë më befasuese. Fiksi shkencor as që e imagjinonte ekzistencën e gjërave të tilla si vrimat e zeza»
Stephen Hawking

Në thellësitë e universit ka mistere dhe sekrete të panumërta të fshehura për njerëzit. Një prej tyre janë vrimat e zeza - objekte që as mendjet më të mëdha të njerëzimit nuk mund t'i kuptojnë. Qindra astrofizikanë po përpiqen të zbulojnë natyrën e vrimave të zeza, por në këtë fazë ne nuk e kemi vërtetuar as ekzistencën e tyre në praktikë.

Regjisorët e filmave ua kushtojnë filmat e tyre dhe mes njerëzve të zakonshëm vrimat e zeza janë bërë një fenomen aq kulti saqë identifikohen me fundin e botës dhe vdekjen e pashmangshme. Ata kanë frikë dhe urrejtje, por në të njëjtën kohë idhullohen dhe adhurohen nga e panjohura që fshehin brenda vetes këto copëza të çuditshme të Universit. Dakord, të gëlltihesh nga një vrimë e zezë është një gjë kaq romantike. Me ndihmën e tyre është e mundur dhe ata mund të bëhen edhe udhërrëfyes për ne.

Shtypi i verdhë shpesh spekulon mbi popullaritetin e vrimave të zeza. Gjetja e titujve të gazetave në lidhje me fundin e botës për shkak të një përplasjeje tjetër me një vrimë të zezë supermasive nuk është problem. Shumë më keq është se pjesa analfabete e popullsisë e merr gjithçka seriozisht dhe ngjall një panik të vërtetë. Për të sjellë pak qartësi, ne do të bëjmë një udhëtim në origjinën e zbulimit të vrimave të zeza dhe do të përpiqemi të kuptojmë se çfarë është dhe si t'i qasemi.

Yje të padukshëm

Ndodh që fizikanët modernë të përshkruajnë strukturën e Universit tonë duke përdorur teorinë e relativitetit, të cilën Ajnshtajni ia dha me kujdes njerëzimit në fillim të shekullit të 20-të. Vrimat e zeza bëhen edhe më misterioze, në horizontin e ngjarjeve të të cilave pushojnë së zbatuari të gjitha ligjet e fizikës të njohura për ne, përfshirë teorinë e Ajnshtajnit. A nuk është kjo e mrekullueshme? Përveç kësaj, hamendësimi për ekzistencën e vrimave të zeza u shpreh shumë kohë përpara se të lindte vetë Ajnshtajni.

Në 1783 pati një rritje të ndjeshme të aktivitetit shkencor në Angli. Në ato ditë, shkenca shkonte krah për krah me fenë, ata shkonin mirë së bashku dhe shkencëtarët nuk konsideroheshin më heretikë. Për më tepër, priftërinjtë ishin të angazhuar në kërkime shkencore. Një nga këta shërbëtorë të Zotit ishte pastori anglez John Michell, i cili vriste mendjen jo vetëm për çështjet e ekzistencës, por edhe për problemet tërësisht shkencore. Michell ishte një shkencëtar shumë i titulluar: fillimisht ai ishte mësues i matematikës dhe gjuhësisë së lashtë në një nga kolegjet, dhe më pas ai u pranua në Shoqërinë Mbretërore të Londrës për një numër zbulimesh.

John Michell studioi sizmologji, por në kohën e lirë i pëlqente të mendonte për të përjetshmen dhe kozmosin. Kështu ai lindi idenë se diku në thellësi të universit mund të kishte trupa supermasivë me një gravitet kaq të fuqishëm sa që për të kapërcyer forcën gravitacionale të një trupi të tillë është e nevojshme të lëvizni me një shpejtësi të barabartë ose më të madhe. sesa shpejtësia e dritës. Nëse e pranojmë një teori të tillë si të vërtetë, atëherë as drita nuk do të jetë në gjendje të zhvillojë një shpejtësi të dytë kozmike (shpejtësia e nevojshme për të kapërcyer tërheqjen gravitacionale të trupit që largohet), kështu që një trup i tillë do të mbetet i padukshëm për syrin e lirë.

Michell e quajti teorinë e tij të re "yje të errët", dhe në të njëjtën kohë u përpoq të llogariste masën e objekteve të tilla. Ai shprehu mendimet e tij për këtë çështje në një letër të hapur drejtuar Shoqërisë Mbretërore të Londrës. Fatkeqësisht, në ato ditë një kërkim i tillë nuk kishte vlerë të veçantë për shkencën, kështu që letra e Michellit u dërgua në arkiva. Vetëm dyqind vjet më vonë, në gjysmën e dytë të shekullit të 20-të, ajo u zbulua midis mijëra të dhënave të tjera të ruajtura me kujdes në bibliotekën antike.

Dëshmia e parë shkencore për ekzistencën e vrimave të zeza

Pasi u botua Teoria e Përgjithshme e Relativitetit të Ajnshtajnit, matematikanët dhe fizikantët filluan seriozisht të zgjidhin ekuacionet e paraqitura nga shkencëtari gjerman, të cilat supozohej të na tregonin shumë gjëra të reja rreth strukturës së Universit. Astronomi dhe fizikani gjerman Karl Schwarzschild vendosi të bënte të njëjtën gjë në 1916.

Shkencëtari, duke përdorur llogaritjet e tij, arriti në përfundimin se ekzistenca e vrimave të zeza është e mundur. Ai ishte gjithashtu i pari që përshkroi atë që më vonë u quajt fraza romantike "horizonti i ngjarjeve" - kufiri imagjinar i hapësirë-kohës në një vrimë të zezë, pas kalimit të së cilës nuk ka një pikë pa kthim. Asgjë nuk do të shpëtojë nga horizonti i ngjarjeve, madje as drita. Është përtej horizontit të ngjarjeve që ndodh i ashtuquajturi "singularitet", ku ligjet e fizikës të njohura prej nesh pushojnë së zbatuari.

Duke vazhduar zhvillimin e teorisë së tij dhe zgjidhjen e ekuacioneve, Schwarzschild zbuloi sekrete të reja të vrimave të zeza për veten dhe botën. Kështu, ai ishte në gjendje, vetëm në letër, të llogariste distancën nga qendra e vrimës së zezë, ku është përqendruar masa e saj, deri në horizontin e ngjarjeve. Schwarzschild e quajti këtë distancë rreze gravitacionale.

Përkundër faktit se matematikisht, zgjidhjet e Schwarzschild ishin jashtëzakonisht të sakta dhe nuk mund të kundërshtoheshin, komuniteti shkencor i fillimit të shekullit të 20-të nuk mund ta pranonte menjëherë një zbulim kaq tronditës, dhe ekzistenca e vrimave të zeza u shfuqizua si një fantazi, e cila u shfaq çdo herë pas here në teorinë e relativitetit. Për një dekadë e gjysmë tjetër, eksplorimi i hapësirës për praninë e vrimave të zeza ishte i ngadaltë dhe vetëm disa adhurues të teorisë së fizikanit gjerman u angazhuan në të.

Yjet që lindin errësirën

Pasi ekuacionet e Ajnshtajnit u renditën në copa, ishte koha për të përdorur përfundimet e nxjerra për të kuptuar strukturën e Universit. Në veçanti, në teorinë e evolucionit yjor. Nuk është sekret që në botën tonë asgjë nuk zgjat përgjithmonë. Edhe yjet kanë ciklin e tyre të jetës, megjithëse më të gjatë se një person.

Një nga shkencëtarët e parë që u interesua seriozisht për evolucionin yjor ishte astrofizikani i ri Subramanyan Chandrasekhar, një vendas nga India. Në vitin 1930, ai botoi një vepër shkencore që përshkruante strukturën e supozuar të brendshme të yjeve, si dhe ciklet e tyre të jetës.

Tashmë në fillim të shekullit të 20-të, shkencëtarët morën me mend një fenomen të tillë si ngjeshja gravitacionale (kolapsi gravitacional). Në një moment të caktuar të jetës së tij, një yll fillon të tkurret me shpejtësi të jashtëzakonshme nën ndikimin e forcave gravitacionale. Si rregull, kjo ndodh në momentin e vdekjes së një ylli, por gjatë kolapsit gravitacional ka disa mënyra për ekzistencën e vazhdueshme të një topi të nxehtë.

Këshilltari shkencor i Chandrasekhar, Ralph Fowler, një fizikant teorik i respektuar në kohën e tij, supozoi se gjatë kolapsit gravitacional çdo yll shndërrohet në një më të vogël dhe më të nxehtë - një xhuxh i bardhë. Por doli që studenti "theu" teorinë e mësuesit, e cila u nda nga shumica e fizikanëve në fillim të shekullit të kaluar. Sipas veprës së një indiani të ri, rënia e një ylli varet nga masa e tij fillestare. Për shembull, vetëm ata yje, masa e të cilëve nuk kalon 1.44 herë masa e Diellit, mund të bëhen xhuxha të bardhë. Ky numër u quajt kufiri i Chandrasekhar. Nëse masa e yllit e tejkaloi këtë kufi, atëherë ai vdes në një mënyrë krejtësisht të ndryshme. Në kushte të caktuara, një yll i tillë në momentin e vdekjes mund të rilindë në një yll të ri neutron - një tjetër mister i Universit modern. Teoria e relativitetit na tregon një mundësi tjetër - ngjeshja e yllit në vlera ultra të vogla, dhe këtu fillon argëtimi.

Në vitin 1932, një artikull u shfaq në një nga revistat shkencore në të cilin fizikani i shkëlqyer nga BRSS Lev Landau sugjeroi që gjatë kolapsit një yll supermasiv të ngjeshet në një pikë me një rreze infinitimale dhe masë të pafundme. Përkundër faktit se një ngjarje e tillë është shumë e vështirë të imagjinohet nga këndvështrimi i një personi të papërgatitur, Landau nuk ishte larg së vërtetës. Fizikani sugjeroi gjithashtu se, sipas teorisë së relativitetit, graviteti në një pikë të tillë do të jetë aq i madh sa do të fillojë të shtrembërojë hapësirë-kohën.

