Οι μαύρες τρύπες είναι ίσως το μεγαλύτερο μυστήριο στο γνωστό σύμπαν!
Μέχρι τώρα γνωρίζουμε πολύ λίγα για αυτά, γιατί η τεχνολογία μας δεν μας επιτρέπει ακόμη να μελετήσουμε τα χαρακτηριστικά τους σε βάθος, κυρίως επειδή είναι όλα πολύ μακριά από το ηλιακό μας σύστημα.
Ένας άλλος λόγος για τον οποίο είναι πολύ δύσκολο να μελετήσει κανείς το μαύρες τρύπες στο σύμπαν, είναι ότι αυτά δεν εκπέμπουν παλμούς φωτός όπως τα αστέρια, αντίθετα, το ισχυρό βαρυτικό τους πεδίο είναι ικανό να απορροφήσει ακόμη και το κοντινό φως, αλλά αυτό είναι κάτι που θα εξηγήσουμε αργότερα.
Ωστόσο, από το 1970 και χάρη στις θεωρίες που πρότεινε Στίβεν Χόκινς σχετικά με τις μαύρες τρύπες, μπορέσαμε να καταλάβουμε πολύ περισσότερα για αυτές, συμπεριλαμβανομένων αποδεικτικών δεδομένων σχετικά με το σχήμα, τη σύνθεση, τη διαδικασία σχηματισμού τους και ακόμη και τη σχέση τους στις αλλαγές της χρονικής συνέχειας.
Οι κομήτες μπορεί να είναι εξίσου ενδιαφέροντες με τις μαύρες τρύπες! Μην χάσετε το πλήρες άρθρο μας για τα μέρη ενός κομήτη
Τι γνωρίζουμε όμως πραγματικά για τις μαύρες τρύπες;
Αν έχετε δει ποτέ την ταινία του Κρίστοφερ Νόλαν: Διεθνές (2010) και μείνατε χωρίς να καταλάβετε τίποτα απολύτως, τότε είναι επειδή ακόμα δεν γνωρίζετε αρκετά τις μαύρες τρύπες.
Σας λέω, η ταινία βασίζεται στη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, που λέει ότι το σύμπαν μας δεν έχει 3 διαστάσεις, αλλά 4, με τον χρόνο να είναι η τέταρτη διάσταση στο επίπεδο της πραγματικότητας.
Επομένως, οι κανόνες της καθολικής μηχανικής επηρεάζουν τον χρόνο, όπως έχουν σημασία, συμπεριλαμβανομένου του φωτός.
Με αυτόν τον τρόπο, ο χρόνος δεν θα ήταν μια καθολική σταθερά, αλλά μια διάσταση που μπορεί να παραμορφωθεί, να τεντωθεί ή να συστέλλεται σαν ελαστική ταινία, σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής, όπως η βαρύτητα.
Ενδιαφέρεστε να μάθετε περισσότερα για τις μαύρες τρύπες στο διάστημα;
Τότε μην σταματήσετε να διαβάζετε αυτό το άρθρο μέχρι το τέλος, γιατί σας εξηγούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για αυτό το ενδιαφέρον θέμα, ώστε την επόμενη φορά που θα δείτε το Interstellar, να μην νιώσετε κυριολεκτικά χαμένοι στο διάστημα.
Τι είναι οι μαύρες τρύπες;
Οι μαύρες τρύπες δεν είναι πραγματικά τρύπες, το ξέρατε;
Μάλιστα, σύμφωνα με το θεώρημα του Χόκινς και Έλις Από το 1970, οι μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι έχουν σχήμα σφαιροειδούς λόγω της έλξης της δικής τους μάζας προς το κέντρο τους, λόγω της δράσης της δικής τους βαρύτητας. Το ίδιο πράγμα που συμβαίνει με τα αστέρια, αλλά σε κλίμακα εκατομμύρια φορές υψηλότερη.
Οι μαύρες τρύπες είναι ένα σημείο στο διάστημα, που αποτελείται από ένα σύμπλεγμα εξαιρετικά πυκνής μάζας, το οποίο παράγει μια βαρυτική δύναμη τόσο ισχυρή που είναι ικανή να δημιουργήσει μια καμπυλότητα στη συνέχεια του χωροχρόνου.
