Rajaton maailmankaikkeus on täynnä salaisuuksia, arvoituksia ja paradokseja. Huolimatta siitä, että moderni tiede on tehnyt valtavan harppauksen avaruuden etsinnässä, paljon tässä valtavassa maailmassa on edelleen käsittämätön ihmisen käsityksestä maailmassa. Tiedämme paljon tähdistä, sumuista, klustereista ja planeeteista. Maailmankaikkeuden laajuudessa on kuitenkin sellaisia esineitä, joiden olemassaolosta voimme vain arvata. Tiedämme esimerkiksi hyvin vähän mustista reikistä. Musta-aukkojen luonnetta koskevat perustiedot ja tiedot perustuvat oletuksiin ja oletuksiin. Astrofysiikka, ydinalan tutkijat ovat kamppailleet tämän asian kanssa yli kymmenen vuoden ajan. Mikä on musta aukko avaruudessa? Mikä on tällaisten esineiden luonne?
Puhuminen mustista reikistä yksinkertaisella kielellä
Kuvitella, mitä musta aukko näyttää, riittää, kun näet junan hännän tunneliin. Viimeisen auton merkkivalot, kun juna menee syvemmälle tunneliin, pienenevät, kunnes ne katoavat kokonaan näkymästä. Toisin sanoen nämä ovat esineitä, joissa hirvittävän vetovoiman vuoksi jopa valo katoaa. Elementaariset hiukkaset, elektronit, protonit ja fotonit eivät pysty voittamaan näkymättömän esteen, ne putoavat olemattomuuden mustiin kuiluihin, joten tällaista avaruudessa olevaa reikää kutsuttiin mustaksi. Siinä ei ole pienintä valoa, kiinteää mustuutta ja ääretöntä. Musta aukon toisella puolella ei ole tietoa.
Tämä pölynimuri on valtava painovoima ja kykenee absorboimaan koko galaksin kaikkien tähtien klustereiden ja superklustereiden kanssa, joissa on sumuja ja tummia aineita. Miten tämä on mahdollista? Se on vain arvata. Fysiikan lait, jotka tässä tapauksessa tunnetaan, eroavat toisistaan saumoissa eivätkä selitä tapahtuvia prosesseja. Paradoksin ydin on se, että tässä Universumin osassa kehojen painovoima-vuorovaikutus määräytyy niiden massan perusteella. Niiden kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen koostumus ei vaikuta toisen objektin absorptioprosessiin. Hiukkaset, jotka ovat saavuttaneet kriittisen määrän tietyllä alueella, siirtyvät toiseen vuorovaikutuksen tasoon, jossa gravitaatiovoimat tulevat vetovoimiksi. Keho, esine, aine tai aine painovoiman vaikutuksesta alkaa kutistua ja saavuttaa valtavan tiheyden.
Noin tällaisia prosesseja esiintyy neutronitähtien muodostumisen aikana, jossa tähtimateriaali sisäisen painovoiman vaikutuksesta on puristettu tilavuudessa. Vapaat elektronit yhdistyvät protoneihin muodostamaan sähköisesti neutraaleja hiukkasia - neutroneja. Tämän aineen tiheys on valtava. Hiukkasella, jonka massa on jalostetun sokerin pala, on paino miljardeja tonneja. Tässä on syytä muistaa yleinen suhteellisuusteoria, jossa tila ja aika ovat jatkuvia määriä. Näin ollen puristusprosessia ei voida pysäyttää puolivälissä eikä sen vuoksi ole rajoitusta.
Musta aukko näyttää mahdollisesti reiältä, jossa voi olla siirtymä yhdestä avaruuden segmentistä toiseen. Samaan aikaan tilan ja ajan ominaisuudet muuttuvat, kiertyvät avaruus-ajan suppiloksi. Kun saavutat tämän suppilon pohjan, kaikki aineet joutuvat kvanttiin. Mikä on mustan reiän toisella puolella, tämä jättiläinen reikä? Ehkä on olemassa toinenkin tila, jossa muita lakeja sovelletaan ja aika kulkee vastakkaiseen suuntaan.
