Dom · Mjerenja · Crna rupa: šta je unutra? Zanimljive činjenice i istraživanja. Crna rupa - najmisteriozniji objekat u svemiru

Crna rupa: šta je unutra? Zanimljive činjenice i istraživanja. Crna rupa - najmisteriozniji objekat u svemiru

Crna rupa je jedan od najmisterioznijih objekata u svemiru. Mnogi poznati naučnici, uključujući Alberta Ajnštajna, govorili su o mogućnosti postojanja crnih rupa. Crne rupe svoje ime duguju američkom astrofizičaru John Wheeleru. Postoje dvije vrste crnih rupa u svemiru. Prva su masivne crne rupe - ogromna tijela čija je masa milione puta veća od mase Sunca. Takvi objekti, kako pretpostavljaju naučnici, nalaze se u centru galaksija. U središtu naše galaksije nalazi se i gigantska crna rupa. Naučnici još nisu uspjeli otkriti razloge za pojavu tako ogromnih kosmičkih tijela.

Tačka gledišta

Moderna nauka potcjenjuje značaj koncepta „vremenske energije“, koji je u naučnu upotrebu uveo sovjetski astrofizičar N.A. Kozyrev.

Rafinirali smo ideju energije vremena, kao rezultat toga, pojavila se nova filozofska teorija - "idealni materijalizam". Ova teorija pruža alternativno objašnjenje za prirodu i strukturu crnih rupa. Crne rupe u teoriji idealnog materijalizma igraju ključnu ulogu, a posebno u procesima nastanka i ravnoteže vremenske energije. Teorija objašnjava zašto postoje supermasivne crne rupe u centrima gotovo svih galaksija. Na sajtu ćete se moći upoznati sa ovom teorijom, ali nakon odgovarajuće pripreme. pogledajte materijale stranice).

Područje u prostoru i vremenu čije je gravitacijsko privlačenje toliko snažno da ga čak ni objekti koji se kreću brzinom svjetlosti ne mogu napustiti zove se crna rupa. Granica crne rupe se naziva konceptom "horizonta događaja", a njena veličina se naziva gravitacionim radijusom. U najjednostavnijem slučaju, jednak je Schwarzschildovom radijusu.

Činjenica da je postojanje crnih rupa teoretski moguće može se dokazati iz nekih Einsteinovih tačnih jednačina. Prvi od njih dobio je 1915. isti Karl Schwarzschild. Nije poznato ko je prvi izmislio ovaj termin. Možemo samo reći da je sama oznaka fenomena popularizovana zahvaljujući Džonu Arčibaldu Vileru, koji je prvi objavio predavanje „Naš univerzum: poznato i nepoznato“, gde je i korišćeno. Mnogo ranije, ovi objekti su se zvali "kolapsirane zvijezde" ili "kolapsari".

Pitanje da li crne rupe zaista postoje povezano je sa stvarnim postojanjem gravitacije. U modernoj nauci, najrealističnija teorija gravitacije je opšta teorija relativnosti, koja jasno definiše mogućnost postojanja crnih rupa. Ali, ipak, njihovo postojanje je moguće u okviru drugih teorija, pa se podaci stalno analiziraju i tumače.

Izjavu o postojanju crnih rupa u stvarnom životu treba shvatiti kao potvrdu postojanja gustih i masivnih astronomskih objekata, koji se mogu tumačiti kao crne rupe teorije relativnosti. Osim toga, zvijezde u kasnim fazama kolapsa mogu se pripisati sličnom fenomenu. Moderni astrofizičari ne pridaju važnost razlici između takvih zvijezda i pravih crnih rupa.

Mnogi od onih koji su studirali ili još studiraju astronomiju znaju šta je crna rupa I odakle ona dolazi. Ali ipak, za obične ljude koje ovo posebno ne zanima, ukratko ću sve objasniti.

Crna rupa- ovo je određeno područje u prostoru prostora ili čak vremena u njemu. Samo što ovo nije obična oblast. Ima veoma jaku gravitaciju (privlačnost). Štaviše, toliko je jak da nešto ne može izaći iz crne rupe ako tamo stigne! Čak ni sunčevi zraci ne mogu izbjeći pad u crnu rupu ako prođe u blizini. Mada, znajte da se sunčevi zraci (svjetlost) kreću brzinom svjetlosti - 300.000 km/sek.

Ranije su se crne rupe nazivale drugačije: kolapsari, kolapsirane zvijezde, zamrznute zvijezde i tako dalje. Zašto? Jer crne rupe se pojavljuju zbog mrtvih zvijezda.

Činjenica je da kada zvijezda iscrpi svu svoju energiju, ona postaje veoma vruć džin, i na kraju eksplodira. Njegovo jezgro, sa određenom vjerovatnoćom, može se vrlo snažno smanjiti. Štaviše, neverovatnom brzinom. U nekim slučajevima, nakon što zvijezda eksplodira, formira se crna, nevidljiva rupa koja proždire sve na svom putu. Svi objekti koji se čak kreću brzinom svjetlosti.

Crnu rupu nije briga koje objekte apsorbuje. To mogu biti ili svemirski brodovi ili sunčevi zraci. Nije važno koliko se brzo objekat kreće. Crnu rupu takođe nije briga kolika je masa objekta. Može progutati sve, od kosmičkih mikroba ili prašine, sve do samih zvijezda.

Nažalost, niko još nije shvatio šta se dešava unutar crne rupe. Neki sugeriraju da se predmet koji upadne u crnu rupu rastrgne nevjerovatnom snagom. Drugi vjeruju da izlazak iz crne rupe može dovesti do drugog, nekakvog drugog svemira. Drugi pak vjeruju da (najvjerovatnije) ako hodate od ulaza do izlaza iz crne rupe, ona vas može jednostavno izbaciti u drugi dio svemira.

