rumah · Pengukuran · Lubang hitam: apa isinya? Fakta dan penelitian menarik. Lubang hitam - objek paling misterius di alam semesta

Lubang hitam: apa isinya? Fakta dan penelitian menarik. Lubang hitam - objek paling misterius di alam semesta

Lubang hitam adalah salah satu objek paling misterius di alam semesta. Banyak ilmuwan terkenal, termasuk Albert Einstein, angkat bicara tentang kemungkinan adanya lubang hitam. Nama lubang hitam berasal dari astrofisikawan Amerika John Wheeler. Ada dua jenis lubang hitam di alam semesta. Yang pertama adalah lubang hitam masif - benda besar yang massanya jutaan kali lebih besar dari massa Matahari. Objek seperti itu, menurut asumsi para ilmuwan, terletak di pusat galaksi. Di pusat Galaksi kita juga terdapat Lubang Hitam raksasa. Para ilmuwan belum dapat mengetahui alasan munculnya benda kosmik sebesar itu.

Sudut pandang

Ilmu pengetahuan modern meremehkan pentingnya konsep "energi waktu", yang diperkenalkan ke penggunaan ilmiah oleh astrofisikawan Soviet N.A. Kozyrev.

Kami menyempurnakan gagasan tentang energi waktu, sebagai akibatnya muncul teori filosofis baru - "materialisme ideal". Teori ini memberikan penjelasan alternatif mengenai sifat dan struktur lubang hitam. Lubang hitam dalam teori materialisme ideal memainkan peran kunci, dan khususnya, dalam proses asal usul dan keseimbangan energi waktu. Teori ini menjelaskan mengapa terdapat lubang hitam supermasif di pusat hampir semua galaksi. Di situs ini Anda akan dapat membiasakan diri dengan teori ini, tetapi setelah persiapan yang tepat. lihat materi situs).

Suatu wilayah dalam ruang dan waktu yang tarikan gravitasinya begitu kuat sehingga benda yang bergerak dengan kecepatan cahaya pun tidak dapat meninggalkannya disebut lubang hitam. Batas lubang hitam disebut sebagai konsep “cakrawala peristiwa”, dan ukurannya disebut sebagai radius gravitasi. Dalam kasus paling sederhana, ini sama dengan radius Schwarzschild.

Fakta bahwa keberadaan lubang hitam secara teori mungkin terjadi dapat dibuktikan dari beberapa persamaan eksak Einstein. Yang pertama diperoleh pada tahun 1915 oleh Karl Schwarzschild yang sama. Tidak diketahui siapa yang pertama kali menciptakan istilah ini. Kita hanya dapat mengatakan bahwa sebutan untuk fenomena tersebut dipopulerkan berkat John Archibald Wheeler, yang pertama kali menerbitkan ceramah “Alam Semesta Kita: Yang Diketahui dan Tidak Diketahui”, di mana istilah tersebut digunakan. Jauh sebelumnya, objek-objek ini disebut “bintang runtuh” atau “runtuh”.

Pertanyaan apakah lubang hitam benar-benar ada berkaitan dengan keberadaan gravitasi yang sebenarnya. Dalam sains modern, teori gravitasi yang paling realistis adalah teori relativitas umum, yang dengan jelas mendefinisikan kemungkinan keberadaan lubang hitam. Namun, keberadaannya dimungkinkan dalam kerangka teori lain, sehingga data terus dianalisis dan diinterpretasikan.

Pernyataan tentang keberadaan lubang hitam di kehidupan nyata hendaknya dipahami sebagai penegasan keberadaan benda-benda astronomi yang padat dan masif, yang dapat diartikan sebagai lubang hitam menurut teori relativitas. Selain itu, bintang-bintang yang berada pada tahap akhir keruntuhan juga dapat dikaitkan dengan fenomena serupa. Ahli astrofisika modern tidak mementingkan perbedaan antara bintang tersebut dan lubang hitam asli.

Banyak dari mereka yang pernah atau masih mempelajari astronomi mengetahuinya apa itu lubang hitam Dan darimana dia datang. Tapi tetap saja, bagi masyarakat awam yang tidak terlalu tertarik dengan hal ini, saya akan menjelaskan semuanya secara singkat.

Lubang hitam- ini adalah area tertentu dalam ruang atau bahkan waktu di dalamnya. Hanya saja ini bukan kawasan biasa. Ia mempunyai gravitasi (tarikan) yang sangat kuat. Terlebih lagi, ia sangat kuat sehingga sesuatu tidak bisa keluar dari lubang hitam jika sampai di sana! Bahkan sinar matahari pun tidak bisa menghindari terjatuh ke dalam lubang hitam jika lewat di dekatnya. Meskipun demikian, ketahuilah bahwa sinar (cahaya) matahari bergerak dengan kecepatan cahaya - 300.000 km/detik.

Sebelumnya, lubang hitam disebut berbeda: runtuh, bintang runtuh, bintang beku, dan sebagainya. Mengapa? Sebab lubang hitam muncul akibat bintang mati.

Faktanya adalah ketika sebuah bintang menghabiskan seluruh energinya, ia menjadi raksasa yang sangat panas, dan akhirnya meledak. Intinya, dengan beberapa kemungkinan, dapat menyusut dengan sangat kuat. Apalagi dengan kecepatan luar biasa. Dalam beberapa kasus, setelah sebuah bintang meledak, sebuah lubang hitam tak kasat mata terbentuk yang melahap segala sesuatu yang dilewatinya. Semua benda bahkan bergerak dengan kecepatan cahaya.

Lubang hitam tidak peduli benda apa yang diserapnya. Ini bisa berupa pesawat luar angkasa atau sinar matahari. Tidak peduli seberapa cepat benda itu bergerak. Lubang hitam juga tidak peduli berapa massa bendanya. Ia dapat melahap segala sesuatu mulai dari mikroba atau debu kosmik, hingga bintang itu sendiri.

