Nincs szépségében megbabonázóbb kozmikus jelenség, mint a fekete lyukak. Mint tudják, az objektum azért kapta a nevét, mert képes elnyelni a fényt, de nem tudja visszaverni. Hatalmas gravitációjuk miatt a fekete lyukak mindent magukba szívnak, ami a közelükben van - bolygókat, csillagokat, űrtörmeléket. Ez azonban nem minden, amit a fekete lyukakról tudnia kell, mivel sok van elképesztő tények róluk. 
Sokáig azt hitték, hogy minden benne marad, ami a fekete lyuk tartományába esik, de a legújabb kutatások eredménye az, hogy egy idő után a fekete lyuk minden tartalmát „kiköpi” az űrbe, de máshol. formában, eltér az eredetitől. Az eseményhorizont, amely az űrobjektumok számára a visszatérés pontjának számított, csak átmeneti menedéknek bizonyult, de ez a folyamat nagyon lassan megy végbe. 
Naprendszer csak egy része egy végtelen galaxisnak, amely rengeteg fekete lyukat tartalmaz. Kiderült, hogy a Földet ketten is fenyegetik, de szerencsére nagyon távol helyezkednek el - kb. 1600 fényév. Egy olyan galaxisban fedezték fel őket, amely két galaxis egyesülésének eredményeként jött létre. 
A tudósok csak azért láttak fekete lyukakat, mert azok a Naprendszer közelében voltak egy röntgenteleszkóp segítségével, amely képes rögzíteni az ezen űrobjektumok által kibocsátott röntgensugarakat. A fekete lyukakat, mivel egymás mellett helyezkednek el, és gyakorlatilag egybeolvadnak, egy néven nevezték - Chandra a hindu mitológiából származó Holdisten tiszteletére. A tudósok abban bíznak, hogy Chandra hamarosan azzá válik a hatalmas gravitációs erő miatt.
Előbb-utóbb az összes tartalom kikerül a fekete lyukból, és csak a sugárzás marad. Ahogy a fekete lyukak veszítenek tömegükből, idővel kisebbek lesznek, majd teljesen eltűnnek. Egy űrobjektum halála nagyon lassú, ezért nem valószínű, hogy bármely tudós képes lesz látni, hogyan csökken a fekete lyuk, majd eltűnik. Stephen Hawking azzal érvelt, hogy az űrben lévő lyuk erősen összenyomott bolygó, és idővel elpárolog, kezdve a torzítás szélétől. 
A csillagok az űrben világítanak a termonukleáris üzemanyag-ellátásuknak köszönhetően. Amikor véget ér, a csillag hűlni kezd, és fehér törpéből fokozatosan fekete törpévé válik. A lehűlt csillag belsejében a nyomás csökkenni kezd. A gravitáció hatására a kozmikus test zsugorodni kezd. Ennek a folyamatnak az a következménye, hogy a csillag felrobbanni látszik, minden részecskéje szétszóródik a térben, ugyanakkor a gravitációs erők tovább hatnak, vonzzák a szomszédos űrobjektumokat, amelyeket aztán elnyel, növelve a fekete erejét. lyuk és mérete. 
A Nap méreténél több tízezerszer nagyobb fekete lyuk a Tejútrendszer kellős közepén található. A tudósok Nyilasnak nevezték, és a Földtől távol található 26 000 fényév. A galaxis ezen része rendkívül aktív, és gyorsan elnyel mindent, ami közel van. Gyakran „kiköpi” a kihunyt csillagokat is. 
A meglepő az a tény, hogy egy fekete lyuk átlagos sűrűsége még óriási méretét tekintve is megegyezik a levegő sűrűségével. Ahogy nő a fekete lyuk sugara, vagyis az általa befogott objektumok száma, a fekete lyuk sűrűsége csökken, és ez megmagyarázható egyszerű törvények fizika. Így a legtöbb nagy testek az űrben valójában olyan könnyű lehet, mint a levegő.
Bármilyen furcsán is hangzik, különös tekintettel arra a tényre, hogy valójában a fekete lyukak mindent elnyelnek és ennek megfelelően elpusztítanak maguk körül, a tudósok komolyan gondolják, hogy ezek az űrobjektumok egy új Univerzum kialakulásának kezdetét jelenthetik. Tehát, mint tudjuk, a fekete lyukak nemcsak elnyelik az anyagot, hanem bizonyos időszakokban ki is engedhetik azt. Bármely fekete lyukból kilépő részecske felrobbanhat, és ebből egy új ősrobbanás lesz, és az ő elmélete szerint a mi Univerzumunk is így jelent meg, ezért lehetséges, hogy a ma létező Naprendszer, amelyben a Föld forog. , lakott hatalmas összeget emberek, valaha egy hatalmas fekete lyukból született. 
Amikor egy objektum közel kerül egy fekete lyukhoz, függetlenül attól, hogy mekkora tömege van, a mozgása lassulni kezd, és ez azért történik, mert magában a fekete lyukban az idő lelassul, és minden nagyon lassan történik. Ez a fekete lyuk hatalmas gravitációs erejének köszönhető. Sőt, ami magában a fekete lyukban történik, az elég gyorsan történik, így ha egy megfigyelő kívülről nézné a fekete lyukat, akkor úgy tűnhet számára, hogy a benne végbemenő összes folyamat lassan megy végbe, de ha beleesik a tölcsérébe. , a gravitációs erők azonnal széttépnék.
A fekete lyukak az Univerzum legerősebb és legtitokzatosabb tárgyai. Egy csillag pusztulása után keletkeznek.
A NASA lenyűgöző képek sorozatát állította össze a hatalmas űrben lévő feltételezett fekete lyukakról.
