Melnie caurumi, iespējams, ir lielākais noslēpums zināmajā Visumā!
Līdz šim mēs par tiem zinām ļoti maz, jo mūsu tehnoloģija vēl neļauj mums padziļināti izpētīt to īpašības, galvenokārt tāpēc, ka tie visi atrodas ļoti tālu no mūsu Saules sistēmas.
Vēl viens iemesls, kāpēc ir tik grūti izpētīt melnie caurumi Visumā, ir tas, ka tie neizstaro gaismas impulsus kā zvaigznes, gluži pretēji, to spēcīgais gravitācijas lauks spēj absorbēt pat tuvumā esošo gaismu, taču tas ir kaut kas, ko mēs paskaidrosim vēlāk.
Tomēr no 1970. gada un pateicoties piedāvātajām teorijām Stīvens Hokinss Par melnajiem caurumiem mēs esam spējuši saprast daudz vairāk par tiem, tostarp uzskatāmus datus par to formu, sastāvu, veidošanās procesu un pat to saistību ar laika nepārtrauktības izmaiņām.
Komētas var būt tikpat interesantas kā melnie caurumi! Nepalaidiet garām mūsu pilno rakstu par komētas daļas
Bet ko mēs īsti zinām par melnajiem caurumiem?
Ja esat kādreiz redzējis Kristofera Nolana filmu: Starpzvaigžņu (2010) un tu paliki vispār neko nesaprotot, tad tas ir tāpēc, ka tu joprojām nezini pietiekami daudz melnie caurumi.
Es jums saku, filma ir balstīta uz Einšteina vispārējās relativitātes teoriju, kurā teikts, ka mūsu Visumam ir nevis 3 dimensijas, bet 4, un laiks ir ceturtā dimensija realitātes plānā.
Tāpēc universālās mehānikas noteikumi ietekmē laiku, tāpat kā tiem ir nozīme, ieskaitot gaismu.
Tādā veidā laiks nebūtu universāla konstante, bet gan dimensija, kuru var deformēt, izstiepties vai sarauties kā elastīgu joslu saskaņā ar fizikas likumiem, piemēram, smagums.
Vai vēlaties uzzināt vairāk par melnajiem caurumiem kosmosā?
Tad nepārtrauciet lasīt šo rakstu līdz beigām, jo mēs izskaidrojam visu, kas jums jāzina par šo interesanto tēmu, lai nākamreiz, kad ieraudzīsiet Interstellar, jūs nejustos burtiski apmaldījies kosmosā.
Kas ir melnie caurumi?
Melnie caurumi patiesībā nav caurumi, vai jūs to zinājāt?
Patiesībā, saskaņā ar teorēmu Hokinss un Eliss Kopš 1970. gada tiek uzskatīts, ka melnajiem caurumiem ir sfēriska forma, jo to pašu masa pievelk to centram, pateicoties to gravitācijas iedarbībai. Tas pats, kas notiek ar zvaigznēm, bet miljoniem reižu lielākā mērogā.
Melnie caurumi ir punkts telpā, kas sastāv no ārkārtīgi blīvas masas kopas, kas ģenerē tik spēcīgu gravitācijas spēku, ka tas spēj radīt izliekumu telpas-laika nepārtrauktībā.
Melno caurumu gravitācijas lauks ir tik spēcīgs, ka neviena matērijas daļiņa nespēj izbēgt no deformācijas, ja tā pietuvojas pārāk tuvu. Faktiski pievilcība ir tik spēcīga, ka tā spēj absorbēt fotonu daļiņas, kas veido saules starus.
Tieši tā, tos sauc par melnajiem caurumiem, jo tie spēj burtiski norīt apkārtējo gaismu.
Cik blīvi ir melnie caurumi?
Fiziskā īpašība, kas dod supermasīvie melnie caurumi to gravitācijas un termiskās īpašības ir ārkārtējais vielas blīvums, ko tie satur salīdzinoši mazā telpas laukumā.
Lai matērijas daudzums, kas veido mūsu pašu zvaigzni, kļūtu par melno caurumu, tai būtu ārkārtīgi jāsaliekas sevī, saspiežot visas daļiņas no 1.300 miljonu kilometru izmēra. uz telpu, kuras diametrs nav lielāks par 2 kilometriem.