Suhteellisuusteorian yhteydessä mustan aukon teoria on seuraava. Avaruuspaikalla, jossa gravitaatiovoimat ovat puristaneet minkä tahansa aineen mikroskooppiseen kokoon, on valtava vetovoima, jonka suuruus kasvaa äärettömyyteen. Näyttöön tulee aika, jolloin tila on taivutettu, sulkeutumassa yhdestä pisteestä. Mustan aukon absorboimat esineet eivät kykene vastustamaan tämän hirvittävän pölynimurin voimaa. Jopa valon nopeus, jolla on kvantti, ei salli elementaaristen hiukkasten voittamista vetovoiman voimalla. Mikä tahansa elin, joka on päässyt tällaiseen pisteeseen, lakkaa olemasta materiaaliobjekti, joka sulautuu avaruusaikakuplaan.
Musta aukko tieteessä
Jos kysyt, miten muodostuu mustia reikiä? Ehdottomasti vastaus ei ole. Maailmassa on paljon paradokseja ja ristiriitoja, joita ei voida selittää tieteen näkökulmasta. Einsteinin suhteellisuusteoria selittää vain teoriassa tällaisten esineiden luonteen, mutta tässä tapauksessa kvanttimekaniikka ja fysiikka ovat hiljaisia.
Yritetään selittää fysiikan lakien mukaiset prosessit, kuva näyttää tältä. Esine on muodostettu massiivisen tai supermassivaisen kosmisen ruumiin valtavan painovoiman supistumisen seurauksena. Tällä prosessilla on tieteellinen nimi - painovoima. Termi "musta reikä" kuului ensin tiedeyhteisössä vuonna 1968, jolloin amerikkalainen tähtitieteilijä ja fyysikko John Wheeler yritti selittää tähtien romahduksen tilaa. Hänen teoriansa mukaan, kun valtava tähti, johon kohdistuu gravitaatiokatkos, syntyy alueellinen ja ajallinen epäonnistuminen, jossa jatkuvasti kasvavat kompressiot toimivat. Kaikki, mitä tähti oli tehty, menee itseensä.
Tämä selitys antaa meille mahdollisuuden päätellä, että mustien reikien luonne ei ole millään tavoin yhteydessä Universumissa esiintyviin prosesseihin. Kaikki, mikä tapahtuu tämän kohteen sisällä, ei heijasta millään tavalla ympäröivään tilaan yhdellä “BUT”. Mustan reiän painovoima on niin voimakas, että se taipuu tilaa ja pakottaa galaksit pyörimään mustien reikien ympäri. Näin ollen käy selväksi, miksi galaksit ovat spiraaleja. Kuinka kauan kestää valtavan Linnunradan galaksin häviäminen supermassivaisen mustan aukon kuiluun, ei tiedetä. Uskomaton tosiasia on, että mustat reiät voivat esiintyä missä tahansa ulkoavaruuden kohdassa, jossa tähän luodaan ihanteelliset olosuhteet. Tällainen ajan- ja avaruuskerta eliminoi valtavat nopeudet, joita tähdet pyörivät ja liikkuvat galaksin tilassa. Aika mustassa aukossa virtaa toisessa ulottuvuudessa. Tämän alueen sisällä ei gravitaatiolakia ole tulkittavissa fysiikan näkökulmasta. Tätä tilaa kutsutaan mustan aukon singulaariseksi.
Mustat reiät eivät näytä ulkoisia tunnistusmerkkejä, niiden olemassaoloa voidaan arvioida muiden avaruusobjektien käyttäytymisen mukaan, joihin gravitaatiokentät vaikuttavat. Koko kuva elämän ja kuoleman taistelusta tapahtuu mustan reiän rajalla, joka on peitetty kalvolla. Tätä suppilon kuvitteellista pintaa kutsutaan "tapahtuma-horisontiksi". Kaikki, mitä näemme rajalle, on konkreettista ja materiaalia.
