Svarte hull er sannsynligvis det største mysteriet i det kjente universet!
Til nå vet vi veldig lite om dem, fordi teknologien vår ennå ikke tillater oss å studere egenskapene deres i dybden, hovedsakelig fordi de alle er veldig langt fra solsystemet vårt.
En annen grunn til at det er så vanskelig å studere sorte hull i universet, er at disse ikke sender ut lyspulser slik stjerner gjør, tvert imot er deres kraftige gravitasjonsfelt i stand til å absorbere selv nærliggende lys, men dette er noe vi skal forklare senere.
Imidlertid fra 1970 og takket være teoriene foreslått av Stephen Hawkins om sorte hull, har vi vært i stand til å forstå mye mer om dem, inkludert påviselige data om deres form, sammensetning, formasjonsprosess og til og med deres forhold i endringene av tidsmessig kontinuitet.
Kometer kan være like interessante som sorte hull! Ikke gå glipp av hele artikkelen vår om delene av en komet
Men hva vet vi egentlig om sorte hull?
Hvis du noen gang har sett Christopher Nolan-filmen: Interstellar (2010) og du ble stående uten å forstå noe i det hele tatt, så er det fordi du fortsatt ikke vet nok om de sorte hullene.
Jeg forteller deg, filmen er basert på Einsteins generelle relativitetsteori, som sier at universet vårt ikke har 3 dimensjoner, men 4, med tid som den fjerde dimensjonen i virkelighetens plan.
Derfor påvirker reglene for universell mekanikk tid, akkurat som de betyr noe, inkludert lys.
På denne måten ville tiden ikke være en universell konstant, men en dimensjon som kan deformeres, strekkes eller trekkes sammen som et elastisk bånd, i henhold til fysikkens lover, som gravitasjon.
Interessert i å lære mer om sorte hull i verdensrommet?
Ikke slutt å lese denne artikkelen før på slutten, fordi vi forklarer alt du trenger å vite om dette interessante emnet, slik at neste gang du ser Interstellar, føler du deg bokstavelig talt tapt i verdensrommet.
Hva er sorte hull?
Svarte hull er egentlig ikke hull, visste du det?
Faktisk, ifølge teoremet til Hawkins og Ellis Siden 1970 antas svarte hull å være kuleformet på grunn av tiltrekningen av deres egen masse mot sentrum, på grunn av virkningen av deres egen tyngdekraft. Det samme som skjer med stjerner, men i en skala som er millioner av ganger høyere.
Svarte hull er et punkt i rommet, som består av en klynge med ekstremt tett masse, som genererer en gravitasjonskraft som er så kraftig at den er i stand til å skape en krumning i romtidens kontinuitet.
Gravitasjonsfeltet til sorte hull er så sterkt, at ingen partikkel av materie er i stand til å unnslippe deformasjonen hvis den kommer for nær. Faktisk er attraksjonen så kraftig at den er i stand til å absorbere fotonpartiklene som danner sollysstrålene.
Det er riktig, de kalles sorte hull fordi de er i stand til bokstavelig talt å svelge lyset rundt dem.
Hvor tette er sorte hull?
Den fysiske egenskapen som gir supermassive sorte hull deres gravitasjons- og termiske egenskaper er den ekstreme tettheten av materie de inneholder i et relativt lite romområde.
For at mengden materie som utgjør vår egen stjerne skal bli et sort hull, må den foldes inn i seg selv på en ekstrem måte, og komprimere alle partiklene fra en størrelse på 1.300 millioner kilometer. til et rom som ikke er større enn 2 kilometer i diameter.
Derfor ville solen måtte redusere størrelsen nesten 900.000 XNUMX ganger, men uten å kaste bort noe av det som utgjør den.
Rom-tid krumning
Har du noen gang lurt på hvordan et sort hull er i stand til å redusere tiden?
Husket du Gargantua en Interstellar?
I filmen, romskipet Endurance er tvunget til å stoppe for å samle inn data om perspektivet på livet i Miller planet, som tilfeldigvis går i bane veldig nær en supermassivt svart hull kalt Gargantua.
På grunn av dette står mannskapet overfor et astrofysisk dilemma: På grunn av sin nærhet til Gargantua, går tiden mye langsommere på planeten enn på jorden, så søkeoppdraget, som for dem ville ta et par timer, på jorden ville det bety flere år.
Men hvordan er dette mulig?
Hvis det virker som et merkelig konsept for deg, er det fordi vi er vant til å betrakte tid som en ufravikelig konstant av universet, i utgangspunktet fordi vi ikke har noe verktøy som kan deformere det, slik vi gjør med de andre virkelighetsplanene.
Imidlertid antyder teorien om generell relativitet, foreslått av Albert Einstein i 1915, at tid er en dimensjon av virkeligheten som strekker seg over X- og Y-planene (dimensjonene til bredde og lengde).
Derfor, hvis en kropp med masse utøver en handling på virkelighetens plan, vil den skape en variabel med dimensjon Z (dybde) som kan deformere de to første og derfor også kan gjøre det over tid.
La oss se på det slik:
Tenk deg at du sprer ut et stykke tøy og skaper et flatt rom (dimensjonene X og Y); og på kluten slipper du en ball. Virkningen av ballens vekt på stoffet vil skape en konkav underside av flyet.