Crna rupa u svemiru

Crna rupa- Ovo svemirski objekat nevjerovatne gustoće, koja posjeduje apsolutnu gravitaciju, tako da svako kosmičko tijelo, pa čak i sam prostor i vrijeme, apsorbira.

Crne rupe upravljati najviše evolucija univerzuma. nalaze se na centralnom mjestu, ali se ne mogu vidjeti; njihovi znakovi se mogu otkriti. Iako crne rupe imaju sposobnost uništavanja, one također pomažu u izgradnji galaksija.

Neki naučnici veruju u to crne rupe su kapija ka paralelnih univerzuma. što bi mogao biti slučaj. Postoji mišljenje da crne rupe imaju suprotnosti, tzv bijele rupe . ima antigravitacijske osobine.

Crna rupa je rođen unutar najvećih zvijezda, kada umru, gravitacija ih uništava, što dovodi do snažne eksplozije supernova.

Postojanje crnih rupa predvidio je Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild je bio prvi koji je koristio Ajnštajnovu opštu teoriju relativnosti da dokaže postojanje „tačke bez povratka“. Sam Ajnštajn nije razmišljao o crnim rupama, iako njegova teorija predviđa njihovo postojanje.

Schwarzschild je iznio svoj prijedlog 1915. godine, odmah nakon što je Ajnštajn objavio svoju opštu teoriju relativnosti. U to vrijeme nastao je pojam "Schwarzschild radijus" - to je vrijednost koja pokazuje koliko biste morali komprimirati objekt da bi postao crna rupa.

Teoretski, sve može postati crna rupa ako je dovoljno komprimirano. Što je objekat gušći, to je gravitaciono polje koje stvara jače. Na primjer, Zemlja bi postala crna rupa kada bi imala masu objekta veličine kikirikija.

Izvori: www.alienguest.ru, cosmos-online.ru, kak-prosto.net, nasha-vselennaya.ru, www.qwrt.ru

NASA: biće stvorena vremenska mašina

ExoMars Project

Atlantida u Bermudskom trouglu

Teutonic Knights

Pa na poluostrvu Kola

Zemlja gnomova

Svaka osoba u djetinjstvu sanjala je da bude u bajci. U jednom od parkova u Nemačkoj možete se osećati kao Snežana među sedam...

Misterije svemira i svijeta oko nas

Prema naučnicima NASA-e. Suprotno uvriježenom mišljenju, ako osoba uđe u svemir bez zaštitnog odijela, neće se smrznuti, eksplodirati ili...

Unexplained Finds

Ponekad, pod različitim okolnostima u različitim dijelovima svijeta, ljudi pronalaze predmete koji se nazivaju neidentificirani fosilni objekti (artefakti). već mi je dosta...

Borba protiv iskušenja. Iskušenje Hristovo u pustinji

Borba protiv iskušenja Svako od nas je čuo reč “”. Iskušenje znači pojavu okolnosti u životu osobe koje ga primoravaju da učini...

Anomalna zona Tihog okeana

Okean krije mnoge tajne, ali jedna od njih potpuno zbunjuje čak i iskusne okeanografe. U datom trenutku...

Black River

Poznatiji Loch Ness potisnuo je na sekundarne pozicije mnogo šire mogućnosti pronalaženja stvorenja poput čudovišta Nessie u drugim zemljama. ...

Crne rupe su možda najmisteriozniji i najzagonetniji astronomski objekti u našem svemiru; od svog otkrića, privukle su pažnju naučnika i uzbuđuju maštu pisaca naučne fantastike. Šta su crne rupe i šta predstavljaju? Crne rupe su izumrle zvijezde koje zbog svojih fizičkih karakteristika imaju tako veliku gustoću i tako snažnu gravitaciju da čak ni svjetlost ne može pobjeći izvan njih.

Istorija otkrića crnih rupa

Po prvi put, teorijsko postojanje crnih rupa, mnogo prije njihovog stvarnog otkrića, sugerirao je izvjesni D. Michel (engleski svećenik iz Jorkšira, koji se u slobodno vrijeme zanima za astronomiju) još 1783. godine. Prema njegovim proračunima, ako uzmemo našu i sabijemo je (modernim kompjuterskim jezikom, arhiviramo) na radijus od 3 km, formiraće se tako velika (jednostavno ogromna) gravitaciona sila da je čak ni svjetlost neće moći napustiti. . Tako se pojavio koncept “crne rupe”, iako ona zapravo uopće nije crna; po našem mišljenju, termin “tamna rupa” bi bio prikladniji, jer se javlja upravo odsustvo svjetlosti.

Kasnije, 1918. godine, veliki naučnik Albert Ajnštajn pisao je o pitanju crnih rupa u kontekstu teorije relativnosti. Ali tek 1967. godine, uz napore američkog astrofizičara Johna Wheelera, koncept crnih rupa je konačno osvojio mjesto u akademskim krugovima.

Kako god bilo, D. Michel, Albert Einstein i John Wheeler su u svojim radovima pretpostavljali samo teorijsko postojanje ovih misterioznih nebeskih objekata u svemiru, ali pravo otkriće crnih rupa dogodilo se 1971. godine, tada su prvi put primećeni u teleskopu.

Ovako izgleda crna rupa.

