Svarta hål är förmodligen det största mysteriet i det kända universum!
Hittills vet vi väldigt lite om dem, eftersom vår teknik ännu inte tillåter oss att studera deras egenskaper på djupet, främst för att de alla är väldigt långt från vårt solsystem.
En annan anledning till varför det är så svårt att studera svarta hål i universum, är att dessa inte avger ljuspulser som stjärnor gör, tvärtom, deras kraftfulla gravitationsfält kan absorbera även närliggande ljus, men detta är något som vi kommer att förklara senare.
Men från 1970 och tack vare de teorier som föreslagits av Stephen Hawkins om svarta hål har vi kunnat förstå mycket mer om dem, inklusive påvisbara data om deras form, sammansättning, bildningsprocess och till och med deras förhållande i förändringarna av tidskontinuitet.
Kometer kan vara lika intressanta som svarta hål! Missa inte hela vår artikel om delarna av en komet
Men vad vet vi egentligen om svarta hål?
Om du någonsin sett Christopher Nolan-filmen: Interstellar (2010) och du blev lämnad utan att förstå någonting alls, då är det för att du fortfarande inte vet tillräckligt om de svarta hålen.
Jag säger er, filmen är baserad på Einsteins allmänna relativitetsteori, som säger att vårt universum inte har 3 dimensioner, utan 4, med tiden som den fjärde dimensionen på verklighetsplanet.
Därför påverkar den universella mekanikens regler tid, precis som de spelar roll, inklusive ljus.
På detta sätt skulle tiden inte vara en universell konstant, utan en dimension som kan deformeras, sträckas eller dras ihop som ett elastiskt band, enligt fysikens lagar, som allvar.
Intresserad av att lära dig mer om svarta hål i rymden?
Sluta sedan inte läsa den här artikeln förrän i slutet, för vi förklarar allt du behöver veta om detta intressanta ämne, så att nästa gång du ser Interstellar inte känner dig bokstavligen vilsen i rymden.
Vad är svarta hål?
Svarta hål är inte riktigt hål, visste du det?
I själva verket, enligt satsen om Hawkins och Ellis Sedan 1970 tros svarta hål vara sfäroida till formen på grund av att deras egen massa dras mot sitt centrum, på grund av verkan av deras egen gravitation. Samma sak som händer med stjärnor, men i en skala som är miljontals gånger högre.
Svarta hål är en punkt i rymden, som består av ett kluster med extremt tät massa, som genererar en gravitationskraft så kraftfull att den kan skapa en krökning i rumtidens kontinuitet.
Gravitationsfältet för svarta hål är så starkt, att ingen partikel av materia kan undkomma deformationen om den kommer för nära. Faktum är att attraktionen är så kraftfull att den kan absorbera fotonpartiklarna som bildar solljusstrålarna.
Det stämmer, de kallas svarta hål eftersom de är kapabla att bokstavligen svälja ljuset runt dem.
Hur täta är svarta hål?
Den fysiska egenskapen som ger supermassiva svarta hål deras gravitationella och termiska egenskaper är den extrema densiteten av materia de innehåller i ett relativt litet område av rymden.
För att mängden materia som utgör vår egen stjärna ska bli ett svart hål, måste den vikas in i sig själv på ett extremt sätt och komprimera alla sina partiklar från en storlek av 1.300 2 miljoner kilometer. till ett utrymme som inte är större än XNUMX kilometer i diameter.
Därför skulle solen behöva minska sin storlek nästan 900.000 XNUMX gånger, men utan att slösa bort något av det som utgör den.
Rum-tid krökning
Har du någonsin undrat hur ett svart hål kan sakta ner tiden?
Kom du ihåg Gargantua en interstellar?
I filmen rymdskeppet Endurance tvingas göra ett stopp för att samla in data om perspektivet på livet i Miller planet, som av en slump kretsar mycket nära en supermassivt svart hål kallas Gargantua.
På grund av detta står besättningen inför ett astrofysiskt dilemma: På grund av dess närhet till Gargantua går tiden mycket långsammare på planeten än på jorden, så sökuppdraget, som för dem skulle ta ett par timmar, på jorden skulle det innebära flera år.
Men hur är detta möjligt?
Om det verkar vara ett konstigt koncept för dig, så är det för att vi är vana vid att betrakta tiden som en oföränderlig konstant av universum, i grunden för att vi inte har något verktyg som kan deformera det, som vi har med de andra verklighetsplanerna.
Allmän relativitetsteorin, som föreslogs av Albert Einstein 1915, antyder dock att tiden är en dimension av verkligheten som sträcker sig över X- och Y-planen (dimensionerna av bredd och längd).
Därför, om en kropp med massa utövar en handling på verklighetsplanet, kommer den att skapa en variabel med dimension Z (djup) som kan deformera de två första och därför också kan göra det över tiden.
Låt oss titta på det så här:
Föreställ dig att du breder ut ett tygstycke och skapar ett plant utrymme (mått X och Y); och på tyget tappar du en boll. Verkan av bollens vikt på tyget kommer att skapa en konkav undersida av planet.