Astrofizikanëve u pëlqeu teoria e Landau dhe ata vazhduan ta zhvillonin atë. Në vitin 1939, në Amerikë, falë përpjekjeve të dy fizikanëve - Robert Oppenheimer dhe Hartland Snyder - u shfaq një teori që përshkruan në detaje një yll supermasive në kohën e rënies. Si rezultat i një ngjarje të tillë, duhet të ishte shfaqur një vrimë e zezë e vërtetë. Pavarësisht bindësisë së argumenteve, shkencëtarët vazhduan të mohojnë mundësinë e ekzistencës së trupave të tillë, si dhe shndërrimin e yjeve në to. Edhe Ajnshtajni u distancua nga kjo ide, duke besuar se një yll nuk ishte i aftë për transformime të tilla fenomenale. Fizikantë të tjerë nuk u kursyen në deklaratat e tyre, duke e quajtur qesharake mundësinë e ngjarjeve të tilla.
Megjithatë, shkenca gjithmonë arrin të vërtetën, mjafton të presësh pak. Dhe kështu ndodhi.

Objektet më të ndritshme në Univers

Bota jonë është një koleksion paradoksesh. Ndonjëherë në të bashkëjetojnë gjëra, bashkëjetesa e të cilave sfidon çdo logjikë. Për shembull, termi "vrimë e zezë" nuk do të lidhej nga një person normal me shprehjen "jashtëzakonisht e ndritshme", por një zbulim në fillim të viteve '60 të shekullit të kaluar i lejoi shkencëtarët ta konsideronin këtë deklaratë si të pasaktë.

Me ndihmën e teleskopëve, astrofizikanët arritën të zbulonin objekte të panjohura deri tani në qiellin me yje, të cilat silleshin shumë çuditërisht pavarësisht se dukeshin si yje të zakonshëm. Gjatë studimit të këtyre ndriçuesve të çuditshëm, shkencëtari amerikan Martin Schmidt tërhoqi vëmendjen te spektrografia e tyre, të dhënat e së cilës treguan rezultate të ndryshme nga skanimi i yjeve të tjerë. E thënë thjesht, këta yje nuk ishin si të tjerët me të cilët jemi mësuar.

Papritmas zbardhi Schmidt, dhe ai vuri re një zhvendosje në spektrin në diapazonin e kuq. Doli se këto objekte janë shumë më larg nga ne sesa yjet që jemi mësuar t'i vëzhgojmë në qiell. Për shembull, objekti i vëzhguar nga Schmidt ndodhej dy miliardë vjet e gjysmë drite larg planetit tonë, por shkëlqeu me shkëlqim si një yll rreth qindra vjet dritë larg. Rezulton se drita nga një objekt i tillë është i krahasueshëm me shkëlqimin e një galaktike të tërë. Ky zbulim ishte një zbulim i vërtetë në astrofizikë. Shkencëtari i quajti këto objekte "kuazi-yjore" ose thjesht "kuazar".

Martin Schmidt vazhdoi të studionte objekte të reja dhe zbuloi se një shkëlqim kaq i ndritshëm mund të shkaktohet vetëm nga një arsye - shtimi. Akretimi është procesi i përthithjes së lëndës përreth nga një trup supermasiv duke përdorur gravitetin. Shkencëtari arriti në përfundimin se në qendër të kuazarëve është një vrimë e zezë e madhe, e cila me forcë të pabesueshme tërheq lëndën që e rrethon në hapësirë. Ndërsa vrima thith materien, grimcat përshpejtohen në shpejtësi të jashtëzakonshme dhe fillojnë të shkëlqejnë. Një lloj kube e ndritshme rreth një vrime të zezë quhet një disk grumbullimi. Vizualizimi i saj u demonstrua mirë në filmin Interstellar të Christopher Nolan, i cili ngriti shumë pyetje: "si mund të shkëlqejë një vrimë e zezë?"

Deri më sot, shkencëtarët kanë gjetur tashmë mijëra kuazarë në qiellin me yje. Këto objekte të çuditshme, tepër të ndritshme quhen fenerë të Universit. Ato na lejojnë të imagjinojmë strukturën e kozmosit pak më mirë dhe t'i afrohemi momentit nga i cili filloi gjithçka.

Megjithëse astrofizikanët kishin marrë prova indirekte për shumë vite të ekzistencës së objekteve të padukshme supermasive në Univers, termi "vrimë e zezë" nuk ekzistonte deri në vitin 1967. Për të shmangur emrat kompleksë, fizikani amerikan John Archibald Wheeler propozoi që objekte të tilla të quheshin "vrima të zeza". Pse jo? Në një farë mase ato janë të zeza, sepse ne nuk mund t'i shohim. Përveç kësaj, ata tërheqin gjithçka, ju mund të bini në to, ashtu si në një vrimë të vërtetë. Dhe sipas ligjeve moderne të fizikës, dalja nga një vend i tillë është thjesht e pamundur. Megjithatë, Stephen Hawking pohon se kur udhëton nëpër një vrimë të zezë, mund të shkosh në një Univers tjetër, në një botë tjetër, dhe kjo është shpresa.

Frika nga Pafundësia

Për shkak të misterit të tepruar dhe romantizimit të vrimave të zeza, këto objekte janë bërë një histori e vërtetë tmerri mes njerëzve. Shtypit tabloid i pëlqen të spekulojë mbi analfabetizmin e popullatës, duke publikuar histori mahnitëse se si një vrimë e zezë e madhe po lëviz drejt Tokës sonë, e cila do të gllabërojë sistemin diellor brenda disa orësh, ose thjesht duke lëshuar valë gazi toksik drejt planetit tonë. .

Tema e shkatërrimit të planetit me ndihmën e Përplasësit të Madh të Hadronit, i cili u ndërtua në Evropë në vitin 2006 në territorin e Këshillit Evropian për Kërkime Bërthamore (CERN), është veçanërisht i popullarizuar. Vala e panikut filloi si shaka e trashë e dikujt, por u rrit si një top bore. Dikush filloi një thashetheme se një vrimë e zezë mund të formohej në përshpejtuesin e grimcave të përplasësit, e cila do të gëlltiste plotësisht planetin tonë. Sigurisht, njerëzit e indinjuar filluan të kërkojnë ndalimin e eksperimenteve në LHC, nga frika e këtij përfundimi të ngjarjeve. Gjykata Evropiane filloi të merrte padi që kërkonin mbylljen e përplasësit dhe ndëshkimin e shkencëtarëve që e krijuan atë në masën maksimale të ligjit.

Në fakt, fizikantët nuk e mohojnë se kur grimcat përplasen në përplasësin e madh të Hadronit, mund të lindin objekte të ngjashme në vetitë me vrimat e zeza, por madhësia e tyre është në nivelin e madhësisë së grimcave elementare, dhe "vrima" të tilla ekzistojnë për një të tillë. kohë të shkurtër që ne nuk mund të regjistrojmë as ndodhjen e tyre.

Një nga ekspertët kryesorë që po përpiqet të shpërndajë valën e injorancës para njerëzve është Stephen Hawking, një fizikan i famshëm teorik, i cili, për më tepër, konsiderohet një "guru" i vërtetë për vrimat e zeza. Hawking vërtetoi se vrimat e zeza jo gjithmonë thithin dritën që shfaqet në disqet e grumbullimit dhe një pjesë e saj shpërndahet në hapësirë. Ky fenomen u quajt rrezatimi Hawking, ose avullimi i vrimës së zezë. Hawking gjithashtu vendosi një marrëdhënie midis madhësisë së një vrime të zezë dhe shkallës së "avullimit" të saj - sa më i vogël të jetë, aq më pak kohë ekziston. Kjo do të thotë që të gjithë kundërshtarët e Përplasësit të Madh të Hadronit nuk duhet të shqetësohen: vrimat e zeza në të nuk do të jenë në gjendje të mbijetojnë as një të miliontën e sekondës.

Teoria nuk është vërtetuar në praktikë

Fatkeqësisht, teknologjia njerëzore në këtë fazë zhvillimi nuk na lejon të testojmë shumicën e teorive të zhvilluara nga astrofizikanët dhe shkencëtarët e tjerë. Nga njëra anë, ekzistenca e vrimave të zeza është vërtetuar mjaft bindshëm në letër dhe është nxjerrë duke përdorur formula në të cilat gjithçka përshtatet me çdo variabël. Nga ana tjetër, në praktikë ende nuk kemi mundur të shohim një vrimë të zezë të vërtetë me sytë tanë.

Pavarësisht nga të gjitha mosmarrëveshjet, fizikantët sugjerojnë se në qendër të çdo galaktike ka një vrimë të zezë supermasive, e cila mbledh yjet në grupime me gravitetin e saj dhe i detyron ata të udhëtojnë rreth Universit në një shoqëri të madhe dhe miqësore. Në galaktikën tonë Rruga e Qumështit, sipas vlerësimeve të ndryshme, ka nga 200 deri në 400 miliardë yje. Të gjithë këta yje po rrotullohen rreth diçkaje që ka masë të madhe, diçka që ne nuk mund ta shohim me teleskop. Me shumë mundësi është një vrimë e zezë. A duhet të kemi frikë prej saj? – Jo, të paktën jo në disa miliardë vitet e ardhshme, por ne mund të bëjmë një film tjetër interesant për të.

