A fekete lyukak az univerzum legfurcsább és legizgalmasabb testei. Rendkívül nagy sűrűségű tárgyak. És olyan erős gravitációs vonzerővel bírnak, hogy szörnyű ölelésükből még a fény sem kerülhet ki.

Albert Einstein először 1916-ban jósolta meg a fekete lyukak létezését általános relativitáselméletében. A "fekete lyuk" kifejezést 1967-ben találta ki John Wheeler amerikai csillagász. Először 1971-ben használták.

Háromféle fekete lyuk van: szabályos fekete lyukak, szupermasszív fekete lyukak és köztes fekete lyukak.

Rendes fekete lyukak. Kicsi, de halálos

2014-ben a csillagászok felfedeztek egy tárgyat, amelyről kiderült, hogy közepes tömegű fekete lyuk. Egy spirálgalaxis karjában található.

A fekete lyuk elmélete - hogyan működnek

A fekete lyukak hihetetlenül hatalmasak. De ugyanakkor kis helyet foglalnak el. Közvetlen kapcsolat van a tömeg és a gravitáció között. Ez azt jelenti, hogy rendkívül erős gravitációs mezővel rendelkeznek. Szinte semmi sem kerülhet el tőlük. A klasszikus fizikában még a fekete lyukba eső fény sem hagyhatja el.

Egy ilyen erős vonzerő megfigyelési problémát okoz, amikor a fekete lyukakról van szó. A tudósok egyszerűen nem "láthatják" őket úgy, ahogyan az űrben csillagokat és más tárgyakat láthatnak. Ezen tárgyak észleléséhez a tudósok olyan sugárzásra támaszkodnak, amely akkor bocsát ki, amikor a port és a gázt egy fekete lyuk elnyeli. a galaxis közepén fekvő por és gáz boríthatja körülöttük. Ez blokkolhatja a tesztkibocsátás megfigyelését.

Néha, amikor az anyag a fekete lyuk felé mozdul, kifelé csöppen az esemény horizontjából, és kirepül, ahelyett, hogy befelé húzná. Világos anyagsugarak jönnek létre, amelyek gyakorlatilag relativisztikus sebességgel mozognak. Bár maga a fekete lyuk láthatatlan marad, ezek az erőteljes sugárzók nagy távolságokból láthatók.

Esemény horizontja

A fekete lyukaknak három "rétege" van - külső, eseményhorizont és szingularitás.

A fekete lyuk eseményhorizontja a fény elveszíti „menekülési” képességét. Amikor egy részecske átlépi az eseményhorizontot, már nem hagyhatja el a fekete lyukat. Az esemény horizontján a gravitáció állandó.

A tömegét tartalmazó fekete lyuk belseje szingularitásként ismert. Ez az egyetlen pont a térben, amikor a fekete lyuk tömege koncentrálódik.

A klasszikus mechanika és fizika fogalmai szerint semmi sem lehet. Amikor azonban kvantummechanikát adunk az egyenlethez, a dolgok kissé megváltoznak. A kvantummechanikában minden részecskéhez van egy antirészecske. Ez egy azonos tömegű és ellentétes elektromos töltésű részecske. Amikor találkoznak, a részecske-antirészecske pár megsemmisülhet.

Ha egy részecske-antirészecske pár létrejön a fekete lyuk eseményhorizontján kívül, az egyik részecske beleeshet a fekete lyukba, a másik pedig kiszorulhat. Ennek eredményeként a fekete lyuk tömege csökken. Ezt a folyamatot hívják hawking-sugárzás... És a fekete lyuk széteshet, amit a klasszikus mechanika elutasít.

A tudósok továbbra is azon egyenletek létrehozásán dolgoznak, amelyek felhasználhatók a fekete lyukak működésének megértésére.

Dupla fekete lyukak ragyogó fénye

2015-ben a lézerinterferométer gravitációs hullám-megfigyelő központját () használó csillagászok először fedezték fel a gravitációs hullámokat. Azóta számos más hasonló eseményt figyeltek meg ennek az eszköznek a használatával. A LIGO által látott gravitációs hullámok a kis fekete lyukak összeolvadásából származnak.

A LIGO megfigyelései betekintést nyújtanak a fekete lyuk forgásirányába is. Ha egy fekete lyuk pár spirálisan körbejárja egymást, ugyanabba az irányba foroghatnak. Vagy a forgásirányok teljesen eltérőek lehetnek.

Két elmélet létezik a bináris fekete lyukak kialakulásáról. Az első azt feltételezi, hogy körülbelül egy időben alakultak ki, két csillagból. Nagyjából egy időben születhettek együtt és meghalhattak. A kísérő csillagok hasonló forgásirányúak lennének. Tehát a mögöttük hagyott fekete lyukak ugyanúgy forognak.

A második modell szerint egy csillagcsomóban lévő fekete lyukak leereszkednek középpontjába és összeolvadnak. Ezeknek a társaknak véletlenszerű spin-orientációjuk lenne egymáshoz képest. A különböző spin-orientációjú fekete lyukak LIGO-megfigyelései meggyőzőbb bizonyítékot nyújtanak a kialakulás ezen elméletére.

Halálod eljön, mielőtt eléri a szingularitást. Egy 2012-es tanulmány azt sugallja, hogy az eseményhorizont tűzfalként fog működni, és azonnal halálra éget.

A fekete lyukak nem szívódnak be. A szívást az okozza, hogy valamit vákuumba tolnak, ami egy hatalmas fekete lyuk egészen biztosan nem. Ehelyett a tárgyak csak eltalálják őket.

Az első objektum, amelyet felderített fekete lyuknak tekintenek, a Cygnus X-1. C 1971-ben a tudósok felfedezték a Cygnus X-1 sugárzását. Egy hatalmas rejtett tárgyat fedeztek fel és fekete lyukként azonosítottak.

A Cygnus X-1-et 1974-ben elvtárs viták tárgya volt Stephen Hawking és Kip Thorne elméleti fizikus. Ez utóbbi azt állította, hogy ez a forrás fekete lyuk. 1990-ben Hawking beismerte vereségét.

Miniatűr fekete lyukak keletkezhettek közvetlenül utána. A gyorsan táguló tér egyes régióit apró, sűrű fekete lyukakká zsugoríthatta. Kevésbé voltak tömegesek, mint a Nap.

Ha egy csillag túl közel halad egy fekete lyukhoz, lenyelheti. A csillagászok becslése szerint a Tejútrendszerben 10 millió és egymilliárd fekete lyuk található, amelyeknek a tömege a Nap tömegének körülbelül háromszorosa.

A húrelmélet többféle hatalmas óriási fekete lyukat javasol, mint a hagyományos klasszikus mechanika.

