Crne rupe su vjerojatno najveća misterija u poznatom svemiru!
Do sada znamo vrlo malo o njima, jer nam naša tehnologija još ne dopušta dublje proučavanje njihovih karakteristika, uglavnom zato što su svi jako udaljeni od našeg Sunčevog sustava.
Još jedan razlog zašto je tako teško proučavati crne rupe u svemiru, je da oni ne emitiraju svjetlosne impulse kao zvijezde, naprotiv, njihovo snažno gravitacijsko polje je sposobno apsorbirati čak i obližnju svjetlost, ali to je nešto što ćemo kasnije objasniti.
Međutim, od 1970. i zahvaljujući teorijama koje je predložio Stephen Hawkins o crnim rupama, uspjeli smo razumjeti mnogo više o njima, uključujući dokazive podatke o njihovom obliku, sastavu, procesu formiranja, pa čak i njihovom odnosu u promjenama vremenskog kontinuiteta.
Kometi mogu biti jednako zanimljivi kao crne rupe! Ne propustite naš cijeli članak o dijelovi kometa
Ali što zapravo znamo o crnim rupama?
Ako ste ikada gledali film Christophera Nolana: Međuzvjezdani (2010.) a ti si ostao bez razumijevanja baš ništa, onda je to zato što još uvijek ne znaš dovoljno crne rupe.
Kažem vam, film se temelji na Einsteinovoj teoriji opće relativnosti, koja kaže da naš svemir nema 3 dimenzije, već 4, pri čemu je vrijeme četvrta dimenzija u ravnini stvarnosti.
Stoga pravila univerzalne mehanike utječu na vrijeme, baš kao što utječu na tvar, uključujući svjetlost.
Na taj način vrijeme ne bi bilo univerzalna konstanta, već dimenzija koja se može deformirati, rastezati ili skupljati poput elastične trake, prema zakonima fizike, poput gravitacija.
Zanima vas saznati više o crnim rupama u svemiru?
Onda nemojte prestati čitati ovaj članak do kraja, jer vam objašnjavamo sve što trebate znati o ovoj zanimljivoj temi, kako se sljedeći put kada vidite Interstellar, ne biste osjećali doslovno izgubljeni u svemiru.
Što su crne rupe?
Crne rupe zapravo nisu rupe, jeste li to znali?
Zapravo, prema teoremu o Hawkins i Ellis Od 1970. godine vjeruje se da su crne rupe sferoidnog oblika zbog privlačenja vlastite mase prema svom središtu, zbog djelovanja vlastite gravitacije. Ista stvar koja se događa sa zvijezdama, ali na ljestvici milijune puta većoj.
Crne rupe su točka u svemiru, sastavljena od nakupine iznimno guste mase, koja stvara gravitacijsku silu toliko moćnu da je sposobna stvoriti zakrivljenost u kontinuitetu prostor-vremena.
Gravitacijsko polje crnih rupa je jako jako, da nijedna čestica materije ne može izbjeći deformaciju ako se približi previše. Zapravo, privlačnost je toliko snažna da je sposobna apsorbirati čestice fotona koje tvore zrake sunčeve svjetlosti.
Tako je, zovu se crne rupe jer su sposobne doslovno progutati svjetlost oko sebe.
Koliko su guste crne rupe?
Fizička karakteristika koja daje supermasivne crne rupe njihova gravitacijska i toplinska svojstva, ekstremna je gustoća materije koju sadrže u relativno malom prostoru prostora.
Da bi količina materije koja čini našu zvijezdu postala crna rupa, morala bi se na ekstreman način saviti u sebe, sabijajući sve svoje čestice s veličine od 1.300 milijuna kilometara. na prostor ne veći od 2 kilometra u promjeru.
Stoga bi Sunce moralo smanjiti svoju veličinu gotovo 900.000 XNUMX puta, ali bez da troši ništa od materije koja ga čini.
Prostorno-vremenska zakrivljenost
Jeste li se ikada zapitali kako je crna rupa sposobna usporiti vrijeme?
Sjećaš li se Gargantua en međuzvjezdani?
U filmu, svemirski brod Izdržljivost prisiljen je zaustaviti se kako bi prikupio podatke o perspektivi života u planet miller, koji slučajno kruži vrlo blizu a supermasivna crna rupa zvani Gargantua.
Zbog toga se posada suočava s astrofizičkom dilemom: zbog blizine Gargantue vrijeme na planetu teče puno sporije nego na Zemlji, pa bi misija potrage, koja bi za njih trajala nekoliko sati, na Zemlji značila nekoliko godine.
Ali kako je to moguće?
Ako vam se to čini čudnim konceptom, to je zato što smo navikli promatrati vrijeme kao nepromjenjivu konstantu svemira, u osnovi zato što nemamo nikakav alat koji bi ga mogao deformirati, kao što imamo s drugim ravnima stvarnosti.
Međutim, teorija opće relativnosti, koju je predložio Albert Einstein 1915., sugerira da je vrijeme dimenzija stvarnosti koja se proteže preko X i Y ravnina (dimenzija širine i duljine).
Stoga, ako tijelo s masom izvrši djelovanje na ravni stvarnosti, ono će stvoriti varijablu dimenzije Z (dubina) koja može deformirati prve dvije i, prema tome, to također može učiniti tijekom vremena.
Pogledajmo to ovako:
Zamislite da raširite komad tkanine, stvarajući ravan prostor (dimenzije X i Y); a na tkaninu ispustiš loptu. Djelovanje težine lopte na tkaninu će stvoriti konkavnu donju stranu ravnine.
Taj je učinak ono što je u astrofizici poznato kao Zakrivljenost prostor-vremena.