Hipoteza e ekzistencës së vrimave të zeza u parashtrua për herë të parë nga astronomi anglez J. Michell në 1783 në bazë të teorisë korpuskulare të dritës dhe teorisë së gravitetit të Njutonit. Në atë kohë, teoria e valës së Huygens dhe parimi i tij i famshëm i valëve thjesht u harruan. Teoria e valës nuk u ndihmua nga mbështetja e disa shkencëtarëve të nderuar, veçanërisht akademikëve të famshëm të Shën Petersburgut M.V. Lomonosov dhe L. Euler. Logjika e arsyetimit që e çoi Michellin në konceptin e një vrime të zezë është shumë e thjeshtë: nëse drita përbëhet nga grimca-korpuskula të eterit ndriçues, atëherë këto grimca duhet të përjetojnë, si trupat e tjerë, tërheqje nga fusha gravitacionale. Rrjedhimisht, sa më masiv të jetë ylli (ose planeti), aq më i madh tërheqja nga ana e tij duhet të përjetojnë trupat dhe aq më e vështirë është që drita të largohet nga sipërfaqja e një trupi të tillë.

Logjika e mëtejshme sugjeron që në natyrë mund të ketë yje kaq masivë, graviteti i të cilave trupat nuk mund të kapërcejnë më, dhe ata gjithmonë do të duken të zeza për një vëzhgues të jashtëm, megjithëse ata vetë mund të shkëlqejnë me një shkëlqim verbues, si Dielli. Fizikisht, kjo do të thotë që shpejtësia e dytë e ikjes në sipërfaqen e një ylli të tillë nuk duhet të jetë më pak se shpejtësia e dritës. Llogaritjet e Michellit tregojnë se drita nuk do të largohet kurrë nga një yll nëse rrezja e tij në densitetin mesatar diellor është e barabartë me 500 diellore. Ky lloj ylli tashmë mund të quhet një vrimë e zezë.

Pas 13 vjetësh, matematikani dhe astronomi francez P.S. Laplace, ka shumë të ngjarë, pavarësisht nga Michell, shprehu një hipotezë të ngjashme për ekzistencën e objekteve të tilla ekzotike. Duke përdorur një metodë të rëndë llogaritjeje, Laplace gjeti rrezen e një topi për një densitet të caktuar, në sipërfaqen e të cilit shpejtësia parabolike është e barabartë me shpejtësinë e dritës. Sipas Laplace, trupat e dritës, duke qenë grimca gravituese, duhet të vonohen nga yjet masive që lëshojnë dritë, të cilat kanë një densitet të barabartë me atë të Tokës dhe një rreze 250 herë më të madhe se ajo e Diellit.

Kjo teori e Laplace u përfshi vetëm në dy botimet e para të jetës së librit të tij të famshëm "Eksposition of the World System", botuar në 1796 dhe 1799. Po, ndoshta, astronomi austriak F. K. von Zach u interesua për teorinë e Laplace, duke e botuar atë në 1798 me titullin "Prova e teoremës se forca gravitacionale e një trupi të rëndë mund të jetë aq e madhe sa drita nuk mund të rrjedhë prej tij".

Në këtë pikë, historia e kërkimit të vrimave të zeza u ndal për më shumë se 100 vjet. Duket se vetë Laplace e braktisi në heshtje një hipotezë kaq ekstravagante, pasi ai e përjashtoi atë nga të gjitha botimet e tjera të jetës së librit të tij, i cili u botua në 1808, 1813 dhe 1824. Ndoshta Laplace nuk donte të përsëriste më tej hipotezën pothuajse fantastike për yjet kolosale që nuk lëshojnë dritë. Ndoshta ai u ndal nga të dhëna të reja astronomike mbi pandryshueshmërinë e madhësisë së devijimit të dritës në yje të ndryshëm, të cilat kundërshtonin disa nga përfundimet e teorisë së tij, mbi bazën e të cilave ai bazoi llogaritjet e tij. Por arsyeja më e mundshme që të gjithë kanë harruar objektet misterioze hipotetike të Michell-Laplace është triumfi i teorisë së valës së dritës, marshimi triumfal i së cilës filloi në vitet e para të shekullit të 19-të.

Ky triumf filloi me leksionin e Booker-it të fizikanit anglez T. Young "Teoria e dritës dhe ngjyrës", botuar në 1801, ku Young me guxim, në kundërshtim me Njutonin dhe mbështetësit e tjerë të famshëm të teorisë korpuskulare (përfshirë Laplace), nënvizoi thelbin. të teorisë valore të dritës, duke thënë se drita e emetuar përbëhet nga lëvizjet në formë valore të eterit ndriçues. Laplace, i frymëzuar nga zbulimi i polarizimit të dritës, filloi të "shpëtojë" trupat duke ndërtuar një teori të përthyerjes së dyfishtë të dritës në kristale bazuar në veprimin e dyfishtë të molekulave të kristalit në korpuskulat e dritës. Por veprat e mëvonshme të fizikantëve O.Zh. Fresnel, F.D. Aragon, J. Fraunhofer dhe të tjerë nuk lanë gur pa lëvizur nga teoria korpuskulare, e cila u kujtua seriozisht vetëm një shekull më vonë, pas zbulimit të kuanteve. Të gjitha diskutimet për vrimat e zeza brenda kornizës së teorisë së valës së dritës dukeshin qesharake në atë kohë.

Ata nuk u kujtuan menjëherë për vrimat e zeza edhe pas "rehabilitimit" të teorisë korpuskulare të dritës, kur filluan të flasin për të në një nivel të ri cilësor falë hipotezës së kuanteve (1900) dhe fotoneve (1905). Vrimat e zeza u rizbuluan për herë të dytë vetëm pas krijimit të Relativitetit të Përgjithshëm në vitin 1916, kur fizikani dhe astronomi teorik gjerman K. Schwarzschild, disa muaj pas publikimit të ekuacioneve të Ajnshtajnit, i përdori ato për të studiuar strukturën e hapësirës-kohës së lakuar. në afërsi të Diellit. Ai përfundoi duke rizbuluar fenomenin e vrimave të zeza, por në një nivel më të thellë.

Zbulimi i fundit teorik i vrimave të zeza erdhi në vitin 1939, kur Oppenheimer dhe Snyder bënë zgjidhjen e parë eksplicite të ekuacioneve të Ajnshtajnit për të përshkruar formimin e një vrime të zezë nga një re pluhuri që shembet. Vetë termi "vrimë e zezë" u prezantua për herë të parë në shkencë nga fizikani amerikan J. Wheeler në vitin 1968, gjatë viteve të ringjalljes së shpejtë të interesit për relativitetin e përgjithshëm, kozmologjinë dhe astrofizikën, të shkaktuar nga arritjet e ekstra-atmosferës (në veçanti, Astronomia me rreze X), zbulimi i rrezatimit kozmik të sfondit të mikrovalës, pulsarëve dhe kuasarëve.

Mendimi shkencor ndonjëherë ndërton objekte me veti të tilla paradoksale saqë edhe shkencëtarët më të thellë fillimisht refuzojnë t'i njohin ato. Shembulli më i dukshëm në historinë e fizikës moderne është mungesa afatgjatë e interesit për vrimat e zeza, gjendjet ekstreme të fushës gravitacionale të parashikuara pothuajse 90 vjet më parë. Për një kohë të gjatë ato u konsideruan një abstraksion thjesht teorik, dhe vetëm në vitet 1960 dhe 70 njerëzit besuan në realitetin e tyre. Megjithatë, ekuacioni themelor i teorisë së vrimës së zezë është nxjerrë mbi dyqind vjet më parë.

Kuptimi i John Michellit

Emri i John Michell, fizikan, astronom dhe gjeolog, profesor në Universitetin e Kembrixhit dhe pastor i Kishës Anglikane, humbi plotësisht në mënyrë të pamerituar midis yjeve të shkencës angleze të shekullit të 18-të. Michell hodhi themelet e sizmologjisë - shkencës së tërmeteve, kreu kërkime të shkëlqyera mbi magnetizmin dhe, shumë kohë përpara Kulombit, shpiku bilancin e rrotullimit, të cilin e përdori për matjet gravimetrike. Në 1783, ai u përpoq të kombinonte dy krijimet e mëdha të Njutonit - mekanikën dhe optikën. Njutoni e konsideronte dritën si një rrjedhë grimcash të vogla. Michell sugjeroi që trupat e dritës, si lënda e zakonshme, t'u binden ligjeve të mekanikës. Pasoja e kësaj hipoteze doli të ishte shumë jo e parëndësishme - trupat qiellorë mund të kthehen në kurthe për dritën.

Si arsyetoi Mishel? Një top i gjuajtur nga sipërfaqja e një planeti do ta kapërcejë plotësisht gravitetin e tij vetëm nëse shpejtësia e tij fillestare tejkalon atë që tani quhet shpejtësia e dytë e ikjes. Nëse graviteti i planetit është aq i fortë sa shpejtësia e ikjes tejkalon shpejtësinë e dritës, trupat e dritës të lëshuara në zenit nuk do të jenë në gjendje të shkojnë në pafundësi. E njëjta gjë do të ndodhë me dritën e reflektuar. Rrjedhimisht, planeti do të jetë i padukshëm për një vëzhgues shumë të largët. Michell llogariti vlerën kritike të rrezes së një planeti të tillë R cr në varësi të masës së tij M të reduktuar në masën e Diellit tonë M s: R cr = 3 km x M/M s.

John Michell i besoi formulave të tij dhe supozoi se thellësitë e hapësirës fshehin shumë yje që nuk mund të shihen nga Toka me asnjë teleskop. Më vonë, matematikani, astronomi dhe fizikani i madh francez Pierre Simon Laplace erdhi në të njëjtin përfundim, i cili e përfshiu atë në botimet e para (1796) dhe të dytë (1799) të "Ekspozimit të Sistemit Botëror". Por botimi i tretë u botua në 1808, kur shumica e fizikanëve tashmë e konsideronin dritën si dridhje të eterit. Ekzistenca e yjeve "të padukshëm" kundërshtoi teorinë e valëve të dritës dhe Laplace e konsideroi më mirë thjesht të mos i përmendte ato. Në kohët e mëvonshme, kjo ide u konsiderua një kuriozitet, i denjë për t'u paraqitur vetëm në veprat mbi historinë e fizikës.

