Juodosios skylės yra bene didžiausia paslaptis žinomoje visatoje!
Iki šiol apie juos žinome labai mažai, nes mūsų technologija dar neleidžia mums nuodugniai ištirti jų savybių, daugiausia dėl to, kad jie visi yra labai toli nuo mūsų saulės sistemos.
Kita priežastis, kodėl labai sunku studijuoti juodosios skylės visatoje, yra tai, kad jos neskleidžia šviesos impulsų kaip žvaigždės, priešingai, jų galingas gravitacinis laukas gali sugerti net netoliese esančią šviesą, tačiau tai paaiškinsime vėliau.
Tačiau nuo 1970 m. ir pasiūlytų teorijų dėka Stephenas Hawkinsas apie juodąsias skyles galėjome suprasti daug daugiau apie jas, įskaitant įrodomus duomenis apie jų formą, sudėtį, formavimosi procesą ir netgi ryšį su laiko tęstinumo pokyčiais.
Kometos gali būti tokios pat įdomios kaip juodosios skylės! Nepraleiskite viso mūsų straipsnio apie kometos dalys
Bet ką mes iš tikrųjų žinome apie juodąsias skyles?
Jei kada nors matėte Christopherio Nolano filmą: Tarpžvaigždinis (2010) o tu likai visiškai nieko nesupratęs, tada taip yra todėl, kad vis dar nepakankamai žinai juodosios skylės.
Sakau jums, filmas paremtas Einšteino bendrosios reliatyvumo teorija, kuri teigia, kad mūsų visata turi ne 3, o 4 matmenis, o laikas yra ketvirtasis realybės plotmėje.
Todėl universalios mechanikos taisyklės turi įtakos laikui, lygiai taip pat, kaip ir svarbu, įskaitant šviesą.
Tokiu būdu laikas būtų ne universali konstanta, o matmuo, kuris pagal fizikos dėsnius gali būti deformuojamas, ištemptas arba susitraukęs kaip elastinė juosta. gravitacija.
Norite sužinoti daugiau apie juodąsias skyles kosmose?
Tada nenustokite skaityti šio straipsnio iki galo, nes paaiškiname viską, ką reikia žinoti šia įdomia tema, kad kitą kartą pamatę „Interstellar“ nesijaustumėte tiesiogine prasme pasiklydę erdvėje.
Kas yra juodosios skylės?
Juodosios skylės tikrai nėra skylės, ar žinojote?
Tiesą sakant, pagal teoremą Hawkinsas ir Elisas Nuo 1970 m. manoma, kad juodosios skylės yra sferoidinės formos dėl savo masės pritraukimo link centro ir dėl savo gravitacijos poveikio. Tas pats, kas atsitinka su žvaigždėmis, bet milijonus kartų didesniu mastu.
Juodosios skylės yra erdvės taškas, sudarytas iš itin tankios masės spiečiaus, kuri sukuria tokią galingą gravitacijos jėgą, kad gali sukurti erdvės ir laiko tęstinumo kreivumą.
Juodųjų skylių gravitacinis laukas yra toks stiprus, kad jokia materijos dalelė nepajėgia išvengti deformacijos, jei priartėja per arti. Tiesą sakant, trauka yra tokia galinga, kad ji gali sugerti fotonų daleles, kurios sudaro saulės spindulius.
Teisingai, jos vadinamos juodosiomis skylėmis, nes gali tiesiogine prasme praryti aplink jas esančią šviesą.
Kokio tankio yra juodosios skylės?
Fizinė savybė, kuri suteikia supermasyvios juodosios skylės jų gravitacinės ir šiluminės savybės yra ypatingas medžiagos tankis, kurį jie turi santykinai mažame erdvės plote.
Kad medžiagos kiekis, sudarantis mūsų žvaigždę, taptų juodąja skyle, ji turėtų itin susilankstyti savyje ir suspausti visas savo daleles nuo 1.300 milijonų kilometrų. į erdvę, kurios skersmuo ne didesnis kaip 2 kilometrai.
Todėl saulė turėtų sumažinti savo dydį beveik 900.000 XNUMX kartų, tačiau nešvaistytų ją sudarančios medžiagos.
