Υπάρχουν πράγματι μαύρες τρύπες; Γέννηση και θάνατος. Οι μαύρες τρύπες όχι μόνο «καταπίνουν», αλλά και «φτύνουν»

Λόγω της σχετικά πρόσφατης αύξησης του ενδιαφέροντος για τη δημιουργία δημοφιλών επιστημονικών ταινιών σχετικά με την εξερεύνηση του διαστήματος, ο σύγχρονος θεατής έχει ακούσει πολλά για φαινόμενα όπως η μοναδικότητα ή η μαύρη τρύπα. Ωστόσο, οι ταινίες, προφανώς, δεν αποκαλύπτουν την πλήρη φύση αυτών των φαινομένων και μερικές φορές ακόμη και παραμορφώνουν το κατασκευασμένο επιστημονικές θεωρίεςγια περισσότερη αποτελεσματικότητα. Για το λόγο αυτό η παρουσίαση πολλών σύγχρονους ανθρώπουςγια αυτά τα φαινόμενα είτε εντελώς επιφανειακά, είτε εντελώς λανθασμένα. Μία από τις λύσεις στο πρόβλημα που έχει προκύψει είναι αυτό το άρθρο, στο οποίο θα προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε τα υπάρχοντα ερευνητικά αποτελέσματα και να απαντήσουμε στο ερώτημα - τι είναι μια μαύρη τρύπα;

Το 1784, ο Άγγλος ιερέας και φυσιοδίφης John Michell ανέφερε για πρώτη φορά σε μια επιστολή προς τη Royal Society ένα υποθετικό τεράστιο σώμα που έχει τόσο ισχυρή βαρυτική έλξη που η δεύτερη κοσμική ταχύτητα γι 'αυτό θα ξεπερνούσε την ταχύτητα του φωτός. Η δεύτερη κοσμική ταχύτητα είναι η ταχύτητα που θα χρειαστεί ένα σχετικά μικρό αντικείμενο για να ξεπεράσει τη βαρυτική έλξη ενός ουράνιου σώματος και να ξεπεράσει τα όρια μιας κλειστής τροχιάς γύρω από αυτό το σώμα. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του, ένα σώμα με την πυκνότητα του Ήλιου και με ακτίνα 500 ηλιακές ακτίνες θα έχει δεύτερη κοσμική ταχύτητα στην επιφάνειά του. ίση με την ταχύτηταΣβέτα. Σε αυτή την περίπτωση, ακόμη και το φως δεν θα φύγει από την επιφάνεια ενός τέτοιου σώματος και επομένως αυτό το σώμα θα απορροφήσει μόνο το εισερχόμενο φως και θα παραμείνει αόρατο στον παρατηρητή - ένα είδος μαύρης κηλίδας στο φόντο του σκοτεινού χώρου.

Ωστόσο, η ιδέα ενός υπερμεγέθους σώματος που προτάθηκε από τον Μισέλ δεν προσέλκυσε μεγάλο ενδιαφέρον μέχρι το έργο του Αϊνστάιν. Θυμηθείτε ότι ο τελευταίος όρισε την ταχύτητα του φωτός ως την οριακή ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών. Επιπλέον, ο Αϊνστάιν επέκτεινε τη θεωρία της βαρύτητας για ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός (). Ως αποτέλεσμα, δεν ήταν πλέον σχετικό να εφαρμοστεί η Νευτώνεια θεωρία στις μαύρες τρύπες.

εξίσωση του Αϊνστάιν

Ως αποτέλεσμα της εφαρμογής της γενικής σχετικότητας στις μαύρες τρύπες και της επίλυσης των εξισώσεων του Αϊνστάιν, αποκαλύφθηκαν οι κύριες παράμετροι μιας μαύρης τρύπας, από τις οποίες υπάρχουν μόνο τρεις: μάζα, ηλεκτρικό φορτίο και γωνιακή ορμή. Ας σημειωθεί η σημαντική συμβολή του Ινδού αστροφυσικού Subramanyan Chandrasekhar, ο οποίος δημιούργησε μια θεμελιώδη μονογραφία: «The Mathematical Theory of Black Holes».

Έτσι, η λύση των εξισώσεων του Αϊνστάιν αντιπροσωπεύεται από τέσσερις επιλογές για τέσσερις πιθανούς τύπους μαύρων οπών:

• Μια μαύρη τρύπα χωρίς περιστροφή και χωρίς φορτίο είναι η λύση Schwarzschild. Μία από τις πρώτες περιγραφές μιας μαύρης τρύπας (1916) χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις του Αϊνστάιν, χωρίς όμως να λαμβάνονται υπόψη δύο από τις τρεις παραμέτρους του σώματος. Η λύση του γερμανού φυσικού Karl Schwarzschild σας επιτρέπει να υπολογίσετε το εξωτερικό βαρυτικό πεδίο ενός σφαιρικού μαζικού σώματος. Ένα χαρακτηριστικό της ιδέας του γερμανού επιστήμονα για τις μαύρες τρύπες είναι η παρουσία ενός ορίζοντα γεγονότων και αυτού που βρίσκεται πίσω από αυτόν. Ο Schwarzschild υπολόγισε επίσης αρχικά την βαρυτική ακτίνα, που έλαβε το όνομά του, η οποία καθορίζει την ακτίνα της σφαίρας στην οποία θα βρισκόταν ο ορίζοντας γεγονότων για ένα σώμα με δεδομένη μάζα.
• Μια μαύρη τρύπα χωρίς περιστροφή με φορτίο είναι η λύση Reisner-Nordström. Μια λύση που προτάθηκε το 1916-1918, λαμβάνοντας υπόψη το πιθανό ηλεκτρικό φορτίο μιας μαύρης τρύπας. Αυτό το φορτίο δεν μπορεί να είναι αυθαίρετα μεγάλο και περιορίζεται λόγω της ηλεκτρικής απώθησης που προκύπτει. Το τελευταίο πρέπει να αντισταθμίζεται από τη βαρυτική έλξη.
• Μια μαύρη τρύπα με περιστροφή και χωρίς φορτίο - Η λύση του Kerr (1963). Μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα Kerr διαφέρει από μια στατική λόγω της παρουσίας της λεγόμενης εργοσφαίρας (διαβάστε περισσότερα για αυτήν και άλλα συστατικά μιας μαύρης τρύπας).
• BH με περιστροφή και φόρτιση - λύση Kerr-Newman. Αυτή η απόφασηυπολογίστηκε το 1965 και μετά αυτή τη στιγμήείναι η πιο πλήρης, αφού λαμβάνει υπόψη και τις τρεις παραμέτρους BH. Ωστόσο, εξακολουθεί να θεωρείται ότι οι μαύρες τρύπες στη φύση έχουν ασήμαντο φορτίο.

Ο σχηματισμός μιας μαύρης τρύπας

Υπάρχουν αρκετές θεωρίες για το πώς σχηματίζεται και εμφανίζεται μια μαύρη τρύπα, η πιο γνωστή από τις οποίες είναι η εμφάνιση ενός αστέρα με επαρκή μάζα ως αποτέλεσμα βαρυτικής κατάρρευσης. Μια τέτοια συμπίεση μπορεί να τερματίσει την εξέλιξη των αστεριών με μάζα μεγαλύτερη από τρεις ηλιακές μάζες. Με την ολοκλήρωση των θερμοπυρηνικών αντιδράσεων μέσα σε τέτοια αστέρια, αρχίζουν να συρρικνώνονται γρήγορα σε υπερπυκνά. Αν η πίεση του αερίου ενός αστέρα νετρονίων δεν μπορεί να αντισταθμίσει τις βαρυτικές δυνάμεις, δηλαδή η μάζα του αστέρα υπερνικά το λεγόμενο. Όριο Oppenheimer-Volkov, στη συνέχεια η κατάρρευση συνεχίζεται, προκαλώντας τη συρρίκνωση της ύλης σε μια μαύρη τρύπα.

Το δεύτερο σενάριο που περιγράφει τη γέννηση μιας μαύρης τρύπας είναι η συμπίεση πρωτογαλαξιακού αερίου, δηλαδή διαστρικού αερίου που βρίσκεται στο στάδιο της μετατροπής σε γαλαξία ή κάποιο είδος σμήνος. Σε περίπτωση ανεπαρκούς εσωτερικής πίεσης για την αντιστάθμιση των ίδιων βαρυτικών δυνάμεων, μπορεί να προκύψει μια μαύρη τρύπα.

Δύο άλλα σενάρια παραμένουν υποθετικά:

• Η εμφάνιση μιας μαύρης τρύπας ως αποτέλεσμα - το λεγόμενο. αρχέγονες μαύρες τρύπες.
• Εμφάνιση ως αποτέλεσμα πυρηνικών αντιδράσεων σε υψηλές ενέργειες. Ένα παράδειγμα τέτοιων αντιδράσεων είναι τα πειράματα σε επιταχυντές.

Δομή και φυσική των μαύρων τρυπών

Η δομή μιας μαύρης τρύπας σύμφωνα με τον Schwarzschild περιλαμβάνει μόνο δύο στοιχεία που αναφέρθηκαν προηγουμένως: τη μοναδικότητα και τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας. Μιλώντας εν συντομία για τη μοναδικότητα, μπορεί να σημειωθεί ότι είναι αδύνατο να χαράξουμε μια ευθεία γραμμή μέσα από αυτήν, και επίσης ότι οι περισσότερες από τις υπάρχουσες φυσικές θεωρίες δεν λειτουργούν μέσα σε αυτήν. Έτσι, η φυσική της μοναδικότητας παραμένει ένα μυστήριο για τους επιστήμονες σήμερα. μιας μαύρης τρύπας είναι ένα ορισμένο όριο, το οποίο διασχίζει ένα φυσικό αντικείμενο χάνει την ικανότητα να επιστρέψει πίσω πέρα ​​από τα όριά του και αναμφίβολα «πέφτει» στη μοναδικότητα μιας μαύρης τρύπας.

Η δομή μιας μαύρης τρύπας γίνεται κάπως πιο περίπλοκη στην περίπτωση της λύσης Kerr, δηλαδή, παρουσία περιστροφής ΒΗ. Η λύση του Kerr υπονοεί ότι η τρύπα έχει εργοσφαιρία. Εργόσφαιρα - μια συγκεκριμένη περιοχή που βρίσκεται έξω από τον ορίζοντα γεγονότων, μέσα στην οποία όλα τα σώματα κινούνται προς την κατεύθυνση της περιστροφής της μαύρης τρύπας. Αυτή η περιοχή δεν είναι ακόμα συναρπαστική και είναι πιθανό να την αφήσετε, σε αντίθεση με τον ορίζοντα γεγονότων. Η εργοσφαιρία είναι πιθανώς ένα είδος αναλόγου ενός δίσκου προσαύξησης, που αντιπροσωπεύει μια περιστρεφόμενη ουσία γύρω από τεράστια σώματα. Εάν μια στατική μαύρη τρύπα Schwarzschild παριστάνεται ως μαύρη σφαίρα, τότε η μαύρη τρύπα Kerry, λόγω της παρουσίας μιας εργοσφαίρας, έχει το σχήμα ενός πεπλατυσμένου ελλειψοειδούς, με τη μορφή του οποίου βλέπαμε συχνά μαύρες τρύπες στα σχέδια, στα παλιά. ταινίες ή βιντεοπαιχνίδια.