Sada, zbog pravila fizike, što je teži objekt koji je postavljen na ravninu, to je izraženije njegovo djelovanje na nju, a samim tim i dublja zakrivljenost.
Upravo se to događa s crne rupe i zakrivljeno vrijeme.
Kada se komprimiraju do krajnjih granica, crne rupe postaju nevjerojatno gusti objekti - a samim tim i teški - pa je djelovanje koje vrše na X i Y ravninama stvarno ekstremno.
Zakrivljenost uzrokovana crnim rupama toliko je jaka da ne dopušta materiji koja ulazi da pobjegne, što uzrokuje prostorno-vremensku singularnost koju poznajemo kao Horizont događaja.
Zakrivljenost koju stvaraju crne rupe toliko je "duboka", a njihova gravitacijska privlačnost toliko je snažna da usisavaju sve što im se približi, stoga se nalaze u krivudavom vrtlogu prostora koji proizvodi Gargantua, planeta Mlinar doživljavao je warp u svom vremenskom kontinuumu, usporavajući ga tako što je morao ući u Gargantuin Event Horizon.
Zapravo, točna brojka je da svaki sat proveden u Mlinar To je bilo ekvivalentno 7 zemaljskih godina.
Kao zanimljiva činjenica, valovi visoki 1 km koji prekrivaju cijelu površinu Mlinar, Oni bi se također mogli objasniti kao učinak gravitacijske moći crne rupe na planetu.
Kako nastaju crne rupe?
Za crne rupe moglo bi se reći da su talog koji zvijezde ostavljaju nakon što umru.
Do prije nekoliko desetljeća vjerovalo se da su crne rupe nastale u ranim fazama svemira i da se ovaj fenomen više neće ponoviti.
Međutim, studija Povijest vremena: od Velikog praska do crnih rupa, stvoren u suradnji Hawkingsa, Oppenheimera i Rogera Penrosea, pokazao je da crne rupe nastaju u procesu tzv. gravitacijski kolaps.
Da bismo razumjeli gravitacijski kolaps koji ustupa mjesto nastanku crnih rupa, moramo se vratiti malo unatrag, u proces smrti zvijezda.
kada do jednog Žuta zvijezda (kao naše sunce) iscrpljuje svoje zalihe vodika, počinje spaljivati čestice helija na svojoj površini, u mnogo intenzivnijem procesu nuklearne fuzije. Kako se ovaj proces nastavlja, zvijezda, koja se približava posljednjoj fazi života, može se povećati i do 300 puta od svoje veličine i promijeniti svoju boju, postajući Zvezda Crvenog diva.
Trošenjem svega goriva na svojoj površini, procesi nuklearne fuzije će se zaustaviti, a bez ikakvog procesa koji bi suprotstavio sili vlastite gravitacije, sve će se njegove čestice početi vući prema vlastitoj jezgri, ponovno smanjujući njezinu veličinu i stvarajući ono što poznajemo kao a Zvijezda bijelog patuljkamrtva zvijezda
Međutim, velika količina mase zvijezde može dovesti do toga da se ovaj proces dovede do ekstrema, komprimirajući Bijelog patuljka izvan njegovih vlastitih granica i stvarajući tijelo s još koncentriranijim masom u nevjerojatno malom prostoru.
To je kao da pokušavate savijati naše sunce dovoljno da ga stavite u prtljažnik vašeg vozila.
Ovaj posljednji korak čini rezultirajuće gravitacijsko polje toliko moćnim da počinje gutati vlastitu svjetlost, koja završava pretvoriti zvijezdu u crnu rupu.
vrste crnih rupa
drugačiji vrste crnih rupa a oni su razvrstani prema njihovoj veličini i količini mase koju sadrže.
supermasivna crna rupa
Supermasivne crne rupe su vjerojatno najveće i najmoćnije. Oni mogu sadržavati nekoliko milijuna puta veću masu od našeg Sunca u prostoru koji je samo 2 ili 3 puta veći, što ih također čini vrlo moćnim.
Uobičajeno je pronaći supermasivne crne rupe koje dominiraju središtima mnogih velikih galaksija, posebno eliptičnih galaksija. Jasan primjer se može naći kod kuće, budući da se Mliječna staza vrti okolo Strijelac A, stvarno ogromna supermasivna crna rupa veličine oko 120 AJ.
Crne rupe srednje mase
Oni su sljedeći na ljestvici prema svojoj masi. Manje su gustoće od supermasivnih crnih rupa, ali su i dalje stvarno impresivne.
Crne rupe s ekvivalentnom masom između 100 i 1.000.000 solarnih masa spadaju u ovu klasifikaciju.
crne rupe zvjezdane mase
Oni su prilično česti i s planeta Zemlje uspjeli smo promatrati nekoliko crnih rupa koje se uklapaju u ovu klasifikaciju.
Crne rupe zvjezdane mase u svojoj unutrašnjosti sadrže između 30 i 70 solarnih masa. Nastaju gravitacijskim kolapsom masivnih zvijezda, poznatih u astrofizici kao Supernove.
mikro crne rupe
Mikro crne rupe su kategorija ove klasifikacije, međutim, one ostaju hipoteza.
po Hawkinsova teorija Što se tiče crnih rupa, ove mikro crne rupe bi sadržavale iznenađujuće količine materije u iznimno malom prostoru, tako da bi se materija unutar njih mogla upravljati pravilima kvantne fizike.
Jedna od misija velikog hadronskog sudarača u CERN-u je stvaranje elemenata za formiranje umjetne mikro crne rupe, gdje bi se moglo testirati nekoliko teorija o kvantnoj fizici ili, na kraju, izolirati česticu iz tamna materija.