Erdvės-Laiko kreivumas
Ar kada nors susimąstėte, kaip juodoji skylė gali sulėtinti laiką?
Prisimeni Gargantua en tarpžvaigždinis?
Filme erdvėlaivis Ištvermė yra priverstas nustoti rinkti duomenis apie gyvenimo perspektyvą malūno planeta, kuri atsitiktinai skrieja labai arti a supermasyvi juodoji skylė vadinamas Gargantua.
Dėl to įgula susiduria su astrofizine dilema: dėl artumo Gargantua planetoje laikas bėga daug lėčiau nei Žemėje, todėl paieškos misija, kuri jiems užtruktų porą valandų, Žemėje reikštų kelias metų.
Bet kaip tai įmanoma?
Jei jums tai atrodo keista sąvoka, taip yra todėl, kad mes įpratę laiką laikyti nekintama visatos konstanta, iš esmės todėl, kad neturime jokio įrankio, galinčio jį deformuoti, kaip darome su kitomis tikrovės plokštumomis.
Tačiau 1915 m. Alberto Einšteino pasiūlyta Bendrosios reliatyvumo teorija teigia, kad laikas yra tikrovės matmuo, besitęsiantis per X ir Y plokštumas (pločio ir ilgio matmenis).
Todėl, jei masės kūnas veiks tikrovės plokštumoje, jis sukurs Z matmens (gylio) kintamąjį, kuris gali deformuoti pirmuosius du ir todėl gali tai padaryti laikui bėgant.
Pažvelkime į tai taip:
Įsivaizduokite, kad ištiesiate audinio gabalą, sukurdami plokščią erdvę (X ir Y matmenys); o ant audinio numeti kamuoliuką. Rutulio svorio veiksmas ant audinio sukurs įgaubtą apatinę plokštumos dalį.
Šis efektas astrofizikoje vadinamas Erdvės-laiko kreivumas.
Dabar, dėl fizikos taisyklių, kuo sunkesnis objektas yra padėtas ant plokštumos, tuo ryškesnis jo veikimas, taigi, tuo gilesnis būtų kreivumas.
Būtent taip atsitinka su juodosios skylės ir kreivasis laikas.
Suspaustos iki ribos, juodosios skylės tampa neįtikėtinai tankiais objektais, todėl jie yra sunkūs, todėl jų poveikis X ir Y plokštumose yra tikrai ekstremalus.
Juodųjų skylių sukeltas kreivumas yra toks stiprus, kad neleidžia į vidų patenkančiai medžiagai ištrūkti, o tai sukelia erdvės ir laiko singuliarumą, kurį žinome kaip Įvykių horizontas.
Juodųjų skylių sukuriamas kreivumas yra toks „gilus“, o jų gravitacinė trauka tokia galinga, kad jos įsiurbia viską, kas artėja prie jų, todėl būdamos deformuotame erdvės sūkuryje, kurį sukuria Gargantua, planeta Malūnininkas jis patyrė deformaciją savo laiko kontinuume, sulėtindamas jį, nes turėjo patekti į Gargantua įvykių horizontą.
Tiesą sakant, tikslus skaičius yra toks, kad kiekviena praleista valanda Malūnininkas Tai prilygo 7 Žemės metams.
Įdomus faktas, kad 1 km aukščio bangos dengia visą paviršių Milleris Jie taip pat būtų paaiškinti kaip gravitacinės jėgos, kurią planetoje veikia juodoji skylė, poveikis.
Kaip susidaro juodosios skylės?
Galima sakyti, kad juodosios skylės yra likučiai, kuriuos paliko žvaigždės joms mirus.
Dar prieš porą dešimtmečių buvo manoma, kad juodosios skylės susiformavo ankstyvosiose visatos stadijose ir šis reiškinys nepasikartotų.
Tačiau tyrimas Laiko istorija: nuo Didžiojo sprogimo iki juodųjų skylių, sukurta bendradarbiaujant Hawkingsui, Oppenheimeriui ir Rogeriui Penrose'ui, parodė, kad juodosios skylės sukuriamos procese, vadinamame gravitacinis kolapsas.