Mustan reiän skenaariot
John Wheelerin teoriaa kehitettäessä voidaan päätellä, että mustien reikien salaisuus ei todennäköisesti ole sen muodostamisprosessissa. Mustan aukon muodostuminen johtuu neutronitähtien romahtamisesta. Lisäksi tällaisen esineen massan on ylitettävä auringon massa kolme tai useampia kertoja. Neutronitähti kutistuu, kunnes oma valo ei enää pysty purkautumaan tiukasta painovoimasta. Koko on rajaraja, johon tähti voi kutistua ja synnyttää mustan reiän. Tätä sädettä kutsutaan gravitaatio- sädeksi. Massiivisilla tähdillä niiden kehityksen viimeisessä vaiheessa tulisi olla useita kilometrejä painava säde.
Nykyään tiedemiehet ovat saaneet epäsuorasti todisteita mustien reikien esiintymisestä kymmenessä röntgenbinääripäivässä. X-ray-tähdillä, pulsarilla tai bursterillä ei ole kiinteää pintaa. Lisäksi niiden massa on suurempi kuin kolmen Sunin massa. Cygnus-tähdistössä olevan avaruuden nykyinen tila - röntgentähti Cygnus X-1, mahdollistaa näiden utelias-kohteiden muodostumisen jäljittämisen.
Tutkimuksen ja teoreettisten olettamusten pohjalta tänään tieteessä on neljä skenaariota mustien tähtien muodostamiseksi:
- massiivisen tähden gravitaatiokokoelma sen kehityksen viimeisessä vaiheessa;
- galaksin keskiosan romahtaminen;
- mustien reikien muodostuminen Big Bangin prosessissa;
- kvanttimustaisten reikien muodostuminen.
Ensimmäinen skenaario on realistisin, mutta nykyään tuttujen mustien tähtien määrä ylittää tunnettujen neutronitähtien määrän. Ja maailmankaikkeuden ikä ei ole niin suuri, että niin monet massiiviset tähdet voisivat käydä läpi koko kehitysprosessin.
Toisessa skenaariossa on oikeus elämään, ja on olemassa elävä esimerkki - supermassive musta aukko Sagittarius A *, joka sijaitsee galaksimme keskellä. Tämän kohteen massa on 3,7 massa aurinkoa. Tämän skenaarion mekanismi on samanlainen kuin gravitaation romahtamisen skenaario, jonka ainoa ero on, että tähtienvälinen kaasu ei tähtiä vaan romahtaa. Painovoiman vaikutuksesta kaasua puristetaan kriittiseen massaan ja tiheyteen. Kriittisellä hetkellä aine hajoaa kvantiksi, muodostaen mustan reiän. Tämä teoria on kuitenkin kyseenalainen, sillä viime aikoina Columbian yliopiston tähtitieteilijät ovat tunnistaneet mustat aukot Satelliitit A * -satelliitit. Ne osoittautuivat paljon pieniksi mustiksi reikiksi, jotka luultavasti muodostuivat muulla tavalla.
Kolmas skenaario on teoreettisempi ja liittyy Big Bang-teorian olemassaoloon. Maailmankaikkeuden muodostumisen aikana osa aineesta ja gravitaatiokentistä tapahtui vaihtelussa. Toisin sanoen prosessit menivät toisella tavalla, eivät liittyneet kvanttimekaniikan ja ydinfysiikan tunnettuihin prosesseihin.
Jälkimmäisessä tilanteessa keskitytään ydinräjähdyksen fysiikkaan. Ydinreaktioiden prosessin hyytymässä gravitaatiovoimien vaikutuksesta syntyy räjähdys, jonka sijasta muodostuu musta reikä. Aine räjähtää sisäänpäin ja imee kaikki hiukkaset.
Mustien reikien olemassaolo ja kehitys
Jokin muu on mielenkiintoinen, kun ajatellaan tällaisten outojen avaruusobjektien luonnetta. Mitkä ovat mustien reikien todelliset mitat, kuinka nopeasti ne kasvavat? Mustien reikien koot määräytyvät niiden painovoiman mukaan. Mustia reikiä varten mustan aukon säde määräytyy sen massan mukaan ja sitä kutsutaan Schwarzschild-sädeksi. Jos esimerkiksi objektin massa on sama kuin planeettamme massa, Schwarzschildin säde on tässä tapauksessa 9 mm. Päärunkomme säde on 3 km. Auringon keskellä olevan tähteen sijasta muodostuneen mustan reiän keskimääräinen tiheys, joka on auringon massa, on 10⁸, lähellä vesitiheyttä. Tällaisen koulutuksen säde on 300 miljoonaa kilometriä.