A fekete lyukak fantasztikus tudományos-fantasztikus anyagok könyvekhez és filmekhez. A film nagyban támaszkodott Kip Thorne elméleti fizikus tanácsára. Ez igazi tudományt hozott a hollywoodi termékbe. Valójában a kasszasiker különleges effektusaival végzett munka jobb tudományos megértéshez vezetett ahhoz, hogy milyenek lehetnek a távoli világok, ha egy gyorsan forgó fekete lyuk közelében találhatók.

Ha hibát talál, kérjük, válasszon ki egy szöveget és nyomja meg a gombot Ctrl + Enter.

Kapcsolatban áll

Mind az elmúlt évszázadok tudósai, mind napjaink kutatói számára az űr legnagyobb rejtélye a fekete lyuk. Mi van ebben a rendszerben, teljesen ismeretlen a fizika számára? Milyen törvények vannak? Hogyan telik az idő egy fekete lyukban, és miért nem szökhetnek ki onnan még a fény kvantumai sem? Most természetesen az elmélet, nem pedig a gyakorlat szempontjából próbáljuk meg kitalálni, mi van a fekete lyuk belsejében, miért alakult ki és létezik elvileg, hogyan vonzza a körülötte lévő tárgyakat.

Először írjuk le ezt az objektumot.

Tehát az Univerzum bizonyos területét fekete lyuknak nevezzük. Lehetetlen külön csillagként vagy bolygóként kiemelni, mivel nem szilárd vagy gáznemű test. Alapvető megértés nélkül, hogy mi is a téridő, és hogyan lehet ezeket a dimenziókat módosítani, lehetetlen felfogni, hogy mi található a fekete lyukban. A lényeg az, hogy ez a terület nem csak térbeli egység. amely torzítja mind az általunk ismert három dimenziót (hossz, szélesség és magasság), mind az idővonalat. A tudósok bíznak abban, hogy a láthatár régiójában (a lyukat körülvevő terület nevén) az idő térértéket ölt, és előre és hátra is mozoghat.

Ismerje meg a gravitáció titkait

Ha meg akarjuk érteni, mi található a fekete lyukban, fontolja meg részletesen, mi a gravitáció. Ez a jelenség kulcsfontosságú az úgynevezett "féregjáratok" természetének megértésében, amelyek közül még a fény sem választható ki. A gravitáció minden olyan test közötti kölcsönhatás, amelynek van anyagi alapja. Az ilyen gravitációs erő a testek molekuláris összetételétől, az atomok koncentrációjától, valamint azok összetételétől függ. Minél több részecske omlik össze a tér egy bizonyos területén, annál nagyobb a gravitációs erő. Ez elválaszthatatlanul kapcsolódik az ősrobbanás elméletéhez, amikor univerzumunk akkora volt, mint egy borsó. Ez a maximális szingularitás állapota volt, és a fénykvantumok kitörése következtében a tér tágulni kezdett, mivel a részecskék elhárultak egymástól. Pontosan az ellenkezőjét írják le a tudósok fekete lyuknak. Mi van benne egy dologban a TBZ szerint? Szingularitás, amely megegyezik az univerzumunkban benne rejlő indexekkel annak kezdetén.

Hogyan kerül az anyag egy "féreglyukba"?

Úgy gondolják, hogy az ember soha nem fogja tudni megérteni, mi történik a fekete lyuk belsejében. Mivel, ha odaér, \u200b\u200bszó szerint összetöri a gravitáció és a gravitáció. Valójában ez nem igaz. Igen, valóban, a fekete lyuk olyan szingularitás régió, ahol mindent a lehető legnagyobb mértékben összenyomnak. De ez egyáltalán nem egy "űrporszívó", amely képes az összes bolygó és csillag elszívására. Bármely anyagi tárgy, amely megjelenik az eseményhorizonton, a tér és az idő erős torzulását fogja megfigyelni (ezek az egységek egyelőre külön vannak). Az euklideszi geometriai rendszer hibásan kezd működni, más szóval keresztezi egymást, a sztereometrikus ábrák körvonalai már nem lesznek ismerősek. Ami az időt illeti, fokozatosan lelassul. Minél közelebb kerül a lyukhoz, annál lassabban mozog az óra a Föld időhöz képest, de nem veszi észre. A "féreglyukba" eséskor a test nulla sebességgel esik, de ez az egység megegyezik a végtelennel. görbület, amely a végtelenséget nullával egyenlő, ami végül megállítja az időt a szingularitás régiójában.

Válasz a kibocsátott fényre

Az egyetlen objektum az űrben, amely vonzza a fényt, egy fekete lyuk. Hogy mi van benne és milyen formában van, ismeretlen, de úgy gondolják, hogy ez koromsötét, amit elképzelni sem lehet. Az odaérkező fénykvantumok nem csak eltűnnek. Tömegüket megsokszorozzák a szingularitás tömegével, ami még nagyobbá teszi és növeli. Tehát, ha a "féreglyuk" belsejében bekapcsolja a zseblámpát, hogy körülnézzen, az nem fog izzani. A kibocsátott kvantumok folyamatosan megsokszorozódnak a lyuk tömegével, és durván szólva csak súlyosbítja helyzetét.

Minden lyukban fekete lyukak

Mint már kitaláltuk, az oktatás alapja a gravitáció, amelynek nagysága milliószor nagyobb, mint a föld. A fekete lyuk pontos elképzelését Karl Schwarzschild mutatta be a világnak, aki valójában felfedezte az eseményhorizontot és a visszatérés pontját, és megállapította azt is, hogy a nulla a szingularitás állapotában egyenlő a végtelenséggel. Véleménye szerint a fekete lyuk az űrben bárhol kialakulhat. Ebben az esetben egy bizonyos anyagi tárgynak, amelynek gömb alakja van, el kell érnie a gravitációs sugarat. Például bolygónk tömegének el kell férnie egy borsó térfogatában, hogy fekete lyukká váljon. A Nap tömegének pedig 5 kilométer átmérőjűnek kell lennie - akkor állapota egyedivé válik.

Az új világ kialakulási horizontja

A fizika és a geometria törvényei nagyszerűen működnek a földön és a nyílt térben, ahol a tér közel van a vákuumhoz. De teljesen elveszítik jelentőségüket az esemény horizontján. Ezért matematikai szempontból lehetetlen kiszámítani, hogy mi van a fekete lyuk belsejében. Azok a képek, amelyekkel előállhat, ha a világról alkotott elképzeléseinknek megfelelően kanyarít a teret, valószínűleg messze vannak az igazságtól. Csak azt állapították meg, hogy az idő itt téregységgé válik, és valószínűleg még néhányat hozzáadnak a meglévő dimenziókhoz. Ez lehetővé teszi azt hinni, hogy a fekete lyuk belsejében teljesen más világok képződnek (a fotó, mint ismert, nem fogja ezt megmutatni, mivel a fény ott eszi meg magát). Ezek az univerzumok antianyagból állhatnak, amely a tudósok számára most ismeretlen. Vannak olyan verziók is, amelyek szerint a visszatérés szférája csak egy portál, amely vagy egy másik világba, vagy Univerzumunk más pontjaihoz vezet.