• Πόσο ζυγίζει μια μαύρη τρύπα; – Το μεγαλύτερο θεωρητικό υλικό για την εμφάνιση μιας μαύρης τρύπας είναι διαθέσιμο για το σενάριο της εμφάνισής της ως αποτέλεσμα της κατάρρευσης ενός άστρου. Σε αυτή την περίπτωση, η μέγιστη μάζα ενός αστέρα νετρονίων και η ελάχιστη μάζα μιας μαύρης τρύπας καθορίζονται από το όριο Oppenheimer - Volkov, σύμφωνα με το οποίο το κατώτερο όριο της μάζας BH είναι 2,5 - 3 ηλιακές μάζες. Η βαρύτερη μαύρη τρύπα που έχει ανακαλυφθεί ποτέ (στον γαλαξία NGC 4889) έχει μάζα 21 δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών. Ωστόσο, δεν πρέπει να ξεχνάμε τις μαύρες τρύπες, που υποθετικά προκύπτουν από πυρηνικές αντιδράσεις σε υψηλές ενέργειες, όπως αυτές στους επιταχυντές. Η μάζα τέτοιων κβαντικών μαύρων οπών, με άλλα λόγια "μαύρες τρύπες Planck" είναι της τάξης του , δηλαδή 2 10 −5 g.
• Μέγεθος μαύρης τρύπας. Η ελάχιστη ακτίνα BH μπορεί να υπολογιστεί από την ελάχιστη μάζα (2,5 – 3 ηλιακές μάζες). Εάν η βαρυτική ακτίνα του Ήλιου, δηλαδή η περιοχή όπου θα βρισκόταν ο ορίζοντας γεγονότων, είναι περίπου 2,95 km, τότε η ελάχιστη ακτίνα ενός BH 3 ηλιακών μαζών θα είναι περίπου εννέα χιλιόμετρα. Τέτοια σχετικά μικρά μεγέθη δεν χωρούν στο κεφάλι όταν πρόκειται για ογκώδη αντικείμενα που προσελκύουν τα πάντα γύρω. Ωστόσο, για τις κβαντικές μαύρες τρύπες, η ακτίνα είναι -10 −35 m.
• Η μέση πυκνότητα μιας μαύρης τρύπας εξαρτάται από δύο παραμέτρους: τη μάζα και την ακτίνα. Η πυκνότητα μιας μαύρης τρύπας με μάζα περίπου τριών ηλιακών μαζών είναι περίπου 6 10 26 kg/m³, ενώ η πυκνότητα του νερού είναι 1000 kg/m³. Ωστόσο, τέτοιες μικρές μαύρες τρύπες δεν έχουν βρεθεί από επιστήμονες. Τα περισσότερα από τα BH που ανιχνεύθηκαν έχουν μάζες μεγαλύτερες από 105 ηλιακές μάζες. Υπάρχει ένα ενδιαφέρον μοτίβο σύμφωνα με το οποίο όσο πιο μεγάλη είναι η μαύρη τρύπα, τόσο μικρότερη είναι η πυκνότητά της. Σε αυτή την περίπτωση, μια μεταβολή της μάζας κατά 11 τάξεις μεγέθους συνεπάγεται αλλαγή της πυκνότητας κατά 22 τάξεις μεγέθους. Έτσι, μια μαύρη τρύπα με μάζα 1 ·10 9 ηλιακές μάζες έχει πυκνότητα 18,5 kg/m³, δηλαδή ένα μικρότερο από την πυκνότητα του χρυσού. Και οι μαύρες τρύπες με μάζα μεγαλύτερη από 10 10 ηλιακές μάζες μπορούν να έχουν μέση πυκνότητα μικρότερη από την πυκνότητα του αέρα. Με βάση αυτούς τους υπολογισμούς, είναι λογικό να υποθέσουμε ότι ο σχηματισμός μιας μαύρης τρύπας δεν συμβαίνει λόγω της συμπίεσης της ύλης, αλλά ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης ένας μεγάλος αριθμόςσημασία σε κάποιο βαθμό. Στην περίπτωση των κβαντικών μαύρων οπών, η πυκνότητά τους μπορεί να είναι περίπου 10 94 kg/m³.
• Η θερμοκρασία μιας μαύρης τρύπας είναι επίσης αντιστρόφως ανάλογη της μάζας της. Δεδομένης θερμοκρασίαςπου σχετίζεται άμεσα με . Το φάσμα αυτής της ακτινοβολίας συμπίπτει με το φάσμα ενός εντελώς μαύρου σώματος, δηλαδή ενός σώματος που απορροφά όλη την προσπίπτουσα ακτινοβολία. Το φάσμα ακτινοβολίας ενός μαύρου σώματος εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία του, τότε η θερμοκρασία μιας μαύρης τρύπας μπορεί να προσδιοριστεί από το φάσμα ακτινοβολίας Hawking. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, αυτή η ακτινοβολία είναι όσο πιο ισχυρή, τόσο μικρότερη είναι η μαύρη τρύπα. Την ίδια στιγμή, η ακτινοβολία Hawking παραμένει υποθετική, αφού δεν έχει ακόμη παρατηρηθεί από τους αστρονόμους. Από αυτό προκύπτει ότι εάν υπάρχει ακτινοβολία Hawking, τότε η θερμοκρασία των παρατηρούμενων BH είναι τόσο χαμηλή που δεν επιτρέπει σε κάποιον να ανιχνεύσει την υποδεικνυόμενη ακτινοβολία. Σύμφωνα με υπολογισμούς, ακόμη και η θερμοκρασία μιας τρύπας με μάζα της τάξης της μάζας του Ήλιου είναι αμελητέα μικρή (1 10 -7 K ή -272°C). Η θερμοκρασία των κβαντικών μαύρων οπών μπορεί να φτάσει περίπου τους 10 12 Κ και με την ταχεία εξάτμισή τους (περίπου 1,5 λεπτό), τέτοιες ΒΗ μπορούν να εκπέμπουν ενέργεια της τάξης των δέκα εκατομμυρίων ατομικές βόμβες. Αλλά, ευτυχώς, η δημιουργία τέτοιων υποθετικών αντικειμένων θα απαιτήσει ενέργεια 10 14 φορές μεγαλύτερη από αυτή που επιτυγχάνεται σήμερα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων. Επιπλέον, τέτοια φαινόμενα δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ από αστρονόμους.

Από τι είναι φτιαγμένο το CHD;

Ένα άλλο ερώτημα ανησυχεί τόσο τους επιστήμονες όσο και εκείνους που απλώς αγαπούν την αστροφυσική - από τι αποτελείται μια μαύρη τρύπα; Δεν υπάρχει ενιαία απάντηση σε αυτό το ερώτημα, αφού δεν είναι δυνατό να κοιτάξουμε πέρα ​​από τον ορίζοντα γεγονότων που περιβάλλει οποιαδήποτε μαύρη τρύπα. Επιπλέον, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα θεωρητικά μοντέλα μιας μαύρης τρύπας παρέχουν μόνο 3 από τα συστατικά της: την εργοσφαιρία, τον ορίζοντα γεγονότων και τη μοναδικότητα. Είναι λογικό να υποθέσουμε ότι στην εργοσφαίρα υπάρχουν μόνο εκείνα τα αντικείμενα που έλκονταν από τη μαύρη τρύπα και τα οποία τώρα περιστρέφονται γύρω από αυτήν - διάφορα είδη κοσμικών σωμάτων και κοσμικό αέριο. Ο ορίζοντας γεγονότων είναι απλώς ένα λεπτό άρρητο όριο, αφού πέρα ​​από το οποίο, τα ίδια κοσμικά σώματα έλκονται αμετάκλητα προς το τελευταίο κύριο συστατικό της μαύρης τρύπας - τη μοναδικότητα. Η φύση της μοναδικότητας δεν έχει μελετηθεί σήμερα και είναι πολύ νωρίς για να μιλήσουμε για τη σύνθεσή της.

Σύμφωνα με ορισμένες υποθέσεις, μια μαύρη τρύπα μπορεί να αποτελείται από νετρόνια. Αν ακολουθήσουμε το σενάριο της εμφάνισης μιας μαύρης τρύπας ως αποτέλεσμα της συμπίεσης ενός αστέρα σε ένα αστέρι νετρονίων με την επακόλουθη συμπίεσή του, τότε, πιθανότατα, το κύριο μέρος της μαύρης τρύπας αποτελείται από νετρόνια, εκ των οποίων το αστέρι νετρονίων η ίδια αποτελείται. Με απλά λόγια: Όταν ένα αστέρι καταρρέει, τα άτομά του συμπιέζονται με τέτοιο τρόπο ώστε τα ηλεκτρόνια να ενώνονται με τα πρωτόνια, σχηματίζοντας έτσι νετρόνια. Μια τέτοια αντίδραση λαμβάνει χώρα πράγματι στη φύση, με το σχηματισμό ενός νετρονίου, λαμβάνει χώρα εκπομπή νετρίνου. Ωστόσο, αυτά είναι απλώς εικασίες.

Τι θα συμβεί αν πέσετε σε μια μαύρη τρύπα;

Η πτώση σε μια αστροφυσική μαύρη τρύπα οδηγεί σε τέντωμα του σώματος. Σκεφτείτε έναν υποθετικό αυτόχειρα αστροναύτη που κατευθύνεται σε μια μαύρη τρύπα φορώντας τίποτα άλλο παρά μια διαστημική στολή, πρώτα τα πόδια. Διασχίζοντας τον ορίζοντα γεγονότων, ο αστροναύτης δεν θα παρατηρήσει καμία αλλαγή, παρά το γεγονός ότι δεν έχει πλέον την ευκαιρία να επιστρέψει. Κάποια στιγμή, ο αστροναύτης θα φτάσει σε ένα σημείο (λίγο πίσω από τον ορίζοντα γεγονότων) όπου θα αρχίσει να εμφανίζεται η παραμόρφωση του σώματός του. Δεδομένου ότι το βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας είναι ανομοιόμορφο και αντιπροσωπεύεται από μια κλίση δύναμης που αυξάνεται προς το κέντρο, τα πόδια του αστροναύτη θα υποβληθούν σε αισθητά μεγαλύτερη βαρυτική επίδραση από, για παράδειγμα, το κεφάλι. Στη συνέχεια, λόγω της βαρύτητας, ή μάλλον, των παλιρροϊκών δυνάμεων, τα πόδια θα «πέσουν» πιο γρήγορα. Έτσι, το σώμα αρχίζει σταδιακά να τεντώνεται σε μήκος. Για να περιγράψουν αυτό το φαινόμενο, οι αστροφυσικοί έχουν καταλήξει σε έναν μάλλον δημιουργικό όρο - spaghettification. Περαιτέρω τέντωμα του σώματος πιθανότατα θα το αποσυνθέσει σε άτομα, τα οποία, αργά ή γρήγορα, θα φτάσουν σε μια μοναδικότητα. Μπορεί κανείς μόνο να μαντέψει πώς θα νιώσει ένα άτομο σε αυτή την κατάσταση. Αξίζει να σημειωθεί ότι η επίδραση του τεντώματος του σώματος είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα της μαύρης τρύπας. Δηλαδή, εάν ένα BH με μάζα τριών Ήλιων τεντώσει/σπάσει αμέσως το σώμα, τότε η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα θα έχει μικρότερες παλιρροϊκές δυνάμεις και, υπάρχουν προτάσεις ότι ορισμένα φυσικά υλικά θα μπορούσαν να «ανεχθούν» μια τέτοια παραμόρφωση χωρίς να χάσουν τη δομή τους.