Kako nastaju crne rupe u svemiru

Kao što znamo iz astrofizike, sve zvijezde (uključujući naše Sunce) imaju ograničenu količinu goriva. I iako život zvijezde može trajati milijarde svjetlosnih godina, prije ili kasnije ovom uslovnom zalihu goriva dolazi kraj i zvijezda se „ugasi“. Proces "blijedinja" zvijezde praćen je intenzivnim reakcijama, tokom kojih zvijezda prolazi kroz značajnu transformaciju i, ovisno o svojoj veličini, može se pretvoriti u bijelog patuljka, neutronsku zvijezdu ili crnu rupu. Štoviše, najveće zvijezde, nevjerovatno impresivnih veličina, obično se pretvaraju u crnu rupu - zbog kompresije ovih najnevjerovatnijih veličina dolazi do višestrukog povećanja mase i gravitacijske sile novonastale crne rupe, koja se pretvara u crnu rupu. neka vrsta galaktičkog usisivača - upija sve i svakoga oko sebe.

Crna rupa proguta zvijezdu.

Mala napomena - naše Sunce, po galaktičkim standardima, nije nimalo velika zvijezda i nakon njegovog izumiranja, koje će se dogoditi za oko nekoliko milijardi godina, najvjerovatnije se neće pretvoriti u crnu rupu.

Ali budimo iskreni - danas naučnici još ne znaju sve zamršenosti formiranja crne rupe; nesumnjivo je riječ o izuzetno složenom astrofizičkom procesu, koji sam po sebi može trajati milione svjetlosnih godina. Iako je moguće napredovati u ovom pravcu, moglo bi biti otkriće i naknadno proučavanje takozvanih srednjih crnih rupa, odnosno zvijezda u stanju izumiranja, u kojima se odvija aktivni proces stvaranja crnih rupa. Inače, sličnu zvijezdu su astronomi otkrili 2014. godine u kraku spiralne galaksije.

Koliko crnih rupa ima u svemiru?

Prema teorijama modernih naučnika, u našoj galaksiji Mliječni put može postojati i do stotine miliona crnih rupa. Možda ih nema manje ni u našoj susjednoj galaksiji, do koje nema šta da leti iz našeg Mliječnog puta - 2,5 miliona svjetlosnih godina.

Teorija crne rupe

Uprkos ogromnoj masi (koja je stotine hiljada puta veća od mase našeg Sunca) i neverovatnoj snazi ​​gravitacije, nije bilo lako videti crne rupe kroz teleskop, jer one uopšte ne emituju svetlost. Naučnici su uspjeli primijetiti crnu rupu tek u trenutku njenog "obroka" - apsorpcije druge zvijezde, u ovom trenutku se pojavljuje karakteristično zračenje koje se već može primijetiti. Tako je teorija crne rupe našla stvarnu potvrdu.

Svojstva crnih rupa

Glavno svojstvo crne rupe su njena nevjerovatna gravitacijska polja, koja ne dozvoljavaju okolnom prostoru i vremenu da ostanu u svom uobičajenom stanju. Da, dobro ste čuli, vrijeme unutar crne rupe prolazi mnogo puta sporije nego inače, a da ste tamo, onda kada se vratite nazad (da ste imali sreće, naravno), iznenadili biste se kada biste primijetili da su stoljeći prošli na Zemlji, a nisi čak ni ostario i stigao na vrijeme. Iako, budimo iskreni, da ste u crnoj rupi, teško biste preživjeli, jer je tamo sila gravitacije takva da bi se bilo koji materijalni objekt jednostavno raspao, čak ni na komadiće, na atome.

Ali da ste čak i blizu crne rupe, pod uticajem njenog gravitacionog polja, i vama bi bilo teško, jer što se više opirete njenoj gravitaciji, pokušavajući da odletite, brže biste upali u nju. Razlog za ovaj naizgled paradoks je gravitaciono vrtložno polje koje posjeduju sve crne rupe.

Šta ako osoba upadne u crnu rupu

Isparavanje crnih rupa

Engleski astronom S. Hawking otkrio je zanimljivu činjenicu: čini se da crne rupe također emituju isparavanje. Istina, ovo se odnosi samo na rupe relativno male mase. Snažna gravitacija oko njih rađa parove čestica i antičestica, jednu od njih rupa uvlači, a drugu izbacuje. Dakle, crna rupa emituje tvrde antičestice i gama-zrake. Ovo isparavanje ili zračenje iz crne rupe nazvano je po naučniku koji ga je otkrio - "Hawkingovo zračenje".

Najveća crna rupa

Prema teoriji crne rupe, u centru gotovo svih galaksija nalaze se ogromne crne rupe s masama od nekoliko miliona do nekoliko milijardi solarnih masa. I relativno nedavno, naučnici su otkrili dvije najveće crne rupe poznate do danas; one se nalaze u dvije obližnje galaksije: NGC 3842 i NGC 4849.

NGC 3842 je najsjajnija galaksija u sazvežđu Lava, udaljena 320 miliona svetlosnih godina od nas. U njegovom središtu nalazi se ogromna crna rupa teška 9,7 milijardi solarnih masa.

NGC 4849, galaksija u jatu Koma, udaljena 335 miliona svjetlosnih godina, može se pohvaliti jednako impresivnom crnom rupom.

Gravitaciono polje ovih džinovskih crnih rupa, ili akademskim terminima, njihov horizont događaja je otprilike 5 puta veće od udaljenosti od Sunca do ! Takva crna rupa bi pojela naš solarni sistem i čak se ne bi ugušila.

Najmanja crna rupa

Ali u velikoj porodici crnih rupa postoje i vrlo mali predstavnici. Dakle, najveća patuljasta crna rupa koju su naučnici otkrili do danas je samo 3 puta veća od mase našeg Sunca. Zapravo, ovo je teoretski minimum potreban za formiranje crne rupe; da je ta zvijezda nešto manja, rupa se ne bi formirala.