Születés és halál

Ahol a fekete lyuk létezése több, mint eredete vagy eltűnése. A téridőt torzító gömb, mint már megtudtuk, az összeomlás eredményeként alakul ki. Ez lehet egy nagy csillag robbanása, két vagy több test ütközése az űrben stb. De hogyan vált az elméletileg érezhető anyag idő torzítássá? A rejtvény folyamatban van. De ezt követi egy második kérdés - miért tűnnek el a visszatérés nélküli ilyen szférák? És ha a fekete lyukak elpárolognak, akkor miért nem jön ki belőlük az a fény és az összes kozmikus anyag, amelyet beszívtak? Amikor a szingularitás zónájában az anyag tágulni kezd, a gravitáció fokozatosan csökken. Ennek eredményeként a fekete lyuk egyszerűen feloldódik, és a helyén a szokásos vákuumtér található. Egy újabb rejtély következik ebből - hová lettek mindazok, amelyek ebbe belekerültek?

A gravitáció a boldog jövő kulcsa?

A kutatók bíznak abban, hogy ez egy fekete lyuk képezheti az emberiség energetikai jövőjét. Ami ezen a rendszeren belül van, még nem ismert, de meg lehetett állapítani, hogy az esemény horizontján minden anyag energiává alakul át, de természetesen részben. Például az a személy, aki a visszatérés pontja közelében találja magát, anyagának 10 százalékát el fogja adni energiává való átalakulásáért. Ez a mutató egyszerűen kolosszális, szenzációvá vált a csillagászok körében. Az a tény, hogy a Földön a folyamat során az anyag energiává csak 0,7 százalékkal alakul át.

A fekete lyuk fogalmát mindenki ismeri - az iskolásoktól az idősekig - a tudományos és tudományos-fantasztikus irodalomban, a sárga médiában és a tudományos konferenciákon. De hogy pontosan mi is az ilyen lyuk, azt nem mindenki tudja.

A fekete lyukak történetéből

1783 g. A fekete lyuk létezésének első hipotézisét John Michell angol tudós 1783-ban tette fel. Elméletében Newton két alkotását ötvözte - az optikát és a mechanikát. Michell ötlete a következő volt: ha a fény a legkisebb részecskék folyama, akkor a részecskéknek, mint minden más testnek, meg kell tapasztalnia a gravitációs mező vonzerejét. Kiderült, hogy minél masszívabb a csillag, annál nehezebb a fénynek ellenállnia vonzásának. 13 évvel Michell után Laplace francia csillagász és matematikus hasonló elméletet terjesztett elő (nagy valószínűséggel brit kollégájától függetlenül).

1915 g. Minden művük azonban a 20. század elejéig nem igényelt. 1915-ben Albert Einstein kiadta az Általános relativitáselméletet, és megmutatta, hogy a gravitáció a téridő görbülete, amelyet az anyag okoz, néhány hónappal később pedig a német csillagász és elméleti fizikus, Karl Schwarzschild egy speciális csillagászati \u200b\u200bprobléma megoldására használta fel. Vizsgálta a Nap körül ívelt téridő szerkezetét, és újra felfedezte a fekete lyukak jelenségét.

(John Wheeler bevezette a "fekete lyukak" kifejezést tudományos használatba.)

1967 év John Wheeler amerikai fizikus egy teret vázolt fel, amely egy papírdarabhoz hasonlóan egy végtelenül kis pontba gyűrhető, és a "fekete lyuk" kifejezést jelölte meg.

1974 év Stephen Hawking brit fizikus bebizonyította, hogy a fekete lyukak, bár visszafogják a métert, sugárzást bocsátanak ki, és végül elpárologhatnak. Ezt a jelenséget Hawking-sugárzásnak hívják.

2013 A pulzárok és a kvazárok legújabb tanulmányai, valamint a relikviás sugárzás felfedezése végül lehetővé tette a fekete lyukak fogalmának leírását. 2013-ban a G2 gázfelhő nagyon közel került a fekete lyukhoz, és valószínűleg elnyeli azt, hogy az egyedi folyamat megfigyelése hatalmas lehetőségeket kínál a fekete lyukak jellemzőinek új felfedezésére.

(A Nyilas A * tömeges tárgya, tömege 4 milliószor nagyobb, mint a Napé, ami csillaghalmazra és fekete lyuk kialakulására utal)

2017-es év... Több, az Event Horizon Telescope együttműködésével foglalkozó tudóscsoport, amely a Föld kontinenseinek különböző pontjairól nyolc teleszkópot kapcsolt össze, megfigyeléseket végzett a fekete lyuk felett, amely szupermasszív objektum, és az M87 galaxisban, a Szűz csillagképben található. Az objektum tömege 6,5 milliárd (!) Naptömeg, gigantikusan nagyobb, mint a nyilas A * masszív tárgy, összehasonlításképpen: az átmérő valamivel kisebb, mint a Nap és a Plútó közötti távolság.

A megfigyeléseket több szakaszban hajtották végre, 2017 tavaszától kezdődően és 2018 egész időszakában. Az információ mennyiségét petabájtban számolták ki, amelyet aztán meg kellett fejteni, és egy nagyon távoli objektumról készítettek valós pillanatképet. Ezért további két évre volt szükség az összes adat alapos feldolgozásához és egyetlen egésszé egyesítéséhez.

2019 decAz adatokat sikeresen dekódolták és a fekete lyuk első képébe renderelték.

(Az első pillanatkép egy fekete lyukról az M87 galaxisban a Szűz csillagképben)

A képfelbontás lehetővé teszi, hogy az objektum közepén a vissza nem térő pont árnyékát láthassa. A képet interferometriai megfigyelések eredményeként kaptuk, nagyon hosszú alapvonallal. Ezek egy objektum úgynevezett szinkron megfigyelései több rádióteleszkópról, amelyeket egy hálózat összekapcsol és a földgömb különböző részein helyezkednek el, ugyanabba az irányba mutatnak.

Milyen valójában a fekete lyukak

A jelenség lakonikus magyarázata így hangzik.

A fekete lyuk egy tér-idő régió, amelynek gravitációs vonzereje olyan nagy, hogy egyetlen tárgy, beleértve a fénykvantumokat sem hagyhatja el.