Sayangnya, belum ada yang mengetahui apa yang terjadi di dalam lubang hitam. Beberapa orang berpendapat bahwa sebuah benda yang jatuh ke dalam lubang hitam akan terkoyak dengan kekuatan yang luar biasa. Yang lain percaya bahwa keluarnya lubang hitam dapat mengarah ke alam semesta lain, semacam alam semesta kedua. Yang lain lagi percaya bahwa (kemungkinan besar) jika Anda berjalan dari pintu masuk ke pintu keluar lubang hitam, Anda mungkin terlempar ke bagian lain alam semesta.

Lubang hitam di luar angkasa

Lubang hitam- Ini objek luar angkasa kepadatannya luar biasa, memiliki gravitasi absolut, sehingga benda kosmik apa pun dan bahkan ruang dan waktu itu sendiri terserap olehnya.

Lubang hitam paling banyak mengelola evolusi alam semesta. mereka berada di tempat sentral, tetapi mereka tidak dapat dilihat; tanda-tandanya dapat dideteksi. Meskipun lubang hitam mempunyai kemampuan untuk menghancurkan, mereka juga membantu membangun galaksi.

Beberapa ilmuwan meyakini hal itu lubang hitam adalah pintu gerbang menuju alam semesta paralel. yang mungkin saja terjadi. Ada pendapat bahwa lubang hitam memiliki kebalikannya, yang disebut lubang putih . mempunyai sifat anti gravitasi.

Lubang hitam lahir di dalam bintang terbesar, ketika mereka mati, gravitasi menghancurkannya, sehingga menyebabkan ledakan dahsyat supernova.

Keberadaan lubang hitam telah diprediksi oleh Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild adalah orang pertama yang menggunakan teori relativitas umum Einstein untuk membuktikan keberadaan “point of no return”. Einstein sendiri tidak memikirkan tentang lubang hitam, meski teorinya memprediksi keberadaannya.

Schwarzschild mengajukan proposalnya pada tahun 1915, segera setelah Einstein menerbitkan teori relativitas umum. Pada saat itu, istilah "jari-jari Schwarzschild" muncul - ini adalah nilai yang menunjukkan seberapa besar Anda harus mengompresi suatu objek agar menjadi lubang hitam.

Secara teoritis, apapun bisa menjadi lubang hitam jika dikompresi dengan cukup. Semakin padat suatu benda, semakin kuat medan gravitasi yang ditimbulkannya. Misalnya, Bumi akan menjadi lubang hitam jika massanya sebesar benda sebesar kacang tanah.

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

NASA: mesin waktu akan tercipta

Proyek ExoMars

Atlantis di Segitiga Bermuda

Ksatria Teutonik

Nah di Semenanjung Kola

Negara para gnome

Setiap orang di masa kecil bermimpi berada di negeri dongeng. Di salah satu taman di Jerman Anda bisa merasa seperti Putri Salju di antara tujuh...

Misteri luar angkasa dan dunia di sekitar kita

Menurut ilmuwan NASA. Berlawanan dengan kepercayaan umum, jika seseorang memasuki luar angkasa tanpa pakaian pelindung, dia tidak akan membeku, meledak, atau...

Temuan yang Tidak Dapat Dijelaskan

Kadang-kadang, dalam keadaan yang berbeda-beda di berbagai belahan dunia, manusia menemukan benda-benda yang disebut benda fosil tak dikenal (artefak). aku sudah merasa cukup...

Melawan godaan. Pencobaan Kristus di padang gurun

Melawan godaan Kita masing-masing pernah mendengar kata “”. Godaan berarti terjadinya keadaan-keadaan dalam kehidupan seseorang yang memaksanya melakukan...

Zona anomali Samudera Pasifik

Lautan menyimpan banyak rahasia, tetapi salah satunya benar-benar membingungkan bahkan para ahli kelautan berpengalaman sekalipun. Pada titik tertentu...

Sungai Hitam

Loch Ness yang lebih terkenal telah menurunkan kemungkinan yang lebih luas untuk menemukan makhluk seperti monster Nessie di negara lain ke posisi sekunder. ...

Lubang hitam mungkin merupakan objek astronomi paling misterius dan penuh teka-teki di alam semesta kita; sejak penemuannya, lubang hitam telah menarik perhatian para ilmuwan dan menggairahkan imajinasi para penulis fiksi ilmiah. Apa itu lubang hitam dan apa yang diwakilinya? Lubang hitam adalah bintang punah yang, karena karakteristik fisiknya, memiliki kepadatan tinggi dan gravitasi yang sangat kuat sehingga bahkan cahaya pun tidak dapat keluar darinya.

Sejarah penemuan lubang hitam

Untuk pertama kalinya, keberadaan teoritis lubang hitam, jauh sebelum penemuan sebenarnya, dikemukakan oleh D. Michel (seorang pendeta Inggris dari Yorkshire, yang tertarik pada astronomi di waktu luangnya) pada tahun 1783. Menurut perhitungannya, jika kita mengambil milik kita dan mengompresnya (dalam bahasa komputer modern, mengarsipkannya) hingga radius 3 km, gaya gravitasi yang begitu besar (sangat besar) akan terbentuk sehingga cahaya pun tidak akan bisa meninggalkannya. . Dari sinilah muncul konsep “lubang hitam”, meski sebenarnya tidak hitam sama sekali, menurut kami istilah “lubang gelap” lebih tepat, karena justru ketiadaan cahaya yang terjadi.

Belakangan, pada tahun 1918, ilmuwan besar Albert Einstein menulis tentang isu lubang hitam dalam konteks teori relativitas. Namun baru pada tahun 1967, melalui upaya astrofisikawan Amerika John Wheeler, konsep lubang hitam akhirnya mendapat tempat di kalangan akademis.

Meski begitu, D. Michel, Albert Einstein, dan John Wheeler dalam karyanya hanya berasumsi secara teoritis keberadaan benda-benda langit misterius tersebut di luar angkasa, namun penemuan lubang hitam sebenarnya terjadi pada tahun 1971, pada saat itulah mereka pertama kali diketahui melalui teleskop.

Seperti inilah penampakan lubang hitam.

