Черните дупки са може би най-голямата мистерия в известната вселена!
Досега знаем много малко за тях, тъй като нашата технология все още не ни позволява да изучаваме характеристиките им в дълбочина, главно защото всички те са много далеч от нашата слънчева система.
Друга причина, поради която е толкова трудно да се изучават черни дупки във Вселената, е, че те не излъчват светлинни импулси като звездите, напротив, тяхното мощно гравитационно поле е способно да абсорбира дори близката светлина, но това е нещо, което ще обясним по-късно.
Въпреки това, от 1970 г. и благодарение на теориите, предложени от Стивън Хокинс относно черните дупки, ние успяхме да разберем много повече за тях, включително доказуеми данни за тяхната форма, състав, процес на образуване и дори връзката им в промените на времевата приемственост.
Кометите могат да бъдат също толкова интересни, колкото черните дупки! Не пропускайте цялата ни статия за частите на кометата
Но какво всъщност знаем за черните дупки?
Ако някога сте гледали филма на Кристофър Нолан: Междузвезден (2010) и си останал без да разбереш нищо, тогава е защото все още не знаеш достатъчно черните дупки.
Казвам ви, филмът е базиран на общата теория на относителността на Айнщайн, която гласи, че нашата Вселена няма 3 измерения, а 4, като времето е четвъртото измерение в равнината на реалността.
Следователно правилата на универсалната механика влияят на времето, точно както имат значение, включително светлината.
По този начин времето няма да бъде универсална константа, а измерение, което може да се деформира, разтяга или свива като еластична лента, съгласно законите на физиката, като земно притегляне.
Интересувате ли се да научите повече за черните дупки в космоса?
Тогава не спирайте да четете тази статия до края, защото ние обясняваме всичко, което трябва да знаете за тази интересна тема, така че следващия път, когато видите Interstellar, да не се чувствате буквално изгубени в космоса.
Какво представляват черните дупки?
Черните дупки всъщност не са дупки, знаехте ли това?
Всъщност, според теоремата на Хокинс и Елис От 1970 г. се смята, че черните дупки имат сфероидна форма поради привличането на собствената им маса към центъра им, поради действието на собствената им гравитация. Същото нещо, което се случва със звездите, но в мащаб милиони пъти по-висок.
Черните дупки са точка в пространството, съставена от струпване на изключително плътна маса, която генерира толкова мощна гравитационна сила, че е способна да създаде кривина в непрекъснатостта на пространство-времето.
Гравитационното поле на черните дупки е толкова силно, че нито една частица материя не може да избегне деформацията, ако се приближи твърде близо. Всъщност привличането е толкова мощно, че е способно да абсорбира фотонните частици, които образуват лъчите на слънчевата светлина.
Точно така, те се наричат черни дупки, защото са способни буквално да поглъщат светлината около себе си.
Колко плътни са черните дупки?
Физическата характеристика, която дава на свръхмасивни черни дупки техните гравитационни и топлинни свойства, е екстремната плътност на материята, която те съдържат в относително малка площ от пространството.
За да се превърне количеството материя, което изгражда нашата собствена звезда, черна дупка, тя ще трябва да се сгъне в себе си по екстремен начин, компресирайки всичките си частици от размер от 1.300 милиона километра. в пространство не по-голямо от 2 километра в диаметър.
Следователно слънцето ще трябва да намали размера си почти 900.000 XNUMX пъти, но без да губи нищо от материята, която го изгражда.
Пространствено-времева кривина
Чудили ли сте се как черна дупка е способна да забавя времето?
Помниш ли Гаргантюа en междузвезден?
Във филма космическият кораб издръжливост е принуден да спре да събира данни за перспективата на живота в планета Милър, която по съвпадение обикаля много близо до a супермасивна черна дупка наречена Гаргантюа.
Поради това екипажът е изправен пред астрофизична дилема: поради близостта си до Гаргантюа времето минава много по-бавно на планетата, отколкото на Земята, така че мисията за търсене, която за тях ще отнеме няколко часа, на Земята би означавала няколко години.
Но как е възможно това?
Ако ви се струва странно понятие, то е защото сме свикнали да разглеждаме времето като неизменна константа на Вселената, основно защото нямаме инструмент, който да го деформира, както правим с другите равнини на реалността.
Въпреки това, теорията на общата теория на относителността, предложена от Алберт Айнщайн през 1915 г., предполага, че времето е измерение на реалността, което се простира върху равнините X и Y (размерите на ширината и дължината).
Следователно, ако тяло с маса упражнява действие в равнината на реалността, то ще създаде променлива с измерение Z (дълбочина), която може да деформира първите две и следователно може да направи това с течение на времето.
Нека го погледнем по този начин:
Представете си, че разстилате парче плат, създавайки плоско пространство (размери X и Y); и върху плата пускате топка. Действието на тежестта на топката върху тъканта ще създаде вдлъбната долна страна на равнината.
Този ефект е известен в астрофизиката Кривина на пространство-време.