On todennäköistä, että tällaiset jättimäiset mustat reiät sijaitsevat galaksien keskellä. Tähän mennessä tunnetaan 50 galaksia, joiden keskellä ovat valtavat väliaikaiset ja alueelliset kaivot. Tällaisten jättiläisten massa on miljardeja Sunin massa. Voi vain kuvitella, mitä valtavalla ja hirvittävällä vetovoimalla on tällainen reikä.
Pienien reikien kohdalla nämä ovat mini-esineitä, joiden säde saavuttaa merkityksettömät arvot, vain 10 ² ². Tällaisen murun massa on 10 gr. Tällaiset kokoonpanot syntyivät suurpurun aikana, mutta ajan myötä ne kasvoivat ja heitä nykyään ihastuttaa ulkoavaruudessa hirviöinä. Pienien mustien reikien muodostumisen edellytykset, tiedemiehet yrittävät luoda uudelleen maanpäällisissä olosuhteissa. Näihin tarkoituksiin kokeita suoritetaan elektronisekoittimissa, joiden kautta alkuainehiukkasia kiihdytetään valon nopeuteen. Ensimmäiset kokeet saivat laboratorio-olosuhteissa saada aikaan kvark-gluon-plasman - ainetta, joka oli olemassa Universumin muodostumisen aamulla. Tällaiset kokeet viittaavat siihen, että musta aukko maan päällä on ajan kysymys. Toinen asia on, onko tällainen inhimillisen tieteen saavuttaminen meille ja planeetallemme katastrofi. Luomalla keinotekoisesti mustan aukon, voimme avata Pandoran laatikon.
Viimeaikaiset havainnot muista galakseista ovat antaneet tutkijoille mahdollisuuden löytää mustia reikiä, joiden koko ylittää kaikki mahdolliset odotukset ja oletukset. Tällaisilla esineillä tapahtuva kehitys antaa meille mahdollisuuden ymmärtää paremmin, kuinka mustien reikien massa kasvaa, mikä on sen todellinen raja. Tutkijat ovat todenneet, että kaikki tunnetut mustat reiät ovat kasvaneet todelliseen kokoonsa 13–14 miljardin vuoden kuluessa. Kokoeron ero johtuu ympäröivän tilan tiheydestä. Jos mustassa reiässä on tarpeeksi ruokaa painovoiman ulottuvilla, se kasvaa kuten hiiva, joka saavuttaa satojen ja tuhansien aurinkomassojen massan. Tästä syystä galaktikkojen keskellä sijaitsevat tällaisten esineiden jättimäiset mitat. Massiivinen tähti, valtava joukko tähtienvälistä kaasua on runsaasti kasvun ruokaa. Kun galaksit sulautuvat, mustat reiät voivat sulautua yhteen ja muodostaa uuden supermassive-objektin.
Evolutionaaristen prosessien analyysin perusteella on tavallista erottaa kaksi mustaa reikää:
- esineet, joiden massa on 10 kertaa aurinkomassa;
- massiiviset esineet, joiden massa on satoja tuhansia, miljardeja aurinkomassoja.
On mustia reikiä, joiden keskimääräinen välimassa on 100–10 tuhatta kertaa auringon massa, mutta niiden luonne on vielä tuntematon. Galaksia kohti on noin yksi tällainen kohde. X-ray-tähtien tutkimus mahdollisti kahden keskikokoisen mustan reiän löytämisen samanaikaisesti 12 miljoonan valovuoden päässä galaksissa M82. Yhden kohteen massa vaihtelee 200 - 800 aurinkomassan alueella. Toinen kohde on paljon suurempi ja sen massa on 10-40 tuhatta aurinkomassaa. Tällaisten esineiden kohtalo on mielenkiintoinen. Ne sijaitsevat lähellä tähtiklustereita, houkuttelevat vähitellen supermassivaa mustaa reikää, joka sijaitsee galaksin keskiosassa.