Όπως γνωρίζετε, κοντά σε ογκώδη αντικείμενα, ο χρόνος κυλά πιο αργά, πράγμα που σημαίνει ότι ο χρόνος για έναν αστροναύτη αυτόχειρα θα κυλά πολύ πιο αργά από ό,τι για τους γήινους. Σε αυτή την περίπτωση, ίσως θα επιζήσει όχι μόνο από τους φίλους του, αλλά και από την ίδια τη Γη. Θα απαιτηθούν υπολογισμοί για να καθοριστεί πόσο χρόνο θα επιβραδύνει ένας αστροναύτης, αλλά από τα παραπάνω μπορούμε να υποθέσουμε ότι ο αστροναύτης θα πέσει στη μαύρη τρύπα πολύ αργά και μπορεί απλά να μην ζήσει για να δει τη στιγμή που το σώμα του αρχίζει να παραμορφώνεται .

Είναι αξιοσημείωτο ότι για έναν παρατηρητή έξω, όλα τα σώματα που έχουν πετάξει μέχρι τον ορίζοντα γεγονότων θα παραμείνουν στην άκρη αυτού του ορίζοντα μέχρι να εξαφανιστεί η εικόνα τους. Ο λόγος για αυτό το φαινόμενο είναι η βαρυτική ερυθρή μετατόπιση. Απλοποιώντας κάπως, μπορούμε να πούμε ότι το φως που πέφτει στο σώμα ενός αστροναύτη αυτοκτονίας «παγωμένο» στον ορίζοντα γεγονότων θα αλλάξει τη συχνότητά του λόγω της επιβράδυνσης του χρόνου του. Επειδή ο χρόνος τρέχειπιο αργά, η συχνότητα του φωτός θα μειωθεί και το μήκος κύματος θα αυξηθεί. Ως αποτέλεσμα αυτού του φαινομένου, στην έξοδο, δηλαδή για έναν εξωτερικό παρατηρητή, το φως θα μετατοπιστεί σταδιακά προς τη χαμηλή συχνότητα - κόκκινο. Μια μετατόπιση φωτός κατά μήκος του φάσματος θα λάβει χώρα, καθώς ο αυτόχειρας αστροναύτης απομακρύνεται όλο και περισσότερο από τον παρατηρητή, αν και σχεδόν ανεπαίσθητα, και ο χρόνος του κυλάει όλο και πιο αργά. Έτσι, το φως που ανακλάται από το σώμα του θα ξεπεράσει σύντομα το ορατό φάσμα (η εικόνα θα εξαφανιστεί) και στο μέλλον το σώμα του αστροναύτη μπορεί να ανιχνευθεί μόνο στην υπέρυθρη περιοχή, αργότερα στην περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων, και ως αποτέλεσμα, η ακτινοβολία θα είναι εντελώς άπιαστη.

Παρά τα όσα γράφτηκαν παραπάνω, υποτίθεται ότι σε πολύ μεγάλες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι παλιρροϊκές δυνάμεις δεν αλλάζουν τόσο πολύ με την απόσταση και δρουν σχεδόν ομοιόμορφα στο σώμα που πέφτει. Σε αυτή την περίπτωση, η πτώση ΔΙΑΣΤΗΜΟΠΛΟΙΟθα διατηρούσε τη δομή του. Τίθεται ένα εύλογο ερώτημα - πού οδηγεί η μαύρη τρύπα; Αυτή η ερώτηση μπορεί να απαντηθεί από την εργασία ορισμένων επιστημόνων, που συνδέουν δύο τέτοια φαινόμενα όπως οι σκουληκότρυπες και οι μαύρες τρύπες.

Το 1935, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν και ο Νέιθαν Ρόζεν, λαμβάνοντας υπόψη, διατύπωσαν μια υπόθεση σχετικά με την ύπαρξη των λεγόμενων σκουληκότρυπων, που συνδέουν δύο σημεία του χωροχρόνου σε σημεία σημαντικής καμπυλότητας του τελευταίου - τη γέφυρα Αϊνστάιν-Ρόζεν ή σκουληκότρυπα. Για μια τόσο ισχυρή καμπυλότητα του χώρου, θα απαιτηθούν σώματα με γιγαντιαία μάζα, με τον ρόλο των οποίων οι μαύρες τρύπες θα αντιμετώπιζαν τέλεια.

Η γέφυρα Einstein-Rosen θεωρείται μια αδιαπέραστη σκουληκότρυπα, καθώς είναι μικρή και ασταθής.

Μια διασχίσιμη σκουληκότρυπα είναι δυνατή στη θεωρία των μαύρων και λευκών οπών. Όπου η λευκή τρύπα είναι η έξοδος των πληροφοριών που έπεσαν στη μαύρη τρύπα. Η λευκή τρύπα περιγράφεται στο πλαίσιο της γενικής σχετικότητας, αλλά σήμερα παραμένει υποθετική και δεν έχει ανακαλυφθεί. Ένα άλλο μοντέλο σκουληκότρυπας προτάθηκε από τους Αμερικανούς επιστήμονες Kip Thorne και τον απόφοιτο φοιτητή του Mike Morris, το οποίο μπορεί να είναι βατό. Ωστόσο, όπως στην περίπτωση της σκουληκότρυπας Morris-Thorn, όπως και στην περίπτωση των μαύρων και λευκών τρυπών, η δυνατότητα ταξιδιού απαιτεί την ύπαρξη της λεγόμενης εξωτικής ύλης, η οποία έχει αρνητική ενέργεια και παραμένει επίσης υποθετική.

Μαύρες τρύπες στο σύμπαν

Η ύπαρξη μαύρων οπών επιβεβαιώθηκε σχετικά πρόσφατα (Σεπτέμβριος 2015), αλλά πριν από αυτό υπήρχε ήδη πολύ θεωρητικό υλικό για τη φύση των μαύρων τρυπών, καθώς και πολλά υποψήφια αντικείμενα για το ρόλο μιας μαύρης τρύπας. Πρώτα απ 'όλα, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι διαστάσεις της μαύρης τρύπας, καθώς η ίδια η φύση του φαινομένου εξαρτάται από αυτές:

• μαύρη τρύπα αστρικής μάζας. Τέτοια αντικείμενα σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της κατάρρευσης ενός αστεριού. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η ελάχιστη μάζα ενός σώματος ικανού να σχηματίσει μια τέτοια μαύρη τρύπα είναι 2,5 - 3 ηλιακές μάζες.
• Μαύρες τρύπες ενδιάμεσης μάζας. Ένας υπό όρους ενδιάμεσος τύπος μαύρων τρυπών που έχουν αυξηθεί λόγω της απορρόφησης κοντινών αντικειμένων, όπως οι συσσωρεύσεις αερίων, ένα γειτονικό αστέρι (σε ​​συστήματα δύο αστέρων) και άλλα κοσμικά σώματα.
• Υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Συμπαγή αντικείμενα με 10 5 -10 10 ηλιακές μάζες. Οι χαρακτηριστικές ιδιότητες τέτοιων BH είναι η παραδόξως χαμηλή πυκνότητα, καθώς και οι ασθενείς παλιρροϊκές δυνάμεις, οι οποίες συζητήθηκαν νωρίτερα. Είναι αυτή η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας του Γαλαξία (Τοξότης A*, Sgr A*), καθώς και των περισσότερων άλλων γαλαξιών.

Υποψήφιοι για CHD

Η πλησιέστερη μαύρη τρύπα, ή μάλλον υποψήφια για το ρόλο μιας μαύρης τρύπας, είναι ένα αντικείμενο (V616 Unicorn), το οποίο βρίσκεται σε απόσταση 3000 ετών φωτός από τον Ήλιο (στον γαλαξία μας). Αποτελείται από δύο συστατικά: ένα αστέρι με μάζα ίση με τη μισή ηλιακή μάζα, καθώς και ένα αόρατο μικρό σώμα, η μάζα του οποίου είναι 3-5 ηλιακές μάζες. Εάν αυτό το αντικείμενο αποδειχθεί ότι είναι μια μικρή μαύρη τρύπα αστρικής μάζας, τότε δεξιά θα είναι η πλησιέστερη μαύρη τρύπα.

Μετά από αυτό το αντικείμενο, η δεύτερη πιο κοντινή μαύρη τρύπα είναι η Cyg X-1 (Cyg X-1), η οποία ήταν η πρώτη υποψήφια για το ρόλο μιας μαύρης τρύπας. Η απόσταση από αυτό είναι περίπου 6070 έτη φωτός. Αρκετά καλά μελετημένο: έχει μάζα 14,8 ηλιακών μαζών και ακτίνα ορίζοντα γεγονότων περίπου 26 km.

Σύμφωνα με ορισμένες πηγές, ένας άλλος πιο κοντινός υποψήφιος για το ρόλο μιας μαύρης τρύπας μπορεί να είναι ένα σώμα στο αστρικό σύστημα V4641 Sagittarii (V4641 Sgr), το οποίο, σύμφωνα με εκτιμήσεις το 1999, βρισκόταν σε απόσταση 1600 ετών φωτός. Ωστόσο, μεταγενέστερες μελέτες αύξησαν αυτή την απόσταση κατά τουλάχιστον 15 φορές.

Πόσες μαύρες τρύπες υπάρχουν στον γαλαξία μας;

Δεν υπάρχει ακριβής απάντηση σε αυτό το ερώτημα, καθώς είναι μάλλον δύσκολο να τα παρατηρήσουμε, και κατά τη διάρκεια ολόκληρης της μελέτης του ουρανού, οι επιστήμονες κατάφεραν να ανιχνεύσουν περίπου δώδεκα μαύρες τρύπες μέσα Γαλαξίας. Χωρίς να εντρυφήσουμε στους υπολογισμούς, σημειώνουμε ότι στον γαλαξία μας υπάρχουν περίπου 100 - 400 δισεκατομμύρια αστέρια, και περίπου κάθε χιλιοστό αστέρι έχει αρκετή μάζα για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα. Είναι πιθανό ότι εκατομμύρια μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί κατά τη διάρκεια της ύπαρξης του Γαλαξία. Δεδομένου ότι είναι ευκολότερο να καταγράψουμε τεράστιες μαύρες τρύπες, είναι λογικό να υποθέσουμε ότι τα περισσότερα από τα BH στον γαλαξία μας δεν είναι υπερμεγέθη. Είναι αξιοσημείωτο ότι η έρευνα της NASA το 2005 υποδηλώνει την παρουσία ενός ολόκληρου σμήνους μαύρων οπών (10-20 χιλιάδες) που περιφέρεται γύρω από το κέντρο του γαλαξία. Επιπλέον, το 2016, Ιάπωνες αστροφυσικοί ανακάλυψαν έναν τεράστιο δορυφόρο κοντά στο αντικείμενο * - μια μαύρη τρύπα, τον πυρήνα του Γαλαξία. Λόγω της μικρής ακτίνας (0,15 έτη φωτός) αυτού του σώματος, καθώς και της τεράστιας μάζας του (100.000 ηλιακές μάζες), οι επιστήμονες προτείνουν ότι αυτό το αντικείμενο είναι επίσης μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.