Modeli Schwarzschild

Në nëntor 1915, Albert Einstein publikoi një teori të gravitetit, të cilën ai e quajti teoria e përgjithshme e relativitetit (GR). Kjo vepër gjeti menjëherë një lexues mirënjohës në personin e kolegut të tij në Akademinë e Shkencave të Berlinit, Karl Schwarzschild. Ishte Schwarzschild që ishte i pari në botë që përdori relativitetin e përgjithshëm për të zgjidhur një problem specifik astrofizik, duke llogaritur metrikën e hapësirë-kohës jashtë dhe brenda një trupi sferik jo rrotullues (për specifikën, ne do ta quajmë yll).

Nga llogaritjet e Schwarzschild-it rezulton se graviteti i një ylli nuk e shtrembëron shumë strukturën Njutoniane të hapësirës dhe kohës vetëm nëse rrezja e tij është shumë më e madhe se vetë vlera që llogariti John Michell! Ky parametër u quajt fillimisht rrezja e Schwarzschild, dhe tani quhet rrezja gravitacionale. Sipas relativitetit të përgjithshëm, graviteti nuk ndikon në shpejtësinë e dritës, por zvogëlon frekuencën e dridhjeve të dritës në të njëjtin proporcion me ngadalësimin e kohës. Nëse rrezja e një ylli është 4 herë më e madhe se rrezja gravitacionale, atëherë rrjedha e kohës në sipërfaqen e tij ngadalësohet me 15%, dhe hapësira fiton lakim të dukshëm. Kur tejkalohet dy herë, përkulet më fort dhe koha ngadalësohet me 41%. Kur arrihet rrezja gravitacionale, koha në sipërfaqen e yllit ndalon plotësisht (të gjitha frekuencat shkojnë në zero, rrezatimi ngrin dhe ylli shuhet), por lakimi i hapësirës është ende i kufizuar. Larg yllit, gjeometria mbetet ende Euklidiane dhe koha nuk e ndryshon shpejtësinë e saj.

Përkundër faktit se vlerat e rrezes gravitacionale të Michell dhe Schwarzschild përkojnë, vetë modelet nuk kanë asgjë të përbashkët. Për Michellin, hapësira dhe koha nuk ndryshojnë, por drita ngadalësohet. Një yll dimensionet e të cilit janë më të vogla se rrezja e tij gravitacionale vazhdon të shkëlqejë, por është i dukshëm vetëm për një vëzhgues jo shumë të largët. Për Schwarzschild, shpejtësia e dritës është absolute, por struktura e hapësirës dhe kohës varet nga graviteti. Një yll që ka rënë nën rrezen gravitacionale zhduket për çdo vëzhgues, pavarësisht se ku ndodhet (më saktë, mund të zbulohet nga efektet gravitacionale, por jo nga rrezatimi).

Nga mosbesimi në pohim

Schwarzschild dhe bashkëkohësit e tij besonin se objekte të tilla të çuditshme hapësinore nuk ekzistonin në natyrë. Vetë Ajnshtajni jo vetëm që i përmbahej këtij këndvështrimi, por gjithashtu besoi gabimisht se ai kishte arritur të vërtetonte matematikisht mendimin e tij.

Në vitet 1930, astrofizikani i ri indian Chandrasekhar provoi se një yll që ka konsumuar karburantin e tij bërthamor hedh guaskën e tij dhe shndërrohet në një xhuxh të bardhë që ftohet ngadalë vetëm nëse masa e tij është më pak se 1.4 masa diellore. Shumë shpejt amerikani Fritz Zwicky kuptoi se shpërthimet e supernovës prodhojnë trupa jashtëzakonisht të dendur të lëndës neutronike; Më vonë, Lev Landau doli në të njëjtin përfundim. Pas punës së Chandrasekhar, ishte e qartë se vetëm yjet me një masë më të madhe se 1.4 masa diellore mund t'i nënshtroheshin një evolucioni të tillë. Kështu u ngrit një pyetje e natyrshme: a ka një kufi të sipërm për masën e supernovave që lënë pas yjet neutron?

Në fund të viteve '30, babai i ardhshëm i bombës atomike amerikane, Robert Oppenheimer, vërtetoi se një kufi i tillë ekziston në të vërtetë dhe nuk i kalon disa masa diellore. Atëherë nuk ishte e mundur të jepej një vlerësim më i saktë; Tani dihet se masat e yjeve neutron duhet të jenë në intervalin 1,5-3 M s. Por edhe nga llogaritjet e përafërta të Oppenheimer dhe studentit të tij të diplomuar George Volkow, rezultoi se pasardhësit më masivë të supernovave nuk bëhen yje neutron, por shndërrohen në një gjendje tjetër. Në vitin 1939, Oppenheimer dhe Hartland Snyder përdorën një model të idealizuar për të provuar se një yll masiv në kolaps është kontraktuar në rrezen e tij gravitacionale. Nga formulat e tyre në fakt rezulton se ylli nuk ndalet me kaq, por bashkautorët u përmbajtën nga një përfundim kaq radikal.

Përgjigja përfundimtare u gjet në gjysmën e dytë të shekullit të 20-të përmes përpjekjeve të një galaktike të tërë fizikanësh teorikë brilantë, përfshirë ata sovjetikë. Doli se një kolaps i tillë Gjithmonë ngjesh yllin "deri në fund", duke shkatërruar plotësisht lëndën e tij. Si rezultat, lind një singularitet, një "superkoncentrat" i fushës gravitacionale, i mbyllur në një vëllim pafundësisht të vogël. Për një vrimë të palëvizshme kjo është një pikë, për një vrimë rrotulluese është një unazë. Lakimi i hapësirë-kohës dhe, për rrjedhojë, forca e gravitetit pranë singularitetit priret drejt pafundësisë. Në fund të vitit 1967, fizikani amerikan John Archibald Wheeler ishte i pari që e quajti një kolaps të tillë përfundimtar yjor një vrimë të zezë. Termi i ri u pëlqye nga fizikanët dhe u gëzua gazetarëve, të cilët e përhapën në mbarë botën (edhe pse francezëve në fillim nuk u pëlqeu, pasi shprehja trou noir sugjeronte asociacione të dyshimta).

Atje, përtej horizontit

Një vrimë e zezë nuk është as materie dhe as rrezatim. Me njëfarë figurativiteti, mund të themi se kjo është një fushë gravitacionale e vetë-qëndrueshme e përqendruar në një rajon shumë të lakuar të hapësirë-kohës. Kufiri i saj i jashtëm përcaktohet nga një sipërfaqe e mbyllur, horizonti i ngjarjeve. Nëse ylli nuk rrotullohej para rënies, kjo sipërfaqe rezulton të jetë një sferë e rregullt, rrezja e së cilës përkon me rrezen Schwarzschild.

Kuptimi fizik i horizontit është shumë i qartë. Një sinjal drite i dërguar nga afërsia e tij e jashtme mund të udhëtojë një distancë pafundësisht të gjatë. Por sinjalet e dërguara nga rajoni i brendshëm jo vetëm që nuk do të kalojnë horizontin, por në mënyrë të pashmangshme do të "bien" në singularitet. Horizonti është kufiri hapësinor midis ngjarjeve që mund të bëhen të njohura për astronomët tokësorë (dhe çdo tjetër) dhe ngjarjeve, informacione për të cilat në asnjë rrethanë nuk do të dalin.

Siç pritej "sipas Schwarzschild", larg nga horizonti tërheqja e një vrime është në përpjesëtim të kundërt me katrorin e distancës, kështu që për një vëzhgues të largët ajo manifestohet si një trup i zakonshëm i rëndë. Përveç masës, vrima trashëgon momentin e inercisë së yllit të shembur dhe ngarkesën e tij elektrike. Dhe të gjitha karakteristikat e tjera të yllit paraardhës (struktura, përbërja, lloji spektral, etj.) zbehen në harresë.

Le të dërgojmë një sondë në vrimë me një stacion radio që dërgon një sinjal një herë në sekondë sipas kohës në bord. Për një vëzhgues të largët, ndërsa sonda i afrohet horizontit, intervalet kohore midis sinjaleve do të rriten - në parim, në mënyrë të pakufizuar. Sapo anija të kalojë horizontin e padukshëm, ajo do të bëhet plotësisht e heshtur për botën "mbi vrimë". Sidoqoftë, kjo zhdukje nuk do të jetë pa gjurmë, pasi sonda do të heqë dorë nga masa, ngarkesa dhe çift rrotullimi i saj në vrimë.

Rrezatimi i vrimës së zezë

Të gjitha modelet e mëparshme janë ndërtuar ekskluzivisht në bazë të relativitetit të përgjithshëm. Megjithatë, bota jonë drejtohet nga ligjet e mekanikës kuantike, të cilat nuk i injorojnë vrimat e zeza. Këto ligje nuk na lejojnë ta konsiderojmë singularitetin qendror si një pikë matematikore. Në një kontekst kuantik, diametri i tij jepet nga gjatësia Planck-Wheeler, afërsisht e barabartë me 10 -33 centimetra. Në këtë zonë, hapësira e zakonshme pushon së ekzistuari. Në përgjithësi pranohet se qendra e vrimës është e mbushur me struktura të ndryshme topologjike që shfaqen dhe vdesin në përputhje me ligjet kuantike probabilistike. Vetitë e një kuazi-hapësire të tillë flluskuese, të cilën Wheeler e quajti shkumë kuantike, ende nuk kuptohen mirë.

