Mustad augud on ilmselt teadaoleva universumi suurim mõistatus!
Siiani teame neist väga vähe, sest meie tehnoloogia ei võimalda meil veel nende omadusi süvitsi uurida, peamiselt seetõttu, et nad kõik on meie päikesesüsteemist väga kaugel.
Veel üks põhjus, miks seda on nii raske uurida mustad augud universumis, on see, et need ei kiirga valgusimpulsse nagu tähed, vastupidi, nende võimas gravitatsiooniväli on võimeline neelama isegi lähedalasuvat valgust, kuid seda selgitame hiljem.
Kuid 1970. aastast ja tänu pakutud teooriatele Stephen Hawkins mustade aukude kohta oleme suutnud neist palju rohkem aru saada, sealhulgas demonstreeritavaid andmeid nende kuju, koostise, moodustumise protsessi ja isegi nende seoste kohta ajalise järjepidevuse muutumises.
Komeedid võivad olla sama huvitavad kui mustad augud! Ärge jätke vahele meie täielikku artiklit komeedi osad
Aga mida me tegelikult mustadest aukudest teame?
Kui olete kunagi näinud Christopher Nolani filmi: Tähtedevaheline (2010) ja sa jäid üldse millestki aru saamata, siis on põhjuseks see, et sa ikka ei tea sellest piisavalt mustad augud.
Ma ütlen teile, film põhineb Einsteini üldrelatiivsusteoorial, mis väidab, et meie universumil pole mitte 3 dimensiooni, vaid 4, kusjuures aeg on reaalsuse tasandil neljas mõõde.
Seetõttu mõjutavad universaalmehaanika reeglid aega, nii nagu neil on tähtsust, sealhulgas valgust.
Sel viisil ei oleks aeg universaalne konstant, vaid mõõde, mida saab füüsikaseaduste kohaselt elastse ribana deformeeruda, venitada või kokku tõmmata. hauaplats.
Kas soovite rohkem teada saada kosmose mustade aukude kohta?
Seejärel ärge lõpetage selle artikli lugemist lõpuni, sest me selgitame kõike, mida peate selle huvitava teema kohta teadma, et järgmisel korral Interstellari nähes ei tunneks te end sõna otseses mõttes kosmosesse eksinud.
Mis on mustad augud?
Mustad augud pole tegelikult augud, kas teadsite seda?
Tegelikult vastavalt teoreemile Hawkins ja Ellis Alates 1970. aastast arvatakse, et mustad augud on sfäärilise kujuga, kuna nende enda mass tõmbab oma raskusjõu toimel nende keskme poole. Sama asi, mis juhtub tähtedega, kuid miljoneid kordi kõrgemal skaalal.
Mustad augud on punkt ruumis, mis koosneb ülitiheda massiga kobarast, mis tekitab nii võimsa gravitatsioonijõu, et on võimeline tekitama aegruumi järjepidevuses kõveruse.
Mustade aukude gravitatsiooniväli on nii tugev, et ükski aineosake ei pääse deformatsioonist liiga lähedale. Tegelikult on atraktsioon nii võimas, et suudab absorbeerida päikesevalguse kiirte moodustavaid footoni osakesi.
Täpselt nii, neid nimetatakse mustadeks aukudeks, sest nad on võimelised enda ümber oleva valguse sõna otseses mõttes alla neelama.
Kui tihedad on mustad augud?
Füüsiline omadus, mis annab ülimassiivsed mustad augud Nende gravitatsioonilised ja termilised omadused on nendes sisalduva aine äärmine tihedus suhteliselt väikesel ruumialal.
Selleks, et meie tähe moodustav ainekogus muutuks mustaks auguks, peaks see äärmuslikult enda külge kokku voltuma, surudes kokku kõik oma osakesed alates 1.300 miljoni kilomeetri suurusest suurusest. ruumi, mille läbimõõt ei ületa 2 kilomeetrit.
Seetõttu peaks päike oma suurust vähendama peaaegu 900.000 XNUMX korda, kuid ilma selle moodustavat ainet raiskamata.
Ruumi-aja kõverus
Kas olete kunagi mõelnud, kuidas must auk on võimeline aega aeglustama?
Kas sa mäletasid Gargantua en Tähtedevahelise?
Filmis kosmoselaev Vastupidavus on sunnitud tegema peatuse, et koguda andmeid eluperspektiivi kohta möldri planeet, mis juhuslikult tiirleb a-le väga lähedal supermassiivne must auk nimega Gargantua.
Selle tõttu seisab meeskonna ees astrofüüsikaline dilemma: Gargantua läheduse tõttu kulgeb aeg planeedil palju aeglasemalt kui Maal, mistõttu otsingumissioon, mis nende jaoks võtaks aega paar tundi, tähendaks Maal mitut aastat.
Aga kuidas see võimalik on?
Kui see tundub teile kummaline mõiste, siis sellepärast, et oleme harjunud pidama aega universumi muutumatuks konstandiks, põhimõtteliselt seetõttu, et meil pole ühtegi tööriista, mis saaks seda deformeerida, nagu me teeme seda reaalsuse teiste tasandite puhul.
Albert Einsteini 1915. aastal välja pakutud üldrelatiivsusteooria viitab aga sellele, et aeg on reaalsuse mõõde, mis ulatub üle X- ja Y-tasandi (laiuse ja pikkuse mõõtmed).
Seega, kui massiga keha avaldab reaalsuse tasandil tegevust, loob see Z (sügavuse) mõõtmega muutuja, mis võib deformeeruda kaks esimest ja seega ka aja jooksul.
Vaatame seda järgmiselt:
Kujutage ette, et laotate riidetüki laiali, luues tasase ruumi (mõõtmed X ja Y); ja riidele kukutad palli. Kuuli raskuse mõju kangale tekitab tasapinna nõgusa alakülje.