Denna effekt är vad som inom astrofysik kallas Krökning av rum-tid.
Nu, på grund av fysikens regler, ju tyngre föremål som är placerat på planet, desto mer markerat är dess verkan på det, och därför blir krökningen djupare.
Detta är precis vad som händer med svarta hål och böjd tid.
När de komprimeras till det yttersta blir svarta hål otroligt täta föremål -och därför tunga-, så verkan de utövar på X- och Y-planen är verkligen extrem.
Krökningen som orsakas av svarta hål är så stark att den inte tillåter att materien som kommer in kommer ut, detta orsakar en rum-tidssingularitet som vi känner som Händelsehorisont.
Krökningen som svarta hål skapar är så "djup" och deras gravitationsattraktion så kraftfull att de suger in allt som kommer nära dem och befinner sig därför i rymdens skeva virvel som produceras av Gargantua, planeten Mjölnare han upplevde en varp i sitt tidskontinuum, vilket saktade ner det genom att behöva gå in i Gargantuas Event Horizon.
Faktum är att den exakta siffran är att varje timme spenderas i Mjölnare Det motsvarade 7 jordår.
Som ett märkligt faktum, de 1 km höga vågorna som täcker hela ytan av Mjölnare, De skulle också förklaras som en effekt av gravitationskraften som det svarta hålet utövar på planeten.
Hur bildas svarta hål?
Svarta hål kan sägas vara resterna som lämnas kvar av stjärnor efter att de dör.
Fram till för ett par decennier sedan trodde man att svarta hål bildades under universums tidiga skeden och att detta fenomen inte skulle ha upprepat sig.
Däremot studien Tidens historia: från Big Bang till svarta hål, skapad i samarbete av Hawkings, Oppenheimer och Roger Penrose, visade att svarta hål skapas i en process som kallas gravitationskollaps.
För att förstå gravitationskollapsen som ger vika för bildandet av svarta hål måste vi gå tillbaka lite, till processen med stjärnors död.
När ska en Gul stjärna (liksom vår sol) utarmar sina vätereserver, den börjar bränna heliumpartiklarna på sin yta, i en mycket mer intensiv kärnfusionsprocess. När denna process fortsätter kan stjärnan, som närmar sig sitt sista skede av livet, öka upp till 300 gånger sin storlek och ändra färg och bli en Röda jättestjärnan.
Genom att förbruka allt bränsle på dess yta kommer kärnfusionsprocesserna att upphöra, och utan någon process för att motverka den egna gravitationskraften kommer alla dess partiklar att börja dras mot sin egen kärna, vilket minskar dess storlek igen och skapar vi vet som en Vit dvärgstjärnaen död stjärna
Men den stora mängden massa av en stjärna kan göra att denna process tas till en extrem, komprimera den vita dvärgen utanför dess egna gränser och skapa en kropp med ännu mer koncentrerad massa i ett otroligt litet utrymme.
Det är som att försöka böja vår sol tillräckligt mycket för att sätta den i bagageutrymmet på ditt fordon.
Detta sista steg gör det resulterande gravitationsfältet så kraftfullt att det börjar svälja sitt eget ljus, vilket slutar upp förvandla en stjärna till ett svart hål.
typer av svarta hål
Det finns olika typer av svarta hål och dessa klassificeras efter deras storlek och mängden massa de innehåller.
supermassivt svart hål
Supermassiva svarta hål är utan tvekan de största och mest kraftfulla. Dessa kan innehålla flera miljoner gånger massan av vår sol i ett utrymme som bara är 2 eller 3 gånger större, vilket också gör dem mycket kraftfulla.
Det är vanligt att hitta supermassiva svarta hål som dominerar mitten av många stora galaxer, särskilt elliptiska galaxer. Ett tydligt exempel kan hittas hemma, eftersom Vintergatan kretsar kring Skytten A, ett riktigt enormt supermassivt svart hål som mäter cirka 120 AU.
Mellanmassa svarta hål
De är nästa på skalan enligt deras massa. De är mindre täta än supermassiva svarta hål, men de är fortfarande riktigt imponerande.
Svarta hål med en ekvivalent massa på mellan 100 och 1.000.000 XNUMX XNUMX solmassor faller inom denna klassificering.
stjärnmassa svarta hål
De är ganska vanliga och från planeten Jorden har vi kunnat observera flera svarta hål som passar in i denna klassificering.
Stjärnmassasvarta hål innehåller mellan 30 och 70 solmassor i sitt inre. Dessa bildas från gravitationskollapsen av massiva stjärnor, kända inom astrofysik som Supernovor.
mikrosvarta hål
Mikrosvarta hål är en kategori av denna klassificering, men de förblir en hypotes.
Enligt Hawkins teori Om svarta hål skulle dessa mikrosvarta hål innehålla överraskande mängder materia i ett extremt litet utrymme, så materien inuti dem kunde styras av kvantfysikens regler.
Ett av uppdragen för den stora hadronkollideren vid CERN är att skapa grundämnen för att bilda ett konstgjort mikrosvart hål, där flera teorier om kvantfysik kan testas eller, i slutändan, en partikel kan isoleras från mörk materia.