Црне рупе су вероватно највећа мистерија у познатом универзуму!
До сада знамо врло мало о њима, јер нам наша технологија још не дозвољава да детаљно проучавамо њихове карактеристике, углавном зато што су сви веома удаљени од нашег Сунчевог система.
Још један разлог зашто је тако тешко проучавати црне рупе у свемиру, је да оне не емитују светлосне импулсе као звезде, напротив, њихово моћно гравитационо поље је способно да апсорбује чак и оближњу светлост, али то је нешто што ћемо касније објаснити.
Међутим, од 1970. и захваљујући теоријама које је предложио Степхен Хавкинс о црним рупама, успели смо да разумемо много више о њима, укључујући и доказиве податке о њиховом облику, саставу, процесу формирања, па чак и њиховом односу у променама временског континуитета.
Комете могу бити једнако занимљиве као црне рупе! Не пропустите наш цео чланак о делови комете
Али шта заиста знамо о црним рупама?
Ако сте икада гледали филм Кристофера Нолана: Интерстеллар (2010) а ви сте остали без разумевања уопште, онда је то зато што још увек не знате довољно црне рупе.
Кажем вам, филм је заснован на Ајнштајновој теорији опште релативности, која каже да наш универзум нема 3 димензије, већ 4, при чему је време четврта димензија у равни стварности.
Дакле, правила универзалне механике утичу на време, баш као што су и на материју, укључујући светлост.
На овај начин време не би било универзална константа, већ димензија која се може деформисати, растегнути или скупљати попут еластичне траке, према законима физике, као што је гравитације.
Заинтересовани сте да сазнате више о црним рупама у свемиру?
Онда немојте престати да читате овај чланак до краја, јер објашњавамо све што треба да знате о овој занимљивој теми, како се следећи пут када будете видели Интерстеллар, не бисте се осећали буквално изгубљени у свемиру.
Шта су црне рупе?
Црне рупе заправо нису рупе, да ли сте то знали?
У ствари, према теореми о Хокинс и Елис Од 1970. године верује се да су црне рупе сфероидног облика због привлачења сопствене масе према свом центру, услед дејства сопствене гравитације. Иста ствар која се дешава са звездама, али у милионима пута већој скали.
Црне рупе су тачка у свемиру, састављена од кластера изузетно густе масе, која генерише гравитациону силу толико моћну да је способна да створи закривљеност у континуитету простор-времена.
Гравитационо поље црних рупа је тако јако, да ниједна честица материје није у стању да избегне деформацију ако се превише приближи. У ствари, привлачност је толико моћна да је способна да апсорбује честице фотона које формирају зраке сунчеве светлости.
Тако је, зову се црне рупе јер су способне да буквално прогутају светлост око себе.
Колико су густе црне рупе?
Физичка карактеристика која даје супермасивне црне рупе њихова гравитациона и термичка својства, је екстремна густина материје коју садрже у релативно малој површини простора.
Да би количина материје која чини нашу звезду постала црна рупа, морала би да се склопи на екстреман начин, сабијајући све своје честице са величине од 1.300 милиона километара. на простор пречника не већег од 2 километра.
Дакле, Сунце би морало да смањи своју величину скоро 900.000 пута, али без трошења материје која га чини.
Просторно-временска закривљеност
Да ли сте се икада запитали како је црна рупа способна да успори време?
Да ли си се сетио Гаргантуа en Међузвездани?
У филму, свемирски брод Издржљивост је принуђен да се заустави како би прикупио податке о перспективи живота у планета Милер, који случајно кружи веома близу а супермасивна црна рупа звани Гаргантуа.
Због тога се посада суочава са астрофизичком дилемом: због близине Гаргантуе, време на планети тече много спорије него на Земљи, па би мисија потраге, која би за њих трајала неколико сати, на Земљи значила неколико године.
Али како је то могуће?
Ако вам се то чини као чудан концепт, то је зато што смо навикли да посматрамо време као непроменљиву константу универзума, у основи зато што немамо никакво оруђе које може да га деформише, као што имамо са другим равнима стварности.
Међутим, теорија опште релативности, коју је предложио Алберт Ајнштајн 1915. године, сугерише да је време димензија стварности која се протеже преко Кс и И равни (димензија ширине и дужине).
Према томе, ако тело са масом изврши акцију на равни стварности, оно ће створити променљиву димензије З (дубина) која може да деформише прве две и, према томе, може то учинити и током времена.
Погледајмо то овако:
Замислите да продужите комад тканине, стварајући раван простор (димензије Кс и И); а на крпу спустиш лопту. Деловање тежине лопте на тканину ће створити конкавну доњу страну авиона.
Овај ефекат је оно што је у астрофизици познато као Закривљеност простор-времена.