Crne rupe su kanibali

Da, postoji takav fenomen, kao što smo pisali gore, crne rupe su neka vrsta “galaktičkih usisivača” koji upijaju sve oko sebe, uključujući... druge crne rupe. Nedavno su astronomi otkrili da crnu rupu iz jedne galaksije jede još veći crni proždrljivac iz druge galaksije.

  • Prema hipotezama nekih naučnika, crne rupe nisu samo galaktički usisivači koji usisavaju sve u sebe, već pod određenim okolnostima i same mogu izroditi nove svemire.
  • Crne rupe mogu ispariti tokom vremena. Gore smo pisali da je engleski naučnik Stephen Hawking otkrio da crne rupe imaju svojstvo zračenja i da nakon nekog veoma dugog vremenskog perioda, kada više nema šta da apsorbuje okolo, crna rupa će početi više da isparava, dok vremenom ne da diže svu svoju masu u okolni prostor. Iako je ovo samo pretpostavka, hipoteza.
  • Crne rupe usporavaju vrijeme i savijaju prostor. Već smo pisali o dilataciji vremena, ali će i prostor u uslovima crne rupe biti potpuno zakrivljen.
  • Crne rupe ograničavaju broj zvijezda u svemiru. Naime, njihova gravitaciona polja sprečavaju hlađenje oblaka gasa u svemiru iz kojih se, kao što je poznato, rađaju nove zvezde.

Crne rupe na Discovery Channelu, video

I na kraju, nudimo vam zanimljiv naučni dokumentarac o crnim rupama sa Discovery Channela

24. januara 2013

Od svih hipotetičkih objekata u svemiru predviđenih naučnim teorijama, crne rupe ostavljaju najjeziviji utisak. I, iako su se sugestije o njihovom postojanju počele davati skoro vek i po pre nego što je Ajnštajn objavio opštu teoriju relativnosti, uverljivi dokazi o realnosti njihovog postojanja dobijeni su tek nedavno.

Počnimo s time kako se opšta teorija relativnosti bavi pitanjem prirode gravitacije. Newtonov zakon univerzalne gravitacije kaže da sila uzajamnog privlačenja djeluje između bilo koja dva masivna tijela u Univerzumu. Zbog ove gravitacione privlačnosti, Zemlja se okreće oko Sunca. Opšta teorija relativnosti nas tjera da drugačije gledamo na sistem Sunce-Zemlja. Prema ovoj teoriji, u prisustvu tako masivnog nebeskog tijela kao što je Sunce, čini se da se prostor-vrijeme urušava pod njegovom težinom, a uniformnost njegovog tkiva je narušena. Zamislite elastični trampolin sa teškom loptom (poput kugle za kuglanje) na sebi. Istegnuta tkanina se savija pod njegovom težinom, stvarajući vakuum oko sebe. Na isti način, Sunce gura prostor-vrijeme oko sebe.



Prema ovoj slici, Zemlja se jednostavno kotrlja oko rezultirajućeg lijevka (osim što će mala lopta koja se kotrlja oko teške na trampolinu neizbježno izgubiti brzinu i spiralno se približiti velikoj). A ono što obično doživljavamo kao silu gravitacije u našem svakodnevnom životu također nije ništa drugo do promjena u geometriji prostor-vremena, a ne sila u njutnovskom razumijevanju. Danas nije izmišljeno uspešnije objašnjenje prirode gravitacije nego što nam daje opšta teorija relativnosti.

Sada zamislite šta će se dogoditi ako, u okviru predložene slike, povećamo i povećamo masu teške lopte bez povećanja njenih fizičkih dimenzija? Budući da je apsolutno elastičan, lijevak će se produbljivati ​​sve dok se njegovi gornji rubovi ne konvergiraju negdje visoko iznad potpuno teške lopte, a onda će jednostavno prestati da postoji kada se gleda s površine. U stvarnom Univerzumu, nakon što je akumulirao dovoljnu masu i gustinu materije, objekat zalupi prostorno-vremensku zamku oko sebe, tkivo prostor-vremena se zatvara i gubi kontakt sa ostatkom Univerzuma, postajući za njega nevidljivo. Ovako se pojavljuje crna rupa.

Schwarzschild i njegovi suvremenici vjerovali su da takvi čudni svemirski objekti ne postoje u prirodi. Sam Ajnštajn ne samo da se držao ove tačke gledišta, već je i pogrešno verovao da je uspeo da svoje mišljenje potkrepi matematički.

1930-ih, mladi indijski astrofizičar Chandrasekhar dokazao je da zvijezda koja je potrošila svoje nuklearno gorivo odbacuje svoju školjku i pretvara se u bijelog patuljka koji se polako hladi samo ako je njena masa manja od 1,4 solarne mase. Ubrzo je Amerikanac Fritz Zwicky shvatio da eksplozije supernove proizvode izuzetno gusta tijela neutronske materije; Kasnije je Lev Landau došao do istog zaključka. Nakon Chandrasekharovog rada, bilo je očigledno da samo zvijezde s masom većom od 1,4 solarne mase mogu proći takvu evoluciju. Stoga se postavilo prirodno pitanje: postoji li gornja granica mase supernove koju neutronske zvijezde ostavljaju za sobom?