Tāpēc Saulei savu izmēru būtu jāsamazina gandrīz 900.000 XNUMX reižu, taču neizšķērdējot to veidojošo vielu.
Telpas-Laika izliekums
Vai esat kādreiz domājuši, kā melnais caurums spēj palēnināt laiku?
Vai tu atcerējies Gargantua en starpzvaigžņu?
Filmā kosmosa kuģis Izturība ir spiests apstāties, lai vāktu datus par dzīves perspektīvu dzirnavu planēta, kas nejauši riņķo ļoti tuvu a supermasīvs melnais caurums sauc par Gargantua.
Sakarā ar to apkalpe saskaras ar astrofizisku dilemmu: Gargantuas tuvuma dēļ laiks uz planētas rit daudz lēnāk nekā uz Zemes, tāpēc meklēšanas misija, kas viņiem aizņemtu pāris stundas, uz Zemes tas nozīmētu vairākas gadiem.
Bet kā tas ir iespējams?
Ja tas jums šķiet dīvains jēdziens, tas ir tāpēc, ka mēs esam pieraduši uzskatīt laiku par nemainīgu Visuma konstanti, galvenokārt tāpēc, ka mums nav neviena instrumenta, kas to varētu deformēt, kā mēs to darām ar citiem realitātes plāniem.
Tomēr vispārējās relativitātes teorija, ko 1915. gadā ierosināja Alberts Einšteins, liecina, ka laiks ir realitātes dimensija, kas stiepjas pāri X un Y plaknēm (platuma un garuma izmēri).
Tāpēc, ja ķermenis ar masu iedarbosies uz realitātes plakni, tas radīs Z dimensijas (dziļuma) mainīgo, kas var deformēt pirmos divus un līdz ar to arī laika gaitā.
Paskatīsimies uz to šādi:
Iedomājieties, ka izklājat auduma gabalu, izveidojot līdzenu telpu (izmēri X un Y); un uz auduma tu nomet bumbu. Bumbiņas svara iedarbība uz audumu radīs ieliektu plaknes apakšpusi.
Šis efekts ir tas, ko astrofizikā sauc Telpas-laika izliekums.
Tagad, pateicoties fizikas noteikumiem, jo smagāks objekts ir novietots uz plaknes, jo izteiktāka ir tā darbība uz to, un tāpēc izliekums būtu dziļāks.
Tieši tā notiek ar melnie caurumi un izliektais laiks.
Saspiesti līdz robežai, melnie caurumi kļūst par neticami blīviem objektiem un līdz ar to smagiem, tāpēc to darbība X un Y plaknēs ir patiešām ekstrēma.
Melno caurumu radītais izliekums ir tik spēcīgs, ka tas neļauj tajā nonākušajai matērijai izkļūt, tas izraisa telpas un laika singularitāti, ko mēs zinām kā Pasākumu horizonts.
Melno caurumu radītais izliekums ir tik "dziļš" un to gravitācijas pievilcība ir tik spēcīga, ka tie iesūc visu, kas tiem tuvojas, tāpēc, atrodoties deformējošā telpas virpulī, ko rada Gargantua, Planēta Dzirnavnieks viņš piedzīvoja deformāciju savā laika kontinuumā, palēninot to, jo viņam bija jāieiet Gargantua notikumu horizontā.
Faktiski precīzs skaitlis ir katra pavadītā stunda Dzirnavnieks Tas bija līdzvērtīgs 7 Zemes gadiem.
Kā ziņkārīgs fakts, 1 km augstie viļņi, kas aptver visu virsmu Millers, Tos varētu izskaidrot arī kā gravitācijas spēka ietekmi, ko uz planētas iedarbojas melnais caurums.
Kā veidojas melnie caurumi?
Var teikt, ka melnie caurumi ir atlikumi, ko pēc nāves atstāj zvaigznes.
Vēl pirms pāris gadu desmitiem tika uzskatīts, ka melnie caurumi veidojās Visuma agrīnajos posmos un šī parādība nebūtu atkārtojusies.