Το βαρυτικό πεδίο των μαύρων τρυπών είναι τόσο ισχυρό, ότι κανένα σωματίδιο ύλης δεν μπορεί να ξεφύγει από την παραμόρφωση αν πλησιάσει πολύ. Στην πραγματικότητα, η έλξη είναι τόσο ισχυρή που είναι ικανή να απορροφήσει τα σωματίδια φωτονίων που σχηματίζουν τις ακτίνες του ηλιακού φωτός.
Σωστά, ονομάζονται μαύρες τρύπες επειδή είναι ικανές να καταπιούν κυριολεκτικά το φως γύρω τους.
Πόσο πυκνές είναι οι μαύρες τρύπες;
Το φυσικό χαρακτηριστικό που δίνει στο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες Οι βαρυτικές και θερμικές τους ιδιότητες, είναι η ακραία πυκνότητα της ύλης που περιέχουν σε μια σχετικά μικρή περιοχή του χώρου.
Για να γίνει μαύρη τρύπα η ποσότητα της ύλης που συνθέτει το δικό μας αστέρι, θα έπρεπε να διπλωθεί στον εαυτό της με ακραίο τρόπο, συμπιέζοντας όλα τα σωματίδια του από ένα μέγεθος 1.300 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. σε χώρο όχι μεγαλύτερο από 2 χιλιόμετρα σε διάμετρο.
Επομένως, ο ήλιος θα έπρεπε να μειώσει το μέγεθός του σχεδόν 900.000 φορές, χωρίς όμως να σπαταλήσει τίποτα από την ύλη που τον αποτελείται.
Χωροχρονική καμπυλότητα
Έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς μια μαύρη τρύπα είναι ικανή να επιβραδύνει τον χρόνο;
Θυμήθηκες Γαργαντούα en Διάστερος?
Στην ταινία το διαστημόπλοιο Αντοχή αναγκάζεται να κάνει μια στάση για τη συλλογή δεδομένων για την προοπτική της ζωής στο Μίλερ πλανήτης, που συμπτωματικά περιφέρεται πολύ κοντά στο α υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που ονομάζεται Γαργαντούα.
Εξαιτίας αυτού, το πλήρωμα αντιμετωπίζει ένα αστροφυσικό δίλημμα: Λόγω της γειτνίασής του με τον Gargantua, ο χρόνος περνάει πολύ πιο αργά στον πλανήτη από ό,τι στη Γη, επομένως η αποστολή αναζήτησης, η οποία για αυτούς θα διαρκούσε μερικές ώρες, στη Γη θα σήμαινε αρκετές χρόνια.
Πώς είναι όμως αυτό δυνατό;
Αν σας φαίνεται περίεργη ιδέα, είναι επειδή έχουμε συνηθίσει να θεωρούμε τον χρόνο ως μια αμετάβλητη σταθερά του σύμπαντος, βασικά επειδή δεν έχουμε κανένα εργαλείο που να μπορεί να τον παραμορφώσει, όπως κάνουμε με τα άλλα επίπεδα της πραγματικότητας.
Ωστόσο, η θεωρία της Γενικής Σχετικότητας, που προτάθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1915, προτείνει ότι ο χρόνος είναι μια διάσταση της πραγματικότητας που εκτείνεται στα επίπεδα Χ και Υ (τις διαστάσεις του πλάτους και του μήκους).
Επομένως, εάν ένα σώμα με μάζα ασκήσει μια δράση στο επίπεδο της πραγματικότητας, θα δημιουργήσει μια μεταβλητή της διάστασης Z (βάθος) που μπορεί να παραμορφώσει τις δύο πρώτες και, επομένως, μπορεί επίσης να το κάνει με την πάροδο του χρόνου.
Ας το δούμε ως εξής:
Φανταστείτε ότι απλώνετε ένα κομμάτι ύφασμα, δημιουργώντας έναν επίπεδο χώρο (διαστάσεις Χ και Υ). και στο πανί ρίχνεις μια μπάλα. Η δράση του βάρους της μπάλας στο ύφασμα θα δημιουργήσει μια κοίλη κάτω πλευρά του επιπέδου.
Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως στην αστροφυσική Καμπυλότητα χωροχρόνου.