Íme egy fotó a közeli Centaurus A galaxisról, amelyet a Chandra X-Ray Observatory készített. Ez egy szupermasszív fekete lyuk hatását mutatja a galaxison belül.
A NASA nemrég bejelentette, hogy a közeli galaxisban egy felrobbanó csillagból fekete lyuk születik. A Discovery News szerint ez a lyuk az M-100 galaxisban található, amely 50 millió évre van a Földtől.
Íme egy másik nagyon érdekes fotó a Chandra Obszervatóriumból, amelyen az M82 galaxis látható. A NASA úgy véli, hogy a képen látható két szupermasszív fekete lyuk kiindulópontja lehet. A kutatók szerint a fekete lyukak kialakulása akkor kezdődik, amikor a csillagok kimerítik erőforrásaikat és kiégnek. Saját gravitációs súlyuk fogja összetörni őket.
A tudósok a fekete lyukak létezését Einstein relativitáselméletével társítják. A szakértők Einstein gravitációs értelmezése alapján határozzák meg a fekete lyuk hatalmas gravitációs erejét. A bemutatott képen a Chandra X-Ray Observatory információi megegyeznek a Hubble Űrteleszkóp képeivel. A NASA úgy véli, hogy ez a két fekete lyuk 30 éve spirálisan halad egymás felé, és idővel egy nagy fekete lyukká válhatnak.
Ez a legerősebb fekete lyuk az M87 kozmikus galaxisban. A szinte fénysebességgel mozgó szubatomi részecskék azt jelzik, hogy a galaxis közepén egy szupermasszív fekete lyuk található. Úgy tartják, hogy a Napunk 2 milliónyi anyagát „elnyelte”.
A NASA úgy véli, hogy ezen a képen két szupermasszív fekete lyuk összeütközésével rendszer jön létre. Vagy ez az úgynevezett „csúzli effektus”, aminek eredményeként 3 fekete lyukból rendszer jön létre. Amikor a csillagok szupernóvák, képesek összeomlani és újra kialakulni, ami fekete lyukak kialakulását eredményezi.
Ez a művészi megjelenítés egy fekete lyukat ábrázol, amely gázt szív egy közeli csillagból. A fekete lyuk azért ilyen színű, mert gravitációs tere olyan sűrű, hogy elnyeli a fényt. A fekete lyukak láthatatlanok, így a tudósok csak találgatnak létezésükről. Méretük elérheti mindössze 1 atom vagy egymilliárd nap méretét.
Ez a művészi megjelenítés egy kvazárt mutat be, amely egy szupermasszív fekete lyuk, amelyet forgó részecskék vesznek körül. Ez a kvazár a galaxis közepén található. A kvazárok bekapcsolva korai fázis egy fekete lyuk születése, azonban évmilliárdokig létezhetnek. Ennek ellenére úgy gondolják, hogy az Univerzum ősi korszakaiban alakultak ki. Feltételezhető, hogy az összes „új” kvazár egyszerűen el volt rejtve a szemünk elől.
A Spitzer- és Hubble-teleszkópok hamis színű részecskék sugarait rögzítették, amelyek egy hatalmas, erős fekete lyukból lövik ki. Úgy gondolják, hogy ezek a fúvókák 100 000 fényévnyi űrben terjednek, akkora, mint galaxisunk Tejútrendszere. Különböző színek különböző fényhullámokból jelennek meg. Galaxisunkban van egy erős fekete lyuk, Sagittarius A. Nasa úgy véli, hogy tömege 4 millió napunk tömegével egyenlő.
Ezen a képen egy mikrokvazár látható, amelyről azt gondolják, hogy egy kisebb fekete lyuk, amelynek tömege azonos egy csillagéval. Ha egy fekete lyukba esne, annak határán lépné át az időhorizontot. Még ha nem is tör össze a gravitáció, soha nem térsz vissza a fekete lyukból. Lehetetlen lesz látni egy sötét térben. Minden fekete lyukba utazót széttép a gravitációs erő.
Köszönjük, hogy mesélt rólunk barátainak!
A fekete lyuk egy szupermasszív csillag összeomlása következtében keletkezik, amelynek magjában kifogy a nukleáris reakcióhoz szükséges üzemanyag. A mag összenyomásakor a mag hőmérséklete megemelkedik, és az 511 keV-nál nagyobb energiájú fotonok ütköznek és elektron-pozitron párokat alkotnak, ami katasztrofális nyomáscsökkenéshez és a csillag további összeomlásához vezet a csillag hatása alatt. saját gravitáció.
Ethan Siegel asztrofizikus megjelentette a „The Largest Black Hole in the Known Universe” című cikket, amelyben információkat gyűjtött a különböző galaxisokban található fekete lyukak tömegéről. Csak kíváncsi vagyok: hol van közülük a legmasszívabb?
Mivel a legsűrűbb csillaghalmazok a galaxisok középpontjában találhatók, ma már szinte minden galaxis közepén van egy hatalmas fekete lyuk, amely sok más galaxis egyesülése után keletkezett. Például a Tejútrendszer közepén van egy fekete lyuk, amelynek tömege megközelítőleg a galaxisunk 0,1%-a, azaz 4 milliószorosa. több tömeg Nap.
Nagyon könnyű meghatározni a fekete lyuk jelenlétét a láthatatlan test gravitációja által érintett csillagok röppályájának tanulmányozásával.
De a Tejút egy viszonylag kicsi galaxis, amelynek nem lehet a legnagyobb fekete lyuk. Például nem messze tőlünk a Virgo-halmazban található egy hatalmas galaxis, a Messier 87 - ez körülbelül 200-szor nagyobb, mint a miénk.
