Hố đen có lẽ là bí ẩn lớn nhất trong vũ trụ được biết đến!
Cho đến nay chúng ta biết rất ít về chúng, bởi vì công nghệ của chúng ta chưa cho phép chúng ta nghiên cứu sâu về đặc điểm của chúng, chủ yếu là vì chúng đều ở rất xa hệ mặt trời của chúng ta.
Một lý do khác tại sao rất khó nghiên cứu lỗ đen trong vũ trụ, đó là chúng không phát ra xung ánh sáng như các ngôi sao, ngược lại, trường hấp dẫn mạnh mẽ của chúng có khả năng hấp thụ ngay cả ánh sáng gần đó, nhưng đây là điều mà chúng ta sẽ giải thích sau.
Tuy nhiên, từ năm 1970 và nhờ những lý thuyết được đề xuất bởi Stephen Hawkins về các lỗ đen, chúng ta đã có thể hiểu thêm nhiều điều về chúng, bao gồm dữ liệu có thể chứng minh được về hình dạng, thành phần, quá trình hình thành và thậm chí cả mối quan hệ của chúng với sự thay đổi của tính liên tục theo thời gian.
Sao chổi cũng có thể thú vị như lỗ đen! Đừng bỏ lỡ bài viết đầy đủ của chúng tôi về các bộ phận của sao chổi
Nhưng chúng ta thực sự biết gì về lỗ đen?
Nếu bạn đã từng xem bộ phim của Christopher Nolan: Liên sao (2010) và bạn bị bỏ lại mà không hiểu gì cả, thì đó là bởi vì bạn vẫn chưa biết đủ về các lỗ đen.
Tôi nói với bạn, bộ phim dựa trên thuyết tương đối rộng của Einstein, trong đó nói rằng vũ trụ của chúng ta không có 3 chiều mà là 4, với thời gian là chiều thứ XNUMX trong bình diện thực tế.
Do đó, các quy tắc của cơ học phổ quát ảnh hưởng đến thời gian, cũng giống như chúng tác động đến vật chất, bao gồm cả ánh sáng.
Theo cách này, thời gian sẽ không phải là một hằng số phổ quát, mà là một thứ nguyên có thể bị biến dạng, kéo dài hoặc co lại như một sợi dây đàn hồi, theo các định luật vật lý, như Trọng lực.
Bạn muốn tìm hiểu thêm về lỗ đen trong không gian?
Sau đó, đừng ngừng đọc bài viết này cho đến khi kết thúc, bởi vì chúng tôi giải thích mọi thứ bạn cần biết về chủ đề thú vị này, để lần sau khi bạn xem Interstellar, bạn không cảm thấy bị lạc trong không gian theo đúng nghĩa đen.
Hố đen là gì?
Lỗ đen không thực sự là lỗ, bạn có biết không?
Trên thực tế, theo định lý Hawkins và Ellis Kể từ năm 1970, các lỗ đen được cho là có dạng hình cầu do lực hút của khối lượng riêng của chúng đối với tâm của chúng, do tác động của lực hấp dẫn của chính chúng. Điều tương tự cũng xảy ra với các ngôi sao, nhưng ở quy mô cao hơn hàng triệu lần.
Lỗ đen là một điểm trong không gian, được tạo thành từ một đám có khối lượng cực kỳ dày đặc, tạo ra một lực hấp dẫn mạnh đến mức có khả năng tạo ra một độ cong trong sự liên tục của không-thời gian.
Trường hấp dẫn của lỗ đen rất mạnh, rằng không hạt vật chất nào có thể thoát khỏi sự biến dạng nếu nó đến quá gần. Trên thực tế, lực hút mạnh đến mức nó có khả năng hấp thụ các hạt photon tạo thành tia sáng mặt trời.
Đúng vậy, chúng được gọi là lỗ đen vì chúng có khả năng nuốt chửng ánh sáng xung quanh theo đúng nghĩa đen.
Các lỗ đen dày đặc như thế nào?
Các đặc tính vật lý mang lại cho lỗ đen siêu lớn đặc tính hấp dẫn và nhiệt của chúng, là mật độ cực hạn của vật chất mà chúng chứa trong một vùng không gian tương đối nhỏ.
Đối với lượng vật chất tạo nên ngôi sao của chúng ta trở thành một lỗ đen, nó sẽ phải tự gấp lại một cách cực độ, nén tất cả các hạt của nó từ kích thước 1.300 triệu km. đến một không gian có đường kính không lớn hơn 2 km.