Bagaimana lubang hitam terbentuk di luar angkasa

Seperti yang kita ketahui dari ilmu astrofisika, semua bintang (termasuk Matahari kita) mempunyai persediaan bahan bakar yang terbatas. Dan meskipun kehidupan sebuah bintang dapat bertahan miliaran tahun cahaya, cepat atau lambat pasokan bahan bakar bersyarat ini akan berakhir, dan bintang tersebut akan “padam”. Proses “memudarnya” suatu bintang disertai dengan reaksi yang intens, di mana bintang tersebut mengalami transformasi yang signifikan dan, bergantung pada ukurannya, dapat berubah menjadi katai putih, bintang neutron, atau lubang hitam. Selain itu, bintang-bintang terbesar, dengan ukuran yang sangat mengesankan, biasanya berubah menjadi lubang hitam - karena kompresi ukuran yang paling luar biasa ini, terjadi peningkatan berkali-kali lipat dalam massa dan gaya gravitasi lubang hitam yang baru terbentuk, yang berubah menjadi a sejenis penyedot debu galaksi - menyerap segala sesuatu dan semua orang di sekitarnya.

Sebuah lubang hitam menelan sebuah bintang.

Sebuah catatan kecil - Matahari kita, menurut standar galaksi, sama sekali bukan bintang besar dan setelah kepunahannya, yang akan terjadi dalam beberapa miliar tahun, kemungkinan besar ia tidak akan berubah menjadi lubang hitam.

Tapi jujur ​​​​saja - saat ini, para ilmuwan belum mengetahui semua seluk-beluk pembentukan lubang hitam; tidak diragukan lagi, ini adalah proses astrofisika yang sangat kompleks, yang dapat berlangsung jutaan tahun cahaya. Meskipun kemajuan ke arah ini mungkin bisa berupa penemuan dan studi selanjutnya atas apa yang disebut lubang hitam perantara, yaitu bintang-bintang dalam keadaan punah, di mana proses aktif pembentukan lubang hitam sedang berlangsung. Omong-omong, bintang serupa ditemukan oleh para astronom pada tahun 2014 di lengan galaksi spiral.

Berapa banyak lubang hitam yang ada di alam semesta?

Menurut teori ilmuwan modern, mungkin terdapat hingga ratusan juta lubang hitam di galaksi Bima Sakti kita. Jumlah mereka mungkin tidak kurang dari galaksi tetangga kita, yang tidak dapat dijangkau dari Bima Sakti kita - 2,5 juta tahun cahaya.

Teori lubang hitam

Meskipun massanya sangat besar (yang ratusan ribu kali massa Matahari kita) dan kekuatan gravitasinya yang luar biasa, tidak mudah untuk melihat lubang hitam melalui teleskop, karena lubang hitam tersebut tidak memancarkan cahaya sama sekali. Para ilmuwan berhasil melihat lubang hitam hanya pada saat "makanannya" - penyerapan bintang lain, pada saat ini muncul radiasi karakteristik yang sudah dapat diamati. Dengan demikian, teori lubang hitam telah mendapat konfirmasi nyata.

Sifat-sifat lubang hitam

Sifat utama lubang hitam adalah medan gravitasinya yang luar biasa, yang tidak memungkinkan ruang dan waktu di sekitarnya tetap dalam keadaan biasanya. Ya, Anda tidak salah dengar, waktu di dalam lubang hitam berlalu berkali-kali lebih lambat dari biasanya, dan jika Anda berada di sana, maka ketika Anda kembali (jika Anda beruntung, tentu saja), Anda akan terkejut menyadari bahwa berabad-abad telah berlalu. di Bumi, dan kamu bahkan belum menjadi tua tepat waktu. Meskipun jujur ​​saja, jika Anda berada di dalam lubang hitam, Anda tidak akan bisa bertahan hidup, karena gaya gravitasi di sana sedemikian rupa sehingga benda material apa pun akan terkoyak begitu saja, bahkan tidak berkeping-keping, menjadi atom.

Namun jika Anda berada dekat dengan lubang hitam, dalam pengaruh medan gravitasinya, Anda juga akan mengalami kesulitan, karena semakin Anda melawan gravitasinya, mencoba terbang menjauh, semakin cepat Anda akan jatuh ke dalamnya. Alasan dari paradoks ini adalah medan pusaran gravitasi yang dimiliki semua lubang hitam.

Bagaimana jika seseorang jatuh ke dalam lubang hitam

Penguapan lubang hitam

Astronom Inggris S. Hawking menemukan fakta menarik: lubang hitam juga tampak mengeluarkan uap. Benar, ini hanya berlaku untuk lubang dengan massa yang relatif kecil. Gravitasi yang kuat di sekitar mereka melahirkan pasangan partikel dan antipartikel, salah satu dari pasangan tersebut ditarik ke dalam lubang, dan pasangan lainnya dikeluarkan. Dengan demikian, lubang hitam memancarkan antipartikel keras dan sinar gamma. Penguapan atau radiasi dari lubang hitam ini dinamai ilmuwan yang menemukannya - “radiasi Hawking”.

Lubang hitam terbesar

Menurut teori lubang hitam, di pusat hampir semua galaksi terdapat lubang hitam besar dengan massa beberapa juta hingga beberapa miliar massa matahari. Dan baru-baru ini, para ilmuwan menemukan dua lubang hitam terbesar yang diketahui hingga saat ini; keduanya terletak di dua galaksi terdekat: NGC 3842 dan NGC 4849.

NGC 3842 adalah galaksi paling terang di konstelasi Leo, terletak 320 juta tahun cahaya dari kita. Di pusatnya terdapat lubang hitam besar dengan massa 9,7 miliar massa matahari.

NGC 4849, sebuah galaksi di gugus Coma, berjarak 335 juta tahun cahaya, memiliki lubang hitam yang sama mengesankannya.

Medan gravitasi lubang hitam raksasa ini, atau dalam istilah akademis, cakrawala peristiwanya, kira-kira 5 kali jarak Matahari ke ! Lubang hitam seperti itu akan memakan tata surya kita dan bahkan tidak tersedak.

Lubang hitam terkecil

Namun dalam keluarga besar lubang hitam, terdapat juga perwakilan yang sangat kecil. Dengan demikian, lubang hitam paling kerdil yang ditemukan para ilmuwan hingga saat ini hanya berukuran 3 kali massa Matahari kita. Faktanya, ini adalah nilai minimum teoretis yang diperlukan untuk pembentukan lubang hitam; jika bintang tersebut sedikit lebih kecil, lubang tersebut tidak akan terbentuk.