Tehát ennek a galaxisnak a középpontjából egy körülbelül 5000 fényév hosszú anyagfolyam tör ki (a képen). Őrült anomália, írja Ethan Siegel, de nagyon jól néz ki.
A tudósok úgy vélik, hogy csak egy fekete lyuk magyarázhatja a galaxis középpontjából történő ilyen „kitörést”. A számítások azt mutatják, hogy ennek a fekete lyuknak a tömege körülbelül 1500-szor nagyobb, mint a Tejútrendszerben található fekete lyuk tömege, azaz körülbelül 6,6 milliárd naptömeg.
De hol található az Univerzum legnagyobb fekete lyukja? Ha feltételezzük, hogy szinte minden galaxis középpontjában van egy ilyen objektum, amelynek tömege a galaxis tömegének 0,1%-a, akkor meg kell találnunk a legnagyobb tömegű galaxist. A tudósok erre a kérdésre is választ tudnak adni.
Az általunk ismert legnagyobb tömegű galaxis az Abell 2029-halmaz közepén található IC 1101, amely 20-szor távolabb van a Tejúttól, mint a Szűz-halmaz.
Az IC 1101-ben a középpont és a legtávolabbi szél távolsága körülbelül 2 millió fényév. Mérete kétszer akkora, mint a Tejútrendszer és a legközelebbi Androméda galaxis távolsága. A tömeg majdnem megegyezik a teljes Szűz-halmaz tömegével!
Ha van egy fekete lyuk az IC 1101 közepén (és lennie kell), akkor ez lehet a legnagyobb tömegű az ismert Univerzumban.
Ethan Siegel szerint lehet, hogy téved. Ennek oka az egyedülálló NGC 1277 galaxis. Ez nem túl nagy galaxis, valamivel kisebb, mint a miénk. A forgásának elemzése azonban hihetetlen eredményt mutatott: a középpontban lévő fekete lyuk 17 milliárd naptömegű, és ez a galaxis teljes tömegének 17%-a. Ez rekord egy fekete lyuk tömegének egy galaxis tömegéhez viszonyított arányában.
Van egy másik jelölt az ismert Univerzum legnagyobb fekete lyukának szerepére. A következő képen látható.
Az OJ 287 furcsa tárgyat blézárnak hívják. A blazárok az extragalaktikus objektumok egy speciális osztálya, egyfajta kvazár. Nagyon erős emisszió jellemzi őket, amely az OJ 287-ben 11-12 éves ciklussal változik (dupla csúccsal).
Az asztrofizikusok szerint az OJ 287 egy szupermasszív központi fekete lyukat tartalmaz, amelyet egy másik kisebb fekete lyuk kering. 18 milliárd naptömegével a központi fekete lyuk az eddig ismert legnagyobb.
Ez a pár fekete lyuk lesz az egyik legjobb tesztelhető kísérlet általános elmélet relativitáselmélet, nevezetesen az Általános relativitáselméletben leírt téridő deformáció.
A relativisztikus hatások miatt a fekete lyuk perifériája, vagyis a középponthoz legközelebb eső fekete lyuk a pályapontnak fordulatonként 39°-kal kell elmozdulnia! Összehasonlításképpen, a Merkúr perihélium csak 43 ívmásodperccel tolódott el évszázadonként.
2013. január 24
Az univerzum összes hipotetikus objektuma közül tudományos elméletek, a fekete lyukak keltik a legfélelmetesebb benyomást. És bár a létezésükre vonatkozó javaslatok csaknem másfél évszázaddal azelőtt születtek, hogy Einstein közzétette az általános relativitáselméletet, létezésük valóságáról csak a közelmúltban szereztek meggyőző bizonyítékot.
Kezdjük azzal, hogy az általános relativitáselmélet hogyan foglalkozik a gravitáció természetének kérdésével. Newton egyetemes gravitációs törvénye kimondja, hogy az Univerzum bármely két hatalmas teste között kölcsönös vonzási erő hat. Ennek a gravitációs vonzásnak köszönhetően a Föld a Nap körül kering. Az általános relativitáselmélet arra kényszerít bennünket, hogy másképp tekintsünk a Nap-Föld rendszerre. Ezen elmélet szerint egy olyan hatalmas égitest jelenlétében, mint a Nap, úgy tűnik, hogy a téridő összeesik súlya alatt, és szövetének egyenletessége megbomlik. Képzelj el egy elasztikus trambulint, rajta egy nehéz labdával (például egy tekegolyóval). A kifeszített anyag súlya alatt meghajlik, és vákuumot hoz létre körülötte. Ugyanígy a Nap is maga körül tolja a téridőt.
A kép szerint a Föld egyszerűen körbegurul a keletkező tölcséren (kivéve, hogy egy trambulinon egy nehéz golyó körül gördülő kis golyó elkerülhetetlenül sebességet veszít, és közelebb kerül a nagyhoz). És amit általában gravitációs erőként érzékelünk bennünk Mindennapi élet, szintén nem más, mint a téridő geometriájának változása, és nem a newtoni értelemben vett erő. Ma nincs sikeresebb magyarázat a gravitáció természetére, mint amennyit az általános relativitáselmélet ad.
Most képzeljük el, mi történik, ha a javasolt kép keretein belül növeljük és növeljük egy nehéz labda tömegét anélkül, hogy növelnénk a fizikai méreteit? Abszolút rugalmas lévén a tölcsér addig mélyül, amíg felső szélei valahol magasan a teljesen nehéz golyó fölött összefolynak, majd a felszínről nézve egyszerűen megszűnik létezni. A valós Univerzumban, miután elegendő tömeget és sűrűségű anyagot halmoz fel, egy tárgy téridő csapdát csap maga köré, a téridő szövete bezárul, és elveszíti a kapcsolatot az Univerzum többi részével, láthatatlanná válik számára. Így jelenik meg egy fekete lyuk.