Do đó, mặt trời sẽ phải giảm kích thước của nó gần 900.000 lần, nhưng không lãng phí bất kỳ vật chất nào tạo nên nó.
Độ cong của Không-Thời gian
Bạn đã bao giờ tự hỏi làm thế nào một lỗ đen có khả năng làm chậm thời gian?
Bạn có nhớ Gargantua en Giữa các vì sao?
Trong phim, phi thuyền sức chịu đựng buộc phải dừng lại để thu thập dữ liệu về quan điểm sống trong hành tinh cối xay, tình cờ quay quanh quỹ đạo rất gần với một hố đen siêu lớn được gọi là Gargantua.
Do đó, phi hành đoàn phải đối mặt với một tình huống khó xử về vật lý thiên văn: Do ở gần Gargantua, thời gian trên hành tinh trôi qua chậm hơn nhiều so với trên Trái đất, vì vậy nhiệm vụ tìm kiếm, đối với họ sẽ mất vài giờ, trên Trái đất có nghĩa là vài nhiều năm.
Nhưng làm thế nào điều này là có thể?
Nếu nó có vẻ là một khái niệm xa lạ với bạn, đó là bởi vì chúng ta đã quen coi thời gian như một hằng số bất biến của vũ trụ, về cơ bản là vì chúng ta không có bất kỳ công cụ nào có thể làm biến dạng nó, như chúng ta làm với các mặt phẳng khác của thực tế.
Tuy nhiên, Thuyết Tương đối rộng, do Albert Einstein đề xuất năm 1915, cho rằng thời gian là một chiều của thực tế trải dài trên các mặt phẳng X và Y (kích thước chiều rộng và chiều dài).
Do đó, nếu một vật thể có khối lượng tác động lên mặt phẳng thực tế, nó sẽ tạo ra một biến số của chiều Z (độ sâu) có thể làm biến dạng hai chiều đầu tiên và do đó cũng có thể làm như vậy theo thời gian.
Hãy xem nó theo cách này:
Hãy tưởng tượng rằng bạn mở rộng một mảnh vải, tạo ra một không gian phẳng (kích thước X và Y); và trên vải bạn thả một quả bóng. Tác dụng của trọng lượng quả bóng lên vải sẽ tạo ra mặt phẳng mặt dưới lõm xuống.
Hiệu ứng này là những gì trong vật lý thiên văn được gọi là Độ cong của không-thời gian.
Hiện nay, do các quy luật vật lý, vật càng nặng đặt trên mặt phẳng thì tác động của nó lên nó càng được đánh dấu, và do đó độ cong sẽ càng sâu.
Đây chính xác là những gì xảy ra với lỗ đen và thời gian cong.
Khi bị nén đến giới hạn, các lỗ đen trở thành những vật thể cực kỳ dày đặc - và do đó nặng -, vì vậy tác động của chúng lên mặt phẳng X và Y thực sự là cực đoan.
Độ cong do lỗ đen gây ra quá mạnh không cho phép vật chất đi vào thoát ra ngoài, điều này gây ra một điểm kỳ dị không-thời gian mà chúng ta gọi là Chân trời sự kiện.
Độ cong mà các lỗ đen tạo ra rất "sâu" và lực hấp dẫn của chúng mạnh đến mức chúng hút mọi thứ đến gần chúng, do đó, nằm trong vòng xoáy không gian cong vênh được tạo ra bởi Gargantua, hành tinh Chủ xưởng bột anh ta đang trải qua một sự chênh lệch trong liên tục thời gian của mình, làm nó chậm lại do phải đi vào Chân trời Sự kiện của Gargantua.
Trên thực tế, con số chính xác là mỗi giờ dành cho Chủ xưởng bột Nó tương đương với 7 năm Trái đất.
Như một thực tế đáng ngạc nhiên, những con sóng cao 1 km bao phủ toàn bộ bề mặt của Miller, Chúng cũng sẽ được giải thích là hiệu ứng của lực hấp dẫn do lỗ đen tác động lên hành tinh.
Làm thế nào để các lỗ đen hình thành?
Có thể nói, lỗ đen là phần còn lại của các ngôi sao sau khi chúng chết đi.
Cho đến một vài thập kỷ trước, người ta tin rằng các lỗ đen hình thành trong giai đoạn đầu của vũ trụ và hiện tượng này sẽ không lặp lại chính nó.
Tuy nhiên, nghiên cứu Lịch sử thời gian: từ Vụ nổ lớn đến lỗ đen, được tạo ra với sự hợp tác của Hawkings, Oppenheimer và Roger Penrose, cho thấy rằng các lỗ đen được tạo ra trong một quá trình được gọi là sự sụp đổ trọng trường.