Сега, поради правилата на физиката, колкото по-тежък е обектът, който е поставен върху равнината, толкова по-изразено е неговото действие върху него и следователно, толкова по-дълбока би била кривината.
Точно това се случва с черни дупки и криво време.
Когато се компресират до краен предел, черните дупки се превръщат в невероятно плътни обекти - и следователно тежки, така че действието, което упражняват върху X и Y равнините, е наистина екстремно.
Кривината, причинена от черните дупки, е толкова силна, че не позволява на материята, която влиза да избяга, това причинява пространствено-времева сингулярност, която познаваме като Хоризонт на събитията.
Кривината, която създават черните дупки, е толкова „дълбока“ и тяхното гравитационно привличане е толкова мощно, че те засмукват всичко, което се доближава до тях, следователно, намирайки се в изкривяващия се вихър на пространството, произведен от Гаргантюа, планетата Мелничар той изпитваше деформация във времевия си континуум, забавяйки го, като трябваше да влезе в Horizon на събитията на Гаргантюа.
Всъщност точната цифра е, че всеки час, прекаран в Мелничар Това беше еквивалентно на 7 земни години.
Като любопитен факт, високите 1 км вълни, които покриват цялата повърхност на Милър, Те също биха били обяснени като ефект на гравитационната сила, упражнявана от черната дупка на планетата.
Как се образуват черни дупки?
Може да се каже, че черните дупки са остатъкът, оставен от звездите, след като умрат.
До преди няколко десетилетия се смяташе, че черните дупки са се образували в ранните етапи на Вселената и че това явление няма да се повтори.
Въпреки това, проучването История на времето: от Големия взрив до черните дупки, създадено в сътрудничество от Хокингс, Опенхаймер и Роджър Пенроуз, показа, че черните дупки се създават в процес, наречен гравитационен колапс.
За да разберем гравитационния колапс, който отстъпва на образуването на черни дупки, трябва да се върнем малко назад, към процеса на смъртта на звездите.
кога до един Жълта звезда (като нашето слънце) изчерпва водородните си запаси, то започва да изгаря частиците хелий на повърхността си в много по-интензивен процес на ядрен синтез. Докато този процес продължава, звездата, която наближава последния си етап от живота си, може да увеличи до 300 пъти размера си и да промени цвета си, превръщайки се в Червен гигант звезда.
Като изразходва цялото гориво на повърхността му, процесите на ядрен синтез ще спрат и без никакъв процес, който да противодейства на силата на собствената си гравитация, всичките му частици ще започнат да се привличат към собственото му ядро, намалявайки отново размера му и създавайки това, което познаваме като a Звезда бяло джуджемъртва звезда
Въпреки това, голямото количество маса на звезда може да доведе до крайност на този процес, компресиране на Бялото джудже отвъд собствените му граници и създаване на тяло с още по-концентрирана маса в невероятно малко пространство.
Това е като да се опитваме да огънем нашето слънце достатъчно, за да го поставим в багажника на автомобила си.
Тази последна стъпка прави полученото гравитационно поле толкова мощно, че започва да поглъща собствената си светлина, което в крайна сметка превърне звезда в черна дупка.
видове черни дупки
Има различни видове черни дупки и те са класифицирани според техния размер и количеството маса, което съдържат.
супермасивна черна дупка
Свръхмасивните черни дупки са може би най-големите и най-мощните. Те могат да съдържат няколко милиона пъти масата на нашето слънце в пространство само 2 или 3 пъти по-голямо, което също ги прави много мощни.
Обичайно е да се открият свръхмасивни черни дупки, доминиращи в центровете на много големи галактики, особено елипсовидни галактики. Ясен пример може да се намери у дома, тъй като Млечният път се върти наоколо Стрелец А, наистина огромна свръхмасивна черна дупка с размери около 120 AU.
Черни дупки със средна маса
Те са следващите в скалата според тяхната маса. Те са по-малко плътни от свръхмасивните черни дупки, но все пак са наистина впечатляващи.
Черните дупки с еквивалентна маса между 100 и 1.000.000 XNUMX XNUMX слънчеви маси попадат в тази класификация.
черни дупки със звездна маса
Те са доста често срещани и от планетата Земя успяхме да наблюдаваме няколко черни дупки, които се вписват в тази класификация.
Черните дупки със звездна маса съдържат между 30 и 70 слънчеви маси във вътрешността си. Те се образуват от гравитационния колапс на масивни звезди, известни в астрофизиката като Свръхнови.
микро черни дупки
Микрочерните дупки са категория на тази класификация, но те остават хипотеза.
Според Теория на Хокинс Що се отнася до черните дупки, тези микро черни дупки ще съдържат изненадващи количества материя в изключително малко пространство, така че материята вътре в тях може да се управлява от правилата на квантовата физика.
Една от мисиите на големия адронен колайдер в ЦЕРН е да създаде елементи за образуване на изкуствена микро черна дупка, където могат да бъдат тествани няколко теории за квантовата физика или в крайна сметка частица може да бъде изолирана от тъмна материя.