Schwarzschild és kortársai úgy gondolták, hogy ilyen furcsa űrobjektumok nem léteznek a természetben. Maga Einstein nemcsak ragaszkodott ehhez az állásponthoz, hanem tévesen azt hitte, hogy sikerült matematikailag alátámasztania véleményét.
Az 1930-as években a fiatal indiai asztrofizikus, Chandrasekhar bebizonyította, hogy egy csillag, amely elfogyasztotta nukleáris üzemanyagát, csak akkor veti le a héját, és csak akkor válik lassan lehűlő fehér törpévé, ha tömege kisebb, mint 1,4 naptömeg. Hamarosan az amerikai Fritz Zwicky rájött, hogy a szupernóva-robbanások során rendkívül sűrű testek neutronanyagból; Később Lev Landau is ugyanerre a következtetésre jutott. Chandrasekhar munkája után nyilvánvalóvá vált, hogy csak az 1,4 naptömegnél nagyobb tömegű csillagok képesek ilyen evolúción keresztülmenni. Felmerült tehát egy természetes kérdés: van-e felső határa a neutroncsillagok által hátrahagyott szupernóvák tömegének?
A 30-as évek végén leendő apa Amerikai atombomba Robert Oppenheimer megállapította, hogy egy ilyen határ valóban létezik, és nem haladja meg a naptömegek számát. Pontosabb értékelést akkor nem lehetett adni; Ma már ismert, hogy a neutroncsillagok tömegének 1,5-3 Ms tartományban kell lennie. De még Oppenheimer és végzős hallgatója, George Volkow durva számításaiból is az következett, hogy a szupernóvák legmasszívabb leszármazottai nem neutroncsillagokká válnak, hanem valamilyen más állapotba alakulnak át. 1939-ben Oppenheimer és Hartland Snyder egy idealizált modellt használt annak bizonyítására, hogy egy hatalmas, összeomló csillag a gravitációs sugara szerint összehúzódik. Képleteikből valójában az következik, hogy a sztár itt nem áll meg, de a szerzőtársak elzárkóztak egy ilyen radikális következtetéstől.
09.07.1911 - 13.04.2008
A végső választ a 20. század második felében találták meg a briliáns elméleti fizikusok egész galaxisának erőfeszítései révén, beleértve a szovjeteket is. Kiderült, hogy egy ilyen összeomlás mindig „végig” tömöríti a csillagot, teljesen tönkretéve az anyagát. Ennek eredményeképpen egy szingularitás keletkezik, a gravitációs mező „szuperkoncentrátuma”, végtelenül kicsi térfogatban. Álló furatnál ez egy pont, forgó furatnál gyűrű. A téridő görbülete és ezért a gravitációs erő a szingularitás közelében a végtelenbe hajlik. 1967 végén John Archibald Wheeler amerikai fizikus volt az első, aki egy ilyen végső csillag-összeomlást fekete lyuknak nevezett. Az új kifejezést szerették a fizikusok és az újságírók, akik világszerte elterjesztették (bár a franciák eleinte nem szerették, mivel a trou noir kifejezés kétes asszociációkat sugallt).
A fekete lyuk legfontosabb tulajdonsága, hogy ami beleesik, az nem jön vissza. Ez még a fényre is vonatkozik, ezért kapták a fekete lyukak a nevüket: az a test, amely elnyeli az összes ráeső fényt, és nem bocsát ki semmit, teljesen feketének tűnik. Az általános relativitáselmélet szerint, ha egy objektum kritikus távolságban megközelíti a fekete lyuk középpontját – ezt a távolságot Schwarzschild-sugárnak nevezik –, soha nem térhet vissza. (Karl Schwarzschild német csillagász, 1873-1916) utóbbi évekélete során Einstein általános relativitáselméletének egyenleteit felhasználva kiszámította a gravitációs teret nulla térfogatú tömeg körül.) A Nap tömegére a Schwarzschild-sugár 3 km, vagyis hogy a Napunk feketévé változzon. lyukat, a teljes tömegét egy kisváros méretűre kell tömöríteni!
A Schwarzschild-sugáron belül az elmélet még furcsább jelenségeket is előrevet: a fekete lyukban lévő összes anyag egy végtelenül kicsiny, végtelen sűrűségű pontba gyűlik össze a közepén – a matematikusok szinguláris perturbációnak nevezik az ilyen objektumot. Végtelen sűrűségnél bármely véges anyagtömeg matematikailag nulla térbeli térfogatot foglal el. Természetesen nem tudjuk kísérletileg ellenőrizni, hogy ez a jelenség valóban egy fekete lyukon belül történik-e, hiszen minden, ami a Schwarzschild-sugáron belülre esik, nem tér vissza.
Így anélkül, hogy „nézhetnénk” egy fekete lyukat a „nézd” szó hagyományos értelmében, mindazonáltal kimutathatjuk jelenlétét a rendkívül erős és teljesen szokatlan gravitációs mezejének a körülötte lévő anyagra gyakorolt hatásának közvetett jelei alapján. azt.