Τώρα, λόγω των κανόνων της φυσικής, όσο πιο βαρύ είναι το αντικείμενο που τοποθετείται στο επίπεδο, τόσο πιο έντονη είναι η δράση του σε αυτό, και επομένως τόσο πιο βαθιά θα ήταν η καμπυλότητα.
Αυτό ακριβώς συμβαίνει με το μαύρες τρύπες και καμπύλος χρόνος.
Όταν συμπιέζονται στο όριο, οι μαύρες τρύπες γίνονται απίστευτα πυκνά αντικείμενα -και επομένως βαριά-, οπότε η δράση που ασκούν στα επίπεδα Χ και Υ είναι πραγματικά ακραία.
Η καμπυλότητα που προκαλείται από τις μαύρες τρύπες είναι τόσο ισχυρή που δεν επιτρέπει στην ύλη που εισέρχεται να διαφύγει, αυτό προκαλεί μια χωροχρονική ιδιομορφία που γνωρίζουμε ως Ορίζοντας γεγονότων.
Η καμπυλότητα που δημιουργούν οι μαύρες τρύπες είναι τόσο «βαθιά» και η βαρυτική τους έλξη τόσο ισχυρή που απορροφούν ό,τι έρχεται κοντά τους, επομένως, όντας στη στρεβλωμένη δίνη του διαστήματος που παράγεται από Γαργαντούα, ο πλανήτης Μυλωνάς αντιμετώπιζε ένα στραβοπάτημα στη χρονική του συνέχεια, που την επιβράδυνε με το να εισέλθει στον Ορίζοντα Γεγονότων του Gargantua.
Στην πραγματικότητα, ο ακριβής αριθμός είναι ότι κάθε ώρα που δαπανάται μέσα Μυλωνάς Ήταν ισοδύναμο με 7 γήινα χρόνια.
Ως περίεργο γεγονός, τα κύματα ύψους 1 χιλιομέτρου που καλύπτουν όλη την επιφάνεια του Μυλωνάς, Θα μπορούσαν επίσης να εξηγηθούν ως αποτέλεσμα της βαρυτικής δύναμης που ασκεί η μαύρη τρύπα στον πλανήτη.
Πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες;
Οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαμε να πούμε ότι είναι τα υπολείμματα που αφήνουν πίσω τους τα αστέρια μετά το θάνατό τους.
Μέχρι πριν από μερικές δεκαετίες, πιστευόταν ότι οι μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν στα πρώτα στάδια του σύμπαντος και ότι αυτό το φαινόμενο δεν θα είχε επαναληφθεί.
Ωστόσο, η μελέτη Ιστορία του Χρόνου: από τη Μεγάλη Έκρηξη στις μαύρες τρύπες, που δημιουργήθηκε σε συνεργασία με τους Hawkings, Oppenheimer και Roger Penrose, έδειξε ότι οι μαύρες τρύπες δημιουργούνται σε μια διαδικασία που ονομάζεται βαρυτική κατάρρευση.
Για να κατανοήσουμε τη βαρυτική κατάρρευση που δίνει τη θέση του στον σχηματισμό μαύρων τρυπών, πρέπει να πάμε λίγο πίσω, στη διαδικασία του θανάτου των άστρων.
πότε σε ένα Κίτρινο αστέρι (όπως ο ήλιος μας) εξαντλεί τα αποθέματα υδρογόνου του, αρχίζει να καίει τα σωματίδια ηλίου στην επιφάνειά του, σε μια πολύ πιο έντονη διαδικασία πυρηνικής σύντηξης. Καθώς αυτή η διαδικασία συνεχίζεται, το αστέρι, που πλησιάζει το τελευταίο στάδιο της ζωής του, μπορεί να αυξηθεί έως και 300 φορές το μέγεθός του και να αλλάξει το χρώμα του, Κόκκινο Γίγαντας Αστέρι.