A fekete lyuk egykor hatalmas csillag volt. Amíg a termonukleáris reakciók magas nyomást tartanak a belében, addig minden normális marad. De az idő múlásával az energiaellátás kimerül, és az égitest saját gravitációjának hatására zsugorodni kezd. Ennek a folyamatnak az utolsó szakasza a csillagmag összeomlása és egy fekete lyuk kialakulása.

• 1. A sugár kilökése egy fekete lyuk által nagy sebességgel


• 2. Az anyag korongja fekete lyukká nő


• 3. Fekete lyuk


• 4. A fekete lyuk régiójának részletes ábrája


• 5. A talált új megfigyelések nagysága

A leggyakoribb elmélet szerint hasonló jelenségek léteznek minden galaxisban, beleértve a Tejútrendszerünk közepét is. A lyuk hatalmas gravitációs ereje képes több galaxist maga körül tartani, megakadályozva, hogy eltávolodjanak egymástól. A "lefedettség" eltérő lehet, minden a csillag tömegétől függ, amely fekete lyukká változott, és több ezer fényév lehet.

Schwarzschild sugár

A fekete lyuk legfőbb tulajdonsága, hogy bármelyik anyag, amelybe kerül, soha nem térhet vissza. Ugyanez vonatkozik a fényre is. A lyukak lényegükben olyan testek, amelyek teljesen elnyelik a rájuk eső fényt, és nem bocsátják ki a sajátjukat. Az ilyen tárgyak vizuálisan az abszolút sötétség csomóként jelenhetnek meg.

• 1. Az anyag a fénysebesség felénél mozog


• 2. Fotongyűrű


• 3. Belső fotonikus gyűrű


• 4. Eseményhorizont fekete lyukban

Einstein általános relativitáselmélete alapján, ha egy test megközelítette a kritikus távolságot a lyuk közepéig, akkor már nem lesz képes visszatérni. Ezt a távolságot Schwarzschild sugárnak nevezzük. Hogy pontosan mi történik ezen a sugaron belül, nem biztos, de létezik a legelterjedtebb elmélet. Úgy gondolják, hogy a fekete lyuk minden anyaga egy végtelenül kis pontra koncentrálódik, és középpontjában egy végtelen sűrűségű tárgy áll, amelyet a tudósok szinguláris zavarnak neveznek.

Hogyan esik egy fekete lyukba

(A képen a Nyilas A * fekete lyuk rendkívül fényes fényhalmaznak tűnik)

Nem is olyan régen, 2011-ben a tudósok felfedeztek egy gázfelhőt, aminek a bonyolult G2 nevet adták, ami szokatlan fényt bocsát ki. Egy ilyen izzás a Nyilas A * fekete lyuk hatására gázban és porban keletkező súrlódást okozhat, amely körülötte egy akkréciós korong formájában forog. Így megfigyelői leszünk annak a csodálatos jelenségnek, amikor egy szupermasszív fekete lyuk abszorbeálja a gázfelhőt.

A legfrissebb tanulmányok szerint a fekete lyukhoz a legközelebb 2014 márciusában kerül sor. Képet alkothatunk arról, hogyan fog zajlani ez a lélegzetelállító látvány.

• 1. Amikor először megjelenik az adatokban, a gázfelhő hatalmas gáz- és porgolyóra hasonlít.


• 2. Most, 2013. júniusától a felhő több tízmilliárd kilométerre van a fekete lyuktól. 2500 km / s sebességgel esik bele.


• 3. Várhatóan a felhő el fog haladni a fekete lyuk mellett, de a felhő elülső és hátsó széleire ható vonzerő-különbség okozta árapály-erők egyre hosszabbított formát fognak okozni.


• 4. A felhő széttöredezése után valószínűleg nagy része a Nyilas A * körüli akkréciós korongba áramlik, sokkhullámokat generálva benne. Ebben az esetben a hőmérséklet több millió fokra ugrik.


• 5. A felhő egy része közvetlenül a fekete lyukba esik. Senki sem tudja pontosan, mi fog történni később ezzel az anyaggal, de várhatóan az ősz folyamán erőteljes röntgensugarakat bocsát ki, és senki más nem fogja látni.

Videó: egy fekete lyuk elnyeli a gázfelhőt

(Számítógépes szimuláció arról, hogy a G2 gázfelhő mekkora részét fogja elpusztítani és elnyelni a Nyilas A * fekete lyuk)

Mi van a fekete lyukban

Van egy elmélet, amely azt állítja, hogy a belsejében lévő fekete lyuk gyakorlatilag üres, és teljes tömege egy hihetetlenül kicsi pontban összpontosul, amely a közepén helyezkedik el - egy szingularitás.

Egy másik elmélet szerint, amely fél évszázada létezik, minden, ami fekete lyukba esik, egy másik univerzumba kerül, amely magában a fekete lyukban található. Most nem ez az elmélet a fő.

És van egy harmadik, legmodernebb és szívósabb elmélet, amely szerint minden, ami fekete lyukba esik, feloldódik húrrezgésekkel a felületén, amelyet eseményhorizontnak jelölnek.

Mi tehát az eseményhorizont? Még a szuperhatékony távcsővel sem lehet belenézni a fekete lyukba, mivel az óriási kozmikus tölcsérbe kerülő fénynek még esélye sincs visszajönni. Minden, ami legalább valahogy látható, a közvetlen közelében van.

Az eseményhorizont egy hagyományos felszíni vonal, amely alól semmi (sem gáz, sem por, sem csillagok, sem fény) már nem menekülhet. És ez az a rejtélyes pont, ahol a Vissza fekete lyukaiban nincs visszatérés.

Az emberiség által ismert, a világűrben található tárgyak közül a fekete lyukak keltik a legkísértetiesebb és érthetetlenebb benyomást. Ez az érzés szinte minden embert lefed, amikor fekete lyukakat emlegetnek, annak ellenére, hogy az emberiség több mint másfél évszázada tudatosult bennük. Az első ismereteket ezekről a jelenségekről jóval azelőtt szerezték, hogy Einstein a relativitáselméletről szóló publikációit ismertette volna. De ezeknek a tárgyaknak a valódi megerősítését nem is olyan régen kapták meg.

Természetesen a fekete lyukak méltán híresek furcsa fizikai jellemzőikről, amelyek még több misztériumot idéznek elő az univerzumban. Könnyen megkérdőjelezik a fizika és a kozmikus mechanika minden kozmikus törvényét. Annak érdekében, hogy megértsük egy ilyen jelenség, mint egy kozmikus lyuk létezésének minden részletét és elvét, meg kell ismerkednünk a csillagászat modern eredményeivel és alkalmazni kell a fantáziát, emellett túl kell lépnünk a szokásos fogalmakon. Az űrlyukak könnyebb megértése és megismerése érdekében a portál webhely rengeteg érdekes információt készített, amely ezekre a jelenségekre vonatkozik az Univerzumban.