Szupermasszív fekete lyukak
Tejútrendszerünk és más galaxisaink középpontjában egy hihetetlenül nagy, a Napnál milliószor nehezebb fekete lyuk található. Ezeket a szupermasszív fekete lyukakat (ahogyan nevezték) a csillagközi gázok galaxisok középpontjaihoz közeli mozgásának természetére vonatkozó megfigyelésekből fedezték fel. A gázok a megfigyelések alapján közeli távolságban forognak a szupermasszív objektumtól, és a Newton-féle mechanikai törvényeket alkalmazó egyszerű számítások azt mutatják, hogy az őket vonzó, apró átmérőjű objektum szörnyű tömegű. Csak egy fekete lyuk képes ilyen módon kavargatni a csillagközi gázt a galaxis közepén. Valójában az asztrofizikusok már több tucat ilyen hatalmas fekete lyukat találtak a velünk szomszédos galaxisok középpontjában, és erősen gyanítják, hogy bármely galaxis középpontja fekete lyuk.
Fekete lyukak csillagtömeggel
A csillagfejlődés jelenlegi értelmezése szerint, ha egy szupernóva-robbanás során egy körülbelül 30 naptömegnél nagyobb tömegű csillag meghal, a külső héja szétszóródik, és a belső rétegek gyorsan összeomlanak a középpont felé, és fekete lyukat képeznek a csillag helyén. csillag, amely kimerítette üzemanyag-tartalékait. A csillagközi térben izolált ilyen eredetű fekete lyukat szinte lehetetlen észlelni, mivel ritka vákuumban található, és semmilyen módon nem nyilvánul meg gravitációs kölcsönhatásokban. Ha azonban egy ilyen lyuk kettős csillagrendszer része lenne (két forró csillag kering a tömegközéppontjuk körül), a fekete lyuk akkor is gravitációs hatást gyakorolna a csillagpárjára. Napjainkban a csillagászoknak több mint egy tucat jelöltjük van az ilyen típusú csillagrendszerek szerepére, bár egyikükre sem sikerült szigorú bizonyítékot szerezni.
Egy fekete lyukkal rendelkező kettős rendszerben az „élő” csillag anyaga elkerülhetetlenül a fekete lyuk irányába „áramlik”. A fekete lyuk által kiszívott anyag pedig spirálisan forog, amikor beleesik a fekete lyukba, és eltűnik, amikor átlépi a Schwarzschild sugarat. A végzetes határhoz közeledve azonban a fekete lyuk tölcsérébe beszívott anyag a lyuk által elnyelt részecskék közötti ütközések megnövekedett gyakorisága miatt elkerülhetetlenül sűrűbbé és felmelegszik, amíg fel nem melegszik a hullámok sugárzási energiáira. a spektrum röntgentartománya elektromágneses sugárzás. A csillagászok meg tudják mérni az ilyen típusú röntgensugárzás intenzitásának változásának periodicitását, és más rendelkezésre álló adatokkal összehasonlítva kiszámíthatják az anyagot maga felé „húzó” objektum hozzávetőleges tömegét. Ha egy objektum tömege meghaladja a Chandrasekhar határértéket (1,4 naptömeg), ez az objektum nem lehet fehér törpe, amelybe csillagunk elfajul. Az ilyen röntgen-kettős csillagok legtöbb azonosított megfigyelésében a hatalmas objektum egy neutroncsillag. Azonban már több mint egy tucat olyan eset volt, amikor az egyetlen ésszerű magyarázat a fekete lyuk jelenléte egy kettős csillagrendszerben.
A fekete lyukak összes többi típusa sokkal inkább spekulatív és kizárólag elméleti kutatásokon alapul – egyáltalán nincs kísérleti bizonyíték a létezésükre. Először is, ezek mini fekete lyukak, amelyek tömege egy hegy tömegéhez hasonlítható, és egy proton sugarára vannak összenyomva. Eredetük ötlete kezdeti szakaszban az Univerzum létrejöttét közvetlenül az Ősrobbanás után Stephen Hawking angol kozmológus fejezte ki (lásd: Az idő visszafordíthatatlanságának rejtett elve). Hawking azt javasolta, hogy a minilyuk-robbanások magyarázatot adhatnak az univerzumban a gammasugár-kitörések valóban rejtélyes jelenségére. Másodszor, néhány elmélet elemi részecskék megjósolni a Világegyetemben - mikroszinten - egy valódi fekete lyukak szitáját, amelyek egyfajta hab az univerzum hulladékából. Az ilyen mikrolyukak átmérője állítólag körülbelül 10-33 cm - milliárdszor kisebbek, mint egy proton. Jelenleg nincs reményünk arra, hogy kísérletileg igazoljuk az ilyen fekete lyuk részecskék létezésének tényét, nem beszélve arról, hogy valamilyen módon feltárjuk tulajdonságaikat.
És mi lesz a megfigyelővel, ha hirtelen a gravitációs sugár, más néven eseményhorizont másik oldalán találja magát. Itt kezdődik minden csodálatos ingatlan fekete lyukak. Nem hiába, amikor fekete lyukakról beszélünk, mindig az időt, pontosabban a téridőt említettük. Einstein relativitáselmélete szerint minél gyorsabban mozog egy test, annál nagyobb lesz a tömege, de annál lassabban kezd el telik az idő! Alacsony sebességnél normál körülmények között ez a hatás észrevehetetlen, de ha egy test (űrhajó) a fénysebességhez közeli sebességgel mozog, akkor a tömege nő és az idő lelassul! Ha a test sebessége megegyezik a fénysebességgel, a tömeg a végtelenbe megy, és az idő megáll! A szigorú emberek beszélnek erről matematikai képletek. Térjünk vissza a fekete lyukhoz. Képzeljünk el egy fantasztikus helyzetet, amikor egy csillaghajó űrhajósokkal a fedélzetén megközelíti a gravitációs sugarat vagy az eseményhorizontot. Nyilvánvaló, hogy az eseményhorizontot azért nevezték így, mert csak e határig tudunk bármilyen eseményt megfigyelni (egyáltalán bármit megfigyelni). Amit ezen a határon túl nem tudunk megfigyelni. A fekete lyuk felé közeledő hajó belsejében azonban az űrhajósok ugyanazt fogják érezni, mint korábban, mert... Órájuk szerint az idő „normálisan” telik. Az űrhajó nyugodtan átlépi az eseményhorizontot, és továbbmegy. De mivel sebessége közel lesz a fénysebességhez, az űrhajó szó szerint egy pillanat alatt eléri a fekete lyuk közepét.