Krajem 30-ih, budući otac američke atomske bombe, Robert Openheimer, ustanovio je da takva granica zapravo postoji i da ne prelazi nekoliko solarnih masa. Tada nije bilo moguće dati precizniju procjenu; Sada je poznato da mase neutronskih zvijezda moraju biti u rasponu od 1,5-3 Ms. Ali čak i iz grubih proračuna Openheimera i njegovog diplomiranog studenta Georgea Volkowa, proizilazilo je da najmasovniji potomci supernova ne postaju neutronske zvijezde, već se pretvaraju u neko drugo stanje. Godine 1939. Oppenheimer i Hartland Snyder su koristili idealizirani model kako bi dokazali da je masivna zvijezda u kolapsu skupljena na svoj gravitacijski radijus. Iz njihovih formula zapravo proizlazi da zvijezda tu ne staje, ali su se koautori suzdržali od tako radikalnog zaključka.


09.07.1911 - 13.04.2008

Konačan odgovor nađen je u drugoj polovini 20. vijeka trudom čitave plejade briljantnih teorijskih fizičara, uključujući i sovjetske. Ispostavilo se da takav kolaps uvijek stisne zvijezdu "do kraja", potpuno uništavajući njenu materiju. Kao rezultat, javlja se singularitet, "superkoncentrat" ​​gravitacionog polja, zatvoren u beskonačno malom volumenu. Za stacionarnu rupu ovo je točka, za rotirajuću rupu to je prsten. Zakrivljenost prostor-vremena i, prema tome, sila gravitacije u blizini singulariteta teži beskonačnosti. Krajem 1967. američki fizičar John Archibald Wheeler bio je prvi koji je takav konačni kolaps zvijezde nazvao crnom rupom. Novi termin zavoljeli su fizičari i oduševili novinare, koji su ga proširili svijetom (iako se Francuzima u početku nije svidio, jer je izraz trou noir upućivao na sumnjive asocijacije).

Najvažnije svojstvo crne rupe je da šta god u nju padne, neće se vratiti. Ovo se čak odnosi i na svjetlost, zbog čega su crne rupe i dobile svoje ime: tijelo koje apsorbira svu svjetlost koja pada na njega i ne emituje ništa od svoje izgleda potpuno crno. Prema opštoj relativnosti, ako se objekat približi centru crne rupe na kritičnoj udaljenosti – ova udaljenost se naziva Schwarzschildov radijus – nikada se ne može vratiti. (Njemački astronom Karl Schwarzschild (1873-1916) je u posljednjim godinama svog života, koristeći jednačine Ajnštajnove opšte teorije relativnosti, izračunao gravitaciono polje oko mase nulte zapremine.) Za masu Sunca, Schwarzschildov radijus je 3 km, odnosno da bi naše Sunce pretvorili u crnu rupu, potrebno je da sabijete celu njegovu masu do veličine malog grada!


Unutar Schwarzschildovog radijusa, teorija predviđa još čudnije pojave: sva materija u crnoj rupi skuplja se u beskonačno malu tačku beskonačne gustine u samom centru - matematičari takav objekat nazivaju singularnom perturbacijom. Pri beskonačnoj gustoći, bilo koja konačna masa materije, matematički govoreći, zauzima nulti prostorni volumen. Naravno, ne možemo eksperimentalno provjeriti da li se ovaj fenomen zaista događa unutar crne rupe, jer se sve što padne unutar Schwarzschildovog radijusa ne vraća nazad.

Dakle, bez mogućnosti da „gledamo“ crnu rupu u tradicionalnom smislu reči „pogledaj“, ipak možemo detektovati njeno prisustvo po indirektnim znacima uticaja njenog super-moćnog i potpuno neobičnog gravitacionog polja na materiju oko sebe. to.

Supermasivne crne rupe

U središtu našeg Mliječnog puta i drugih galaksija nalazi se nevjerovatno masivna crna rupa milione puta teža od Sunca. Ove supermasivne crne rupe (kako su nazvane) otkrivene su posmatranjem prirode kretanja međuzvjezdanog plina u blizini centara galaksija. Gasovi se, sudeći po zapažanjima, rotiraju na bliskoj udaljenosti od supermasivnog objekta, a jednostavna proračuna koristeći Newtonove zakone mehanike pokazuju da objekat koji ih privlači, sa sićušnim prečnikom, ima monstruoznu masu. Samo crna rupa može na ovaj način kovitlati međuzvjezdani gas u centru galaksije. U stvari, astrofizičari su već pronašli desetine takvih masivnih crnih rupa u centrima galaksija susjednih našoj, i snažno sumnjaju da je centar bilo koje galaksije crna rupa.


Crne rupe sa zvezdanom masom

Prema našem današnjem shvaćanju evolucije zvijezda, kada zvijezda čija masa prelazi otprilike 30 solarnih masa umre u eksploziji supernove, njena vanjska školjka se raspršuje, a unutrašnji slojevi brzo kolabiraju prema centru i formiraju crnu rupu na mjestu zvijezda koja je potrošila svoje rezerve goriva. Crnu rupu ovakvog porijekla izoliranu u međuzvjezdanom prostoru gotovo je nemoguće otkriti, jer se nalazi u razrijeđenom vakuumu i ni na koji način se ne manifestira u smislu gravitacijskih interakcija. Međutim, da je takva rupa dio binarnog zvjezdanog sistema (dvije vruće zvijezde koje kruže oko svog centra mase), crna rupa bi i dalje vršila gravitacijski utjecaj na svoju zvijezdu u paru. Astronomi danas imaju više od deset kandidata za ulogu zvjezdanih sistema ove vrste, iako ni za jednog od njih nisu dobijeni rigorozni dokazi.