A fekete lyukak jellemzői a portál webhelyéről

Először is meg kell jegyezni, hogy a fekete lyukak nem a semmiből kerülnek elő, hanem csillagokból állnak, amelyek gigantikus méretűek és tömegűek. Ezenkívül minden fekete lyuk legnagyobb jellemzője és egyedisége, hogy nagyon erős gravitációs vonzóerővel bírnak. A tárgyak fekete lyukhoz vonzó ereje meghaladja a második kozmikus sebességet. Az ilyen gravitációs mutatók azt jelzik, hogy még a fénysugarak sem kerülhetnek ki a fekete lyuk hatásmezőjéből, mivel sokkal alacsonyabb a sebességük.

A vonzás jellemzője nevezhető annak a ténynek, hogy vonzza az összes olyan objektumot, amely közvetlen közelében van. Minél nagyobb a tárgy, amely áthalad a fekete lyuk közelében, annál nagyobb befolyást és vonzást kap. Ennek megfelelően arra a következtetésre juthatunk, hogy minél nagyobb a tárgy, annál jobban vonzza a fekete lyuk, és az ilyen hatás elkerülése érdekében az űrtestnek nagyon nagy sebességű mozgásmutatókkal kell rendelkeznie.

Magabiztosan megjegyezhetjük azt is, hogy az egész Világegyetemben nincs olyan test, amely elkerülhetné a fekete lyuk vonzását, mivel közvetlen közelében van, mivel a leggyorsabb fényáramban sem lehet elkerülni ezt a hatást. Az Einstein által levezetett relativitáselmélet kiválóan alkalmas a fekete lyukak jellemzőinek megértésére. Ezen elmélet szerint a gravitáció képes befolyásolni az időt és a tér torzulását. Azt is mondja, hogy minél nagyobb az objektum a világűrben, annál inkább lelassítja az időt. Maga a fekete lyuk közelében úgy tűnik, hogy az idő teljesen leáll. Ha egy űrhajó eléri az űrlyuk cselekvési területét, megfigyelhetjük, hogyan lassul, amikor közeledik, és végül teljesen eltűnik.

Nem szabad nagyon félni az olyan jelenségektől, mint a fekete lyukak, és elhinni az összes tudománytalan információt, amely jelenleg létezhet. Először is el kell oszlatnia a legáltalánosabb mítoszt, miszerint a fekete lyukak képesek elszívni az őket körülvevő összes anyagot és tárgyat, ugyanakkor egyre inkább növekednek és felszívódnak. Mindez nem teljesen igaz. Igen, valóban képesek elnyelni a kozmikus testeket és anyagokat, de csak azokat, amelyek bizonyos távolságra vannak magától a lyuktól. Erős gravitációjuk mellett nem sokban különböznek a gigantikus tömegű közönséges csillagoktól. Még akkor is, ha Napunk fekete lyukká válik, csak rövid távolságra található tárgyakat képes behúzni, és az összes bolygó továbbra is forog a szokásos pályáján.

A relativitáselméletre áttérve arra a következtetésre juthatunk, hogy minden erős gravitációjú tárgy befolyásolhatja az idő és a tér görbületét. Ezenkívül minél nagyobb a testtömeg, annál nagyobb lesz a torzítás. Tehát a közelmúltban a tudósok ezt láthatták a gyakorlatban, amikor olyan más tárgyakat is szemlélhettek, amelyeknek a hatalmas kozmikus testek, például galaxisok vagy fekete lyukak miatt a szemünk számára hozzáférhetetlennek kellett volna lenniük. Mindez annak köszönhető, hogy a fekete lyuk vagy más test közelében áthaladó fénysugarak gravitációjuk hatására nagyon erősen meghajlanak. Ez a fajta torzítás lehetővé teszi a tudósok számára, hogy sokkal tovább nézzenek a világűrbe. De ilyen vizsgálatokkal nagyon nehéz meghatározni a vizsgált test valós helyét.

A fekete lyukak nem jelennek meg a semmiből, hanem a szupermasszív csillagok robbanásából keletkeznek. Sőt, a fekete lyuk kialakulásához a felrobbant csillag tömegének legalább tízszer nagyobbnak kell lennie, mint a Nap tömege. Minden csillag a csillag belsejében lejátszódó termonukleáris reakciók miatt létezik. Ebben az esetben a hidrogénötvözet felszabadul a szintézis során, de az sem hagyhatja el a csillag cselekvési zónáját, mivel gravitációja visszahúzza a hidrogént. Ez az egész folyamat lehetővé teszi a csillagok létét. A hidrogén fúziója és a csillag gravitációja meglehetősen olajozott mechanizmusok, de ennek az egyensúlynak a megsértése a csillag robbanásához vezethet. A legtöbb esetben a nukleáris üzemanyag kimerülése okozza.

A csillag tömegétől függően a robbanás utáni fejlődésük több forgatókönyv is lehetséges. Így a hatalmas csillagok szupernóva-robbanásmezőt alkotnak, és többségük az egykori csillag magja mögött marad, az űrhajósok az ilyen tárgyakat Fehér Törpéknek nevezik. A legtöbb esetben e testek körül gázfelhő képződik, amelyet e törpe gravitációja tart. A szupermasszív csillagok kifejlődésének egy másik módja is lehetséges, amelyben a keletkező fekete lyuk nagyon erősen vonzza a csillag minden anyagát a középpontjába, ami erős összenyomódáshoz vezet.

Az ilyen összenyomott testeket neutroncsillagoknak nevezik. A legritkább esetben, egy csillag robbanása után fekete lyuk keletkezhet a jelenség elfogadott megértésében. De egy lyuk létrejöttéhez a csillag tömegének óriásinak kell lennie. Ebben az esetben, ha a nukleáris reakciók egyensúlya megbomlik, a csillag gravitációja egyszerűen megőrül. Ugyanakkor aktívan összeomlik, ami után csak a tér pontjává válik. Más szavakkal azt mondhatjuk, hogy a csillag fizikai tárgyként megszűnik. Annak ellenére, hogy eltűnik, egy fekete lyuk alakul ki mögötte azonos gravitációval és tömeggel.

A csillagok összeomlása vezet oda, hogy teljesen eltűnnek, és helyükön fekete lyuk keletkezik, ugyanazokkal a fizikai tulajdonságokkal, mint az eltűnt csillag. Az egyetlen különbség a lyuk nagyobb összenyomódási foka, mint a csillag térfogata. Az összes fekete lyuk legfontosabb jellemzője szingularitásuk, amely meghatározza annak középpontját. Ez a terület ellentétes a fizika, az anyag és a tér minden törvényével, amely megszűnik. A szingularitás fogalmának megértéséhez azt mondhatjuk, hogy ez egy gát, amelyet kozmikus események horizontjának nevezünk. Ez a fekete lyuk működésének külső határa is. A szingularitás a visszatérés pontjának nevezhető, mivel a lyuk óriási gravitációja ott kezd hatni. Még a fény, amely átlépi ezt az akadályt, nem képes elszökni.

