Sorte huller er nok det største mysterium i det kendte univers!
Indtil nu ved vi meget lidt om dem, fordi vores teknologi endnu ikke tillader os at studere deres egenskaber i dybden, hovedsagelig fordi de alle er meget langt fra vores solsystem.
En anden grund til, at det er så svært at studere sorte huller i universet, er, at disse ikke udsender lysimpulser, som stjerner gør, tværtimod er deres kraftige gravitationsfelt i stand til at absorbere selv nærliggende lys, men det er noget, vi vil forklare senere.
Dog fra 1970 og takket være teorierne foreslået af Stephen Hawkins om sorte huller, har vi været i stand til at forstå meget mere om dem, herunder påviselige data om deres form, sammensætning, dannelsesproces og endda deres forhold i ændringerne af tidsmæssig kontinuitet.
Kometer kan være lige så interessante som sorte huller! Gå ikke glip af hele vores artikel om dele af en komet
Men hvad ved vi egentlig om sorte huller?
Hvis du nogensinde har set Christopher Nolan-filmen: Interstellar (2010) og du stod tilbage uden at forstå noget som helst, så er det fordi du stadig ikke ved nok om de sorte huller.
Jeg siger jer, filmen er baseret på Einsteins generelle relativitetsteori, som siger, at vores univers ikke har 3 dimensioner, men 4, hvor tiden er den fjerde dimension i virkelighedens plan.
Derfor påvirker den universelle mekaniks regler tid, ligesom de gør noget, inklusive lys.
På denne måde ville tiden ikke være en universel konstant, men en dimension, der kan deformeres, strækkes eller trækkes sammen som et elastikbånd, ifølge fysikkens love, som f.eks. tyngdekraft.
Interesseret i at lære mere om sorte huller i rummet?
Så stop ikke med at læse denne artikel indtil slutningen, for vi forklarer alt, hvad du behøver at vide om dette interessante emne, så næste gang du ser Interstellar, føler du dig ikke bogstaveligt talt tabt i rummet.
Hvad er sorte huller?
Sorte huller er egentlig ikke huller, vidste du det?
Faktisk ifølge teoremet om Hawkins og Ellis Siden 1970 antages sorte huller at være kugleformet på grund af deres egen masses tiltrækning mod deres centrum på grund af deres egen tyngdekraft. Det samme sker med stjerner, men på en skala millioner af gange højere.
Sorte huller er et punkt i rummet, der består af en klynge af ekstremt tæt masse, som genererer en gravitationskraft så kraftig, at den er i stand til at skabe en krumning i rumtidens kontinuitet.
Sorte hullers gravitationsfelt er så stærkt, at ingen partikel af stof er i stand til at undslippe deformationen, hvis den kommer for tæt på. Faktisk er tiltrækningen så kraftig, at den er i stand til at absorbere de fotonpartikler, der danner sollysets stråler.
Det er rigtigt, de kaldes sorte huller, fordi de bogstaveligt talt er i stand til at sluge lyset omkring dem.
Hvor tætte er sorte huller?
Den fysiske egenskab, der giver supermassive sorte huller deres gravitationelle og termiske egenskaber er den ekstreme tæthed af stof, de indeholder i et relativt lille rumområde.
For at mængden af stof, der udgør vores egen stjerne, skal blive et sort hul, skal den foldes ind i sig selv på en ekstrem måde og komprimere alle dens partikler fra en størrelse på 1.300 millioner kilometer. til et rum, der ikke er større end 2 kilometer i diameter.
Derfor skulle solen reducere sin størrelse næsten 900.000 gange, men uden at spilde noget af det materiale, der udgør den.
Rum-tid krumning
Har du nogensinde spekuleret på, hvordan et sort hul er i stand til at bremse tiden?
Huskede du det Gargantua en Interstellar?
I filmen rumskibet Endurance er tvunget til at gøre et stop for at indsamle data om perspektivet på livet i møller planet, som tilfældigvis kredser meget tæt på en supermassivt sort hul kaldet Gargantua.
På grund af dette står besætningen over for et astrofysisk dilemma: På grund af dens nærhed til Gargantua går tiden meget langsommere på planeten end på Jorden, så søgemissionen, som for dem ville tage et par timer, på Jorden ville betyde flere flere år.
Men hvordan er dette muligt?
Hvis det virker som et mærkeligt koncept for dig, er det fordi vi er vant til at betragte tiden som en ufravigelig konstant af universet, dybest set fordi vi ikke har noget værktøj, der kan deformere det, som vi gør med de andre virkelighedsplaner.
Imidlertid antyder teorien om generel relativitet, foreslået af Albert Einstein i 1915, at tid er en dimension af virkeligheden, der strækker sig over X- og Y-planerne (dimensionerne af bredde og længde).
Derfor, hvis et legeme med masse udøver en handling på virkelighedens plan, vil det skabe en variabel med dimension Z (dybde), der kan deformere de to første og derfor også kan gøre det over tid.
Lad os se på det på denne måde:
Forestil dig, at du spreder et stykke stof ud og skaber et fladt rum (mål X og Y); og på klædet taber du en bold. Virkningen af boldens vægt på stoffet vil skabe en konkav underside af flyet.