U binarnom sistemu sa crnom rupom u svom sastavu, materija "žive" zvezde će neizbežno "teći" u pravcu crne rupe. A supstanca koju je crna rupa isisala vrtiće se spiralno kada padne u crnu rupu, nestajući kada pređe Schwarzschildov radijus. Međutim, kada se približi fatalnoj granici, materija usisana u lijevak crne rupe neizbježno će postati gušća i zagrijana zbog povećane učestalosti sudara između čestica koje rupa apsorbira, sve dok se ne zagrije na emisione energije valova u Rendgenski opseg spektra elektromagnetnog zračenja. Astronomi mogu izmjeriti periodičnost promjena u intenzitetu rendgenskog zračenja ove vrste i izračunati, upoređujući ih s drugim dostupnim podacima, približnu masu objekta koji "vuče" materiju prema sebi. Ako masa nekog objekta premašuje Chandrasekhar granicu (1,4 solarne mase), ovaj objekt ne može biti bijeli patuljak u kojeg je naša zvijezda predodređena da degenerira. U većini identifikovanih posmatranja takvih rendgenskih binarnih zvijezda, masivni objekt je neutronska zvijezda. Međutim, već je bilo više od deset slučajeva gdje je jedino razumno objašnjenje prisustvo crne rupe u binarnom zvjezdanom sistemu.

Sve druge vrste crnih rupa su mnogo spekulativnije i zasnovane su isključivo na teorijskim istraživanjima – eksperimentalnih dokaza o njihovom postojanju uopšte nema. Prvo, to su mini crne rupe čija je masa uporediva s masom planine i komprimirana u polumjer protona. Ideju o njihovom nastanku u početnoj fazi formiranja Univerzuma neposredno nakon Velikog praska iznio je engleski kosmolog Stephen Hawking (vidi Skriveni princip nepovratnosti vremena). Hawking je sugerirao da bi eksplozije mini rupa mogle objasniti istinski misteriozni fenomen precizne eksplozije gama zraka u svemiru. Drugo, neke teorije elementarnih čestica predviđaju postojanje u Univerzumu – na mikro nivou – pravog sita crnih rupa, koje su svojevrsna pjena iz smeća svemira. Prečnik takvih mikro rupa je navodno oko 10-33 cm - milijarde su puta manje od protona. Trenutno nemamo nikakvu nadu da ćemo eksperimentalno potvrditi čak ni samu činjenicu postojanja takvih čestica crne rupe, a da ne spominjemo da ćemo nekako istražiti njihova svojstva.


A šta će se dogoditi sa posmatračem ako se iznenada nađe na drugoj strani gravitacionog radijusa, inače zvanog horizont događaja. Tu počinje najnevjerovatnije svojstvo crnih rupa. Nije uzalud što smo u razgovoru o crnim rupama uvijek spominjali vrijeme, tačnije prostor-vrijeme. Prema Ajnštajnovoj teoriji relativnosti, što se telo brže kreće, njegova masa postaje veća, ali vreme počinje da prolazi sporije! Pri malim brzinama u normalnim uslovima ovaj efekat je neprimjetan, ali ako se tijelo (svemirski brod) kreće brzinom bliskom brzini svjetlosti, tada se njegova masa povećava, a vrijeme usporava! Kada je brzina tijela jednaka brzini svjetlosti, masa ide u beskonačnost, a vrijeme se zaustavlja! O tome govore stroge matematičke formule. Vratimo se crnoj rupi. Zamislimo fantastičnu situaciju kada se zvjezdani brod s astronautima na njemu približi gravitacionom radijusu ili horizontu događaja. Jasno je da je horizont događaja tako nazvan jer sve događaje možemo posmatrati (uopšte bilo šta) samo do ove granice. To ne možemo da posmatramo izvan ove granice. Međutim, u brodu koji se približava crnoj rupi, astronauti će se osjećati isto kao i prije, jer... Prema njihovom satu, vrijeme će teći "normalno". Letelica će mirno preći horizont događaja i krenuti dalje. Ali budući da će njena brzina biti bliska brzini svjetlosti, letjelica će bukvalno za tren stići do centra crne rupe.

A za vanjskog posmatrača, svemirska letjelica će se jednostavno zaustaviti na horizontu događaja i tu će ostati gotovo zauvijek! Ovo je paradoks kolosalne gravitacije crnih rupa. Prirodno je pitanje da li će astronauti koji idu u beskonačnost prema satu vanjskog posmatrača ostati živi. br. A poenta uopće nije u ogromnoj gravitaciji, već u plimnim silama, koje se za tako malo i masivno tijelo jako mijenjaju na kratkim udaljenostima. Sa visinom astronauta od 1 m 70 cm, plimne sile na njegovoj glavi će biti mnogo manje nego na nogama i on će jednostavno biti rastrgan već na horizontu događaja. Dakle, saznali smo općenito šta su crne rupe, ali do sada smo govorili o crnim rupama zvjezdane mase. Trenutno su astronomi otkrili supermasivne crne rupe čija masa može biti milijardu sunaca! Supermasivne crne rupe se po svojstvima ne razlikuju od svojih manjih kolega. Oni su samo mnogo masivniji i po pravilu se nalaze u centrima galaksija - zvjezdanim ostrvima Univerzuma. U središtu naše galaksije (Mliječni put) također se nalazi supermasivna crna rupa. Kolosalna masa takvih crnih rupa omogućit će njihovo traženje ne samo u našoj galaksiji, već iu centrima udaljenih galaksija koje se nalaze na udaljenosti od miliona i milijardi svjetlosnih godina od Zemlje i Sunca. Evropski i američki naučnici sproveli su globalnu potragu za supermasivnim crnim rupama, koje bi, prema savremenim teorijskim proračunima, trebalo da se nalaze u centru svake galaksije.