Az eseményhorizontnak olyan vonzó hatása van, hogy fénysebességgel vonzza az összes testet, magának a fekete lyuknak a megközelítésével a sebességmutatók még jobban megnőnek. Ezért minden olyan tárgyat, amely ennek az erőnek a cselekvési zónájába esik, egy lyuk húzza be. Meg kell jegyezni, hogy az ilyen erők képesek módosítani egy testet, amely egy ilyen vonzerő hatásának erejébe esett, majd vékony húrokká nyúlnak, majd teljesen megszűnnek az űrben.

Az eseményhorizont és a szingularitás közötti távolság eltérő lehet, ezt a teret Schwarzschild-sugárnak nevezzük. Ezért minél nagyobb a fekete lyuk mérete, annál nagyobb lesz a hatótávolság. Mondhatjuk például, hogy egy fekete lyuknak, amely ugyanolyan hatalmas lenne, mint a Napunk, Schwarzschild-sugara három kilométer lenne. Ennek megfelelően a nagy fekete lyukak nagyobb hatótávolsággal rendelkeznek.

A fekete lyukak megtalálása nehéz folyamat, mivel a fény nem kerülhet ki belőlük. Ezért a keresés és az elhatározás csak létezésük közvetett bizonyítékain alapul. Megtalálásuk legegyszerűbb módszere, amelyet a tudósok használnak, ha nagy tömegű sötét helyeken keresve keresik őket. A legtöbb esetben a csillagászoknak fekete lyukakat találnak bináris csillagrendszerekben vagy a galaxisok központjában.

A legtöbb csillagász azt hiszi, hogy galaxisunk közepén egy szuperhatékony fekete lyuk is található. Ez a kijelentés felveti a kérdést: vajon képes-e ez a lyuk mindent elnyelni galaxisunkban? A valóságban ez lehetetlen, mivel a lyuknak ugyanolyan tömege van, mint a csillagoknak, mert a csillagból jön létre. Ezenkívül a tudósok összes számítása nem jelzi előre az objektumhoz kapcsolódó globális eseményeket. Sőt, további milliárd éveken át galaxisunk kozmikus testei minden változás nélkül csendesen forognak e fekete lyuk körül. A tudósok által rögzített röntgenhullámok bizonyíthatják a Tejút közepén lévő lyuk létezését. És a legtöbb csillagász azt hiszi, hogy a fekete lyukak aktívan hatalmas mennyiségben bocsátják ki őket.

Galaxisunkban gyakran vannak csillagrendszerek, amelyek két csillagból állnak, és egyikük gyakran fekete lyukká válhat. Ebben a változatban a fekete lyuk elnyeli az útjában lévő összes testet, miközben az anyag forogni kezd körülötte, aminek következtében kialakul az úgynevezett gyorsulókorong. Egy funkciót nevezhetünk annak a ténynek, hogy növeli a forgás sebességét és megközelíti a középpontot. A röntgensugarat kibocsátó fekete lyuk közepébe esik az anyag, miközben maga az anyag elpusztul.

A bináris csillagrendszerek a legkorábbi jelöltek a fekete lyuk státuszra. Ilyen rendszerekben a legkönnyebb fekete lyukat találni, a látható csillag térfogata miatt kiszámíthatóak egy láthatatlan testvér mutatói is. Jelenleg a fekete lyuk státuszának legelső jelöltje lehet egy csillag a Cygnus csillagképből, amely aktívan röntgensugarat bocsát ki.

Az összes fentiekből következtetést vonva le a fekete lyukakról, azt mondhatjuk, hogy ezek nem annyira veszélyes jelenségek, természetesen a közvetlen közelség esetén a gravitációs erő miatt a világűrben a legerősebb tárgyak. Ezért azt mondhatjuk, hogy nem különböznek különösebben más testektől, fő jellemzőjük egy erős gravitációs mező.

Hatalmas számú elméletet javasoltak a fekete lyukak céljával kapcsolatban, amelyek közül néhány még abszurd is volt. Tehát egyikük szerint a tudósok úgy vélték, hogy a fekete lyukak új galaxisokat eredményezhetnek. Ez az elmélet azon a tényen alapul, hogy világunk meglehetősen kedvező hely az élet keletkezéséhez, de ha az egyik tényező megváltozik, az élet lehetetlen. Emiatt a fekete lyukak fizikai tulajdonságainak változásának szingularitása és jellemzői egy teljesen új univerzumot eredményezhetnek, amely jelentősen eltér a miénktől. De ez csak egy elmélet, és meglehetősen gyenge annak a ténynek köszönhető, hogy nincs bizonyíték a fekete lyukak ilyen hatására.

Ami a fekete lyukakat illeti, nemcsak felszívják az anyagot, hanem el is párologhatnak. Hasonló jelenség több évtizeddel ezelőtt is bebizonyosodott. Ez a párolgás oda vezethet, hogy a fekete lyuk elveszíti tömegét, majd teljesen eltűnik.

Mindez a legkisebb információ a fekete lyukakról, amelyeket az oldalon talál. Hatalmas mennyiségű érdekes információval rendelkezünk más űrjelenségekről is.

Tekintsük a titokzatosat és a láthatatlant fekete lyukak az univerzumban: érdekes tények, Einstein kutatásai, szupermasszív és köztes típusok, elmélet, szerkezet.

A világűr legérdekesebb és legtitokzatosabb tárgyai. Nagy a sűrűségük, és a gravitációs erő olyan hatalmas, hogy még a fény sem tud kilépni a határain túl.

Albert Einstein először beszélt a fekete lyukakról 1916-ban, amikor megalkotta az általános relativitáselméletet. Maga a kifejezés 1967-ben keletkezett John Wheeler jóvoltából. Az első fekete lyukat pedig 1971-ben "vették észre".

A fekete lyukak osztályozása három típust tartalmaz: csillag tömegű fekete lyukak, szupermasszív és közepes tömegű fekete lyukak. Feltétlenül nézze meg a fekete lyukakról szóló videót, hogy megtudjon sok érdekes tényt, és jobban megismerje ezeket a titokzatos kozmikus képződményeket.