Lubang hitam adalah kanibal

Ya, ada fenomena seperti itu, seperti yang kami tulis di atas, lubang hitam adalah sejenis “penyedot debu galaksi” yang menyerap segala sesuatu di sekitarnya, termasuk… lubang hitam lainnya. Baru-baru ini, para astronom menemukan bahwa lubang hitam dari satu galaksi sedang dimakan oleh pelahap hitam yang lebih besar dari galaksi lain.

  • Menurut hipotesis beberapa ilmuwan, lubang hitam bukan hanya penyedot debu galaksi yang menyedot segala sesuatu ke dalam dirinya, tetapi dalam keadaan tertentu mereka sendiri dapat melahirkan alam semesta baru.
  • Lubang hitam bisa menguap seiring waktu. Kami menulis di atas bahwa ilmuwan Inggris Stephen Hawking menemukan bahwa lubang hitam memiliki sifat radiasi dan setelah jangka waktu yang sangat lama, ketika tidak ada lagi yang tersisa untuk diserap, lubang hitam akan mulai menguap lebih banyak, hingga seiring waktu ia menguap. seluruh massanya ke ruang sekitarnya. Meski ini hanya asumsi, hipotesis.
  • Lubang hitam memperlambat waktu dan membelokkan ruang. Kami telah menulis tentang pelebaran waktu, tetapi ruang dalam kondisi lubang hitam juga akan melengkung sepenuhnya.
  • Lubang hitam membatasi jumlah bintang di alam semesta. Yakni, medan gravitasinya mencegah pendinginan awan gas di luar angkasa, tempat lahirnya bintang-bintang baru, seperti diketahui.

Lubang hitam di Discovery Channel, video

Dan sebagai penutup, kami menawarkan kepada Anda sebuah film dokumenter ilmiah menarik tentang lubang hitam dari Discovery Channel

24 Januari 2013

Dari semua objek hipotetis di Alam Semesta yang diprediksi oleh teori ilmiah, lubang hitam memberikan kesan paling menakutkan. Dan, meskipun dugaan tentang keberadaan mereka mulai dibuat hampir satu setengah abad sebelum Einstein menerbitkan teori relativitas umum, bukti yang meyakinkan tentang realitas keberadaan mereka baru diperoleh akhir-akhir ini.

Mari kita mulai dengan bagaimana relativitas umum menjawab pertanyaan tentang sifat gravitasi. Hukum gravitasi universal Newton menyatakan bahwa gaya tarik-menarik timbal balik bekerja antara dua benda masif di alam semesta. Karena tarikan gravitasi ini, Bumi berputar mengelilingi Matahari. Relativitas umum memaksa kita untuk memandang sistem Matahari-Bumi secara berbeda. Menurut teori ini, dengan adanya benda angkasa sebesar Matahari, ruang-waktu tampaknya runtuh karena beratnya, dan keseragaman strukturnya terganggu. Bayangkan sebuah trampolin elastis dengan bola berat (seperti bola bowling) di atasnya. Kain yang diregangkan tertekuk karena beratnya, menciptakan ruang hampa di sekitarnya. Dengan cara yang sama, Matahari mendorong ruang-waktu di sekelilingnya.



Menurut gambar ini, Bumi hanya berputar mengelilingi corong yang dihasilkan (kecuali bola kecil yang menggelinding di atas trampolin yang berat pasti akan kehilangan kecepatan dan berputar mendekati bola besar). Dan apa yang biasa kita anggap sebagai gaya gravitasi dalam kehidupan sehari-hari juga tidak lebih dari perubahan geometri ruang-waktu, dan bukan suatu gaya dalam pemahaman Newton. Saat ini, penjelasan yang lebih berhasil tentang sifat gravitasi daripada yang diberikan teori relativitas umum kepada kita belum ditemukan.

Sekarang bayangkan apa yang akan terjadi jika kita, dalam kerangka gambaran yang diusulkan, menambah dan menambah massa sebuah bola berat tanpa menambah dimensi fisiknya? Karena benar-benar elastis, corong akan semakin dalam hingga tepi atasnya bertemu di suatu tempat yang tinggi di atas bola yang sangat berat, dan kemudian corong tersebut tidak akan ada lagi jika dilihat dari permukaan. Di alam semesta nyata, setelah mengumpulkan massa dan kepadatan materi yang cukup, sebuah benda akan membuat jebakan ruang-waktu di sekelilingnya, struktur ruang-waktu menutup, dan benda tersebut kehilangan kontak dengan seluruh alam semesta, sehingga menjadi tidak terlihat olehnya. Beginilah penampakan lubang hitam.

Schwarzschild dan orang-orang sezamannya percaya bahwa benda luar angkasa aneh seperti itu tidak ada di alam. Einstein sendiri tidak hanya menganut pandangan tersebut, tetapi juga secara keliru meyakini bahwa ia telah berhasil membuktikan pendapatnya secara matematis.

Pada tahun 1930-an, astrofisikawan muda India Chandrasekhar membuktikan bahwa sebuah bintang yang telah menghabiskan bahan bakar nuklirnya akan melepaskan cangkangnya dan berubah menjadi katai putih yang mendingin secara perlahan hanya jika massanya kurang dari 1,4 massa matahari. Fritz Zwicky dari Amerika segera menyadari bahwa ledakan supernova menghasilkan materi neutron yang sangat padat; Belakangan, Lev Landau sampai pada kesimpulan yang sama. Setelah penelitian Chandrasekhar, terlihat jelas bahwa hanya bintang dengan massa lebih besar dari 1,4 massa matahari yang dapat mengalami evolusi seperti itu. Maka timbullah pertanyaan wajar: apakah ada batas atas massa supernova yang ditinggalkan bintang neutron?