Ο πυρήνας του γαλαξία μας, η μαύρη τρύπα του Γαλαξία (Sagittarius A *, Sgr A * ή Sagittarius A *) είναι υπερμεγέθης και έχει μάζα 4,31 10 6 ηλιακές μάζες και ακτίνα 0,00071 έτη φωτός (6,25 ώρες φωτός ή 6,75 δισεκατομμύρια km). Η θερμοκρασία του Τοξότη Α* μαζί με το σύμπλεγμα γύρω του είναι περίπου 1 10 7 Κ.

Η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα

Η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα στο σύμπαν που μπόρεσαν να ανιχνεύσουν οι επιστήμονες είναι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα, το FSRQ blazar, στο κέντρο του γαλαξία S5 0014+81, σε απόσταση 1,2·10 10 έτη φωτός από τη Γη. Σύμφωνα με τα προκαταρκτικά αποτελέσματα της παρατήρησης, χρησιμοποιώντας το διαστημικό παρατηρητήριο Swift, η μάζα της μαύρης τρύπας ήταν 40 δισεκατομμύρια (40 10 9) ηλιακές μάζες και η ακτίνα Schwarzschild μιας τέτοιας τρύπας ήταν 118,35 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα (0,013 έτη φωτός). Επιπλέον, σύμφωνα με υπολογισμούς, προέκυψε πριν από 12,1 δισεκατομμύρια χρόνια (1,6 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη). Εάν αυτή η γιγάντια μαύρη τρύπα δεν απορροφήσει την ύλη που την περιβάλλει, τότε θα ζήσει για να δει την εποχή των μαύρων οπών - μια από τις εποχές στην ανάπτυξη του Σύμπαντος, κατά την οποία οι μαύρες τρύπες θα κυριαρχούν σε αυτό. Εάν ο πυρήνας του γαλαξία S5 0014+81 συνεχίσει να αναπτύσσεται, τότε θα γίνει μια από τις τελευταίες μαύρες τρύπες που θα υπάρχουν στο σύμπαν.

Οι άλλες δύο γνωστές μαύρες τρύπες, αν και δεν κατονομάζονται, έχουν υψηλότερη τιμήγια τη μελέτη των μαύρων τρυπών, αφού επιβεβαίωσαν την ύπαρξή τους πειραματικά, και έδωσαν επίσης σημαντικά αποτελέσματα για τη μελέτη της βαρύτητας. Μιλάμε για το συμβάν GW150914, που ονομάζεται σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών σε μία. Αυτό το συμβάν επέτρεψε την εγγραφή.

Ανίχνευση μαύρων τρυπών

Πριν εξετάσουμε μεθόδους για την ανίχνευση μαύρων οπών, θα πρέπει να απαντήσουμε στο ερώτημα - γιατί μια μαύρη τρύπα είναι μαύρη; - η απάντηση σε αυτό δεν απαιτεί βαθιά γνώση στην αστροφυσική και την κοσμολογία. Το γεγονός είναι ότι μια μαύρη τρύπα απορροφά όλη την ακτινοβολία που πέφτει πάνω της και δεν ακτινοβολεί καθόλου, αν δεν λάβετε υπόψη το υποθετικό. Αν εξετάσουμε αυτό το φαινόμενο με περισσότερες λεπτομέρειες, μπορούμε να υποθέσουμε ότι δεν υπάρχουν διεργασίες μέσα στις μαύρες τρύπες που να οδηγούν στην απελευθέρωση ενέργειας με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Τότε αν η μαύρη τρύπα ακτινοβολεί, τότε βρίσκεται στο φάσμα Hawking (το οποίο συμπίπτει με το φάσμα ενός θερμαινόμενου, απολύτως μαύρου σώματος). Ωστόσο, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, αυτή η ακτινοβολία δεν ανιχνεύτηκε, γεγονός που υποδηλώνει μια εντελώς χαμηλή θερμοκρασία μαύρων τρυπών.

Μια άλλη γενικά αποδεκτή θεωρία λέει ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία δεν είναι καθόλου ικανή να φύγει από τον ορίζοντα γεγονότων. Το πιθανότερο είναι ότι τα φωτόνια (σωματίδια φωτός) δεν έλκονται από τεράστια αντικείμενα, αφού, σύμφωνα με τη θεωρία, τα ίδια δεν έχουν μάζα. Ωστόσο, η μαύρη τρύπα εξακολουθεί να «έλκει» τα φωτόνια του φωτός μέσω της παραμόρφωσης του χωροχρόνου. Αν φανταστούμε μια μαύρη τρύπα στο διάστημα ως ένα είδος κατάθλιψης επάνω απαλή επιφάνειαχωροχρόνος, τότε υπάρχει κάποια απόσταση από το κέντρο της μαύρης τρύπας, πλησιάζοντας την οποία το φως δεν θα μπορεί πλέον να απομακρυνθεί από αυτήν. Δηλαδή, χοντρικά, το φως αρχίζει να «πέφτει» στον «λάκκο», που δεν έχει καν «πάτο».

Επιπλέον, αν λάβουμε υπόψη την επίδραση της βαρυτικής ερυθρής μετατόπισης, είναι πιθανό το φως σε μια μαύρη τρύπα να χάνει τη συχνότητά του, μετατοπιζόμενο κατά μήκος του φάσματος στην περιοχή της ακτινοβολίας μακρών κυμάτων χαμηλής συχνότητας, έως ότου χάσει εντελώς ενέργεια.

Έτσι, μια μαύρη τρύπα είναι μαύρη και ως εκ τούτου είναι δύσκολο να εντοπιστεί στο διάστημα.

Μέθοδοι ανίχνευσης

Εξετάστε τις μεθόδους που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι για να ανιχνεύσουν μια μαύρη τρύπα:

Εκτός από τις μεθόδους που αναφέρθηκαν παραπάνω, οι επιστήμονες συχνά συσχετίζουν αντικείμενα όπως μαύρες τρύπες και. Τα κβάζαρ είναι μερικά σμήνη κοσμικών σωμάτων και αερίων, τα οποία είναι από τα φωτεινότερα αστρονομικά αντικείμενα στο Σύμπαν. Δεδομένου ότι έχουν υψηλή ένταση φωταύγειας σε σχετικά μικρά μεγέθη, υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι το κέντρο αυτών των αντικειμένων είναι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα, η οποία έλκει τη γύρω ύλη προς τον εαυτό της. Λόγω μιας τόσο ισχυρής βαρυτικής έλξης, η έλκουσα ύλη θερμαίνεται τόσο πολύ που ακτινοβολεί έντονα. Η ανίχνευση τέτοιων αντικειμένων συγκρίνεται συνήθως με την ανίχνευση μιας μαύρης τρύπας. Μερικές φορές τα κβάζαρ μπορούν να εκπέμπουν πίδακες θερμαινόμενου πλάσματος προς δύο κατευθύνσεις - σχετικιστικούς πίδακες. Οι λόγοι για την εμφάνιση τέτοιων πίδακα (jet) δεν είναι απολύτως σαφείς, αλλά πιθανότατα προκαλούνται από την αλληλεπίδραση των μαγνητικών πεδίων του BH και του δίσκου προσαύξησης και δεν εκπέμπονται από μια άμεση μαύρη τρύπα.

Ένας πίδακας στον γαλαξία M87 χτυπά από το κέντρο μιας μαύρης τρύπας

Συνοψίζοντας τα παραπάνω, μπορεί κανείς να φανταστεί, από κοντά: είναι ένα σφαιρικό μαύρο αντικείμενο, γύρω από το οποίο περιστρέφεται έντονα θερμαινόμενη ύλη, σχηματίζοντας έναν φωτεινό δίσκο προσαύξησης.

Συγχώνευση και σύγκρουση μαύρων τρυπών

Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα φαινόμενα στην αστροφυσική είναι η σύγκρουση μαύρων οπών, η οποία καθιστά επίσης δυνατή την ανίχνευση τέτοιων ογκωδών αστρονομικών σωμάτων. Τέτοιες διεργασίες ενδιαφέρουν όχι μόνο τους αστροφυσικούς, καθώς καταλήγουν σε φαινόμενα που δεν έχουν μελετηθεί καλά από τους φυσικούς. Το πιο ξεκάθαρο παράδειγμα είναι το προαναφερθέν γεγονός που ονομάζεται GW150914, όταν δύο μαύρες τρύπες πλησίασαν τόσο πολύ που, ως αποτέλεσμα της αμοιβαίας βαρυτικής έλξης, συγχωνεύτηκαν σε μία. Μια σημαντική συνέπεια αυτής της σύγκρουσης ήταν η εμφάνιση βαρυτικών κυμάτων.

Σύμφωνα με τον ορισμό των βαρυτικών κυμάτων, πρόκειται για αλλαγές στο βαρυτικό πεδίο που διαδίδονται με κυματοειδές τρόπο από τεράστια κινούμενα αντικείμενα. Όταν δύο τέτοια αντικείμενα πλησιάζουν το ένα το άλλο, αρχίζουν να περιστρέφονται γύρω από ένα κοινό κέντρο βάρους. Καθώς πλησιάζουν ο ένας τον άλλον, η περιστροφή τους γύρω από τον άξονά τους αυξάνεται. Τέτοιες μεταβλητές ταλαντώσεις του βαρυτικού πεδίου σε κάποιο σημείο μπορούν να σχηματίσουν ένα ισχυρό βαρυτικό κύμα που μπορεί να διαδοθεί στο διάστημα για εκατομμύρια έτη φωτός. Έτσι, σε απόσταση 1,3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, συνέβη μια σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών, η οποία σχημάτισε ένα ισχυρό βαρυτικό κύμα που έφτασε στη Γη στις 14 Σεπτεμβρίου 2015 και καταγράφηκε από τους ανιχνευτές LIGO και VIRGO.