Καταναλώνοντας όλο το καύσιμο στην επιφάνειά του, οι διεργασίες της πυρηνικής σύντηξης θα σταματήσουν και χωρίς καμία διαδικασία για την εξουδετέρωση της δύναμης της δικής του βαρύτητας, όλα τα σωματίδια του θα αρχίσουν να έλκονται προς τον πυρήνα του, μειώνοντας ξανά το μέγεθός του και δημιουργώντας ξέρουμε ως α Λευκός Νάνος Αστέριένα νεκρό αστέρι
Ωστόσο, η μεγάλη ποσότητα μάζας ενός άστρου μπορεί να οδηγήσει αυτή τη διαδικασία στα άκρα, συμπιέζοντας τον Λευκό νάνο πέρα από τα δικά του όρια και δημιουργώντας ένα σώμα με ακόμη πιο συγκεντρωμένη μάζα σε έναν απίστευτα μικρό χώρο.
Είναι σαν να προσπαθείς να λυγίσεις τον ήλιο μας αρκετά για να τον βάλεις στο πορτμπαγκάζ του οχήματός σου.
Αυτό το τελευταίο βήμα κάνει το βαρυτικό πεδίο που προκύπτει τόσο ισχυρό που αρχίζει να καταπίνει το δικό του φως, το οποίο καταλήγει μετατρέψτε ένα αστέρι σε μαύρη τρύπα.
τύπους μαύρων τρυπών
Υπάρχουν διαφορετικά τύπους μαύρων τρυπών και αυτά ταξινομούνται ανάλογα με το μέγεθός τους και την ποσότητα μάζας που περιέχουν.
υπερμεγέθη μαύρη τρύπα
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι αναμφισβήτητα οι μεγαλύτερες και πιο ισχυρές. Αυτά μπορεί να περιέχουν πολλά εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου μας σε ένα χώρο μόνο 2 ή 3 φορές μεγαλύτερο, γεγονός που τα καθιστά επίσης πολύ ισχυρά.
Είναι σύνηθες να βρίσκουμε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες να κυριαρχούν στα κέντρα πολλών μεγάλων γαλαξιών, ειδικά των ελλειπτικών γαλαξιών. Ένα ξεκάθαρο παράδειγμα μπορεί να βρεθεί στο σπίτι, αφού ο Γαλαξίας περιστρέφεται γύρω Τοξότης Α, μια πραγματικά τεράστια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα μεγέθους περίπου 120 AU.
Μαύρες τρύπες μέσης μάζας
Είναι οι επόμενοι στην κλίμακα ανάλογα με τη μάζα τους. Είναι λιγότερο πυκνές από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, αλλά εξακολουθούν να είναι πραγματικά εντυπωσιακές.
Οι μαύρες τρύπες με ισοδύναμη μάζα μεταξύ 100 και 1.000.000 ηλιακών μαζών εμπίπτουν σε αυτήν την ταξινόμηση.
μαύρες τρύπες αστρικής μάζας
Είναι αρκετά συνηθισμένες και από τον πλανήτη Γη μπορέσαμε να παρατηρήσουμε αρκετές μαύρες τρύπες που ταιριάζουν σε αυτή την ταξινόμηση.
Οι μαύρες τρύπες αστρικής μάζας περιέχουν μεταξύ 30 και 70 ηλιακές μάζες στο εσωτερικό τους. Αυτά σχηματίζονται από τη βαρυτική κατάρρευση μεγάλων αστεριών, γνωστών στην αστροφυσική ως Υπερκαινοφανείς.
μικρομαύρες τρύπες
Οι μικρομαύρες τρύπες αποτελούν μια κατηγορία αυτής της ταξινόμησης, ωστόσο, παραμένουν μια υπόθεση.
σύμφωνα με Θεωρία Hawkins Σχετικά με τις μαύρες τρύπες, αυτές οι μικρομαύρες τρύπες θα περιέχουν εκπληκτικές ποσότητες ύλης σε έναν εξαιρετικά μικρό χώρο, επομένως η ύλη μέσα σε αυτές θα μπορούσε να διέπεται από τους κανόνες της κβαντικής φυσικής.
Μία από τις αποστολές του μεγάλου επιταχυντή αδρονίων στο CERN είναι να δημιουργήσει τα στοιχεία για να σχηματίσει μια τεχνητή μικρομαύρη τρύπα, όπου θα μπορούσαν να δοκιμαστούν πολλές θεωρίες για την κβαντική φυσική ή, στο τέλος, ένα σωματίδιο θα μπορούσε να απομονωθεί από σκοτεινή ύλη.