Egy külső szemlélő számára pedig az űrhajó egyszerűen megáll az eseményhorizontnál, és szinte örökre ott marad! Ez a fekete lyukak kolosszális gravitációjának paradoxona. Természetes kérdés, hogy életben maradnak-e azok az űrhajósok, akik a külső megfigyelő órája szerint a végtelenbe szállnak. Nem. A lényeg pedig egyáltalán nem az óriási gravitációban van, hanem az árapály-erőkben, amelyek egy ilyen kicsi és masszív test esetében nagyon megváltoznak rövid távolságokon. Egy 1 m 70 cm magas űrhajós fejében sokkal kisebb lesz az árapály erő, mint a lábánál, és már az eseményhorizontnál egyszerűen szét lesz szakadva. Tehát általánosságban rájöttünk, hogy mik a fekete lyukak, de eddig csillagtömegű fekete lyukakról beszéltünk. Jelenleg a csillagászok szupermasszív fekete lyukakat fedeztek fel, amelyek tömege akár egymilliárd nap is lehet! A szupermasszív fekete lyukak tulajdonságaiban nem különböznek kisebb társaiktól. Csak sokkal nagyobb tömegűek, és általában a galaxisok központjában találhatók - az Univerzum csillagszigetein. Galaxisunk (Tejútrendszer) közepén egy szupermasszív fekete lyuk is található. Az ilyen fekete lyukak kolosszális tömege lehetővé teszi, hogy ne csak galaxisunkban keressük őket, hanem a Földtől és a Naptól millió és milliárd fényévnyi távolságra lévő távoli galaxisok központjaiban is. Európai és amerikai tudósok globális kutatást végeztek szupermasszív fekete lyukak után, amelyeknek a modern elméleti számítások szerint minden galaxis középpontjában kellene elhelyezkedniük.
A modern technológiák lehetővé teszik ezen kollapszárok jelenlétének kimutatását a szomszédos galaxisokban, de közülük nagyon keveset fedeztek fel. Ez azt jelenti, hogy a fekete lyukak vagy egyszerűen sűrű gáz- és porfelhőkben rejtőznek a galaxisok központi részében, vagy pedig az Univerzum távolabbi sarkaiban találhatók. Tehát a fekete lyukak kimutathatók az anyag rájuk történő felhalmozódása során kibocsátott röntgensugárzással, és az ilyen források összeírására röntgenteleszkópokkal felszerelt műholdakat indítottak a Föld-közeli kozmikus űrbe. A röntgenforrások keresése közben, űr obszervatóriumok Chandra és Rossi felfedezte, hogy az ég tele van háttérröntgensugárzással, amely több milliószor fényesebb, mint a látható fényben. Az égből származó háttérröntgen-kibocsátás nagy részének fekete lyukakból kell származnia. A csillagászatban általában háromféle fekete lyuk létezik. Az első a csillagtömegű fekete lyukak (körülbelül 10 naptömeg). Nagy tömegű csillagokból alakulnak ki, amikor kifogy a termonukleáris üzemanyagból. A második a szupermasszív fekete lyukak a galaxisok középpontjában (naptömeg milliótól milliárdig). És végül az elsődleges fekete lyukak, amelyek az Univerzum életének kezdetén keletkeztek, és amelyek tömege kicsi (egy nagy aszteroida tömegének nagyságrendje szerint). Így a lehetséges fekete lyuktömegek nagy tartománya betöltetlen marad. De hol vannak ezek a lyukak? Röntgensugárzással megtöltve a teret, ők azonban nem akarják megmutatni valódi „arcukat”. De ahhoz, hogy világos elméletet építsünk a háttérröntgensugárzás és a fekete lyukak közötti kapcsolatról, ismerni kell a számukat. Jelenleg az űrteleszkópok csak észlelni tudták nagyszámú szupermasszív fekete lyukak, amelyek létezése bizonyítottnak tekinthető. A közvetett jelek lehetővé teszik a háttérsugárzásért felelős megfigyelt fekete lyukak számának 15%-ra növelését. Feltételeznünk kell, hogy a megmaradt szupermasszív fekete lyukak egyszerűen csak vastag porfelhők mögött rejtőznek, amelyek csak nagy energiájú röntgensugarakat továbbítanak, vagy túl messze vannak ahhoz, hogy észleljék őket. modern eszközökkel megfigyelések.