Prania e një singulariteti kuantik ka një ndikim të drejtpërdrejtë në fatin e trupave materialë që bien në thellësitë e një vrime të zezë. Kur i afroheni qendrës së vrimës, çdo objekt i bërë nga materiale të njohura aktualisht do të shtypet dhe copëtohet nga forcat e baticës. Megjithatë, edhe nëse inxhinierët dhe teknologët e ardhshëm krijojnë disa aliazhe dhe përbërje super të forta me veti aktualisht të paprecedentë, të gjithë ata janë ende të dënuar të zhduken: në fund të fundit, në zonën e singularitetit nuk ka as kohën e zakonshme dhe as hapësirën e zakonshme.

Tani le të shohim horizontin e vrimës përmes një lente mekanike kuantike. Hapësira e zbrazët - vakuumi fizik - në fakt nuk është fare bosh. Për shkak të luhatjeve kuantike të fushave të ndryshme në një vakum, shumë grimca virtuale lindin dhe vdesin vazhdimisht. Meqenëse graviteti pranë horizontit është shumë i fortë, luhatjet e tij krijojnë shpërthime gravitacionale jashtëzakonisht të forta. Kur përshpejtohen në fusha të tilla, "virtualet" e porsalindur fitojnë energji shtesë dhe ndonjëherë bëhen grimca normale jetëgjatë.

Grimcat virtuale lindin gjithmonë në çifte që lëvizin në drejtime të kundërta (kjo kërkohet nga ligji i ruajtjes së momentit). Nëse një luhatje gravitacionale nxjerr një palë grimca nga vakuumi, mund të ndodhë që njëra prej tyre të materializohet jashtë horizontit dhe e dyta (antigrimca e së parës) brenda. Grimca "e brendshme" do të bjerë në vrimë, por grimca "e jashtme" mund të shpëtojë në kushte të favorshme. Si rezultat, vrima bëhet burim rrezatimi dhe për këtë arsye humbet energjinë dhe rrjedhimisht masën. Prandaj, vrimat e zeza në parim nuk janë të qëndrueshme.

Ky fenomen quhet efekti Hawking, sipas fizikanit të shquar teorik anglez që e zbuloi atë në mesin e viteve 1970. Stephen Hawking, në veçanti, vërtetoi se horizonti i një vrime të zezë lëshon fotone në të njëjtën mënyrë si një trup absolutisht i zi i ngrohur në një temperaturë prej T = 0,5 x 10 -7 x M s / M. Nga kjo rrjedh se ndërsa vrima bëhet më e hollë, temperatura e saj rritet dhe "avullimi" natyrisht intensifikohet. Ky proces është jashtëzakonisht i ngadalshëm dhe jetëgjatësia e një vrime me masë M është rreth 10 65 x (M/M s) 3 vjet. Kur madhësia e saj bëhet e barabartë me gjatësinë Planck-Wheeler, vrima humbet stabilitetin dhe shpërthen, duke lëshuar të njëjtën energji si shpërthimi i njëkohshëm i një milion bombave hidrogjenore dhjetë megatonësh. Është interesante se masa e vrimës në momentin e zhdukjes së saj është ende mjaft e madhe, 22 mikrogramë. Sipas disa modeleve, vrima nuk zhduket pa lënë gjurmë, por lë pas një relike të qëndrueshme të së njëjtës masë, të ashtuquajturin maximon.

Maksimoni ka lindur 40 vjet më parë – si term dhe si ide fizike. Në vitin 1965, akademiku M.A. Markov sugjeroi se ekziston një kufi i sipërm në masën e grimcave elementare. Ai propozoi që kjo vlerë kufizuese të konsiderohet si dimensioni i masës, i cili mund të kombinohet nga tre konstante themelore fizike - konstanta e Planck-ut h, shpejtësia e dritës C dhe konstanta gravitacionale G (për ata që pëlqejnë detajet: për ta bërë këtë, ju duhet për të shumëzuar h dhe C, pjesëtojeni rezultatin me G dhe nxirrni rrënjën katrore). Këto janë të njëjtat 22 mikrogramë që përmenden në artikull, kjo vlerë quhet masa e Plankut. Nga të njëjtat konstante mund të ndërtohet një sasi me dimensionin e gjatësisë (gjatësia Planck-Wheeler del 10 -33 cm) dhe me dimensionin e kohës (10 -43 sek).
Markov shkoi më tej në arsyetimin e tij. Sipas hipotezës së tij, avullimi i një vrime të zezë çon në formimin e një "mbetjeje të thatë" - një maksimon. Markov i quajti struktura të tilla vrima të zeza elementare. Deri në çfarë mase kjo teori korrespondon me realitetin është ende një pyetje e hapur. Në çdo rast, analogët e maksimoneve të Markovit janë ringjallur në disa modele të vrimave të zeza të bazuara në teorinë e superstringut.

Thellësi të hapësirës

Vrimat e zeza nuk janë të ndaluara nga ligjet e fizikës, por a ekzistojnë ato në natyrë? Dëshmi absolutisht rigoroze për praninë e të paktën një objekti të tillë në hapësirë nuk është gjetur ende. Megjithatë, ka shumë të ngjarë që në disa sisteme binare burimet e emetimit të rrezeve X të jenë vrimat e zeza me origjinë yjore. Ky rrezatim duhet të lindë si rezultat i atmosferës së një ylli të zakonshëm që thithet nga fusha gravitacionale e një vrime fqinje. Ndërsa gazi lëviz drejt horizontit të ngjarjes, bëhet shumë i nxehtë dhe lëshon kuanta me rreze X. Të paktën dy duzina burime me rreze X tani konsiderohen si kandidatë të përshtatshëm për rolin e vrimave të zeza. Për më tepër, statistikat e yjeve sugjerojnë se vetëm në galaktikën tonë ka rreth dhjetë milionë vrima me origjinë yjore.

Vrimat e zeza mund të formohen gjithashtu gjatë kondensimit gravitacional të materies në bërthamat galaktike. Kështu lindin vrima gjigante me një masë prej miliona e miliarda masa diellore, të cilat, sipas të gjitha gjasave, ekzistojnë në shumë galaktika. Me sa duket, në qendër të Rrugës së Qumështit, e fshehur nga retë e pluhurit, ka një vrimë me një masë prej 3-4 milionë masa diellore.

Stephen Hawking arriti në përfundimin se vrimat e zeza me masë arbitrare mund të kishin lindur menjëherë pas Big Bengut, i cili i dha lindjen Universit tonë. Vrimat kryesore që peshojnë deri në një miliard ton tashmë janë avulluar, por ato më të rëndat mund të fshihen ende në thellësitë e hapësirës dhe, në kohën e duhur, të ndezin fishekzjarre kozmike në formën e shpërthimeve të fuqishme të rrezatimit gama. Megjithatë, shpërthime të tilla nuk janë vërejtur kurrë deri më tani.

Fabrika e vrimave të zeza

A është e mundur të përshpejtohen grimcat në një përshpejtues në një energji kaq të lartë sa që përplasja e tyre të krijojë një vrimë të zezë? Në shikim të parë, kjo ide është thjesht e çmendur - shpërthimi i një vrime do të shkatërrojë të gjithë jetën në Tokë. Për më tepër, teknikisht është e pamundur. Nëse masa minimale e një vrime është me të vërtetë 22 mikrogramë, atëherë në njësi të energjisë është 10 28 elektron volt. Ky prag është 15 rend magnitudë më i lartë se aftësitë e përshpejtuesit më të fuqishëm në botë, Large Hadron Collider (LHC), i cili do të lëshohet në CERN në 2007.

Megjithatë, është e mundur që vlerësimi standard i masës minimale të vrimës të mbivlerësohet ndjeshëm. Në çdo rast, kjo është ajo që thonë fizikanët, duke zhvilluar teorinë e superstrings, e cila përfshin teorinë kuantike të gravitetit (edhe pse larg nga kompletimi). Sipas kësaj teorie, hapësira nuk ka tre dimensione, por të paktën nëntë. Ne nuk i vërejmë dimensionet shtesë sepse ato janë të lidhura në një shkallë kaq të vogël sa instrumentet tona nuk i perceptojnë ato. Sidoqoftë, graviteti është i kudondodhur, ai depërton në dimensione të fshehura. Në hapësirën tredimensionale, forca e gravitetit është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës, dhe në hapësirën nëntëdimensionale është proporcionale me fuqinë e tetë. Prandaj, në një botë shumëdimensionale, intensiteti i fushës gravitacionale rritet shumë më shpejt kur distanca zvogëlohet sesa në botën tredimensionale. Në këtë rast, gjatësia e Planck rritet shumë herë, dhe masa minimale e vrimës bie ndjeshëm.

Teoria e fijeve parashikon që një vrimë e zezë me masë vetëm 10 -20 g mund të lindë në hapësirën nëntëdimensionale. Masa e llogaritur relativiste e protoneve të përshpejtuar në superpërshpejtuesin e Cernit është afërsisht e njëjtë. Sipas skenarit më optimist, do të jetë në gjendje të prodhojë një vrimë çdo sekondë, e cila do të jetojë për rreth 10 -26 sekonda. Në procesin e avullimit të tij do të lindin lloj-lloj grimcash elementare, të cilat nuk do të jenë të vështira për t'u regjistruar. Zhdukja e vrimës do të çojë në çlirimin e energjisë, e cila nuk mjafton as për të ngrohur një mikrogram ujë me një të mijtën e shkallës. Prandaj, ka shpresë që LHC të kthehet në një fabrikë vrimash të zeza të padëmshme. Nëse këto modele janë të sakta, atëherë detektorët e rrezeve kozmike orbitale të gjeneratës së re do të jenë në gjendje të zbulojnë vrima të tilla.