Meidän planeettamme ja mustat reiät
Huolimatta aavistuksen etsimisestä mustien reikien luonteesta, tieteellinen maailma huolestuttaa mustan reiän sijainnista ja roolista Linnunradan galaksin kohtalossa ja erityisesti maapallon kohtalossa. Maitotien keskellä oleva aika ja tila imeytyvät vähitellen kaikkiin ympärillä oleviin esineisiin. Miljoonat tähdet ja biljoonat tonnia tähtienvälistä kaasua on jo imeytynyt mustaan reikään. Ajan myötä linja saavuttaa Cygnuksen ja Jousimiehen kädet, joissa aurinkokunta sijaitsee, matkustaen 27 tuhatta valovuotta.
Toinen läheinen supermassive musta aukko sijaitsee Andromedan galaksin keskiosassa. Se on noin 2,5 miljoonan valovuoden päässä meistä. Todennäköisesti, kunnes meidän Jousimies A * nielaisee oman galaksinsa, meidän on odotettava kahden naapurimaiden galaksin yhdistämistä. Näin ollen kahden supermassivaisen mustan reiän sulautuminen yhteen kokonaisuuteen, kauheaan ja hirvittävään kokoon.
Täysin erilainen asia - pienet mustat reiät. Maapallon imeytyminen on melko musta reikä, jonka säde on pari senttimetriä. Ongelmana on, että musta aukko on luonteeltaan täysin kasvoton esine. Säteilystä tai säteilystä ei tule sen kohdusta, joten tällaista salaperäistä esinettä on melko vaikea havaita. Vain lähietäisyydellä voimme havaita taustavalon kaarevuuden, joka osoittaa, että tässä Universumin alueella on avaruudessa reikä.
Tähän mennessä tiedemiehet ovat havainneet, että Musta lähimpänä oleva musta reikä on V616 Monocerotis -objekti. Hirviö sijaitsee 3000 valovuotena järjestelmämme. Kokoa, tämä on suuri muodostuminen, sen massa on 9-13 aurinkomassaa. Toinen läheinen esine, joka uhkaa maailmaa, on musta reikä Gygnus X-1. Tämän hirviön kanssa olemme erossa 6000 valovuoden päässä. Naapuriemme havaitut mustat reiät ovat osa binääristä järjestelmää, ts. olemassa lähellä tähtiä, joka syöttää kyltymätöntä kohdetta.
johtopäätös
Tällaisten salaperäisten ja salaperäisten esineiden, kuten mustien reikien, olemassaolo tietysti pakottaa meidät olemaan vartija. Kuitenkin kaikki, mikä tapahtuu mustilla rei'illä, tapahtuu melko harvoin, jos otetaan huomioon maailmankaikkeuden ikä ja suuret etäisyydet. 4,5 miljardia vuotta aurinkokunta on lepotilassa, joka on olemassa meille tunnettujen lakien mukaan. Tänä aikana mitään sellaista ei ole tullut esiin, eikä tilaa ole vääristynyt eikä ajan viiltoja aurinkokunnan lähelle. Tähän ei luultavasti ole sopivia ehtoja. Se osa Linnunradasta, jossa Sunin tähtijärjestelmä asuu, on rauhallinen ja vakaa osa tilaa.
Tutkijat ottavat ajatuksen, että mustien reikien ulkonäkö ei ole vahingossa. Tällaiset esineet toimivat Universumissa sellaisten käskyjen roolina, jotka tuhoavat kosmisen ruumiin ylijäämän. Mitä tulee hirviöiden kohtaloon, heidän kehityksensä ei ole vielä täysin ymmärretty. Существует версия, что черные дыры не вечны и на определенном этапе могут прекратить свое существование. Уже ни для кого не секрет, что такие объекты представляют собой мощнейшие источники энергии. Какая это энергия и в чем она измеряется - это другое дело.
Стараниями Стивена Хокинга науке была предъявлена теория о то, что черная дыра все-таки излучает энергию, теряя свою массу. В своих предположениях ученый руководствовался теорией относительности, где все процессы взаимосвязаны друг с другом. Ничего просто так не исчезает, не появившись в другом месте. Любая материя может трансформироваться в другую субстанцию, при этом один вид энергии переходит на другой энергетический уровень. Так, может быть, обстоит дело и с черными дырами, которые являются переходным порталом, из одного состояния в другое.