Để hiểu được sự sụp đổ hấp dẫn nhường chỗ cho sự hình thành các lỗ đen, chúng ta phải quay lại một chút, về quá trình chết của các ngôi sao.
khi nào đến Sao vàng (giống như mặt trời của chúng ta) làm cạn kiệt nguồn dự trữ hydro của nó, nó bắt đầu đốt cháy các hạt heli trên bề mặt của nó, trong một quá trình tổng hợp hạt nhân dữ dội hơn nhiều. Khi quá trình này tiếp tục, ngôi sao đang tiến đến giai đoạn cuối của cuộc đời, có thể tăng kích thước lên đến 300 lần và thay đổi màu sắc của nó, trở thành Sao khổng lồ đỏ.
Bằng cách tiêu thụ tất cả nhiên liệu trên bề mặt của nó, các quá trình tổng hợp hạt nhân sẽ dừng lại, và không có bất kỳ quá trình nào để chống lại lực hấp dẫn của chính nó, tất cả các hạt của nó sẽ bắt đầu bị hút về phía lõi của chính nó, giảm kích thước của nó một lần nữa và tạo ra những gì chúng tôi biết như một Ngôi sao lùn trắngmột ngôi sao chết
Tuy nhiên, khối lượng quá lớn của một ngôi sao có thể khiến quá trình này trở nên cực đoan, nén Người lùn trắng vượt quá giới hạn của chính nó và tạo ra một cơ thể có khối lượng tập trung hơn nữa trong một không gian cực kỳ nhỏ.
Nó giống như cố gắng bẻ cong mặt trời của chúng ta đủ để đặt nó trong cốp xe của bạn.
Bước cuối cùng này làm cho trường hấp dẫn tạo ra mạnh đến mức nó bắt đầu nuốt chửng ánh sáng của chính mình, điều này kết thúc biến một ngôi sao thành một lỗ đen.
các loại lỗ đen
Có nhiều điểm khác nhau các loại lỗ đen và chúng được phân loại theo kích thước và khối lượng mà chúng chứa.
hố đen siêu lớn
Các lỗ đen siêu lớn được cho là lớn nhất và mạnh nhất. Những thứ này có thể chứa khối lượng gấp vài triệu lần mặt trời của chúng ta trong một không gian chỉ lớn hơn 2 hoặc 3 lần, điều này cũng khiến chúng rất mạnh.
Người ta thường tìm thấy các lỗ đen siêu lớn thống trị trung tâm của nhiều thiên hà lớn, đặc biệt là các thiên hà hình elip. Một ví dụ rõ ràng có thể được tìm thấy ở nhà, vì Dải Ngân hà xoay quanh Nhân mã A, một lỗ đen siêu lớn thực sự khổng lồ có kích thước khoảng 120 AU.
Lỗ đen khối lượng trung bình
Chúng tiếp theo trên thang đo theo khối lượng của chúng. Chúng ít đặc hơn các lỗ đen siêu lớn, nhưng chúng vẫn thực sự ấn tượng.
Các lỗ đen có khối lượng tương đương từ 100 đến 1.000.000 lần khối lượng Mặt trời nằm trong phân loại này.
lỗ đen khối lượng sao
Chúng khá phổ biến và từ hành tinh Trái đất, chúng ta có thể quan sát thấy một số lỗ đen phù hợp với phân loại này.
Các lỗ đen khối lượng sao chứa từ 30 đến 70 khối lượng Mặt trời bên trong của chúng. Những hình thành từ sự sụp đổ hấp dẫn của các ngôi sao lớn, được gọi là Siêu tân tinh.
lỗ đen siêu nhỏ
Các lỗ đen siêu nhỏ là một loại của phân loại này, tuy nhiên, chúng vẫn chỉ là một giả thuyết.
Según la Lý thuyết Hawkins Về lỗ đen, những lỗ đen siêu nhỏ này sẽ chứa một lượng vật chất đáng ngạc nhiên trong một không gian cực kỳ nhỏ, vì vậy vật chất bên trong chúng có thể bị chi phối bởi các quy tắc vật lý lượng tử.
Một trong những sứ mệnh của máy va chạm hadron lớn tại CERN là tạo ra các yếu tố để tạo thành một lỗ đen vi mô nhân tạo, nơi một số lý thuyết về vật lý lượng tử có thể được kiểm tra hoặc cuối cùng, một hạt có thể được cô lập từ vật chất tối.