Të gjitha sa më sipër zbatohen për vrimat e zeza të palëvizshme. Ndërkohë, ka edhe vrima rrotulluese që kanë një mori vetish interesante. Rezultatet e analizës teorike të rrezatimit të vrimës së zezë çuan gjithashtu në një rimendim serioz të konceptit të entropisë, i cili gjithashtu meriton një diskutim të veçantë. Më shumë për këtë në numrin vijues.

Historia e vrimave të zeza

Alexey Levin

Mendimi shkencor ndonjëherë ndërton objekte me veti të tilla paradoksale saqë edhe shkencëtarët më të thellë fillimisht refuzojnë t'i njohin ato. Shembulli më i dukshëm në historinë e fizikës moderne është mungesa afatgjatë e interesit për vrimat e zeza, gjendjet ekstreme të fushës gravitacionale të parashikuara pothuajse 90 vjet më parë. Për një kohë të gjatë ato u konsideruan një abstraksion thjesht teorik, dhe vetëm në vitet 1960-70 njerëzit besuan në realitetin e tyre. Megjithatë, ekuacioni bazë për teorinë e vrimave të zeza u nxor mbi dyqind vjet më parë.

Kuptimi i John Michellit

Modeli Schwarzschild

Nga mosbesimi në pohim

Përgjigja përfundimtare u gjet në gjysmën e dytë të shekullit të 20-të përmes përpjekjeve të një galaktike të tërë fizikanësh teorikë brilantë, përfshirë ata sovjetikë. Doli se një kolaps i tillë Gjithmonë ngjesh yllin "deri në fund", duke shkatërruar plotësisht lëndën e tij. Si rezultat, lind një singularitet, një "superkoncentrat" i fushës gravitacionale, i mbyllur në një vëllim pafundësisht të vogël. Për një vrimë të palëvizshme është një pikë, për një vrimë rrotulluese është një unazë. Lakimi i hapësirë-kohës dhe, për rrjedhojë, forca e gravitetit pranë singularitetit priret drejt pafundësisë. Në fund të vitit 1967, fizikani amerikan John Archibald Wheeler ishte i pari që e quajti një kolaps të tillë përfundimtar yjor një vrimë të zezë. Termi i ri u pëlqye nga fizikanët dhe u gëzua gazetarëve, të cilët e përhapën në mbarë botën (edhe pse francezëve në fillim nuk u pëlqeu, pasi shprehja trou noir sugjeronte asociacione të dyshimta).

Atje, përtej horizontit

Rrezatimi i vrimës së zezë

Të gjitha modelet e mëparshme janë ndërtuar ekskluzivisht në bazë të relativitetit të përgjithshëm. Megjithatë, bota jonë drejtohet nga ligjet e mekanikës kuantike, të cilat nuk i injorojnë vrimat e zeza. Këto ligje nuk na lejojnë ta konsiderojmë singularitetin qendror si një pikë matematikore. Në një kontekst kuantik, diametri i tij jepet nga gjatësia Planck-Wheeler, afërsisht e barabartë me 10-33 centimetra. Në këtë zonë, hapësira e zakonshme pushon së ekzistuari. Në përgjithësi pranohet se qendra e vrimës është e mbushur me struktura të ndryshme topologjike që shfaqen dhe vdesin në përputhje me ligjet kuantike probabilistike. Vetitë e një kuazi-hapësire të tillë flluskuese, të cilën Wheeler e quajti shkumë kuantike, ende nuk kuptohen mirë.

Tani le të shohim horizontin e vrimës përmes një lente mekanike kuantike. Hapësira e zbrazët - një vakum fizik - në fakt nuk është aspak bosh. Për shkak të luhatjeve kuantike të fushave të ndryshme në një vakum, shumë grimca virtuale lindin dhe vdesin vazhdimisht. Meqenëse graviteti pranë horizontit është shumë i fortë, luhatjet e tij krijojnë shpërthime gravitacionale jashtëzakonisht të forta. Kur përshpejtohen në fusha të tilla, "virtualet" e porsalindur fitojnë energji shtesë dhe ndonjëherë bëhen grimca normale jetëgjatë.

Grimcat virtuale lindin gjithmonë në çifte që lëvizin në drejtime të kundërta (kjo kërkohet nga ligji i ruajtjes së momentit). Nëse një luhatje gravitacionale nxjerr një palë grimca nga vakuumi, mund të ndodhë që njëra prej tyre të materializohet jashtë horizontit dhe e dyta (antigrimca e së parës) brenda. Grimca "e brendshme" do të bjerë në vrimë, por grimca "e jashtme" mund të shpëtojë në kushte të favorshme. Si rezultat, vrima kthehet në një burim rrezatimi dhe për këtë arsye humbet energjinë dhe, rrjedhimisht, masën. Prandaj, vrimat e zeza në parim nuk janë të qëndrueshme.

Maksimoni ka lindur 40 vjet më parë – si term dhe si ide fizike. Në vitin 1965, akademiku M.A. Markov sugjeroi se ekziston një kufi i sipërm në masën e grimcave elementare. Ai propozoi që kjo vlerë kufizuese të konsiderohet si dimensioni i masës, i cili mund të kombinohet nga tre konstante themelore fizike - konstanta e Planck-ut h, shpejtësia e dritës C dhe konstanta gravitacionale G (për ata që pëlqejnë detajet: për ta bërë këtë, ju duhet për të shumëzuar h dhe C, pjesëtojeni rezultatin me G dhe nxirrni rrënjën katrore). Këto janë të njëjtat 22 mikrogramë që përmenden në artikull, kjo vlerë quhet masa e Plankut. Nga të njëjtat konstante mund të ndërtohet një sasi me dimensionin e gjatësisë (gjatësia Planck-Wheeler del të jetë 10–33 cm) dhe me dimensionin e kohës (10–43 sek).
Markov shkoi më tej në arsyetimin e tij. Sipas hipotezave të tij, avullimi i një vrime të zezë çon në formimin e një "mbetjeje të thatë" - një maksimon. Markov i quajti struktura të tilla vrima të zeza elementare. Deri në çfarë mase kjo teori korrespondon me realitetin është ende një pyetje e hapur. Në çdo rast, analogët e maksimoneve të Markovit janë ringjallur në disa modele të vrimave të zeza të bazuara në teorinë e superstringut.

Thellësi të hapësirës

Fabrika e vrimave të zeza

A është e mundur të përshpejtohen grimcat në një përshpejtues në një energji kaq të lartë, në mënyrë që përplasja e tyre të krijojë një vrimë të zezë? Në shikim të parë, kjo ide është thjesht e çmendur - shpërthimi i një vrime do të shkatërrojë të gjithë jetën në Tokë. Për më tepër, teknikisht është e pamundur. Nëse masa minimale e një vrime është me të vërtetë 22 mikrogramë, atëherë në njësi të energjisë është 10 28 elektron volt. Ky prag është 15 rend magnitudë më i lartë se aftësitë e përshpejtuesit më të fuqishëm në botë, Large Hadron Collider (LHC), i cili do të lëshohet në CERN në 2007.

src="black_holes1/aerial-view-lhc.jpg" width="275" border="0">

Teoria e fijeve parashikon që një vrimë e zezë me një masë prej vetëm 10-20 g mund të lindë në hapësirën nëntëdimensionale. Sipas skenarit më optimist, do të jetë në gjendje të prodhojë një vrimë çdo sekondë, e cila do të mbijetojë për rreth 10-26 sekonda. Në procesin e avullimit të tij do të lindin lloj-lloj grimcash elementare, të cilat nuk do të jenë të vështira për t'u regjistruar. Zhdukja e vrimës do të çojë në çlirimin e energjisë, e cila nuk do të mjaftojë as për të ngrohur një mikrogram ujë me një të mijtën e shkallës. Prandaj, ka shpresë që LHC të kthehet në një fabrikë vrimash të zeza të padëmshme. Nëse këto modele janë të sakta, atëherë detektorët e rrezeve kozmike orbitale të gjeneratës së re do të jenë në gjendje të zbulojnë vrima të tilla.

Superflywheels hapësinore

Vrimat e zeza statike neutrale elektrike për të cilat folëm janë krejtësisht atipike për botën reale. Yjet e shembur zakonisht rrotullohen dhe mund të kenë gjithashtu një ngarkesë elektrike.

Teorema për tullacitetin

Vrimat gjigante në bërthamat galaktike me shumë mundësi formohen nga qendrat kryesore të kondensimit gravitacional - një vrimë e vetme "post-yjore" ose disa vrima që u bashkuan si rezultat i përplasjeve. Vrima të tilla të farës gëlltitin yjet e afërt dhe gazin ndëryjor dhe në këtë mënyrë e rrisin masën e tyre shumë herë. Lënda që bie nën horizont përsëri ka një ngarkesë elektrike (grimcat kozmike të gazit dhe pluhurit jonizohen lehtësisht) dhe një moment rrotullues (rënia ndodh me një kthesë, në një spirale). Në çdo proces fizik, momenti i inercisë dhe ngarkesa ruhen, dhe për këtë arsye është e natyrshme të supozohet se formimi i vrimave të zeza nuk është përjashtim.

Por një pohim edhe më i fortë është gjithashtu i vërtetë, një rast i veçantë i të cilit u formulua në pjesën e parë të artikullit (shih A. Levin, Historia e mahnitshme e vrimave të zeza, Mekanika popullore nr. 11, 2005). Sido që të jenë paraardhësit e një vrime të zezë makroskopike, ajo merr prej tyre vetëm masë, çift rrotullues dhe ngarkesë elektrike. Sipas John Wheeler, "një vrimë e zezë nuk ka flokë". Do të ishte më e saktë të thuhet se jo më shumë se tre "flokë" varen nga horizonti i çdo vrime, gjë që u vërtetua nga përpjekjet e kombinuara të disa fizikanëve teorikë në vitet 1970. Vërtetë, një ngarkesë magnetike duhet të ruhet gjithashtu në vrimë, bartësit hipotetikë të së cilës, monopolet magnetike, u parashikuan nga Paul Dirac në 1931. Sidoqoftë, këto grimca nuk janë zbuluar ende, dhe është shumë herët për të folur për "flokët" e katërt. Në parim, mund të ketë "qime" shtesë të lidhura me fushat kuantike, por në një vrimë makroskopike ato janë plotësisht të padukshme.