Πώς πεθαίνουν οι μαύρες τρύπες;

Προφανώς, για να πάψει να υπάρχει μια μαύρη τρύπα, θα πρέπει να χάσει όλη τη μάζα της. Ωστόσο, σύμφωνα με τον ορισμό της, τίποτα δεν μπορεί να φύγει από τη μαύρη τρύπα αν έχει διασχίσει τον ορίζοντα γεγονότων της. Είναι γνωστό ότι για πρώτη φορά ο σοβιετικός θεωρητικός φυσικός Βλαντιμίρ Γκρίμποφ ανέφερε την πιθανότητα εκπομπής σωματιδίων από μια μαύρη τρύπα στη συζήτησή του με έναν άλλο Σοβιετικό επιστήμονα Γιάκοβ Ζέλντοβιτς. Υποστήριξε ότι από την άποψη της κβαντικής μηχανικής, μια μαύρη τρύπα είναι ικανή να εκπέμπει σωματίδια μέσω ενός φαινομένου σήραγγας. Αργότερα, με τη βοήθεια της κβαντικής μηχανικής, έχτισε τη δική του, κάπως διαφορετική θεωρία, τον Άγγλο θεωρητικό φυσικό Stephen Hawking. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτό το φαινόμενο. Εν ολίγοις, υπάρχουν τα λεγόμενα εικονικά σωματίδια στο κενό, τα οποία γεννιούνται συνεχώς ανά ζεύγη και αλληλοεξουδετερώνονται, ενώ δεν αλληλεπιδρούν με τον έξω κόσμο. Αλλά αν τέτοια ζεύγη προκύψουν στον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας, τότε η ισχυρή βαρύτητα είναι υποθετικά ικανή να τα χωρίσει, με το ένα σωματίδιο να πέφτει στη μαύρη τρύπα και το άλλο να απομακρύνεται από τη μαύρη τρύπα. Και αφού ένα σωματίδιο που έχει πετάξει μακριά από μια τρύπα μπορεί να παρατηρηθεί, και επομένως έχει θετική ενέργεια, ένα σωματίδιο που έχει πέσει σε μια τρύπα πρέπει να έχει αρνητική ενέργεια. Έτσι, η μαύρη τρύπα θα χάσει την ενέργειά της και θα υπάρξει ένα φαινόμενο που ονομάζεται εξάτμιση της μαύρης τρύπας.

Σύμφωνα με τα διαθέσιμα μοντέλα μιας μαύρης τρύπας, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, όσο μειώνεται η μάζα της, η ακτινοβολία της γίνεται πιο έντονη. Στη συνέχεια, στο τελικό στάδιο της ύπαρξης μιας μαύρης τρύπας, όταν μπορεί να μειωθεί στο μέγεθος μιας κβαντικής μαύρης τρύπας, θα απελευθερώσει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας με τη μορφή ακτινοβολίας, η οποία μπορεί να είναι ισοδύναμη με χιλιάδες ή ακόμα και εκατομμύρια ατομικές βόμβες. Αυτό το γεγονός θυμίζει κάπως την έκρηξη μιας μαύρης τρύπας, όπως η ίδια βόμβα. Σύμφωνα με υπολογισμούς, οι αρχέγονες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να είχαν γεννηθεί ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης και αυτές, η μάζα των οποίων είναι της τάξης των 10 12 kg, θα έπρεπε να είχαν εξατμιστεί και εκραγεί γύρω στην εποχή μας. Όπως και να έχει, τέτοιες εκρήξεις δεν έχουν δει ποτέ αστρονόμοι.

Παρά τον μηχανισμό που προτείνει ο Χόκινγκ για την καταστροφή των μαύρων τρυπών, οι ιδιότητες της ακτινοβολίας Χόκινγκ προκαλούν ένα παράδοξο στο πλαίσιο της κβαντικής μηχανικής. Εάν μια μαύρη τρύπα απορροφήσει κάποιο σώμα και στη συνέχεια χάσει τη μάζα που προκύπτει από την απορρόφηση αυτού του σώματος, τότε ανεξάρτητα από τη φύση του σώματος, η μαύρη τρύπα δεν θα διαφέρει από αυτό που ήταν πριν από την απορρόφηση του σώματος. Σε αυτή την περίπτωση, οι πληροφορίες για το σώμα χάνονται για πάντα. Από την άποψη των θεωρητικών υπολογισμών, ο μετασχηματισμός της αρχικής καθαρής κατάστασης στην προκύπτουσα μικτή («θερμική») κατάσταση δεν αντιστοιχεί στην τρέχουσα θεωρία της κβαντικής μηχανικής. Αυτό το παράδοξο αποκαλείται μερικές φορές η εξαφάνιση των πληροφοριών μαύρη τρύπα. Μια πραγματική λύση σε αυτό το παράδοξο δεν βρέθηκε ποτέ. Γνωστές επιλογές για την επίλυση του παραδόξου:

• Ασυνέπεια της θεωρίας του Χόκινγκ. Αυτό συνεπάγεται την αδυναμία καταστροφής της μαύρης τρύπας και τη συνεχή ανάπτυξή της.
• Η παρουσία λευκών τρυπών. Σε αυτή την περίπτωση, οι απορροφημένες πληροφορίες δεν εξαφανίζονται, αλλά απλώς πετιούνται σε ένα άλλο Σύμπαν.
• Ασυνέπεια της γενικά αποδεκτής θεωρίας της κβαντικής μηχανικής.

Άλυτο πρόβλημα της φυσικής της μαύρης τρύπας

Αν κρίνουμε από όλα όσα περιγράφηκαν νωρίτερα, οι μαύρες τρύπες, αν και μελετώνται σχετικά για πολύ καιρό, ωστόσο έχουν πολλά χαρακτηριστικά, οι μηχανισμοί των οποίων δεν είναι ακόμη γνωστοί στους επιστήμονες.

• Το 1970, ένας Άγγλος επιστήμονας διατύπωσε το λεγόμενο. "αρχή της κοσμικής λογοκρισίας" - "Η φύση απεχθάνεται τη γυμνή μοναδικότητα." Αυτό σημαίνει ότι η ιδιομορφία σχηματίζεται μόνο σε μέρη που δεν φαίνονται, όπως το κέντρο μιας μαύρης τρύπας. Ωστόσο, αυτή η αρχή δεν έχει ακόμη αποδειχθεί. Υπάρχουν επίσης θεωρητικοί υπολογισμοί σύμφωνα με τους οποίους μπορεί να προκύψει μια «γυμνή» ιδιομορφία.
• Ούτε το «θεώρημα χωρίς τρίχες», σύμφωνα με το οποίο οι μαύρες τρύπες έχουν μόνο τρεις παραμέτρους, δεν έχει αποδειχθεί.
• Μια πλήρης θεωρία της μαγνητόσφαιρας της μαύρης τρύπας δεν έχει αναπτυχθεί.
• Η φύση και η φυσική της βαρυτικής μοναδικότητας δεν έχουν μελετηθεί.
• Δεν είναι γνωστό με βεβαιότητα τι συμβαίνει στο τελικό στάδιο της ύπαρξης μιας μαύρης τρύπας και τι παραμένει μετά την κβαντική διάσπασή της.

Ενδιαφέροντα γεγονότα για τις μαύρες τρύπες

Συνοψίζοντας τα παραπάνω, μπορούμε να επισημάνουμε αρκετά ενδιαφέροντα και ασυνήθιστα χαρακτηριστικά της φύσης των μαύρων τρυπών:

• Οι μαύρες τρύπες έχουν μόνο τρεις παραμέτρους: μάζα, ηλεκτρικό φορτίο και γωνιακή ορμή. Ως αποτέλεσμα ενός τόσο μικρού αριθμού χαρακτηριστικών αυτού του σώματος, το θεώρημα που δηλώνει αυτό ονομάζεται "θεώρημα χωρίς τρίχες". Από εδώ προήλθε και η φράση «μια μαύρη τρύπα δεν έχει μαλλιά», που σημαίνει ότι δύο μαύρες τρύπες είναι απολύτως πανομοιότυπες, οι τρεις παράμετροι που αναφέρονται είναι ίδιες.
• Η πυκνότητα των μαύρων οπών μπορεί να είναι μικρότερη από την πυκνότητα του αέρα και η θερμοκρασία είναι κοντά στο απόλυτο μηδέν. Από αυτό μπορούμε να υποθέσουμε ότι ο σχηματισμός μιας μαύρης τρύπας δεν συμβαίνει λόγω της συμπίεσης της ύλης, αλλά ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης μεγάλης ποσότητας ύλης σε έναν ορισμένο όγκο.
• Ο χρόνος για τα σώματα που απορροφώνται από τις μαύρες τρύπες πηγαίνει πολύ πιο αργά από ότι για έναν εξωτερικό παρατηρητή. Επιπλέον, τα απορροφημένα σώματα τεντώνονται σημαντικά μέσα στη μαύρη τρύπα, η οποία έχει ονομαστεί από τους επιστήμονες spaghettification.
• Μπορεί να υπάρχουν περίπου ένα εκατομμύριο μαύρες τρύπες στον γαλαξία μας.
• Υπάρχει πιθανώς μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο κάθε γαλαξία.
• Στο μέλλον, σύμφωνα με το θεωρητικό μοντέλο, το Σύμπαν θα φτάσει στη λεγόμενη εποχή των μαύρων οπών, όταν οι μαύρες τρύπες θα γίνουν τα κυρίαρχα σώματα στο Σύμπαν.

Ο όρος «Μαύρη Τρύπα» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1967 από τον John A. Wheeler. Αυτό είναι το όνομα μιας περιοχής στο χώρο και το χρόνο με τόσο μεγάλη βαρύτητα που ακόμη και τα ελαφρά κβάντα δεν μπορούν να την εγκαταλείψουν. Το μέγεθος καθορίζεται από τη βαρυτική ακτίνα και το όριο δράσης ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων.

Μαύρη τρύπα στην αναπαράσταση του καλλιτέχνη

Στην ιδανική περίπτωση, μια μαύρη τρύπα, υπό τον όρο ότι είναι απομονωμένη, είναι μια απολύτως μαύρη περιοχή του διαστήματος. Πώς μοιάζει στην πραγματικότητα μια μαύρη τρύπα, κανείς δεν ξέρει ακόμα, είναι γνωστό μόνο ότι δεν ανταποκρίνεται στο όνομά της, αφού είναι απολύτως αόρατη. Σύμφωνα με τους αστρονόμους, η παρουσία του μπορεί να προσδιοριστεί μόνο από τη λάμψη στον ορίζοντα γεγονότων. Αυτό συμβαίνει για δύο λόγους:

1. Σε αυτό πέφτουν σωματίδια ύλης, η ταχύτητα της οποίας, καθώς πλησιάζει στο σημείο μη επιστροφής, μειώνεται. Δημιουργούν μια εικόνα ενός διάχυτου νέφους αερίου και σκόνης, με αυξανόμενη πυκνότητα στο εσωτερικό.
2. Τα ελαφρά κβάντα, περνώντας κοντά στη μαύρη τρύπα, αλλάζουν την τροχιά τους. Αυτή η παραμόρφωση είναι μερικές φορές τόσο μεγάλη που το φως περνάει γύρω της αρκετές φορές πριν μπει μέσα. Αυτό σχηματίζει ένα δακτύλιο φωτός.