Szupermasszív fekete lyuk (környezet) az M87 galaxis közepén (röntgenfelvétel). Az eseményhorizontból való kilökődés (jet) látható. Kép a www.college.ru/astronomy webhelyről
A rejtett fekete lyukak megtalálása a modern röntgencsillagászat egyik fő feladata. Az ezen a területen a Chandra és Rossi teleszkópokkal végzett kutatásokhoz kapcsolódó közelmúltbeli áttörések ennek ellenére csak a röntgensugárzás alacsony energiájú tartományát fedik le - körülbelül 2000-20 000 elektronvolt (összehasonlításképpen, az optikai sugárzás energiája körülbelül 2 elektron). volt). Ezeken a vizsgálatokon jelentős módosításokat hozhat az Integral európai űrteleszkóp, amely 20-300 ezer voltos energiával képes behatolni a röntgensugárzás még nem kellően vizsgált tartományába. Ennek a típusnak a tanulmányozásának fontossága röntgensugarak az, hogy bár az égbolt röntgen háttere alacsony energiájú, több sugárzási csúcs (pont) jelenik meg, amelyek energiája körülbelül 30 000 elektronvolt. A tudósok még mindig lebegtetik a leplet arról, hogy mi okozza ezeket a csúcsokat, és az Integral az első teleszkóp, amely elég érzékeny az ilyen röntgenforrások észlelésére. A csillagászok szerint a nagy energiájú sugarak úgynevezett Compton-vastagságú objektumokat, vagyis porhéjba burkolt szupermasszív fekete lyukakat generálnak. A Compton objektumok felelősek a 30 000 elektronvoltos röntgencsúcsokért a háttérsugárzási mezőben.
De folytatva kutatásaikat, a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a Compton-objektumok csak 10%-át teszik ki a nagy energiájú csúcsokat létrehozó fekete lyukak számának. Ez komoly akadályt jelent további fejlődés elméletek. Tehát a hiányzó röntgensugarakat nem Compton vastagságú, hanem közönséges szupermasszív fekete lyukak szolgáltatják? Akkor mi a helyzet a porfüggönyökkel az alacsony energiájú röntgensugárzáshoz? Úgy tűnik, a válasz abban rejlik, hogy sok fekete lyuknak (Compton objektumnak) volt elég ideje elnyelni az őket körülvevő gázt és port, de előtte lehetőségük volt nagyenergiájú röntgensugárzással jelentkezni. Az összes anyag felemésztése után az ilyen fekete lyukak már nem voltak képesek röntgensugarakat generálni az eseményhorizonton. Világossá válik, hogy miért nem észlelhetők ezek a fekete lyukak, és lehetővé válik a hiányzó háttérsugárzás forrásainak tulajdonítása, hiszen bár a fekete lyuk már nem bocsát ki, az általa korábban létrehozott sugárzás továbbra is áthalad az Univerzumon. Lehetséges azonban, hogy a hiányzó fekete lyukak rejtettebbek, mint azt a csillagászok gondolják, ami azt jelenti, hogy attól, hogy nem látjuk őket, nem jelenti azt, hogy nincsenek ott. Csak még nincs elég megfigyelő erőnk ahhoz, hogy lássuk őket. Eközben a NASA tudósai azt tervezik, hogy a rejtett fekete lyukak keresését még tovább bővítik az Univerzumban. Úgy vélik, itt található a jéghegy víz alatti része. A Swift-misszió részeként több hónapon keresztül kutatásokat végeznek. A mély Univerzumba való behatolás feltárja a rejtett fekete lyukakat, megtalálja a hiányzó láncszemet a háttérsugárzáshoz, és rávilágít az Univerzum korai korszakában végzett tevékenységükre.
Egyes fekete lyukakról azt gondolják, hogy aktívabbak, mint csendes szomszédaik. Az aktív fekete lyukak elnyelik a környező anyagot, és ha a gravitációs repülésbe belekap egy „óvatlan” csillagot, akkor minden bizonnyal a legbarbárabb módon „megeszik” (széttépve). Az elnyelt anyagot, amely egy fekete lyukba esik, hatalmas hőmérsékletre hevítik, és gamma-, röntgen- és ultraibolya tartományban fellángolást tapasztal. A Tejútrendszer közepén egy szupermasszív fekete lyuk is található, de azt nehezebb tanulmányozni, mint a szomszédos vagy akár távoli galaxisokban lévő lyukakat. Ez a Galaxisunk középpontja előtt álló sűrű gáz- és porfalnak köszönhető, mivel a Naprendszer szinte a galaktikus korong szélén helyezkedik el. Ezért a fekete lyukak tevékenységének megfigyelése sokkal hatékonyabb azokban a galaxisokban, amelyek magja jól látható. A Boötes csillagképben 4 milliárd fényév távolságra található egyik távoli galaxis megfigyelése során a csillagászok először tudták a kezdetektől szinte a végéig nyomon követni a csillagok szupermasszív fekete lyuk általi abszorpciójának folyamatát. . Ez az óriás összeomlás évezredeken át csendesen és békésen pihent egy meg nem nevezett elliptikus galaxis közepén, mígnem az egyik csillag elég közel merészkedett hozzá.
A fekete lyuk erős gravitációja széttépte a csillagot. Az anyagrögök elkezdtek hullani a fekete lyukra, és az eseményhorizont elérésekor fényesen fellángoltak az ultraibolya tartományban. Ezeket a kitöréseket a NASA új Galaxy Evolution Explorer űrteleszkópja rögzítette, amely ultraibolya fényben vizsgálja az eget. A teleszkóp ma is megfigyeli a kitüntetett tárgy viselkedését, mert A fekete lyuk étkezése még nem ért véget, és a csillag maradványai továbbra is az idő és a tér szakadékába zuhannak. Az ilyen folyamatok megfigyelése végső soron segít jobban megérteni, hogyan fejlődnek a fekete lyukak a gazdagalaxisukkal együtt (vagy fordítva, a galaxisok egy szülő fekete lyukkal együtt). Több korai megfigyelések megmutatják, hogy az ilyen túlzások nem ritkák az Univerzumban. A tudósok számításai szerint átlagosan 10 000 évente egyszer elnyel egy csillagot egy szupermasszív fekete lyuk egy tipikus galaxisban, de mivel nagyszámú galaxis létezik, a csillagok elnyelése sokkal gyakrabban figyelhető meg.
forrás
A minap Stephen Hawking felkavarta a tudományos közösséget azzal, hogy kijelentette, hogy fekete lyukak nem léteznek. Illetve egyáltalán nem olyanok, mint korábban gondolták.