E megjithatë ata rrotullohen

Nëse një yll statik ringarkohet, metrika e hapësirë-kohës do të ndryshojë, por horizonti i ngjarjeve do të mbetet ende sferik. Megjithatë, për një sërë arsyesh, vrimat e zeza yjore dhe galaktike nuk mund të mbajnë një ngarkesë të madhe, kështu që nga pikëpamja e astrofizikës ky rast nuk është shumë interesant. Por rrotullimi i vrimës sjell pasoja më të rënda. Së pari, forma e horizontit ndryshon. Forcat centrifugale e ngjeshin atë përgjatë boshtit të rrotullimit dhe e shtrijnë atë në rrafshin ekuatorial, në mënyrë që sfera të shndërrohet në diçka të ngjashme me një elipsoid. Në thelb, e njëjta gjë ndodh me horizontin si me çdo trup rrotullues, veçanërisht me planetin tonë - në fund të fundit, rrezja ekuatoriale e Tokës është 21.5 km më e gjatë se ajo polare. Së dyti, rrotullimi zvogëlon dimensionet lineare të horizontit. Kujtoni se horizonti është ndërlidhja midis ngjarjeve që mund të dërgojnë ose jo sinjale në botët e largëta. Nëse graviteti i vrimës pushton kuantet e dritës, atëherë forcat centrifugale, përkundrazi, kontribuojnë në ikjen e tyre në hapësirën e jashtme. Prandaj, horizonti i një vrime rrotulluese duhet të jetë më afër qendrës së saj sesa horizonti i një ylli statik me të njëjtën masë.

Por kjo nuk është e gjitha. Vrima në rrotullimin e saj mbart hapësirën përreth. Në afërsi të vrimës, mbështjellja është e plotë në periferi, ajo gradualisht dobësohet. Prandaj, horizonti i vrimës është i zhytur në një rajon të veçantë të hapësirës - ergosferën. Kufiri i ergosferës prek horizontin në pole dhe lëviz më larg prej tij në rrafshin ekuatorial. Në këtë sipërfaqe, shpejtësia e tërheqjes së hapësirës është e barabartë me shpejtësinë e dritës; brenda saj është më e madhe se shpejtësia e dritës, kurse jashtë saj është më e vogël. Prandaj, çdo trup material, qoftë një molekulë gazi, një grimcë pluhuri kozmik ose një sondë zbulimi, kur të hyjë në ergosferë, sigurisht që do të fillojë të rrotullohet rreth vrimës dhe në të njëjtin drejtim si vetë vrima.

Gjeneratorë yjor

Prania e një ergosfere, në parim, lejon që vrima të përdoret si burim energjie dhe. Lëreni një objekt të depërtojë në ergosferë dhe të ndahet atje në dy fragmente. Mund të rezultojë që njëri prej tyre do të bjerë nën horizont, dhe tjetri do të largohet nga ergosfera, dhe energjia e tij kinetike do të tejkalojë energjinë fillestare të të gjithë trupit! Ergosfera ka gjithashtu aftësinë për të përforcuar rrezatimin elektromagnetik që bie mbi të dhe shpërndahet përsëri në hapësirë (ky fenomen quhet superrrezatim).

Sidoqoftë, ligji i ruajtjes së energjisë është i palëkundur - makinat me lëvizje të përhershme nuk ekzistojnë. Kur një vrimë ushqen energji në grimca ose rrezatim, energjia e saj rrotulluese zvogëlohet. Supervolanti kozmik ngadalësohet gradualisht dhe në fund mund edhe të ndalojë. Është llogaritur se në këtë mënyrë deri në 29% të masës së vrimës mund të shndërrohet në energji. I vetmi proces më efektiv se ky është asgjësimi i materies dhe antimateries, pasi në këtë rast masa shndërrohet plotësisht në rrezatim. Por karburanti termonuklear diellor digjet me një efikasitet shumë më të ulët - rreth 0.6%.

Rrjedhimisht, një vrimë e zezë që rrotullohet me shpejtësi është pothuajse një gjenerues ideal i energjisë për supercivilizimet kozmike (nëse, sigurisht, ekzistojnë). Në çdo rast, natyra e ka përdorur këtë burim që nga kohra të lashta. Kuazarët, "stacionet radio" më të fuqishme hapësinore (burimet e valëve elektromagnetike), fuqizohen nga energjia e vrimave gjigante rrotulluese të vendosura në bërthamat e galaktikave. Kjo hipotezë u parashtrua nga Edwin Salpeter dhe Yakov Zeldovich në vitin 1964, dhe që atëherë ajo është bërë përgjithësisht e pranuar. Materiali që i afrohet vrimës formon një strukturë në formë unaze, të ashtuquajturin disk grumbullimi. Meqenëse hapësira pranë vrimës është e përdredhur fort nga rrotullimi i saj, zona e brendshme e diskut mbahet në rrafshin ekuatorial dhe ngadalë vendoset drejt horizontit të ngjarjes. Gazi në këtë zonë nxehet shumë nga fërkimi i brendshëm dhe gjeneron rrezatim infra të kuqe, dritë, ultravjollcë dhe rreze x, dhe ndonjëherë edhe rreze gama. Kuazarët gjithashtu lëshojnë emetim radio jo termik, i cili është kryesisht për shkak të efektit sinkrotron.

Entropi shumë e cekët

Teorema e vrimës tullac fsheh një grackë shumë tinëzare. Një yll në kolaps është një grumbull gazi super i nxehtë i ngjeshur nga forcat gravitacionale. Sa më i lartë të jetë dendësia dhe temperatura e plazmës yjore, aq më pak rendit dhe kaos përmban ajo. Shkalla e kaosit shprehet nga një sasi fizike shumë specifike - entropia. Me kalimin e kohës, entropia e çdo objekti të izoluar rritet - ky është thelbi i ligjit të dytë të termodinamikës. Entropia e yllit përpara se të fillojë kolapsi është jashtëzakonisht e lartë dhe entropia e vrimës duket të jetë jashtëzakonisht e vogël, pasi nevojiten vetëm tre parametra për të përshkruar në mënyrë të qartë vrimën. A shkelet ligji i dytë i termodinamikës gjatë kolapsit gravitacional?

A është e mundur të supozohet se kur një yll shndërrohet në një supernova, entropia e tij largohet së bashku me guaskën e hedhur? Fatkeqësisht jo.

Së pari, masa e guaskës nuk mund të krahasohet me masën e yllit, prandaj humbja e entropisë do të jetë e vogël. Së dyti, nuk është e vështirë të dalësh me një "përgënjeshtrim" mendor edhe më bindës të ligjit të dytë të termodinamikës. Lëreni një trup me temperaturë jo zero, që zotëron një lloj entropie, të bjerë në zonën e tërheqjes së një vrime të gatshme. Duke rënë nën horizontin e ngjarjes, ai do të zhduket së bashku me rezervat e tij të entropisë dhe entropia e vrimës, me sa duket, nuk do të rritet fare. Është joshëse të argumentohet se entropia e alienit nuk zhduket, por transferohet në brendësi të vrimës, por kjo është vetëm një mashtrim verbal. Ligjet e fizikës përmbushen në botën e arritshme për ne dhe instrumentet tona, dhe rajoni nën horizontin e ngjarjeve për çdo vëzhgues të jashtëm është terra incognita. Ky paradoks u zgjidh nga studenti i diplomuar i Wheeler-it, Jacob Bekenstein. Termodinamika ka një burim shumë të fuqishëm intelektual - studimin teorik të motorëve idealë të nxehtësisë. Bekenstein doli me një pajisje mendore që e shndërron nxehtësinë në punë të dobishme, duke përdorur një vrimë të zezë si ngrohës. Duke përdorur këtë model, ai llogariti entropinë e një vrime të zezë, e cila rezultoi të ishte proporcionale me sipërfaqen e horizontit të ngjarjeve

. Kjo zonë është proporcionale me katrorin e rrezes së vrimës, e cila, të kujtojmë, është proporcionale me masën e saj. Kur kapni ndonjë objekt të jashtëm, masa e vrimës rritet, rrezja zgjatet, zona e horizontit rritet dhe, në përputhje me rrethanat, rritet entropia. Llogaritjet kanë treguar se entropia e një vrime që ka gëlltitur një objekt alien tejkalon entropinë totale të këtij objekti dhe vrimës përpara se të takoheshin. Në mënyrë të ngjashme, entropia e një ylli në kolaps është shumë herë më pak se entropia e vrimës pasardhëse. Në fakt, nga arsyetimi i Bekenstein-it rezulton se sipërfaqja e vrimës ka një temperaturë jo zero dhe për këtë arsye është thjesht e detyruar të lëshojë fotone termike (dhe, nëse nxehet mjaftueshëm, grimca të tjera). Megjithatë, Bekenstein nuk guxoi të shkonte aq larg (Stephen Hawking e bëri këtë hap). maksimale Entropia e një zone të mbyllur të hapësirës përcaktohet vetëm nga zona e kufirit të saj të jashtëm! Siç e shohim, një analizë teorike e vetive të vrimave të zeza na lejon të nxjerrim përfundime shumë të thella të një natyre të përgjithshme fizike.

Duke parë në thellësitë e Universit

Si kryhet kërkimi i vrimave të zeza në thellësi të hapësirës? Popullore Mechanics ia bëri këtë pyetje astrofizikantit të famshëm dhe profesorit të Universitetit të Harvardit Ramesh Narayan.