Σύμφωνα με τις υποθέσεις των αστρονόμων, το άστρο που καταναλώνει τα πάντα δεν είναι καθόλου άμορφο, αλλά μοιάζει με ημισέληνο. Αυτό συμβαίνει γιατί η πλευρά που βλέπει τον παρατηρητή, για ειδικούς κοσμικούς λόγους, είναι πάντα πιο φωτεινή από την άλλη πλευρά. Ο μαύρος κύκλος στο κέντρο της ημισελήνου είναι η μαύρη τρύπα.

εμφάνιση

Υπάρχουν δύο σενάρια εμφάνισης: ισχυρή συμπίεση ενός τεράστιου άστρου, συμπίεση του κέντρου του γαλαξία ή του αερίου του. Υπάρχουν επίσης υποθέσεις ότι σχηματίστηκαν μετά τη Μεγάλη Έκρηξη ή προέκυψαν ως αποτέλεσμα της απελευθέρωσης τεράστιας ποσότητας ενέργειας σε μια πυρηνική αντίδραση.

Είδη

Ο πίδακας στον γαλαξία M87 είναι μια εκδήλωση της δραστηριότητας μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στον γαλαξιακό πυρήνα

Υπάρχουν διάφοροι κύριοι τύποι: Υπερμεγέθης - πολύ κατάφυτος, που συχνά βρίσκεται στο κέντρο των γαλαξιών. Πρωτεύον - υποτίθεται ότι θα μπορούσαν να εμφανιστούν με μεγάλες αποκλίσεις στην ομοιομορφία του βαρυτικού πεδίου και της πυκνότητας όταν εμφανίστηκε το Σύμπαν. Κβαντικά - προκύπτουν υποθετικά κατά τη διάρκεια πυρηνικών αντιδράσεων και έχουν μικροσκοπικές διαστάσεις.

Η ζωή μιας μαύρης τρύπας δεν είναι αιώνια

Σύμφωνα με την υπόθεση του S. Hawking, περιορίζεται περίπου σε 10 έως 60ο βαθμό ετών. Η τρύπα σταδιακά «λεπταίνει» και αφήνει πίσω της μόνο στοιχειώδη σωματίδια.

Υπάρχει μια υπόθεση ότι υπάρχει ένας αντίποδας - μια λευκή τρύπα. Εάν όλα μπαίνουν στο πρώτο και δεν φεύγουν, τότε είναι αδύνατο να μπείτε στο δεύτερο - απελευθερώνει μόνο. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, εμφανίζεται μια λευκή τρύπα για λίγοκαι αποσυντίθεται, πετώντας έξω ενέργεια και ύλη. Αρκετά σοβαροί επιστήμονες πιστεύουν ότι με αυτόν τον τρόπο δημιουργείται ένα είδος σήραγγας, με τη βοήθεια του οποίου μπορεί κανείς να κινηθεί σε τεράστιες αποστάσεις.

Δημοφιλή επιστημονική ταινία για τις μαύρες τρύπες

Μαύρες τρύπες δεν υπάρχουν; 29 Σεπτεμβρίου 2014

Και σαν να μην έφταναν όλα αυτά: τώρα υπάρχουν πληροφορίες ότι δεν υπάρχουν καθόλου. Γυναίκα αποδεικνύεται μαθηματικάότι τέτοια αστροφυσικά αντικείμενα όπως οι μαύρες τρύπες απλά δεν μπορούν να υπάρχουν στη φύση.

Ας μάθουμε με περισσότερες λεπτομέρειες τι είδους έκδοση είναι στην επιστήμη ...

Συνδυάζοντας δύο φαινομενικά αντιφατικές θεωρίες, η Laura Mersini-Houghton, καθηγήτρια φυσικής στο University of North Carolina College of Arts and Sciences, απέδειξε μαθηματικά ότι οι μαύρες τρύπες δεν μπορούσαν να υπάρχουν καθόλου. Η έρευνά της όχι μόνο αναγκάζει τους επιστήμονες να ξανασκεφτούν τον ιστό του χωροχρόνου, αλλά και να ξανασκεφτούν την προέλευση του σύμπαντος.

Οι μαύρες τρύπες - όρος που διαδόθηκε πριν από μισό αιώνα από τον Αμερικανό θεωρητικό John Wheeler - είναι υπερμεγέθη σχετικιστικά αντικείμενα, η ύπαρξη των οποίων βασίζεται σε πολλές αστροφυσικές θεωρίες που περιγράφουν την εξέλιξη γαλαξιών, αστεριών, κβάζαρ. Και παρόλο που σήμερα η ύπαρξή τους δεν αμφισβητείται στους περισσότερους αστρονόμους, τυπικά αυτά τα αντικείμενα θεωρούνται υποθετικά.

Δεδομένου ότι αυτά τα αντικείμενα ούτε εκπέμπουν το δικό τους φως ούτε αντανακλούν εξωγήινο φως, η παρουσία τους μπορεί να προσδιοριστεί μόνο με έμμεσες μεθόδους. Έτσι, οι επιστήμονες είναι πεπεισμένοι για την ύπαρξή τους από την ταχεία περιστροφή των αστεριών κοντά στα κέντρα των γαλαξιών και την εκτροπή των ακτίνων φωτός (φακός), η οποία παρατηρείται κοντά σε αυτά τα έντονα βαρυτικά αντικείμενα.

Οι αστρονόμοι γνωρίζουν δύο τύπους μαύρων τρυπών - αστρικές μάζες και υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με μάζα δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών.

Υπάρχει μια συζήτηση για την ύπαρξη μαύρων τρυπών ενδιάμεσων μαζών. Πιστεύεται ότι ο πρώτος τύπος σχηματίζεται κατά την κατάρρευση μεγάλων αστεριών, όταν ένα αστέρι, έχοντας διογκωθεί, ρίχνει τα εξωτερικά του στρώματα και καταρρέει προς τα μέσα υπό την επίδραση της δικής του βαρύτητας. Η προέλευση των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών προκαλεί διαμάχη μεταξύ των αστρονόμων: εάν δημιουργήθηκαν ταυτόχρονα με το Σύμπαν σε θρόμβους σκοτεινή ύλη, ή κατά την κατάρρευση μεγάλων νεφών αερίου.

Το ίδιο θα συμβεί αν η Γη συμπιεστεί στο μέγεθος καρυδιά: η πυκνότητά του θα αυξηθεί τόσο πολύ που κανένα σώμα δεν μπορεί να ξεκολλήσει από την επιφάνειά του, ακόμη και να κινείται με την ταχύτητα του φωτός.

Το κύριο χαρακτηριστικό μιας μαύρης τρύπας είναι το μέγεθος του ορίζοντα γεγονότων της - μια φανταστική επιφάνεια πέρα ​​από την οποία ούτε το σώμα ούτε οι πληροφορίες μπορούν να επιστρέψουν. Η ομορφιά των μαύρων τρυπών είναι ότι αντιπαρατίθενται δύο θεμελιώδεις φυσικές θεωρίες- Η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν, από την οποία προκύπτει η πιθανότητα ύπαρξής τους, και η κβαντική θεωρία, η οποία υποστηρίζει ότι καμία πληροφορία στο Σύμπαν δεν μπορεί να εξαφανιστεί πουθενά.

Το 1974, ο διάσημος Βρετανός επιστήμονας Στίβεν Χόκινγκ προέβλεψε ότι οι μαύρες τρύπες θα έπρεπε να εξατμιστούν. Η κβαντική θεωρία λέει ότι στο φυσικό κενό γεννιούνται συνεχώς ζεύγη σωματιδίων-αντισωματιδίων. Ταυτόχρονα, η γέννηση τέτοιων ζευγών κοντά στον ορίζοντα γεγονότων επιτρέπει την πιθανότητα ένα σωματίδιο να πέσει στη μαύρη τρύπα, ενώ το άλλο όχι. Έτσι, τα σωματίδια που διαφεύγουν μπορούν να παρασύρουν πολλές τρύπες λόγω της λεγόμενης ακτινοβολίας Hawking.

Είναι αξιοσημείωτο ότι ο Χόκινγκ διατύπωσε τη θεωρία του λίγο μετά τη συνάντηση του στη Μόσχα το 1973 με τους Σοβιετικούς φυσικούς Γιάκοβ Ζελντόβιτς και Αλεξέι Σταρομπίνσκι.

Έπεσαν τον Χόκινγκ ότι μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα θα μπορούσε να εκπέμπει ηλεκτρομαγνητικά κύματα και σωματίδια.

Ο Marcini-Houghton περιέγραψε μαθηματικά τη διαδικασία κατάρρευσης τεράστιων αστεριών και κατέληξε σε ένα παράδοξο. Οι υπολογισμοί της έδειξαν ότι όταν ένα αστέρι καταρρέει, εμφανίζεται ακτινοβολία Hawking, η οποία προκαλεί το αστέρι να χάνει γρήγορα τη μάζα του.

Και τόσο γρήγορα που η πυκνότητα των εσωτερικών περιοχών παύει να αυξάνεται και ο σχηματισμός μιας μαύρης τρύπας σταματά.

«Εγώ ο ίδιος δεν μπορώ να συνέλθω από το σοκ. Μελετάμε αυτό το πρόβλημα για περισσότερα από 50 χρόνια και αυτή η απόφαση μας δίνει πολλά να σκεφτούμε», είπε ο ερευνητής.

Η μελέτη, η οποία υποβλήθηκε στο ArXiv, ένα διαδικτυακό αποθετήριο έρευνας φυσικής χωρίς κριτές, περιέχει ακριβείς μαθηματικές λύσεις σε αυτό το πρόβλημα και εκπονήθηκε σε συνεργασία με τον Harald Peiffer, ειδικό στη μαθηματική σχετικότητα από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο (Καναδάς ). Μια παλαιότερη μελέτη Mersini-Houston, που υποβλήθηκε επίσης στο ArXiv τον Ιούνιο, δημοσιεύτηκε στο Physics Letters B και περιέχει μια πρόχειρη λύση στο υπό μελέτη πρόβλημα.

Τα πειραματικά δεδομένα μπορεί κάποια μέρα να παρέχουν φυσική απόδειξη ότι υπάρχουν μαύρες τρύπες στο σύμπαν. Ωστόσο, σε αυτό το σημείο, σύμφωνα με τη Μερσίνη-Χιούστον, τα μαθηματικά συμπεράσματα είναι οριστικά.

Πολλοί φυσικοί και αστρονόμοι πιστεύουν ότι το σύμπαν μας προέκυψε από μια ιδιομορφία που άρχισε να διαστέλλεται μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Ωστόσο, εάν δεν υπάρχουν μοναδικότητες, οι επιστήμονες θα πρέπει να επανεξετάσουν τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης και ακόμη και το ερώτημα εάν συνέβη πράγματι.

«Οι φυσικοί προσπαθούν να ενοποιήσουν αυτές τις δύο θεωρίες - τη θεωρία της βαρύτητας και την κβαντομηχανική του Αϊνστάιν - εδώ και δεκαετίες, και αυτό το σενάριο φέρνει τις θεωρίες σε αρμονία», λέει η Mersini-Houston. - Είναι πολύ σημαντικό".