Savremene tehnologije omogućavaju otkrivanje prisutnosti ovih kolapsa u susjednim galaksijama, ali vrlo malo njih je otkriveno. To znači da su ili crne rupe jednostavno skrivene u gustim oblacima plina i prašine u središnjem dijelu galaksija, ili se nalaze u udaljenijim kutovima Univerzuma. Dakle, crne rupe se mogu detektovati rendgenskim zračenjem koje se emituje tokom nakupljanja materije na njih, a da bi se izvršio popis takvih izvora, sateliti sa rendgenskim teleskopima na brodu su lansirani u kosmički svemir blizu Zemlje. Tragajući za izvorima rendgenskih zraka, svemirske opservatorije Chandra i Rossi otkrile su da je nebo ispunjeno pozadinskim rendgenskim zračenjem koje je bilo milione puta svjetlije od vidljivog zračenja. Veliki dio ove pozadinske rendgenske emisije s neba mora doći iz crnih rupa. Obično u astronomiji postoje tri vrste crnih rupa. Prva su crne rupe zvjezdanih masa (oko 10 solarnih masa). Nastaju od masivnih zvijezda kada im ponestane termonuklearnog goriva. Druga su supermasivne crne rupe u centrima galaksija (milioni do milijarde solarnih masa). I konačno, primarne crne rupe, nastale na početku života Univerzuma, čije su mase male (po redu mase velikog asteroida). Dakle, veliki raspon mogućih masa crnih rupa ostaje nepopunjen. Ali gdje su ove rupe? Ispunjavajući prostor rendgenskim zracima, oni, međutim, ne žele da pokažu svoje pravo "lice". Ali da bi se izgradila jasna teorija o povezanosti pozadinskog rendgenskog zračenja i crnih rupa, potrebno je znati njihov broj. U ovom trenutku, svemirski teleskopi su uspjeli otkriti samo mali broj supermasivnih crnih rupa, čije se postojanje može smatrati dokazanim. Indirektni znaci omogućavaju povećanje broja uočenih crnih rupa odgovornih za pozadinsko zračenje na 15%. Moramo pretpostaviti da se preostale supermasivne crne rupe jednostavno kriju iza debelog sloja oblaka prašine koji emituju samo visokoenergetske rendgenske zrake ili su predaleko da bi bile otkrivene modernim posmatračkim sredstvima.


Supermasivna crna rupa (okolina) u centru galaksije M87 (rendgenski snimak). Vidljivo je izbacivanje (mlaz) iz horizonta događaja. Slika sa www.college.ru/astronomy

Pronalaženje skrivenih crnih rupa jedan je od glavnih zadataka moderne rendgenske astronomije. Nedavna otkrića u ovoj oblasti, povezana s istraživanjem pomoću teleskopa Chandra i Rossi, ipak pokrivaju samo niskoenergetski raspon rendgenskog zračenja - otprilike 2000-20 000 elektron-volti (za poređenje, energija optičkog zračenja je oko 2 elektrona) . volt). Značajne izmjene u ovim studijama može napraviti evropski svemirski teleskop Integral, koji je sposoban da prodre u još uvijek nedovoljno proučeno područje rendgenskog zračenja energijom od 20.000-300.000 elektron-volti. Važnost proučavanja ove vrste rendgenskih zraka je da iako rendgenska pozadina neba ima nisku energiju, na toj pozadini se pojavljuju višestruki vrhovi (tačke) zračenja sa energijom od oko 30.000 elektron-volti. Naučnici još uvijek otkrivaju ono što proizvodi ove vrhove, a Integral je prvi teleskop koji je dovoljno osjetljiv da otkrije takve izvore rendgenskih zraka. Prema astronomima, visokoenergetske zrake stvaraju takozvane objekte debljine Comptona, odnosno supermasivne crne rupe obavijene prašinom. Comptonovi objekti su odgovorni za rendgenske pikove od 30.000 elektron-volti u polju pozadinskog zračenja.

Ali, nastavljajući svoja istraživanja, naučnici su došli do zaključka da Comptonovi objekti čine samo 10% od broja crnih rupa koje bi trebale stvoriti visokoenergetske vrhove. Ovo je ozbiljna prepreka daljem razvoju teorije. Dakle, rendgenske zrake koje nedostaju ne isporučuju Comptonove debljine, već obične supermasivne crne rupe? Šta je onda sa zavjesama za prašinu za niskoenergetske rendgenske zrake? Čini se da odgovor leži u činjenici da su mnoge crne rupe (Comptonovi objekti) imale dovoljno vremena da apsorbiraju sav plin i prašinu koji su ih obavili, ali su prije toga imale priliku da se daju do znanja visokoenergetskim rendgenskim zracima. Nakon što su potrošile svu materiju, takve crne rupe više nisu bile sposobne da generišu X-zrake na horizontu događaja. Postaje jasno zašto se ove crne rupe ne mogu detektovati i postaje moguće pripisati im nedostajuće izvore pozadinskog zračenja, jer iako crna rupa više ne emituje, zračenje koje je prethodno stvorilo nastavlja da putuje kroz Univerzum. Međutim, moguće je da su crne rupe koje nedostaju skrivenije nego što astronomi misle, što znači da to što ih ne vidimo ne znači da ih nema. Jednostavno još uvijek nemamo dovoljno opservacijske moći da ih vidimo. U međuvremenu, NASA naučnici planiraju proširiti potragu za skrivenim crnim rupama još dalje u svemir. Ovdje se, smatraju, nalazi podvodni dio ledenog brega. Tokom nekoliko mjeseci, istraživanje će se provoditi u sklopu Swift misije. Prodiranje u duboki Univerzum otkrit će skrivene crne rupe, pronaći kariku koja nedostaje s pozadinskim zračenjem i rasvijetliti njihovu aktivnost u ranoj eri svemira.