Сада, по правилима физике, што је тежи објекат који је постављен на раван, то је израженије његово дејство на њега, а самим тим и дубља закривљеност.
Управо то се дешава са црне рупе и криво време.
Када се компресују до крајњих граница, црне рупе постају невероватно густи објекти - а самим тим и тешке -, тако да је деловање које врше на Кс и И равнима заиста екстремно.
Закривљеност изазвана црним рупама је толико јака да не дозвољава материји која улази да побегне, што изазива просторно-временску сингуларност коју познајемо као Хоризонт догађаја.
Закривљеност коју стварају црне рупе је толико "дубока", а њихова гравитациона привлачност толико моћна да усисавају све што им се приближи, дакле, налазећи се у кривудавом вртлогу простора који производи Гаргантуа, Планета Млинар доживљавао је искривљење у свом временском континууму, успоравајући га тако што је морао да уђе у Гаргантуин Хоризонт догађаја.
У ствари, тачна цифра је да сваки сат проведен у Млинар То је било еквивалентно 7 земаљских година.
Као занимљив податак, таласи од 1 км који покривају целу површину Миллер, Они би се такође објаснили као ефекат гравитационе моћи коју врши црна рупа на планети.
Како настају црне рупе?
Могло би се рећи да су црне рупе остаци које звезде остављају након што умру.
До пре неколико деценија веровало се да су црне рупе настале у раним фазама универзума и да се овај феномен више неће поновити.
Међутим, студија Историја времена: од Великог праска до црних рупа, креиран у сарадњи Хокингса, Опенхајмера и Роџера Пенроуза, показао је да се црне рупе стварају у процесу тзв. гравитациони колапс.
Да бисмо разумели гравитациони колапс који уступа место формирању црних рупа, морамо се мало вратити, на процес смрти звезда.
када до једног Жута звезда (као наше сунце) исцрпљује своје резерве водоника, почиње да сагорева честице хелијума на својој површини, у много интензивнијем процесу нуклеарне фузије. Како се овај процес наставља, звезда, која се приближава последњој фази живота, може да се повећа до 300 пута од своје величине и промени боју, постајући Звезда Црвена Гиант.
Потрошивши сво гориво на својој површини, процеси нуклеарне фузије ће се зауставити, а без икаквог процеса који би се супротставио сили сопствене гравитације, све њене честице ће почети да се привлаче ка сопственом језгру, поново смањујући његову величину и стварајући оно што знамо као а Звезда белог патуљкамртва звезда
Међутим, велика количина масе звезде може довести до тога да се овај процес доведе до екстрема, сабијајући Белог патуљка изван његових сопствених граница и стварајући тело са још више концентрисане масе на невероватно малом простору.
То је као да покушавате да савијете наше сунце довољно да га ставите у пртљажник вашег возила.
Овај последњи корак чини резултирајуће гравитационо поље толико моћним да почиње да гута сопствену светлост, која на крају претвори звезду у црну рупу.
врсте црних рупа
Постоје другације врсте црних рупа а они су класификовани према њиховој величини и количини масе коју садрже.
супермасивна црна рупа
Супермасивне црне рупе су вероватно највеће и најмоћније. Они могу да садрже неколико милиона пута већу масу од нашег Сунца у простору који је само 2 или 3 пута већи, што их такође чини веома моћним.
Уобичајено је пронаћи супермасивне црне рупе које доминирају центрима многих великих галаксија, посебно елиптичних галаксија. Јасан пример се може наћи код куће, пошто се Млечни пут врти около Стрелац А, заиста огромна супермасивна црна рупа величине око 120 АЈ.
Црне рупе средње масе
Они су следећи на скали по својој маси. Мање су густе од супермасивних црних рупа, али су и даље заиста импресивне.
Црне рупе са еквивалентном масом између 100 и 1.000.000 соларних маса спадају у ову класификацију.
црне рупе звездане масе
Они су прилично чести и са планете Земље могли смо да посматрамо неколико црних рупа које се уклапају у ову класификацију.
Црне рупе звездане масе садрже између 30 и 70 соларних маса у својој унутрашњости. Они настају услед гравитационог колапса масивних звезда, познатих у астрофизици као Супернове.
микро црне рупе
Микро црне рупе су категорија ове класификације, међутим, оне остају хипотеза.
Сегун ла Хокинсова теорија Што се тиче црних рупа, ове микро црне рупе би садржале изненађујуће количине материје у изузетно малом простору, тако да би материја унутар њих могла да се управља правилима квантне физике.
Једна од мисија великог хадронског сударача у ЦЕРН-у је стварање елемената за формирање вештачке микро црне рупе, где би се могло тестирати неколико теорија о квантној физици или, на крају, изоловати честица из Тамна материја.