Αυτό που στην πραγματικότητα παραμένει στη θέση των μεγάλων αστεριών μπορεί να αποκαλυφθεί από περαιτέρω παρατηρήσεις. Έχουν ήδη παρατηρηθεί εκρήξεις μεγάλων αστεριών πρόσφατη ιστορίαΈτσι, το 1987, οι αστρονόμοι παρατήρησαν το λαμπρότερο σουπερνόβα SN 1987A. Ωστόσο, ούτε μαύρη τρύπα ούτε αστέρι νετρονίων στη θέση του δεν έχει ανακαλυφθεί ακόμη.

πηγές

http://www.gazeta.ru/science/2014/09/26_a_6235185.shtml

http://arxiv.org/abs/arXiv:1409.1837

http://www.newsfiber.com/p/s/h?v=EYb27xuC%2FrUc%3D+ABi3NuZBMb0%3D

http://nauka21vek.ru/archives/58918

Και θα σας θυμίσω κάτι άλλο: ή κοιτάξτε, για παράδειγμα, πώς συμβαίνει Το αρχικό άρθρο βρίσκεται στον ιστότοπο InfoGlaz.rfΣύνδεσμος προς το άρθρο από το οποίο δημιουργήθηκε αυτό το αντίγραφο -

Παρά τα τεράστια επιτεύγματα στον τομέα της φυσικής και της αστρονομίας, υπάρχουν πολλά φαινόμενα, η ουσία των οποίων δεν έχει αποκαλυφθεί πλήρως. Αυτά τα φαινόμενα περιλαμβάνουν μυστηριώδεις μαύρες τρύπες, όλες οι πληροφορίες για τις οποίες είναι μόνο θεωρητικές και δεν μπορούν να επαληθευτούν στην πράξη.

Υπάρχουν μαύρες τρύπες;

Ακόμη και πριν από την εμφάνιση της θεωρίας της σχετικότητας, οι αστρονόμοι εξέφρασαν τη θεωρία της ύπαρξης μαύρων χοανών. Μετά τη δημοσίευση της θεωρίας του Αϊνστάιν, το θέμα της βαρύτητας αναθεωρήθηκε και εμφανίστηκαν νέες υποθέσεις στο πρόβλημα των μαύρων τρυπών. Δεν είναι ρεαλιστικό να βλέπουμε αυτό το διαστημικό αντικείμενο, γιατί απορροφά όλο το φως που εισέρχεται στο χώρο του. Οι επιστήμονες αποδεικνύουν την ύπαρξη μαύρων τρυπών, με βάση την ανάλυση της κίνησης του διαστρικού αερίου και την τροχιά της κίνησης των άστρων.

Ο σχηματισμός μαύρων οπών οδηγεί σε αλλαγή των χωροχρονικών χαρακτηριστικών γύρω τους. Ο χρόνος φαίνεται να συρρικνώνεται υπό την επίδραση της τεράστιας βαρύτητας και επιβραδύνεται. Τα αστέρια που πιάνονται στο μονοπάτι της μαύρης χοάνης μπορεί να παρεκκλίνουν από την πορεία τους και ακόμη και να αλλάξουν κατεύθυνση. Οι μαύρες τρύπες απορροφούν την ενέργεια του δίδυμου αστεριού τους, το οποίο επίσης εκδηλώνεται.

Πώς μοιάζει μια μαύρη τρύπα;

Πολλές από τις πληροφορίες για τις μαύρες τρύπες είναι υποθετικές. Οι επιστήμονες τα μελετούν με βάση τις επιπτώσεις τους στο διάστημα και την ακτινοβολία. Δεν είναι δυνατό να δούμε μαύρες τρύπες στο σύμπαν, γιατί απορροφούν όλο το φως που εισέρχεται στον κοντινό χώρο. Από ειδικούς δορυφόρους, έγινε μια εικόνα ακτίνων Χ μαύρων αντικειμένων, πάνω στα οποία είναι ορατό ένα φωτεινό κέντρο, το οποίο είναι η πηγή ακτινοβολίας των ακτίνων.

Πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες;

Μια μαύρη τρύπα στο διάστημα είναι ένας ξεχωριστός κόσμος που έχει τα δικά του μοναδικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες. Οι ιδιότητες των κοσμικών οπών καθορίζονται από τους λόγους εμφάνισής τους. Όσον αφορά την εμφάνιση μαύρων αντικειμένων, υπάρχουν τέτοιες θεωρίες:

1. Είναι το αποτέλεσμα των καταρρεύσεων που συμβαίνουν στο διάστημα. Μπορεί να είναι μια σύγκρουση μεγάλων κοσμικών σωμάτων ή μια έκρηξη σουπερνόβα.
2. Προκύπτουν λόγω της στάθμισης των διαστημικών αντικειμένων διατηρώντας το μέγεθός τους. Η αιτία αυτού του φαινομένου δεν έχει προσδιοριστεί.

Μια μαύρη χοάνη είναι ένα αντικείμενο στο διάστημα που έχει σχετικά μικρό μέγεθος με τεράστια μάζα. Η θεωρία της μαύρης τρύπας λέει ότι κάθε κοσμικό αντικείμενο μπορεί δυνητικά να γίνει μια μαύρη χοάνη εάν, ως αποτέλεσμα κάποιων φαινομένων, χάσει το μέγεθός του, αλλά διατηρήσει τη μάζα του. Οι επιστήμονες μιλούν ακόμη και για την ύπαρξη πολλών μαύρων μικροτρυπών – μικροσκοπικών διαστημικών αντικειμένων με σχετικά μεγάλη μάζα. Αυτή η ασυμφωνία μεταξύ μάζας και μεγέθους οδηγεί σε αύξηση του βαρυτικού πεδίου και στην εμφάνιση μιας ισχυρής έλξης.

Τι υπάρχει σε μια μαύρη τρύπα;

Ένα μαύρο μυστηριώδες αντικείμενο μπορεί να ονομαστεί μόνο τρύπα με μεγάλη έκταση. Το κέντρο αυτού του φαινομένου είναι ένα κοσμικό σώμα με αυξημένη βαρύτητα. Το αποτέλεσμα μιας τέτοιας βαρύτητας είναι μια ισχυρή έλξη στην επιφάνεια αυτού κοσμικό σώμα. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται μια ροή δίνης, στην οποία περιστρέφονται αέρια και κόκκοι κοσμικής σκόνης. Επομένως, μια μαύρη τρύπα ονομάζεται πιο σωστά μαύρη χοάνη.

Είναι αδύνατο να ανακαλύψουμε στην πράξη τι υπάρχει μέσα σε μια μαύρη τρύπα, επειδή το επίπεδο βαρύτητας της κοσμικής χοάνης δεν επιτρέπει σε κανένα αντικείμενο να ξεφύγει από τη ζώνη επιρροής του. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, υπάρχει απόλυτο σκοτάδι μέσα σε μια μαύρη τρύπα, επειδή τα κβάντα φωτός εξαφανίζονται σε αυτήν αμετάκλητα. Υποτίθεται ότι ο χώρος και ο χρόνος παραμορφώνονται μέσα στη μαύρη χοάνη, οι νόμοι της φυσικής και της γεωμετρίας δεν ισχύουν σε αυτό το μέρος. Τέτοια χαρακτηριστικά των μαύρων τρυπών μπορεί πιθανώς να οδηγήσουν στον σχηματισμό αντιύλης, η οποία είναι προς το παρόν άγνωστη στους επιστήμονες.

Γιατί οι μαύρες τρύπες είναι επικίνδυνες;

Μερικές φορές οι μαύρες τρύπες περιγράφονται ως αντικείμενα που απορροφούν γύρω αντικείμενα, ακτινοβολία και σωματίδια. Αυτή η άποψη είναι εσφαλμένη: οι ιδιότητες μιας μαύρης τρύπας της επιτρέπουν να απορροφά μόνο ό,τι εμπίπτει στη ζώνη επιρροής της. Μπορεί να αντλήσει κοσμικά μικροσωματίδια και ακτινοβολία που προέρχονται από δίδυμα αστέρια. Ακόμα κι αν ο πλανήτης βρίσκεται κοντά στη μαύρη τρύπα, δεν θα απορροφηθεί, αλλά θα συνεχίσει να κινείται στην τροχιά του.

Τι θα συμβεί αν πέσετε σε μια μαύρη τρύπα;

Οι ιδιότητες των μαύρων οπών εξαρτώνται από την ισχύ του βαρυτικού πεδίου. Οι μαύρες χοάνες προσελκύουν στον εαυτό τους οτιδήποτε εμπίπτει στη ζώνη επιρροής τους. Ταυτόχρονα αλλάζουν τα χωροχρονικά χαρακτηριστικά. Οι επιστήμονες που μελετούν τα πάντα για τις μαύρες τρύπες διαφωνούν σχετικά με το τι συμβαίνει με τα πράγματα σε αυτό το χωνί:

• ορισμένοι επιστήμονες προτείνουν ότι όλα τα αντικείμενα που πέφτουν σε αυτές τις τρύπες τεντώνονται ή σχίζονται σε κομμάτια και δεν έχουν χρόνο να φτάσουν στην επιφάνεια του αντικειμένου που έλκει.
• άλλοι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι όλα τα συνήθη χαρακτηριστικά είναι λυγισμένα σε τρύπες, έτσι τα αντικείμενα φαίνεται να εξαφανίζονται εκεί στο χρόνο και στο χώρο. Για το λόγο αυτό, μερικές φορές οι μαύρες τρύπες ονομάζονται πύλες προς άλλους κόσμους.

Τύποι μαύρων τρυπών

Οι μαύρες χοάνες χωρίζονται σε τύπους, με βάση τη μέθοδο σχηματισμού τους:

1. Τα αντικείμενα μαύρης αστρικής μάζας γεννιούνται στο τέλος της ζωής ορισμένων άστρων. Η πλήρης καύση του άστρου και το τέλος των θερμοπυρηνικών αντιδράσεων οδηγεί στη συμπίεση του αστέρα. Εάν την ίδια στιγμή το αστέρι υποστεί βαρυτική κατάρρευση, μπορεί να μετατραπεί σε μαύρο χωνί.
2. Σούπερ ογκώδεις μαύρες χοάνες. Οι επιστήμονες λένε ότι ο πυρήνας κάθε γαλαξία είναι μια υπερμεγέθη χοάνη, ο σχηματισμός της οποίας είναι η αρχή της εμφάνισης ενός νέου γαλαξία.
3. Αρχέγονες μαύρες τρύπες. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει οπές διαφόρων μαζών, συμπεριλαμβανομένων των μικροοπών που σχηματίζονται λόγω αποκλίσεων στην πυκνότητα της ύλης και στην ισχύ της βαρύτητας. Τέτοιες τρύπες είναι χοάνες που σχηματίζονται στην αρχή της γέννησης του Σύμπαντος. Αυτό περιλαμβάνει επίσης αντικείμενα όπως μια τριχωτή μαύρη τρύπα. Αυτές οι τρύπες διαφέρουν με την παρουσία ακτίνων που μοιάζουν με τρίχες. Υποτίθεται ότι αυτά τα φωτόνια και τα γκραβιτόνια αποθηκεύουν κάποιες από τις πληροφορίες που πέφτουν στη μαύρη τρύπα.
4. κβαντικές μαύρες τρύπες. Εμφανίζονται ως αποτέλεσμα πυρηνικών αντιδράσεων και ζουν για μικρό χρονικό διάστημα. Οι κβαντικές χοάνες παρουσιάζουν το μεγαλύτερο ενδιαφέρον, καθώς η μελέτη τους μπορεί να βοηθήσει στην απάντηση ερωτήσεων σχετικά με το πρόβλημα των αντικειμένων του μαύρου διαστήματος.
5. Μερικοί επιστήμονες διακρίνουν αυτού του είδους τα διαστημικά αντικείμενα, μια τριχωτή μαύρη τρύπα. Αυτές οι τρύπες διαφέρουν με την παρουσία ακτίνων που μοιάζουν με τρίχες. Υποτίθεται ότι αυτά τα φωτόνια και τα γκραβιτόνια αποθηκεύουν κάποιες από τις πληροφορίες που πέφτουν στη μαύρη τρύπα.