Tomēr pētījums Laika vēsture: no Lielā sprādziena līdz melnajiem caurumiem, radīja Hokingsa, Openheimera un Rodžera Penrouza sadarbībā, parādīja, ka melnie caurumi rodas procesā, ko sauc par gravitācijas sabrukums.
Lai saprastu gravitācijas sabrukumu, kas dod vietu melno caurumu veidošanās procesam, mums ir jāatgriežas mazliet atpakaļ, pie zvaigžņu nāves procesa.
kad uz vienu Dzeltena zvaigzne (tāpat kā mūsu saule) iztērē savas ūdeņraža rezerves, tā sāk dedzināt uz savas virsmas esošās hēlija daļiņas, daudz intensīvākā kodolsintēzes procesā. Šim procesam turpinoties, zvaigzne, kas tuvojas savam pēdējam dzīves posmam, var palielināties līdz 300 reizēm un mainīt krāsu, kļūstot par Sarkanā milzu zvaigzne.
Patērējot visu uz tās virsmas esošo degvielu, kodolsintēzes procesi apstāsies, un bez jebkādiem procesiem, kas neitralizē pašas gravitācijas spēku, visas tās daļiņas sāks vilkt uz savu kodolu, atkal samazinot tā izmēru un radot mēs zinām kā a Baltā pundurzvaigznemirusi zvaigzne
Tomēr lielais zvaigznes masas daudzums var izraisīt šo procesu līdz galējībai, saspiežot Balto punduri ārpus tā robežām un radot ķermeni ar vēl koncentrētāku masu neticami mazā telpā.
Tas ir tāpat kā mēģināt saliekt mūsu sauli pietiekami, lai to ievietotu jūsu transportlīdzekļa bagāžniekā.
Šis pēdējais solis padara iegūto gravitācijas lauku tik spēcīgu, ka tas sāk norīt savu gaismu, kas beidzas pārvērst zvaigzni melnajā caurumā.
melno caurumu veidi
atšķirīgs melno caurumu veidi un tos klasificē pēc to lieluma un tajās esošās masas daudzuma.
supermasīvs melnais caurums
Supermasīvie melnie caurumi, iespējams, ir lielākie un spēcīgākie. Tie var saturēt vairākus miljonus reižu lielāku masu par mūsu sauli telpā, kas ir tikai 2 vai 3 reizes lielāka, kas arī padara tos ļoti spēcīgus.
Ir ierasts atrast supermasīvus melnos caurumus, kas dominē daudzu lielu galaktiku, īpaši elipsveida galaktiku, centros. Skaidru piemēru var atrast mājās, jo Piena Ceļš griežas apkārt Strēlnieks A, patiešām milzīgs supermasīvs melnais caurums, kura izmēri ir aptuveni 120 AU.
Vidējas masas melnie caurumi
Viņi ir nākamie pēc skalas pēc masas. Tie ir mazāk blīvi nekā supermasīvie melnie caurumi, taču tie joprojām ir patiešām iespaidīgi.
Šajā klasifikācijā ietilpst melnie caurumi, kuru ekvivalentā masa ir no 100 līdz 1.000.000 XNUMX XNUMX saules masām.
zvaigžņu masas melnie caurumi
Tie ir diezgan izplatīti, un no planētas Zeme mēs esam spējuši novērot vairākus melnos caurumus, kas iekļaujas šajā klasifikācijā.
Zvaigžņu masas melno caurumu iekšpusē ir no 30 līdz 70 saules masām. Tie veidojas no gravitācijas sabrukuma masīvām zvaigznēm, kas astrofizikā pazīstamas kā Supernovas.
mikro melnie caurumi
Mikro melnie caurumi ir šīs klasifikācijas kategorija, tomēr tie joprojām ir hipotēze.
Segun La Hokinsa teorija Runājot par melnajiem caurumiem, šie mikro melnie caurumi saturētu pārsteidzoši daudz vielas ārkārtīgi mazā telpā, tāpēc tajos esošo vielu varētu regulēt kvantu fizikas noteikumi.
Viena no CERN lielā hadronu paātrinātāja misijām ir radīt elementus, lai izveidotu mākslīgu mikro melno caurumu, kurā varētu pārbaudīt vairākas teorijas par kvantu fiziku vai galu galā izolēt daļiņu no tumšā matērija.