Seda efekti nimetatakse astrofüüsikas Ajaruumi kõverus.
Nüüd on füüsikareeglite tõttu nii, et mida raskem on tasapinnale asetatud objekt, seda markantsem on selle mõju sellele ja seetõttu oleks kumerus sügavam.
Täpselt nii juhtub mustad augud ja kõver aeg.
Piirini kokkusurutuna muutuvad mustad augud uskumatult tihedateks objektideks – ja seetõttu rasketeks –, nii et nende tegevus X- ja Y-tasandil on tõesti äärmuslik.
Mustade aukude tekitatud kumerus on nii tugev, et ei lase siseneval ainel välja pääseda, see põhjustab aegruumi singulaarsuse, mida tunneme kui Sündmuste horisont.
Mustade aukude tekitatud kumerus on nii "sügav" ja nende gravitatsiooniline külgetõmme nii võimas, et nad imevad endasse kõike, mis neile lähedale tuleb, olles seetõttu ruumi kõverduvas keerises, mida tekitavad. Gargantua, planeet Mölder ta koges oma ajakontiinumis kõverust, mis aeglustas seda, kuna pidi sisenema Gargantua sündmuste horisonti.
Tegelikult on täpne arv see, et iga veedetud tund Mölder See oli samaväärne 7 Maa aastaga.
Kurioosse faktina on 1 km kõrgused lained, mis katavad kogu pinna Miller, Neid seletataks ka musta augu planeedile avaldatava gravitatsioonijõu mõjuga.
Kuidas tekivad mustad augud?
Võib öelda, et mustad augud on tähtede pärast nende surma maha jäänud jääk.
Veel paarkümmend aastat tagasi usuti, et mustad augud tekkisid universumi varases staadiumis ja see nähtus ei oleks kordunud.
Siiski uuring Ajalugu: Suurest Paugust mustade aukudeni, loodud Hawkingsi, Oppenheimeri ja Roger Penrose'i koostöös, näitas, et mustad augud tekivad protsessis nn. gravitatsiooniline kollaps.
Et mõista gravitatsioonilist kollapsit, mis annab teed mustade aukude tekkele, tuleb minna veidi tagasi, tähtede surma protsessi juurde.
millal ühele Kollane täht (nagu meie päike) ammendab oma vesinikuvarusid, ta hakkab põletama oma pinnal olevaid heeliumiosakesi, seda palju intensiivsemas tuumasünteesiprotsessis. Selle protsessi jätkudes võib täht, mis läheneb oma viimasele eluetapile, suureneda kuni 300 korda ja muuta oma värvi, muutudes Punane hiiglaslik täht.
Kasutades kogu selle pinnal oleva kütuse, tuumasünteesiprotsessid peatuvad ja ilma enda gravitatsioonijõule vastu suunatud protsessita hakkavad kõik selle osakesed tõmbuma oma tuuma poole, vähendades taas selle suurust ja tekitades me teame kui a Valge kääbustähtsurnud täht
Tähe suur mass võib aga viia selle protsessi äärmuseni, surudes Valge Kääbuse üle tema enda piiride ja luues uskumatult väikeses ruumis veelgi kontsentreerituma massiga keha.
See on nagu proovimine meie päikest piisavalt painutada, et see teie sõiduki pagasiruumi panna.
See viimane samm muudab tekkiva gravitatsioonivälja nii võimsaks, et hakkab neelama enda valgust, mis lõpuks muuta täht mustaks auguks.
mustade aukude tüübid
erinev mustade aukude tüübid ja need liigitatakse nende suuruse ja sisalduva massi järgi.
supermassiivne must auk
Ülimassiivsed mustad augud on vaieldamatult suurimad ja võimsamad. Need võivad sisaldada mitu miljonit korda meie päikese massi ainult 2 või 3 korda suuremas ruumis, mis muudab need ka väga võimsaks.
On tavaline, et paljude suurte galaktikate, eriti elliptiliste galaktikate keskmes domineerivad ülimassiivsed mustad augud. Selge näite võib leida kodust, kuna Linnutee keerleb ümber Ambur A, tõeliselt tohutu supermassiivne must auk, mille mõõtmed on umbes 120 AU.
Keskmise massiga mustad augud
Nad on oma massi järgi skaalal järgmised. Need on vähem tihedad kui ülimassiivsed mustad augud, kuid need on siiski muljetavaldavad.
Sellesse klassifikatsiooni kuuluvad mustad augud, mille ekvivalentmass on vahemikus 100 kuni 1.000.000 XNUMX XNUMX päikesemassi.
tähemassi mustad augud
Need on üsna tavalised ja planeedilt Maa oleme suutnud jälgida mitmeid musti auke, mis sobivad sellesse klassifikatsiooni.
Tähemassiliste mustade aukude sisemuses on 30–70 päikesemassi. Need tekivad massiivsete tähtede gravitatsioonilisest kokkuvarisemisest, mida astrofüüsikas tuntakse kui Supernoovad.
mikro mustad augud
Mikromustad augud on selle klassifikatsiooni kategooria, kuid need jäävad hüpoteesiks.
vastavalt Hawkinsi teooria Mustade aukude kohta võib öelda, et need mikro-mustad augud sisaldaksid üllatavalt palju ainet äärmiselt väikeses ruumis, nii et nende sees olevat ainet saaks reguleerida kvantfüüsika reeglitega.
CERNi suure hadronite põrkuri üks missioone on luua kunstliku mikro-musta augu moodustamiseks vajalikud elemendid, kus saaks katsetada mitmeid kvantfüüsika teooriaid või lõpuks eraldada osakesest. tumeaine.