Η πλησιέστερη μαύρη τρύπα στη Γη

Η πλησιέστερη μαύρη τρύπα απέχει 3000 έτη φωτός από τη Γη. Ονομάζεται V616 Monocerotis, ή V616 Mon. Το βάρος του φτάνει τις 9-13 ηλιακές μάζες. Ο δυαδικός συνεργάτης αυτής της τρύπας είναι ένα αστέρι της μισής μάζας του Ήλιου. Μια άλλη χοάνη σχετικά κοντά στη Γη είναι το Cygnus X-1. Βρίσκεται 6 χιλιάδες έτη φωτός από τη Γη και ζυγίζει 15 φορές περισσότερο από τον Ήλιο. Αυτή η μαύρη τρύπα έχει επίσης το δικό της δυαδικό συνεργάτη, η κίνηση του οποίου βοηθά στην ανίχνευση της επιρροής του Cygnus X-1.

Μαύρες τρύπες - ενδιαφέροντα γεγονότα

Οι επιστήμονες μιλούν για μαύρα αντικείμενα τέτοια ενδιαφέροντα γεγονότα:

1. Αν λάβουμε υπόψη ότι αυτά τα αντικείμενα είναι το κέντρο των γαλαξιών, τότε για να βρείτε τη μεγαλύτερη χοάνη, θα πρέπει να βρείτε τον μεγαλύτερο γαλαξία. Επομένως, η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα στο σύμπαν είναι μια χοάνη που βρίσκεται στον γαλαξία IC 1101 στο κέντρο του σμήνους Abell 2029.
2. Τα μαύρα αντικείμενα στην πραγματικότητα μοιάζουν με πολύχρωμα αντικείμενα. Ο λόγος για αυτό έγκειται στη ραδιομαγνητική ακτινοβολία τους.
3. Δεν υπάρχουν μόνιμοι φυσικοί ή μαθηματικοί νόμοι στη μέση μιας μαύρης τρύπας. Όλα εξαρτώνται από τη μάζα της τρύπας και το βαρυτικό της πεδίο.
4. Τα μαύρα χωνιά εξατμίζονται σταδιακά.
5. Το βάρος των μαύρων χοανών μπορεί να φτάσει σε απίστευτα μεγέθη. Η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα έχει μάζα 30 εκατομμυρίων ηλιακών μαζών.

2007-09-12 / Vladimir Pokrovsky

Οι μαύρες τρύπες πεθαίνουν πριν γεννηθούν. Τουλάχιστον αυτό λένε Αμερικανοί θεωρητικοί φυσικοί στο Πανεπιστήμιο Case Western Reserve στο Οχάιο. Συνήγαγαν μαθηματικούς τύπους από τους οποίους προκύπτει ότι οι μαύρες τρύπες απλά δεν μπορούν να σχηματιστούν. Αν αυτοί οι τύποι είναι σωστές, τότε ίσως η πιο σημαντική κοσμολογική κατασκευή του 20ου αιώνα καταρρέει.

Τι είναι μια μαύρη τρύπα; Όλοι γνωρίζουμε, έχουμε ενημερωθεί πολλές φορές γι' αυτό. Αυτό είναι ένα τόσο υπερμεγέθη σώμα, η βαρύτητα του οποίου είναι απλά τρομερή. Μόλις το πλησιάσει κάτι σε απόσταση από το κέντρο, που ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων, τότε όλα δεν είναι ποτέ κάτι, είτε πρόκειται για υλικό σώμα, είτε είναι απλώς ένα κβάντο ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας - ένα φωτόνιο, το οποίο είναι επίσης υλικό σώμα, αλλά ταυτόχρονα ηλεκτρομαγνητικό Το κύμα δεν μπορεί να σπάσει πίσω. Έτσι, μη γνωρίζοντας για τα φωτόνια, ο μεγάλος Laplace όρισε κάποτε μια μαύρη τρύπα, στη συνέχεια το 1916 προβλέφθηκε από τον Γερμανό φυσικό Schwarzschild, αν και ο ίδιος ο όρος "μαύρη τρύπα" προτάθηκε μόνο το 1967.

Λοιπόν, ποτέ δεν ξέρεις, ένα υπερμεγέθη σώμα που τραβάει μέσα ό,τι ακούσια αποδεικνύεται ότι είναι κοντά - τι είναι το ιδιαίτερο για τον κόσμο μας πέρα ​​από κάθε φαντασία; Υπάρχει κάτι ιδιαίτερο - εισήχθη από τον Αϊνστάιν, ωστόσο, όχι από τον ίδιο, αλλά με τη βοήθεια της θεωρίας της σχετικότητας. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, ό,τι πέφτει σε μια μαύρη τρύπα πέφτει σε ένα μαθηματικό σημείο. Η τρύπα είναι εντελώς άδεια, εκτός από αυτό ακριβώς το σημείο. Και σε εκείνο το σημείο, παρατηρείται το εντελώς αδύνατο - η λεγόμενη μοναδικότητα: διαίρεση με το μηδέν, άπειρη πυκνότητα, και από εδώ ακολουθούν οι πιο φανταστικές συνέπειες. Για παράδειγμα, διείσδυση σε ένα παράλληλο σύμπαν ή στιγμιαία κίνηση σε άλλο σημείο του χώρου μας.

Αλλά είναι κατά κάποιο τρόπο ασυνήθιστο για τον κόσμο μας από τη σκοπιά της φυσικής να έχει μια διαίρεση με το μηδέν, ήταν πάντα κατά κάποιο τρόπο ενοχλητικό. Πληκτρολογήστε μπορεί να είναι μόνο στα μαθηματικά, αλλά στην πραγματικότητα - ποτέ.

Το 1976, ο διάσημος Βρετανός θεωρητικός φυσικός Stephen Hawking ανακάλυψε ένα κβαντικό φαινόμενο λόγω του οποίου μια μαύρη τρύπα, δηλαδή ένα σώμα του οποίου η βαρύτητα, εξ ορισμού, δεν μπορεί να εκπέμψει φως, εξακολουθεί να το εκπέμπει. Έδειξε ότι εάν υπάρχει ένα ζεύγος «σωματιδίου-αντισωματιδίου», κβαντομηχανικά διασυνδεδεμένο, και ένα από αυτά τα σωματίδια πέσει σε μια τρύπα, τότε το υπόλοιπο μπορεί να το βγάλει από εκεί. Τώρα οι θεωρητικοί του Κλίβελαντ φαίνεται να έχουν αποδείξει ότι η εξάτμιση μιας μαύρης τρύπας που συμβαίνει με αυτόν τον τρόπο είναι τόσο έντονη που θα εξατμιστεί πριν καν προλάβει να σχηματιστεί.

Πώς το κατάφεραν και πόσο δίκιο έχουν στα συμπεράσματά τους, ας μην το μαντέψουμε, ας το αφήσουμε στους συναδέλφους τους να το κρίνουν. Αλλά στην πραγματικότητα, οι αμφιβολίες για την ύπαρξη μαύρων τρυπών έχουν εκφραστεί εδώ και πολύ καιρό και κατά καιρούς υπάρχουν δημοσιεύσεις των οποίων οι συγγραφείς αποδεικνύουν ότι δεν υπάρχουν μαύρες τρύπες. Παρά το γεγονός ότι να σήμεραΥπάρχουν ήδη εκατοντάδες ανοιχτά. «Αλλά αυτές δεν είναι μαύρες τρύπες», λένε οι θεωρητικοί του Κλίβελαντ. «Είναι απλώς υπερμεγέθη διαστημικά αντικείμενα».

Αντεπιστέλλον μέλος της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών Ανατόλι Τσερεπαστσούκ, Διευθυντής του Κρατικού Αστρονομικού Ινστιτούτου. Sternberg Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας. M.V. Lomonosov, με αυτή την ευκαιρία, να είστε προσεκτικοί στα σχόλια.

«Πράγματι», είπε σε συνέντευξή του σε ανταποκριτή της NG, «υπάρχει κάποια ορολογική σύγχυση εδώ. Βλέπουμε αντικείμενα στον ουρανό που συμπεριφέρονται ακριβώς όπως θα έπρεπε να συμπεριφέρονται οι μαύρες τρύπες και πιστεύουμε ότι είναι μαύρες τρύπες και τις ονομάζουμε έτσι, αλλά μένει να αποδειχθεί ότι πρόκειται για αντικείμενα που δεν έχουν επιφάνεια. Υπάρχουν όμως πολλές έμμεσες ενδείξεις ότι απλά δεν έχουν επιφάνεια.

Το γεγονός ότι οι μαύρες τρύπες εξατμίζονται, ο Cherepashchuk δεν βλέπει τίποτα νέο: «Όλες εξατμίζονται. Εάν η μάζα μιας μαύρης τρύπας δεν υπερβαίνει τη μάζα ενός μέσου βουνού, όπως, για παράδειγμα, τα βουνά Λένινσκι στη Μόσχα, δηλαδή 1015 γραμμάρια, τότε πραγματικά θα εξατμιστεί σε μια στιγμή, με μια έκρηξη. ενώ οι τρύπες με μάζα αρκετών Ήλιων θα απαιτήσουν χιλιάδες κοσμολογικούς χρόνους για να εξατμιστούν πλήρως. Είναι αλήθεια ότι υπάρχουν εξωτικές θεωρίες που λαμβάνουν υπόψη το γεγονός ότι ο χώρος μας δεν έχει 4 διαστάσεις, αλλά 11 και σύμφωνα με αυτές τις πρόσθετες διαστάσεις εξατμίζεται και η μαύρη τρύπα. Και, επομένως, η διαδικασία εξάτμισης είναι πολύ πιο γρήγορη από ό,τι στον συνηθισμένο τετραδιάστατο χώρο. Κατά μία έννοια, το έργο για το οποίο μιλάτε είναι σαν μια λογική επέκταση αυτών των θεωριών. Αλλά, επαναλαμβάνω, υπάρχουν πολλές έμμεσες ενδείξεις ότι οι μαύρες τρύπες υπάρχουν».