Denne effekt er, hvad der i astrofysik er kendt som Krumning af rum-tid.
Nu, på grund af fysikkens regler, jo tungere objektet, der er placeret på planet, jo mere markant er dets virkning på det, og derfor vil krumningen være dybere.
Det er præcis, hvad der sker med sorte huller og buet tid.
Når de komprimeres til det yderste, bliver sorte huller til utrolig tætte genstande -og derfor tunge-, så den handling, de udøver på X- og Y-planerne, er virkelig ekstrem.
Krumningen forårsaget af sorte huller er så stærk, at den ikke tillader det stof, der kommer ind, at undslippe, dette forårsager en rum-tids-singularitet, som vi kender som Begivenhedshorisont.
Den krumning, som sorte huller skaber, er så "dyb" og deres tyngdekrafttiltrækning så kraftig, at de suger alt ind, der kommer i nærheden af dem, og er derfor i rummets skæve hvirvel frembragt af Gargantua, Planeten Miller han oplevede en kæde i sit tidskontinuum, og bremsede det ved at skulle ind i Gargantuas Event Horizon.
Faktisk er det nøjagtige tal, at hver time brugt i Miller Det svarede til 7 jordår.
Som et mærkeligt faktum er de 1 km høje bølger, der dækker hele overfladen af Miller, De ville også blive forklaret som en effekt af den tyngdekraft, som det sorte hul udøver på planeten.
Hvordan dannes sorte huller?
Sorte huller kan siges at være resterne efterladt af stjerner efter at de dør.
Indtil for et par årtier siden troede man, at sorte huller blev dannet i de tidlige stadier af universet, og at dette fænomen ikke ville have gentaget sig.
Dog undersøgelsen Tidshistorie: fra Big Bang til sorte huller, skabt i samarbejde af Hawkings, Oppenheimer og Roger Penrose, viste, at sorte huller skabes i en proces kaldet gravitationssammenbrud.
For at forstå gravitationssammenbrud, der giver plads til dannelsen af sorte huller, må vi gå lidt tilbage til stjernernes dødsproces.
hvornår til en Gul stjerne (ligesom vores sol) udtømmer sine brintreserver, den begynder at brænde heliumpartiklerne på dens overflade i en meget mere intens kernefusionsproces. Efterhånden som denne proces fortsætter, kan stjernen, som nærmer sig sit sidste livsstadium, øges op til 300 gange sin størrelse og ændre sin farve og blive en Rød kæmpe stjerne.
Ved at forbruge alt brændstoffet på dens overflade vil kernefusionsprocesserne stoppe, og uden nogen proces til at modvirke dens egen tyngdekraft, vil alle dens partikler begynde at blive trukket mod sin egen kerne, hvilket igen reducerer dens størrelse og skaber vi kender som en Hvid dværgstjerneen død stjerne
Men den store mængde masse af en stjerne kan få denne proces til at blive taget til det yderste, ved at komprimere den hvide dværg ud over dens egne grænser og skabe et legeme med endnu mere koncentreret masse i et utroligt lille rum.
Det er som at prøve at bøje vores sol nok til at lægge den i bagagerummet på dit køretøj.
Dette sidste trin gør det resulterende gravitationsfelt så kraftigt, at det begynder at sluge sit eget lys, som ender med forvandle en stjerne til et sort hul.
typer af sorte huller
Der er forskellige typer af sorte huller og disse er klassificeret efter deres størrelse og mængden af masse, de indeholder.
supermassivt sort hul
Supermassive sorte huller er uden tvivl de største og mest kraftfulde. Disse kan indeholde flere millioner gange vores sols masse i et rum, der kun er 2 eller 3 gange større, hvilket også gør dem meget kraftige.
Det er almindeligt at finde supermassive sorte huller, der dominerer centrene i mange store galakser, især elliptiske galakser. Et tydeligt eksempel kan findes herhjemme, da Mælkevejen kredser om Skytten A, et virkelig enormt supermassivt sort hul, der måler omkring 120 AU.
Mellemmasse sorte huller
De er næste på skalaen i henhold til deres masse. De er mindre tætte end supermassive sorte huller, men de er stadig virkelig imponerende.
Sorte huller med en ækvivalent masse på mellem 100 og 1.000.000 solmasser falder inden for denne klassifikation.
stjernemasse sorte huller
De er ret almindelige, og fra planeten Jorden har vi været i stand til at observere flere sorte huller, der passer ind i denne klassifikation.
Sorte huller med stjernemasse indeholder mellem 30 og 70 solmasser i deres indre. Disse dannes fra gravitationssammenbrud af massive stjerner, kendt i astrofysikken som Supernovaer.
mikro sorte huller
Mikrosorte huller er en kategori af denne klassifikation, men de forbliver en hypotese.
Ifølge Hawkins teori Om sorte huller ville disse mikrosorte huller indeholde overraskende mængder af stof i et ekstremt lille rum, så stoffet inde i dem kunne være styret af kvantefysikkens regler.
En af missionerne for den store hadron-kollider på CERN er at skabe grundstofferne til at danne et kunstigt mikrosort hul, hvor adskillige teorier om kvantefysik kan afprøves eller i sidste ende en partikel kan isoleres fra mørkt stof.