Pada akhir tahun 30-an, calon bapak bom atom Amerika, Robert Oppenheimer, menetapkan bahwa batas seperti itu benar-benar ada dan tidak melebihi beberapa massa matahari. Saat itu tidak mungkin memberikan penilaian yang lebih akurat; Kini diketahui massa bintang neutron harus berada pada kisaran 1,5-3 Ms. Namun bahkan dari perhitungan kasar Oppenheimer dan mahasiswa pascasarjananya George Volkow, diketahui bahwa keturunan supernova yang paling masif tidak menjadi bintang neutron, tetapi berubah menjadi keadaan lain. Pada tahun 1939, Oppenheimer dan Hartland Snyder menggunakan model ideal untuk membuktikan bahwa bintang masif yang runtuh berkontraksi terhadap radius gravitasinya. Dari rumusan mereka, sebenarnya bintang tersebut tidak berhenti sampai di situ, namun rekan penulisnya menahan diri dari kesimpulan radikal tersebut.


09.07.1911 - 13.04.2008

Jawaban akhir ditemukan pada paruh kedua abad ke-20 melalui upaya seluruh galaksi fisikawan teoretis yang brilian, termasuk dari Soviet. Ternyata keruntuhan seperti itu selalu menekan bintang “sepenuhnya”, menghancurkan materinya sepenuhnya. Akibatnya, muncullah singularitas, sebuah “superkonsentrasi” medan gravitasi, yang tertutup dalam volume yang sangat kecil. Untuk lubang yang diam disebut titik, untuk lubang berputar disebut cincin. Kelengkungan ruang-waktu dan, oleh karena itu, gaya gravitasi di dekat singularitas cenderung tak terhingga. Pada akhir tahun 1967, fisikawan Amerika John Archibald Wheeler adalah orang pertama yang menyebut keruntuhan bintang terakhir sebagai lubang hitam. Istilah baru ini disukai oleh para fisikawan dan jurnalis yang senang, yang menyebarkannya ke seluruh dunia (walaupun orang Prancis pada awalnya tidak menyukainya, karena ungkapan trou noir menunjukkan asosiasi yang meragukan).

Sifat paling penting dari lubang hitam adalah apa pun yang jatuh ke dalamnya, ia tidak akan kembali lagi. Hal ini bahkan berlaku untuk cahaya, itulah sebabnya lubang hitam mendapatkan namanya: benda yang menyerap semua cahaya yang jatuh di atasnya dan tidak memancarkan cahaya apa pun akan tampak hitam pekat. Menurut relativitas umum, jika suatu benda mendekati pusat lubang hitam pada jarak kritis—jarak ini disebut radius Schwarzschild—benda tersebut tidak akan pernah bisa kembali lagi. (Astronom Jerman Karl Schwarzschild (1873-1916) pada tahun-tahun terakhir hidupnya, menggunakan persamaan teori relativitas umum Einstein, menghitung medan gravitasi di sekitar massa yang volumenya nol.) Untuk massa Matahari, jari-jari Schwarzschild berjarak 3 km, artinya, untuk mengubah Matahari menjadi lubang hitam, Anda perlu memadatkan seluruh massanya hingga seukuran kota kecil!


Di dalam radius Schwarzschild, teori ini memprediksi fenomena yang lebih aneh lagi: semua materi di lubang hitam berkumpul menjadi titik yang sangat kecil dengan kepadatan tak terbatas di pusatnya - para ahli matematika menyebut objek seperti itu sebagai gangguan tunggal. Pada kepadatan tak terbatas, setiap massa materi yang terbatas, secara matematis, menempati volume spasial nol. Secara alami, kita tidak dapat memverifikasi secara eksperimental apakah fenomena ini benar-benar terjadi di dalam lubang hitam, karena segala sesuatu yang berada dalam radius Schwarzschild tidak akan kembali lagi.

Jadi, tanpa bisa “melihat” sebuah lubang hitam dalam pengertian tradisional dari kata “lihat”, kita tetap dapat mendeteksi keberadaannya melalui tanda-tanda tidak langsung dari pengaruh medan gravitasinya yang sangat kuat dan sangat tidak biasa terhadap materi di sekitarnya. dia.

Lubang hitam supermasif

Di pusat Bima Sakti kita dan galaksi lain terdapat lubang hitam yang sangat besar yang jutaan kali lebih berat dari Matahari. Lubang hitam supermasif ini (begitulah namanya) ditemukan dari pengamatan terhadap sifat pergerakan gas antarbintang di dekat pusat galaksi. Gas, dilihat dari pengamatan, berputar pada jarak dekat dari benda supermasif, dan perhitungan sederhana menggunakan hukum mekanika Newton menunjukkan bahwa benda yang menariknya, dengan diameter kecil, memiliki massa yang sangat besar. Hanya lubang hitam yang dapat memutar gas antarbintang di pusat galaksi dengan cara ini. Faktanya, ahli astrofisika telah menemukan lusinan lubang hitam masif di pusat galaksi tetangga kita, dan mereka menduga kuat bahwa pusat galaksi mana pun adalah lubang hitam.


Lubang hitam dengan massa bintang

Menurut pemahaman kita saat ini tentang evolusi bintang, ketika sebuah bintang dengan massa melebihi sekitar 30 massa matahari mati dalam ledakan supernova, kulit terluarnya akan tersebar, dan lapisan dalam dengan cepat runtuh ke arah pusat dan membentuk lubang hitam di tempat bintang tersebut. bintang yang telah menghabiskan cadangan bahan bakarnya. Lubang hitam asal ini, terisolasi di ruang antarbintang, hampir tidak mungkin dideteksi, karena terletak di ruang hampa yang dijernihkan dan tidak memanifestasikan dirinya dalam interaksi gravitasi dengan cara apa pun. Namun, jika lubang tersebut merupakan bagian dari sistem bintang biner (dua bintang panas yang mengorbit di sekitar pusat massanya), lubang hitam tersebut masih akan memberikan pengaruh gravitasi pada bintang pasangannya. Para astronom saat ini memiliki lebih dari selusin kandidat untuk peran sistem bintang semacam ini, meskipun belum ada bukti kuat yang diperoleh untuk satupun dari mereka.