A kutató szerint (amelyet az „Information Preservation and Weather Forecasts for Black Holes” című mű vázol fel) az úgynevezett fekete lyukak létezhetnek úgynevezett „eseményhorizont” nélkül, amelyen túl semmi sem tud elmenekülni. Hawking úgy véli, hogy a fekete lyukak csak egy ideig tartják meg a fényt és az információt, majd „kiköpnek” vissza az űrbe, igaz, meglehetősen torz formában.
Amíg a tudományos közösség megemészti az új elméletet, úgy döntöttünk, hogy emlékeztessük olvasóinkat arra, amit eddig a „fekete lyukakról szóló tényeknek” tekintettek. Tehát eddig azt hitték, hogy:
A fekete lyukak azért kapták a nevüket, mert beszívják a határait érintő fényt, és nem verik vissza azt.
Akkor keletkezik, amikor egy kellően összenyomott anyagtömeg elvetemíti a teret és az időt, és a fekete lyuk meghatározott felülettel rendelkezik, amelyet „eseményhorizontnak” neveznek, és ez jelzi azt a pontot, ahonnan nincs visszatérés.
Az órák lassabban járnak tengerszint közelében, mint az űrállomáson, és még lassabban járnak a fekete lyukak közelében. Ennek valami köze van a gravitációhoz.
Galaxisunk tele van fekete lyukakkal, de a legközelebbi, amely elméletileg elpusztíthatja szerény bolygónkat, messze túl van a Naprendszerünkön.
A Földtől 30 ezer fényévnyi távolságra található, méretei pedig több mint 30 milliószor nagyobbak Napunk méreténél.
Úgy tartják, hogy a fekete lyukból semmi sem menekülhet ki. E szabály alól az egyetlen kivétel a sugárzás. Egyes tudósok szerint, mivel a fekete lyukak sugárzást bocsátanak ki, tömegüket veszítik. A folyamat eredményeként a fekete lyuk teljesen eltűnhet.
A legtöbb tankönyvben tölcsérnek tűnő fekete lyukak láthatók. Ennek oka, hogy a gravitációs kút szemszögéből szemléltetik őket. Valójában inkább gömbnek tűnnek.
A fekete lyukak képesek torzítani a teret, és mivel forognak, a torzítás a forgás során nő.
Bár nyilvánvalónak tűnik, hogy egy fekete lyuk összeegyeztethetetlen az élettel, a legtöbb ember azt gondolja, hogy ott egyszerűen összetörne. Nem szükséges. Valószínűleg halálra feszítenéd, mert az a testrészed, amely először érte el az „eseményhorizontot”, sokkal nagyobb gravitációs befolyás alá kerülne.
Noha feketékről ismertek, amint korábban említettük, valójában elektromágneses hullámokat bocsátanak ki.
Természetesen ez a legtöbb esetben igaz. Számos elmélet, tanulmány és feltételezés létezik azonban arra vonatkozóan, hogy a fekete lyukak valóban adaptálhatók energiatermelésre és űrutazásra.
Albert Einstein csak 1916-ban elevenítette fel a fekete lyukak elméletét. Jóval ezt megelőzően, 1783-ban egy John Mitchell nevű tudós volt az első, aki kidolgozta ezt az elméletet. Ez azután történt, hogy azon töprengett, vajon a gravitáció olyan erőssé válhat-e, hogy még a könnyű részecskék sem tudnak kikerülni előle.
Bár a vákuum a térben valójában nem közvetít hang hullámok, ha hallgatsz vele speciális szerszámok, akkor légköri interferencia hangokat hallhat. Amikor egy fekete lyuk behúz valamit, az eseményhorizontja felgyorsítja a részecskéket, egészen a fénysebességig, és zümmögést keltenek.
A kutatók úgy vélik, hogy a fekete lyukak szubatomi részecskékké bomlásakor elemeket hoznak létre. Ezek a részecskék képesek létrehozni a héliumnál nehezebb elemeket, mint például a vas és a szén, valamint sok más, az élet kialakulásához szükséges elemet.
A fekete lyukak arról ismertek, hogy mindent felszívnak, ami közel kerül az eseményhorizontjukhoz. Ha egyszer valami beleesik egy fekete lyukba, az olyan hatalmas erővel összenyomódik, hogy az egyes komponensek összenyomódnak, és végül szubatomi részecskékre bomlanak szét. Egyes tudósok elmélete szerint ez az anyag az úgynevezett „fehér lyukból” kilökődik.
Technikai szempontból nem csak a csillagok válhatnak fekete lyukakká. Ha az autókulcsok végtelenül kicsi pontra zsugorodnának, miközben megtartják tömegüket, sűrűségük csillagászati szintet érne el, gravitációjuk pedig hihetetlenül megnőne.
Az elméletek szerint a fekete lyukban lévő anyag végtelen sűrűségűre préselődik, így a tér és az idő megszűnik létezni. Amikor ez megtörténik, a fizika törvényei már nem érvényesek, egyszerűen azért, mert az emberi elme nem képes elképzelni egy nulla térfogatú és végtelen sűrűségű tárgyat.
Egyes tudósok szerint az Univerzum csillagainak számát a fekete lyukak száma korlátozza. Ez azzal függ össze, hogy hogyan hatnak a gázfelhőkre és az elemek kialakulására az Univerzum azon részein, ahol új csillagok születnek.