Érdekes tények a fekete lyukakról

• Ha fekete lyukban vagy, akkor a gravitáció megnyújtja. De nem kell félni, mert meghal, mielőtt elérné a szingularitást. Egy 2012-es tanulmány azt sugallta, hogy a kvantumeffektusok az eseményhorizontot tűzfalzá változtatják, aminek köszönhetően halom halom lesz belőled.
• A fekete lyukak nem szívják be. Ezt a folyamatot egy vákuum okozza, amely nincs jelen ebben a formációban. Tehát a cucc csak esik.
• Az első fekete lyuk a Swan X-1 volt, amelyet Geiger pultos rakéták találtak. 1971-ben a tudósok rádiójelet kaptak a Cygnus X-1-től. Ez az objektum vita tárgyává vált Kip Thorne és Stephen Hawking között. Ez utóbbi úgy vélte, hogy ez nem fekete lyuk. 1990-ben beismerte vereségét.
• Apró fekete lyukak tűnhettek fel közvetlenül az Ősrobbanás után. A gyorsan forgó tér néhány régiót sűrű lyukakba szorított, kevésbé masszívak, mint a Napé.
• Ha a csillag túl közel kerül, szétszakadhat.
• Általános becslések szerint körülbelül egymillió csillag fekete lyuk van, amelynek tömege a nap háromszorosa.
• Ha összehasonlítja a húrelméletet és a klasszikus mechanikát, az első a masszív óriások több változatát eredményezi.

A fekete lyukak veszélye

Ha a csillagból kifogy az üzemanyag, elindíthatja az önpusztítás folyamatát. Ha tömege a nap háromszorosa volt, akkor a megmaradt mag neutroncsillaggá vagy fehér törpévé válik. De a nagyobb csillag fekete lyukká alakul át.

Ezek a tárgyak kicsik, de hihetetlenül sűrűek. Képzelje el, hogy van egy tárgy, amely akkora, mint egy város, de tömege a naptömeg háromszorosa. Ez hihetetlenül hatalmas gravitációs erőt hoz létre, amely vonzza a port és a gázt, növelve annak méretét. Meglepő módon több száz millió csillag fekete lyuk lehet benne.

Szupermasszív fekete lyukak

Természetesen az univerzumban semmi sem veri át a félelmetes szupermasszív fekete lyukakat. Több milliárdszor meghaladják a naptömeget. Úgy gondolják, hogy ilyen tárgyak szinte minden galaxisban léteznek. A tudósok még nem ismerik a kialakulási folyamat összes bonyodalmát. Valószínűleg a környező por és gáz tömegének felhalmozódása miatt nőnek.

Talán köszönhetik méretüket a kis fekete lyukak ezreinek összeolvadásával. Vagy egy egész csillagcsoport összeomolhat.

Fekete lyukak a galaxisok központjában

Olga Silchenko asztrofizikus egy szupermasszív fekete lyuk felfedezéséről az Andromeda-ködben, John Kormendy és sötét gravitációs testek kutatásával:

Az űrrádió források jellege

Anatolij Zasov asztrofizikus a szinkrotron sugárzásról, a távoli galaxisok magjaiban lévő fekete lyukakról és a semleges gázról:

Közbenső fekete lyukak

Nem olyan régen a tudósok új fajt találtak - közepes tömegű fekete lyukak (köztes). Akkor alakulhatnak ki, amikor a klaszterben lévő csillagok láncreakcióban ütköznek. Ennek eredményeként középre esnek, és szupermasszív fekete lyukat képeznek.

2014-ben a csillagászok egy köztes típust fedeztek fel egy spirálgalaxis karjában. Nagyon nehéz megtalálni őket, mert kiszámíthatatlan helyeken helyezkedhetnek el.

Mikrofekete lyukak

Eduard Boos fizikus az LHC biztonságáról, egy mikrobold lyuk születéséről és a membrán koncepciójáról:

Fekete lyuk elmélet

A fekete lyukak rendkívül masszív tárgyak, de viszonylag szerény helyet foglalnak el. Hatalmas gravitációjuk is van, megakadályozva, hogy a tárgyak (és még a fény is) elhagyják területüket. Közvetlenül nem lehet őket viszontlátni. A kutatóknak a fekete lyuk táplálásakor bekövetkező sugárzáshoz kell fordulniuk.

Érdekes módon előfordul, hogy a fekete lyuk felé haladó anyag visszapattan az esemény horizontjáról és kidobódik. Ebben az esetben fényes anyagsugarak képződnek, amelyek relativisztikus sebességgel mozognak. Ezek a kibocsátások nagy távolságokból kimutathatók.

- csodálatos tárgyak, amelyekben a gravitációs erő olyan hatalmas, hogy képes meghajlítani a fényt, deformálni a teret és torzítani az időt.

A fekete lyukakban három réteg különböztethető meg: a külső és belső eseményhorizont és a szingularitás.

A fekete lyuk eseményhorizontja az a határ, ahol a fénynek nincs esélye elmenekülni. Amint egy részecske átlépi ezt a vonalat, nem távozhat. A belső régiót, ahol a fekete lyuk tömege található, szingularitásnak nevezzük.

Ha a klasszikus mechanika szempontjából beszélünk, akkor semmi sem hagyhat fekete lyukat. De a quantum saját módosítást hajt végre. A lényeg az, hogy minden részecskének van egy antirészecskéje. Ugyanolyan tömegűek, de eltérő töltések vannak. Ha keresztezik egymást, megsemmisíthetik egymást.

Amikor egy ilyen pár az eseményhorizonton kívül keletkezik, akkor egyiküket be lehet vonni, a másik pedig eltolódik. Emiatt a horizont összezsugorodhat és a fekete lyuk összeomlik. A tudósok még mindig próbálják tanulmányozni ezt a mechanizmust.

Növekedés

Szergej Popov asztrofizikus a szupermasszív fekete lyukakról, a bolygó kialakulásáról és az anyag felhalmozódásáról a korai világegyetemben:

A leghíresebb fekete lyukak

Gyakran feltett kérdések a fekete lyukakról

Ha tágabban, akkor a fekete lyuk egy bizonyos terület a térben, amelyben olyan hatalmas tömeg koncentrálódik, hogy egyetlen tárgy sem kerülheti el a gravitációs hatást. Amikor a gravitációról van szó, az Albert Einstein által javasolt általános relativitáselméletre támaszkodunk. A vizsgált objektum részleteinek megértése érdekében lépésenként haladunk.

Képzeljük el, hogy egy bolygó felszínén vagy, és sziklát dobsz. Ha nincs meg a Hulk ereje, akkor nem lesz képes elegendő erőt kifejteni. Ekkor a kő egy bizonyos magasságba emelkedik, de a gravitációs nyomás hatására vissza fog omlani. Ha van egy zöld erős ember látens lehetősége, akkor képes az objektumot megfelelő gyorsításra adni, ennek köszönhetően teljesen elhagyja a gravitációs befolyás zónáját. Ezt menekülési sebességnek nevezzük.