Dalam sistem biner dengan komposisi lubang hitam, materi bintang “hidup” pasti akan “mengalir” ke arah lubang hitam. Dan zat yang dihisap lubang hitam akan berputar spiral saat jatuh ke dalam lubang hitam, menghilang saat melintasi jari-jari Schwarzschild. Namun, ketika mendekati batas fatal, materi yang tersedot ke dalam corong lubang hitam mau tidak mau akan menjadi lebih padat dan memanas karena meningkatnya frekuensi tumbukan antar partikel yang diserap lubang, hingga memanas hingga mencapai energi pancaran gelombang di lubang hitam. Rentang sinar-X dari spektrum radiasi elektromagnetik. Para astronom dapat mengukur periodisitas perubahan intensitas radiasi sinar-X semacam ini dan menghitung, dengan membandingkannya dengan data lain yang tersedia, perkiraan massa suatu benda yang “menarik” materi ke arah dirinya sendiri. Jika massa suatu benda melebihi batas Chandrasekhar (1,4 massa matahari), benda tersebut tidak bisa menjadi katai putih, yang akan menyebabkan bintang kita mengalami kemunduran. Dalam sebagian besar pengamatan bintang biner sinar-X yang teridentifikasi, objek masifnya adalah bintang neutron. Namun, sudah ada lebih dari selusin kasus di mana satu-satunya penjelasan yang masuk akal adalah keberadaan lubang hitam di sistem bintang biner.

Semua jenis lubang hitam lainnya jauh lebih spekulatif dan hanya didasarkan pada penelitian teoretis - tidak ada bukti eksperimental keberadaannya sama sekali. Pertama, ini adalah lubang hitam mini dengan massa yang sebanding dengan massa gunung dan dikompresi hingga radius proton. Gagasan asal usul mereka pada tahap awal pembentukan Alam Semesta segera setelah Big Bang diungkapkan oleh kosmolog Inggris Stephen Hawking (lihat Prinsip tersembunyi dari waktu yang tidak dapat diubah). Hawking berpendapat bahwa ledakan lubang kecil dapat menjelaskan fenomena misterius semburan sinar gamma di alam semesta. Kedua, beberapa teori partikel elementer meramalkan keberadaan saringan lubang hitam yang nyata di Alam Semesta - pada tingkat mikro - yang merupakan sejenis busa dari sampah alam semesta. Diameter lubang mikro tersebut diperkirakan sekitar 10-33 cm - miliaran kali lebih kecil dari proton. Saat ini, kita tidak memiliki harapan untuk memverifikasi secara eksperimental bahkan fakta keberadaan partikel lubang hitam tersebut, apalagi mengeksplorasi sifat-sifatnya.


Dan apa yang akan terjadi pada pengamat jika dia tiba-tiba menemukan dirinya berada di sisi lain radius gravitasi, atau disebut cakrawala peristiwa. Di sinilah sifat lubang hitam yang paling menakjubkan dimulai. Tak heran jika berbicara tentang lubang hitam, kita selalu menyebut waktu, atau lebih tepatnya ruang-waktu. Menurut teori relativitas Einstein, semakin cepat suatu benda bergerak, semakin besar massanya, namun semakin lambat waktu berlalu! Pada kecepatan rendah dalam kondisi normal, efek ini tidak terlalu terlihat, tetapi jika sebuah benda (pesawat ruang angkasa) bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, maka massanya bertambah dan waktu melambat! Ketika kecepatan benda sama dengan kecepatan cahaya, massa menjadi tak terhingga, dan waktu berhenti! Rumus matematika yang ketat membicarakan hal ini. Mari kita kembali ke lubang hitam. Mari kita bayangkan situasi yang fantastis ketika sebuah kapal luar angkasa dengan astronot di dalamnya mendekati radius gravitasi atau cakrawala peristiwa. Jelas bahwa cakrawala peristiwa dinamakan demikian karena kita dapat mengamati peristiwa apa pun (mengamati apa pun) hanya sampai batas ini. Bahwa kita tidak dapat mengamati di luar perbatasan ini. Namun saat berada di dalam kapal yang mendekati lubang hitam, para astronot akan merasakan hal yang sama seperti sebelumnya, karena... Menurut jam tangan mereka, waktu akan berjalan “normal”. Pesawat luar angkasa akan dengan tenang melintasi cakrawala peristiwa dan melanjutkan perjalanan. Namun karena kecepatannya mendekati kecepatan cahaya, pesawat ruang angkasa akan mencapai pusat lubang hitam dalam sekejap.

Dan bagi pengamat luar, pesawat ruang angkasa itu hanya akan berhenti di cakrawala peristiwa, dan akan tetap berada di sana hampir selamanya! Inilah paradoks gravitasi lubang hitam yang sangat besar. Pertanyaan wajarnya adalah apakah para astronot yang menuju tak terhingga menurut jam pengamat eksternal akan tetap hidup. TIDAK. Dan intinya sama sekali bukan pada gravitasi yang sangat besar, tetapi pada gaya pasang surut, yang untuk benda sekecil dan sebesar itu sangat berubah dalam jarak pendek. Dengan tinggi seorang astronot 1 m 70 cm, gaya pasang surut di kepalanya akan jauh lebih kecil daripada di kakinya dan dia akan terkoyak begitu saja di cakrawala peristiwa. Jadi, kita telah mengetahui secara umum apa itu lubang hitam, namun sejauh ini kita telah membahas tentang lubang hitam bermassa bintang. Saat ini, para astronom telah menemukan lubang hitam supermasif yang massanya mungkin mencapai satu miliar matahari! Sifat lubang hitam supermasif tidak berbeda dengan lubang hitam yang lebih kecil. Mereka hanya jauh lebih masif dan, biasanya, terletak di pusat galaksi - pulau bintang di Alam Semesta. Di pusat Galaksi kita (Bima Sakti) juga terdapat lubang hitam supermasif. Massa lubang hitam yang sangat besar akan memungkinkan pencariannya tidak hanya di Galaksi kita, tetapi juga di pusat galaksi jauh yang terletak pada jarak jutaan dan milyaran tahun cahaya dari Bumi dan Matahari. Ilmuwan Eropa dan Amerika melakukan pencarian global untuk lubang hitam supermasif, yang menurut perhitungan teoretis modern, seharusnya terletak di pusat setiap galaksi.