Norėdami suprasti gravitacinį kolapsą, užleidžiantį vietą juodųjų skylių susidarymui, turime šiek tiek grįžti atgal, į žvaigždžių mirties procesą.
kada į vieną Geltona žvaigždė (kaip ir mūsų saulė) išeikvoja savo vandenilio atsargas, ji pradeda deginti savo paviršiuje esančias helio daleles, vykstant daug intensyvesniam branduolių sintezės procesui. Šiam procesui besitęsianti žvaigždė, artėjanti prie paskutinio gyvenimo etapo, gali padidėti iki 300 kartų ir pakeisti spalvą, tapdama Raudonoji Milžiniška žvaigždė.
Sunaudojus visą jo paviršiuje esantį kurą, branduolių sintezės procesai sustos, o be jokio proceso, kuris atsvers savo gravitacijos jėgą, visos jo dalelės pradės traukti link savo šerdies, dar kartą sumažindamos jo dydį ir sukurdamos mes žinome kaip a Baltoji nykštukė žvaigždėmirusią žvaigždę
Tačiau dėl didelio žvaigždės masės šis procesas gali būti perkeltas į kraštutinumą, suspaudžiant Baltąją nykštuką už savo ribų ir neįtikėtinai mažoje erdvėje sukuriant dar labiau koncentruotą masę turintį kūną.
Tai tarsi bandymas sulenkti mūsų saulę tiek, kad ji būtų įdėta į jūsų automobilio bagažinę.
Dėl šio paskutinio žingsnio susidaręs gravitacinis laukas tampa toks galingas, kad jis pradeda ryti savo šviesą, kuri baigiasi paversk žvaigždę juodąja skyle.
juodųjų skylių tipai
kitoks juodųjų skylių tipai ir jie klasifikuojami pagal jų dydį ir masės kiekį.
supermasyvi juodoji skylė
Supermasyvios juodosios skylės, be abejo, yra didžiausios ir galingiausios. Juose gali būti kelis milijonus kartų didesnė mūsų saulės masė tik 2 ar 3 kartus didesnėje erdvėje, todėl jie taip pat yra labai galingi.
Įprasta rasti supermasyvių juodųjų skylių, dominuojančių daugelio didelių galaktikų, ypač elipsinių galaktikų, centruose. Aiškų pavyzdį galima rasti namuose, nes Paukščių Takas sukasi aplinkui Šaulys A, tikrai didžiulė supermasyvi juodoji skylė, kurios matmenys apie 120 AU.
Vidutinės masės juodosios skylės
Pagal savo masę jie yra toliau pagal skalę. Jie yra mažiau tankūs nei supermasyvios juodosios skylės, tačiau jie vis tiek yra įspūdingi.
Šiai klasifikacijai priskiriamos juodosios skylės, kurių ekvivalentinė masė yra nuo 100 iki 1.000.000 XNUMX XNUMX saulės masių.
žvaigždžių masės juodosios skylės
Jie yra gana dažni ir iš Žemės planetos galėjome stebėti keletą juodųjų skylių, kurios atitinka šią klasifikaciją.
Žvaigždžių masės juodųjų skylių viduje yra nuo 30 iki 70 saulės masių. Jie susidaro dėl gravitacinio masyvių žvaigždžių, žinomų astrofizikoje kaip, griūties Supernovos.
mikro juodosios skylės
Mikro juodosios skylės yra šios klasifikacijos kategorija, tačiau jos lieka hipoteze.
Según la Hawkinso teorija Kalbant apie juodąsias skyles, šiose mikrojuodosiose skylėse būtų stebėtinai daug medžiagos itin mažoje erdvėje, todėl jose esanti materija galėtų būti valdoma pagal kvantinės fizikos taisykles.
Viena iš didžiojo hadronų greitintuvo CERN misijų yra sukurti elementus, kad susidarytų dirbtinė mikro juodoji skylė, kurioje būtų galima išbandyti keletą teorijų apie kvantinę fiziką arba, galiausiai, atskirti dalelę Juodoji medžiaga.