“Zbulimi i vrimave të zeza duhet të konsiderohet si një nga arritjet më të mëdha të astronomisë dhe astrofizikës moderne. Në dekadat e fundit, mijëra burime të rrezeve X janë identifikuar në hapësirë, secila e përbërë nga një yll normal dhe një objekt shumë i vogël jo ndriçues i rrethuar nga një disk grumbullimi. Trupat e errët me masa që variojnë nga një e gjysmë deri në tre masa diellore janë me shumë mundësi yje neutron. Sidoqoftë, midis këtyre objekteve të padukshme ka të paktën dy duzina pothuajse njëqind për qind kandidatë për rolin e një vrime të zezë. Përveç kësaj, shkencëtarët kanë arritur në një konsensus se të paktën dy vrima të zeza gjigante janë të fshehura në bërthamat galaktike. Njëri prej tyre ndodhet në qendër të Galaxy tonë; sipas një publikimi të vitit të kaluar nga astronomët nga Shtetet e Bashkuara dhe Gjermania, masa e tij është 3.7 milionë masa diellore (M s). Disa vite më parë, kolegët e mi të Qendrës Harvard-Smithsonian për Astrofizikën, James Moran dhe Lincoln Greenhill dhanë një kontribut të madh në peshimin e vrimës në qendër të galaktikës Seyfert NGC 4258, e cila u tërhoq në 35 milionë M s. Sipas të gjitha gjasave, në bërthamat e shumë galaktikave ka vrima me një masë nga një milion në disa miliardë M s.

Nuk është ende e mundur të zbulohet nga Toka nënshkrimi vërtet unik i një vrime të zezë - prania e një horizonti ngjarjesh. Megjithatë, ne tashmë dimë se si ta verifikojmë mungesën e tij. Rrezja e një ylli neutron është 10 kilometra; i njëjti rend i madhësisë është rrezja e vrimave të lindura si rezultat i kolapsit të yjeve. Megjithatë, një yll neutron ka një sipërfaqe të fortë, ndërsa një vrimë jo. Rënia e materies në sipërfaqen e një ylli neutron sjell shpërthime termonukleare, të cilat gjenerojnë shpërthime periodike të rrezeve X që zgjasin një sekondë. Dhe kur gazi arrin në horizontin e vrimës së zezë, ai shkon nën të dhe nuk shfaqet si ndonjë rrezatim. Prandaj, mungesa e ndezjeve të shkurtra me rreze X është një konfirmim i fuqishëm i natyrës së vrimës së objektit. Të dy duzinat sisteme binare që supozohet se përmbajnë vrima të zeza nuk lëshojnë ndezje të tilla.

Duhet pranuar se tani jemi të detyruar të mjaftohemi me prova negative të ekzistencës së vrimave të zeza. Objektet që ne i deklarojmë si vrima nuk mund të jenë asgjë tjetër nga pikëpamja e modeleve teorike përgjithësisht të pranuara. Për ta thënë ndryshe, ne i konsiderojmë ato vrima vetëm sepse nuk mund t'i konsiderojmë në mënyrë të arsyeshme ato si diçka tjetër. Shpresoj që gjeneratat e ardhshme të astronomëve të kenë pak më shumë fat.”

Fjalëve të profesor Narayan, mund të shtojmë se astronomët kanë besuar në realitetin e ekzistencës së vrimave të zeza për mjaft kohë. Historikisht, kandidati i parë i besueshëm për këtë pozicion ishte sateliti i errët i supergjigantit blu shumë të shndritshëm HDE 226868, 6500 vite dritë larg. Ai u zbulua në fillim të viteve 1970 në binarin me rreze X Cygnus X-1. Sipas të dhënave të fundit, masa e tij është rreth 20 M s. Vlen të theksohet se më 20 shtator të këtij viti u publikuan të dhëna që fshinë pothuajse plotësisht dyshimet për realitetin e një tjetër vrime me përmasa galaktike, ekzistencën e së cilës astronomët dyshuan për herë të parë 17 vjet më parë. Ndodhet në qendër të galaktikës M31, e njohur më mirë si Mjegullnaja Andromeda. Galaxy M31 është shumë i vjetër, afërsisht 12 miliardë vjet. Vrima është gjithashtu mjaft e madhe - 140 milionë masa diellore. Në vjeshtën e vitit 2005, astronomët dhe astrofizikanët u bindën më në fund për ekzistencën e tre vrimave të zeza supermasive dhe nja dy duzina të tjera nga shoqëruesit e tyre më modestë.

Verdikti i teoricienëve

Popullore Mechanics gjithashtu arriti të bisedojë me dy nga ekspertët më autoritativë të teorisë së gravitetit, të cilët i kanë kushtuar dekada kërkimeve në fushën e vrimave të zeza. Ne u kërkuam atyre të renditnin arritjet më të rëndësishme në këtë fushë. Ja çfarë na tha profesori i fizikës teorike në Caltech, Kip Thorne:

"Nëse flasim për vrimat e zeza makroskopike, të cilat përshkruhen mirë nga ekuacionet e relativitetit të përgjithshëm, atëherë në fushën e teorisë së tyre rezultatet kryesore u morën në vitet 60-80 të shekullit të 20-të. Sa i përket punës së fundit, më interesantet prej tyre bënë të mundur që të kuptohen më mirë proceset që ndodhin brenda një vrime të zezë ndërsa ajo plaket. Vitet e fundit, një vëmendje e konsiderueshme i është kushtuar modeleve të vrimave të zeza në hapësira shumëdimensionale, të cilat shfaqen natyrshëm në teorinë e fijeve. Por këto studime nuk lidhen më me ato klasike, por me vrima kuantike që ende nuk janë zbuluar. Rezultati kryesor i viteve të fundit është konfirmimi shumë bindës astrofizik i realitetit të ekzistencës së vrimave me një masë prej disa masash diellore, si dhe vrimave supermasive në qendrat e galaktikave. Sot nuk ka më asnjë dyshim që këto vrima ekzistojnë vërtet dhe se ne i kuptojmë mirë proceset e formimit të tyre.”

Valery Frolov, student i Akademik Markov dhe profesor në Universitetin e provincës kanadeze të Albertës, iu përgjigj të njëjtës pyetje:

“Para së gjithash, do të emëroja zbulimin e një vrime të zezë në qendër të galaktikës sonë. Shumë interesante janë edhe studimet teorike të vrimave në hapësirat me përmasa shtesë, nga të cilat rrjedh mundësia e lindjes së minivrimave në eksperimentet në përshpejtuesit e përplasjeve dhe në proceset e bashkëveprimit të rrezeve kozmike me lëndën tokësore. Kohët e fundit, Stephen Hawking dërgoi një paraprintim të një letre nga e cila rezulton se rrezatimi termik i një vrime të zezë i kthen plotësisht botës së jashtme informacionin për gjendjen e objekteve që kanë rënë nën horizontin e saj. Më parë, ai besonte se ky informacion po zhdukej në mënyrë të pakthyeshme, por tani ai doli në përfundimin e kundërt. Megjithatë, duhet theksuar se ky problem mund të zgjidhet përfundimisht vetëm në bazë të teorisë kuantike të gravitetit, e cila ende nuk është ndërtuar.”

Puna e Hawking meriton një koment më vete. Nga parimet e përgjithshme të mekanikës kuantike rrjedh se asnjë informacion nuk zhduket pa gjurmë, por vetëm kthehet në një formë më pak "të lexueshme". Megjithatë, vrimat e zeza shkatërrojnë në mënyrë të pakthyeshme materien dhe, me sa duket, merren me informacionin po aq ashpër. Në vitin 1976, Hawking botoi një artikull në të cilin ky përfundim u mbështet nga aparati matematikor. Disa teoricienë ishin dakord me të, disa jo; në veçanti, teoricienët e fijeve besonin se informacioni ishte i pathyeshëm. Verën e kaluar, në një konferencë në Dublin, Hawking tha se informacioni ruhet ende dhe largohet nga sipërfaqja e vrimës së avullimit së bashku me rrezatimin termik. Në këtë takim, Hawking prezantoi vetëm një diagram të llogaritjeve të tij të reja, duke premtuar se do t'i publikojë ato të plota me kalimin e kohës. Dhe tani, siç tha Valery Frolov, kjo vepër është bërë e disponueshme në formën e një printimi paraprak.

Së fundi, ne i kërkuam profesor Frolovit të shpjegonte pse ai i konsideron vrimat e zeza një nga shpikjet më fantastike të inteligjencës njerëzore.

“Astronomët kanë zbuluar prej kohësh objekte që nuk kërkonin ide të reja fizike për t'u kuptuar. Kjo vlen jo vetëm për planetët, yjet dhe galaktikat, por edhe për trupa të tillë ekzotikë si xhuxhët e bardhë dhe yjet neutron. Por një vrimë e zezë është diçka krejtësisht ndryshe, është një zbulim në të panjohurën. Dikush tha se brendësia e tij është vendi më i mirë për të vendosur nëntokën. Studimi i vrimave, veçanërisht singulariteteve, thjesht detyron përdorimin e koncepteve dhe modeleve të tilla jo standarde që deri vonë nuk ishin diskutuar praktikisht në fizikë - për shembull, graviteti kuantik dhe teoria e fijeve. Këtu lindin shumë probleme që janë të pazakonta për fizikën, madje të dhimbshme, por, siç është tashmë e qartë, absolutisht reale. Prandaj, studimi i vrimave kërkon vazhdimisht qasje thelbësisht të reja teorike, duke përfshirë ato që janë në kufi të njohurive tona për botën fizike.

Artikulli i mëparshëm: Sa është shpejtësia e dritës Artikulli vijues: Lëkundjet harmonike Formula e fizikës së frekuencës së lëkundjeve