Smatra se da su neke crne rupe aktivnije od svojih tihih susjeda. Aktivne crne rupe upijaju okolnu materiju, a ako se „neoprezna“ zvijezda koja leti pored sebe uhvati gravitacijskim letom, sigurno će biti „pojedena“ na najvarvarskiji način (istrgnuta u komadiće). Apsorbirani materijal, padajući u crnu rupu, zagrijava se do ogromnih temperatura i doživljava bljesak u gama, rendgenskom i ultraljubičastom opsegu. U centru Mliječnog puta postoji i supermasivna crna rupa, ali ju je teže proučavati od rupa u susjednim ili čak udaljenim galaksijama. To je zbog gustog zida gasa i prašine koji stoji na putu centru naše Galaksije, jer se Sunčev sistem nalazi skoro na rubu galaktičkog diska. Stoga su posmatranja aktivnosti crne rupe mnogo efikasnija u onim galaksijama čija su jezgra jasno vidljiva. Dok su promatrali jednu od udaljenih galaksija, smještenu u sazviježđu Boötes na udaljenosti od 4 milijarde svjetlosnih godina, astronomi su po prvi put uspjeli pratiti od početka do skoro kraja proces apsorpcije zvijezde supermasivne crne rupe. . Hiljadama godina, ovaj džinovski kolasar počivao je tiho i mirno u centru neimenovane eliptične galaksije, sve dok se jedna od zvijezda nije usudila da joj se dovoljno približi.

Snažna gravitacija crne rupe razdvojila je zvijezdu. Ugrušci materije počeli su da padaju na crnu rupu i, kada su stigli do horizonta događaja, blistali su u ultraljubičastom opsegu. Ove baklje je snimio NASA-in novi svemirski teleskop Galaxy Evolution Explorer, koji proučava nebo u ultraljubičastom svjetlu. Teleskop nastavlja da posmatra ponašanje istaknutog objekta i danas, jer Obrok crne rupe još nije završio, a ostaci zvijezde nastavljaju da padaju u ponor vremena i prostora. Posmatranja takvih procesa će u konačnici pomoći da se bolje razumije kako se crne rupe razvijaju zajedno sa svojim galaksijama domaćinima (ili, obrnuto, galaksije evoluiraju s matičnom crnom rupom). Ranija zapažanja pokazuju da takvi ekscesi nisu neuobičajeni u Univerzumu. Naučnici su izračunali da, u prosjeku, supermasivna crna rupa u tipičnoj galaksiji proždire zvijezdu svakih 10.000 godina, ali budući da postoji veliki broj galaksija, apsorpcija zvijezda se može primijetiti mnogo češće.


izvor

Crna rupa je posebna oblast u svemiru. Ovo je određena akumulacija crne tvari, sposobna da uvuče u sebe i apsorbira druge objekte u prostoru. Fenomen crnih rupa još uvijek nije. Svi dostupni podaci su samo teorije i pretpostavke naučnika astronoma.

Naziv "crna rupa" skovao je naučnik J.A. Wheeler 1968. na Univerzitetu Princeton.

Postoji teorija da su crne rupe zvijezde, ali neobične, poput neutronskih. Crna rupa - - jer ima vrlo visoku gustinu luminiscencije i ne šalje apsolutno nikakvo zračenje. Stoga nije nevidljiv ni u infracrvenom, ni u rendgenskim, ni u radio zracima.

Francuski astronom P. Laplace otkrio je ovu situaciju 150 godina prije crnih rupa. Prema njegovim argumentima, ako ima gustinu jednaku gustini Zemlje i prečnik 250 puta veći od prečnika Sunca, onda ne dozvoljava svetlosnim zracima da se šire kroz svemir zbog svoje gravitacije, pa stoga ostaje nevidljiv. Dakle, pretpostavlja se da su crne rupe najmoćniji emitujući objekti u svemiru, ali nemaju čvrstu površinu.

Svojstva crnih rupa

Sva navodna svojstva crnih rupa zasnovana su na teoriji relativnosti, koju je u 20. veku izveo A. Ajnštajn. Bilo koji tradicionalni pristup proučavanju ovog fenomena ne pruža nikakvo uvjerljivo objašnjenje za fenomen crnih rupa.

Glavno svojstvo crne rupe je sposobnost savijanja vremena i prostora. Svaki pokretni objekat uhvaćen u svom gravitacionom polju neizbežno će biti uvučen, jer... u ovom slučaju se oko objekta pojavljuje gusti gravitacijski vrtlog, neka vrsta lijevka. Istovremeno, koncept vremena se transformiše. Naučnici su, proračunom, još uvijek skloni zaključku da crne rupe nisu nebeska tijela u općeprihvaćenom smislu. To su zaista nekakve rupe, crvotočine u vremenu i prostoru, koje su sposobne promijeniti i sabiti.

Crna rupa je zatvorena oblast prostora u koju je sabijena materija i iz koje ništa ne može pobjeći, čak ni svjetlost.

Prema proračunima astronoma, uz snažno gravitaciono polje koje postoji unutar crnih rupa, niti jedan objekt ne može ostati neozlijeđen. Odmah će biti raskomadano na milijarde komada prije nego što uopće uđe unutra. Međutim, to ne isključuje mogućnost razmjene čestica i informacija uz njihovu pomoć. A ako crna rupa ima masu najmanje milijardu puta veću od mase Sunca (supermasivne), onda je teoretski moguće da se objekti kreću kroz nju, a da ih gravitacija ne rastrgne.

Naravno, ovo su samo teorije, jer su istraživanja naučnika još uvijek predaleko od razumijevanja koje procese i mogućnosti kriju crne rupe. Sasvim je moguće da bi se nešto slično moglo dogoditi u budućnosti.