Teknologi modern memungkinkan untuk mendeteksi keberadaan keruntuhan ini di galaksi tetangga, namun sangat sedikit yang telah ditemukan. Artinya, lubang hitam tersembunyi di balik awan gas dan debu padat di bagian tengah galaksi, atau terletak di sudut yang lebih jauh di alam semesta. Jadi, lubang hitam dapat dideteksi oleh radiasi sinar-X yang dipancarkan selama pertambahan materi ke dalamnya, dan untuk membuat sensus sumber-sumber tersebut, satelit dengan teleskop sinar-X diluncurkan ke ruang kosmik dekat Bumi. Saat mencari sumber sinar-X, observatorium luar angkasa Chandra dan Rossi menemukan bahwa langit dipenuhi dengan radiasi sinar-X latar belakang yang jutaan kali lebih terang daripada radiasi tampak. Sebagian besar emisi sinar-X dari langit pasti berasal dari lubang hitam. Biasanya dalam astronomi ada tiga jenis lubang hitam. Yang pertama adalah lubang hitam bermassa bintang (sekitar 10 massa matahari). Mereka terbentuk dari bintang masif ketika kehabisan bahan bakar termonuklir. Yang kedua adalah lubang hitam supermasif di pusat galaksi (jutaan hingga miliaran massa matahari). Dan terakhir, lubang hitam primer, terbentuk pada awal kehidupan Alam Semesta, yang massanya kecil (seurutan massa asteroid besar). Dengan demikian, sejumlah besar kemungkinan massa lubang hitam masih belum terisi. Tapi di manakah lubang-lubang ini? Mengisi ruang dengan sinar-X, namun mereka tidak mau menunjukkan “wajah” mereka yang sebenarnya. Namun untuk membangun teori yang jelas tentang hubungan antara radiasi sinar-X latar belakang dan lubang hitam, perlu diketahui jumlahnya. Saat ini, teleskop luar angkasa hanya mampu mendeteksi sejumlah kecil lubang hitam supermasif, yang keberadaannya dapat dibuktikan. Tanda-tanda tidak langsung memungkinkan peningkatan jumlah lubang hitam yang teramati yang bertanggung jawab atas radiasi latar hingga 15%. Kita harus berasumsi bahwa lubang hitam supermasif yang tersisa hanya bersembunyi di balik lapisan tebal awan debu yang hanya memancarkan sinar-X berenergi tinggi atau terlalu jauh untuk dideteksi oleh alat observasi modern.


Lubang hitam supermasif (lingkungan) di pusat galaksi M87 (gambar sinar-X). Ejeksi (jet) dari cakrawala peristiwa terlihat. Gambar dari www.college.ru/astronomy

Menemukan lubang hitam yang tersembunyi adalah salah satu tugas utama astronomi sinar-X modern. Terobosan terbaru di bidang ini, terkait dengan penelitian menggunakan teleskop Chandra dan Rossi, namun hanya mencakup rentang radiasi sinar-X berenergi rendah - sekitar 2000-20.000 elektron volt (sebagai perbandingan, energi radiasi optik sekitar 2 elektron) .volt). Amandemen signifikan terhadap penelitian ini dapat dilakukan oleh teleskop luar angkasa Eropa Integral, yang mampu menembus wilayah radiasi sinar-X yang masih kurang dipelajari dengan energi 20.000-300.000 elektron volt. Pentingnya mempelajari jenis sinar-X ini adalah bahwa meskipun latar belakang sinar-X di langit memiliki energi yang rendah, beberapa puncak (titik) radiasi dengan energi sekitar 30.000 elektron-volt muncul dengan latar belakang ini. Para ilmuwan masih mengungkap apa yang menghasilkan puncak-puncak ini, dan Integral adalah teleskop pertama yang cukup sensitif untuk mendeteksi sumber sinar-X tersebut. Menurut para astronom, sinar berenergi tinggi menghasilkan apa yang disebut objek setebal Compton, yaitu lubang hitam supermasif yang diselimuti cangkang debu. Objek Compton bertanggung jawab atas puncak sinar-X sebesar 30.000 elektron volt di bidang radiasi latar belakang.

Namun, melanjutkan penelitian mereka, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa objek Compton hanya membentuk 10% dari jumlah lubang hitam yang seharusnya menghasilkan puncak energi tinggi. Hal ini merupakan hambatan serius bagi pengembangan teori lebih lanjut. Jadi, sinar-X yang hilang bukan berasal dari lubang hitam setebal Compton, melainkan dari lubang hitam supermasif biasa? Lalu bagaimana dengan tirai debu untuk sinar-X berenergi rendah? Jawabannya tampaknya terletak pada kenyataan bahwa banyak lubang hitam (objek Compton) memiliki cukup waktu untuk menyerap semua gas dan debu yang menyelimutinya, namun sebelumnya mereka memiliki kesempatan untuk membuat dirinya dikenal dengan sinar-X berenergi tinggi. Setelah memakan semua materi, lubang hitam tersebut tidak lagi mampu menghasilkan sinar-X di cakrawala peristiwa. Menjadi jelas mengapa lubang hitam ini tidak dapat dideteksi, dan sumber radiasi latar yang hilang dapat dikaitkan dengan lubang hitam tersebut, karena meskipun lubang hitam tidak lagi memancarkan radiasi, radiasi yang diciptakan sebelumnya terus menyebar ke seluruh alam semesta. Namun, mungkin saja lubang hitam yang hilang itu lebih tersembunyi daripada yang diperkirakan para astronom. Artinya, hanya karena kita tidak melihatnya bukan berarti lubang hitam tersebut tidak ada. Kami hanya belum memiliki kekuatan pengamatan yang cukup untuk melihatnya. Sementara itu, para ilmuwan NASA berencana memperluas pencarian lubang hitam tersembunyi lebih jauh ke alam semesta. Di sinilah letak bagian bawah air dari gunung es, mereka yakin. Selama beberapa bulan, penelitian akan dilakukan sebagai bagian dari misi Swift. Penetrasi ke kedalaman alam semesta akan mengungkap lubang hitam yang tersembunyi, menemukan mata rantai yang hilang terhadap radiasi latar belakang, dan menjelaskan aktivitas mereka di era awal alam semesta.