Denne effekten er det som i astrofysikk er kjent som Krumning av rom-tid.
Nå, på grunn av fysikkens regler, jo tyngre objektet som er plassert på planet, desto mer markert er dets virkning på det, og derfor blir krumningen dypere.
Dette er nøyaktig hva som skjer med sorte hull og buet tid.
Når de komprimeres til det ytterste, blir sorte hull utrolig tette objekter - og derfor tunge -, så handlingen de utøver på X- og Y-planene er virkelig ekstrem.
Krumningen forårsaket av sorte hull er så sterk at den ikke lar materien som kommer inn unnslippe, dette forårsaker en rom-tids-singularitet som vi kjenner som Begivenhetshorisont.
Krumningen som sorte hull skaper er så "dyp" og deres gravitasjonsattraksjon så kraftig at de suger inn alt som kommer i nærheten av dem, og er derfor i rommets skjevhetvirvel produsert av Gargantua, planeten Miller han opplevde en deformering i tidskontinuumet, og bremset det ved å måtte gå inn i Gargantuas Event Horizon.
Faktisk er det nøyaktige tallet at hver time brukt i Miller Det tilsvarte 7 jordår.
Som et merkelig faktum, de 1 km høye bølgene som dekker hele overflaten av Miller, De vil også bli forklart som en effekt av gravitasjonskraften som det sorte hullet utøver på planeten.
Hvordan dannes sorte hull?
Svarte hull kan sies å være restene etterlatt av stjerner etter at de dør.
Inntil for et par tiår siden trodde man at sorte hull ble dannet i de tidlige stadiene av universet og at dette fenomenet ikke ville ha gjentatt seg.
Imidlertid studien Tidshistorie: fra Big Bang til sorte hull, laget i samarbeid av Hawkings, Oppenheimer og Roger Penrose, viste at sorte hull skapes i en prosess som kalles gravitasjonskollaps.
For å forstå gravitasjonskollapsen som gir vei for dannelsen av sorte hull, må vi gå litt tilbake, til prosessen med stjerners død.
Når til en Gul stjerne (som vår sol) tømmer sine hydrogenreserver, den begynner å brenne heliumpartiklene på overflaten, i en mye mer intens kjernefysisk fusjonsprosess. Ettersom denne prosessen fortsetter, kan stjernen, som nærmer seg sitt siste stadium av livet, øke opptil 300 ganger størrelsen og endre farge og bli en Rød gigantisk stjerne.
Ved å konsumere alt brenselet på overflaten vil kjernefysiske fusjonsprosesser stoppe, og uten noen prosess for å motvirke tyngdekraften, vil alle partiklene begynne å trekkes mot sin egen kjerne, redusere størrelsen igjen og skape vi kjenner som en Hvit dvergstjerneen død stjerne
Imidlertid kan den store massen til en stjerne føre til at denne prosessen blir tatt til det ekstreme, og komprimerer den hvite dvergen utover dens egne grenser og skaper en kropp med enda mer konsentrert masse på et utrolig lite rom.
Det er som å prøve å bøye solen nok til å sette den i bagasjerommet på kjøretøyet ditt.
Dette siste trinnet gjør det resulterende gravitasjonsfeltet så kraftig at det begynner å svelge sitt eget lys, som ender opp gjøre en stjerne til et svart hull.
typer sorte hull
Det er forskjellige typer sorte hull og disse er klassifisert etter deres størrelse og mengden masse de inneholder.
supermassivt svart hull
Supermassive sorte hull er uten tvil de største og kraftigste. Disse kan inneholde flere millioner ganger massen til solen vår i et rom som er bare 2 eller 3 ganger større, noe som også gjør dem veldig kraftige.
Det er vanlig å finne supermassive sorte hull som dominerer sentrene til mange store galakser, spesielt elliptiske galakser. Et tydelig eksempel kan finnes hjemme, siden Melkeveien dreier seg om Skytten A, et virkelig enormt supermassivt sort hull som måler rundt 120 AU.
Mellommasse sorte hull
De er neste på skalaen i henhold til deres masse. De er mindre tette enn supermassive sorte hull, men de er fortsatt virkelig imponerende.
Sorte hull med en ekvivalent masse på mellom 100 og 1.000.000 XNUMX XNUMX solmasser faller innenfor denne klassifiseringen.
stjernemasse sorte hull
De er ganske vanlige og fra planeten Jorden har vi kunnet observere flere sorte hull som passer inn i denne klassifiseringen.
Sorte hull med stjernemasse inneholder mellom 30 og 70 solmasser i sitt indre. Disse dannes fra gravitasjonssammenbruddet til massive stjerner, kjent i astrofysikk som Supernovaer.
mikro sorte hull
Mikrosorte hull er en kategori av denne klassifiseringen, men de forblir en hypotese.
Ifølge Hawkins teori Når det gjelder sorte hull, ville disse mikrosvarte hullene inneholde overraskende mengder materie på et ekstremt lite rom, så materien inne i dem kunne styres av kvantefysikkens regler.
Et av oppdragene til den store hadronkollideren ved CERN er å lage elementene for å danne et kunstig mikrosvart hull, der flere teorier om kvantefysikk kan testes eller, til slutt, en partikkel kan isoleres fra mørk materie.