Beberapa lubang hitam diperkirakan lebih aktif dibandingkan lubang hitam tetangganya yang tenang. Lubang hitam aktif menyerap materi di sekitarnya, dan jika bintang yang “tidak waspada” yang terbang melewatinya terjebak dalam penerbangan gravitasi, ia pasti akan “dimakan” dengan cara yang paling biadab (tercabik-cabik). Materi yang diserap, jatuh ke dalam lubang hitam, dipanaskan hingga suhu yang sangat tinggi dan mengalami suar dalam rentang gamma, sinar-X, dan ultraviolet. Terdapat juga lubang hitam supermasif di pusat Bima Sakti, namun lebih sulit untuk dipelajari dibandingkan lubang di galaksi tetangga atau bahkan jauh. Hal ini disebabkan padatnya dinding gas dan debu yang menghalangi pusat Galaksi kita, karena Tata Surya terletak hampir di tepi piringan galaksi. Oleh karena itu, pengamatan aktivitas lubang hitam jauh lebih efektif di galaksi-galaksi yang intinya terlihat jelas. Saat mengamati salah satu galaksi jauh yang terletak di konstelasi Boötes pada jarak 4 miliar tahun cahaya, para astronom untuk pertama kalinya dapat melacak dari awal hingga hampir akhir proses penyerapan sebuah bintang oleh lubang hitam supermasif. . Selama ribuan tahun, keruntuhan raksasa ini beristirahat dengan tenang dan damai di pusat galaksi elips yang tidak disebutkan namanya, hingga salah satu bintang berani mendekatinya.

Gravitasi yang kuat dari lubang hitam menghancurkan bintang tersebut. Gumpalan materi mulai berjatuhan ke dalam lubang hitam dan, setelah mencapai cakrawala peristiwa, berkobar terang dalam rentang ultraviolet. Suar ini direkam oleh teleskop luar angkasa Galaxy Evolution Explorer milik NASA, yang mempelajari langit dalam sinar ultraviolet. Teleskop terus mengamati perilaku objek yang dibedakan hingga saat ini, karena Makanan lubang hitam belum berakhir, dan sisa-sisa bintang terus berjatuhan ke dalam jurang ruang dan waktu. Pengamatan terhadap proses tersebut pada akhirnya akan membantu untuk lebih memahami bagaimana lubang hitam berevolusi bersama dengan galaksi induknya (atau, sebaliknya, galaksi berevolusi dengan induk lubang hitamnya). Pengamatan sebelumnya menunjukkan bahwa ekses seperti itu biasa terjadi di alam semesta. Para ilmuwan telah menghitung bahwa, rata-rata, sebuah bintang dikonsumsi oleh lubang hitam supermasif di sebuah galaksi setiap 10.000 tahun sekali, namun karena terdapat banyak galaksi, penyerapan bintang dapat diamati lebih sering.


sumber

Lubang hitam merupakan wilayah khusus di luar angkasa. Ini adalah akumulasi materi hitam tertentu, yang mampu menarik ke dalam dirinya sendiri dan menyerap benda-benda lain di ruang angkasa. Fenomena lubang hitam masih belum ada. Semua data yang tersedia hanyalah teori dan asumsi para ilmuwan astronom.

Nama "lubang hitam" diciptakan oleh ilmuwan J.A. Wheeler pada tahun 1968 di Universitas Princeton.

Ada teori bahwa lubang hitam adalah bintang, tetapi tidak biasa, seperti bintang neutron. Lubang hitam - - karena memiliki kerapatan pendaran yang sangat tinggi dan sama sekali tidak memancarkan radiasi. Oleh karena itu, ia tidak terlihat baik dalam inframerah, sinar X, maupun sinar radio.

Astronom Perancis P. Laplace menemukan situasi ini 150 tahun sebelum lubang hitam. Menurut argumentasinya, jika ia mempunyai massa jenis yang sama dengan massa jenis Bumi dan diameter 250 kali lebih besar dari diameter Matahari, maka ia tidak memungkinkan sinar cahaya menyebar ke seluruh Alam Semesta karena gravitasinya, sehingga tetap ada. tak terlihat. Oleh karena itu, lubang hitam diasumsikan sebagai objek dengan emisi paling kuat di Alam Semesta, namun tidak memiliki permukaan padat.

Sifat-sifat lubang hitam

Semua dugaan sifat lubang hitam didasarkan pada teori relativitas, yang diturunkan pada abad ke-20 oleh A. Einstein. Pendekatan tradisional apa pun untuk mempelajari fenomena ini tidak memberikan penjelasan yang meyakinkan mengenai fenomena lubang hitam.

Sifat utama lubang hitam adalah kemampuannya membengkokkan ruang dan waktu. Setiap benda bergerak yang terperangkap dalam medan gravitasinya pasti akan tertarik ke dalam, karena... dalam hal ini, pusaran gravitasi padat, semacam corong, muncul di sekitar objek. Pada saat yang sama, konsep waktu mengalami transformasi. Para ilmuwan, berdasarkan perhitungan, masih cenderung menyimpulkan bahwa lubang hitam bukanlah benda langit dalam pengertian umum. Ini sebenarnya semacam lubang, lubang cacing dalam ruang dan waktu, yang mampu mengubah dan memadatkannya.

Lubang hitam adalah wilayah ruang tertutup tempat materi terkompresi dan tidak ada apa pun yang dapat keluar darinya, bahkan cahaya sekalipun.

Menurut perhitungan para astronom, dengan medan gravitasi kuat yang ada di dalam lubang hitam, tidak ada satu objek pun yang tidak terluka. Itu akan langsung terkoyak menjadi miliaran keping bahkan sebelum masuk ke dalam. Namun, hal ini tidak mengecualikan kemungkinan pertukaran partikel dan informasi dengan bantuan mereka. Dan jika lubang hitam memiliki massa setidaknya satu miliar kali massa Matahari (supermasif), maka secara teoritis benda-benda dapat bergerak melewatinya tanpa terkoyak oleh gravitasi.

Tentu saja, ini hanya teori, karena penelitian para ilmuwan masih terlalu jauh untuk memahami proses dan kemampuan apa yang disembunyikan lubang hitam. Sangat mungkin hal serupa bisa terjadi di masa depan.