Képletre bontva ez a sebesség a bolygó tömegétől függ. Minél nagyobb, annál erősebb a gravitációs rögzítés. Az indulási sebesség pontosan attól függ, hogy hol tartózkodik: minél közelebb van a központhoz, annál könnyebb kijutni. Bolygónk indulási sebessége 11,2 km / s, de 2,4 km / s.

Közelebb kerülünk a szórakoztató részhez. Tegyük fel, hogy van egy tárgya, amelynek hihetetlen tömegkoncentrációja van egy apró helyen. Ebben az esetben a menekülési sebesség meghaladja a fénysebességet. És tudjuk, hogy semmi sem mozog gyorsabban, mint ez a mutató, ami azt jelenti, hogy senki sem tud legyőzni egy ilyen erőt és elmenekülni. Még egy fénysugár sem képes rá!

Laplace már a 18. században töprengett a tömeg rendkívüli koncentrációján. Az általános relativitáselmélet után Karl Schwarzschild matematikai megoldást tudott találni az elmélet egyenletére egy hasonló objektum leírására. Oppenheimer, Wolkoff és Snyder (1930-as évek) tovább járult hozzá. Ettől a pillanattól kezdve az emberek komolyan elkezdték megvitatni ezt a témát. Világossá vált: amikor egy hatalmas csillagnak elfogy az üzemanyaga, nem képes ellenállni a gravitációs erőnek, és fekete lyukba kell omolnia.

Einstein elméletében a gravitáció a görbület megnyilvánulása a térben és időben. Az a tény, hogy a szokásos geometriai szabályok itt nem működnek, és a hatalmas tárgyak torzítják a téridőt. A fekete lyuk furcsa tulajdonságokkal rendelkezik, ezért torzulásai a legtisztábban láthatók. Például egy objektumnak "eseményhorizontja" van. Ez a lyuk vonalát jelző gömb felülete. Vagyis ha átlépi ezt a határt, akkor nincs visszaút.

Szó szerint ez az a hely, ahol a menekülési sebesség megegyezik a fénysebességgel. Ezen a helyen kívül a menekülési sebesség alacsonyabb a fénysebességnél. De ha a rakétád gyorsulni képes, akkor elegendő energia van a menekülésre.

Maga a horizont meglehetősen furcsa a geometria szempontjából. Ha messze vagy, akkor úgy tűnik számodra, hogy statikus felületet nézel. De ha közelebb kerülsz, rájössz, hogy fénysebességgel kifelé halad! Most már világos, miért könnyű belépni, de olyan nehéz elmenekülni. Igen, ez nagyon zavaró, mert a láthatár valójában mozdulatlanul áll, ugyanakkor fénysebességgel rohan. Olyan ez, mint Alice esetében, akinek a lehető leggyorsabban kellett futnia, hogy csak helyben tudjon maradni.

A horizontra való ütközéskor a tér és az idő olyan erős torzuláson megy keresztül, hogy a koordináták elkezdik leírni a sugárirányú távolság és a kapcsolási idő szerepét. Vagyis az "r", amely a távolságot jelöli a középponttól, ideiglenessé válik, és a "t" most felelős a "térbeliségért". Ennek eredményeként alacsonyabb r index mellett nem állíthatja meg a mozgást, ahogyan normális időben sem juthat be a jövőbe. Eljut egy szingularitásig, ahol r \u003d 0. Rakétákat dobhat, maximálisan beindíthatja a motort, de nem tud elmenekülni.

A "fekete lyuk" kifejezést John Archibald Wheeler találta ki. Előtte "lehűlt csillagoknak" hívták őket.

Emil Akhmedov fizikus a fekete lyukak, Karl Schwarzschild és az óriási fekete lyukak tanulmányozásáról:

Kétféle módon lehet kiszámítani, hogy mekkora valami. Megnevezheti a misét vagy azt, hogy a terület mennyit foglal el. Ha az első kritériumot vesszük, akkor a fekete lyuk tömegességének nincs külön korlátja. Bármilyen mennyiség felhasználható, amíg képes a kívánt sűrűségre tömöríteni.

E formációk többsége hatalmas csillagok halála után jelent meg, így számíthatunk arra, hogy súlyuknak azonosnak kell lennie. Az ilyen lyukak tipikus tömegének a nap 10-szeresének kell lennie - 10 31 kg. Ezenkívül minden galaxisnak egy központi szupermasszív fekete lyuknak kell lennie, amelynek tömege milliószor nagyobb, mint a napé - 10 36 kg.

Minél masszívabb a tárgy, annál nagyobb tömeget takar. A horizont sugara és tömege egyenesen arányos, vagyis ha egy fekete lyuk 10-szer nagyobb súlyú, mint egy másik, akkor annak sugara tízszer nagyobb. A naptömegű lyuk sugara 3 km, és ha milliószor nagyobb, akkor 3 millió km. Hihetetlenül hatalmas dolgoknak tűnnek. De ne felejtsük el, hogy ezek a csillagászat szokásos fogalmai. A nap sugara eléri a 700 000 km-t, a fekete lyuk pedig négyszer több.

Tegyük fel, hogy nincs szerencséd, és a hajód menthetetlenül halad a szupermasszív fekete lyuk felé. Nincs értelme harcolni. Csak kapcsolja le a motorokat és halad az elkerülhetetlen felé. Mi várható

Kezdjük nulla gravitációval. Szabad esésben vagy, így a legénység, a hajó és az összes részlet súlytalan. Minél közelebb kerül a lyuk közepéhez, annál erősebbek az árapály gravitációs erői. Például a lábad közelebb van a középponthoz, mint a fejed. Aztán kezded érezni, hogy nyújtózkodsz. Ennek eredményeként egyszerűen szét fog szakadni.

Ezek az erők addig nem feltűnőek, amíg el nem érkezik 600 000 km távolságra a központtól. Ez a láthatár után következik. De egy hatalmas tárgyról beszélünk. Ha beleesik egy naptömegű lyukba, akkor az árapályerők 6000 km-re söpörnek le a központtól és széttépik, mielőtt a láthatárra kerülne (ezért küldünk egy nagyba, hogy már a lyuk belsejében meghalhasson, és ne útközben) ...

Mi van benne? Utálok csalódást okozni, de semmi figyelemre méltó. Egyes tárgyak torzulhatnak, és semmi más nem szokatlan. A horizonton való átkelés után is látni fogja körülötted a dolgokat, ahogy veled mozognak.

Mennyi időbe telik? Minden a távolságtól függ. Tegyük fel például, hogy egy olyan pihenőhelyről indul, ahol a szingularitás a lyuk sugárának 10-szerese. Mindössze 8 percet vesz igénybe, hogy megközelítse a horizontot, majd további 7 másodpercet vesz igénybe, hogy belépjen a szingularitásba. Ha egy kis fekete lyukba esik, minden gyorsabban fog történni.

Amint átlép a láthatáron, rakétákat lőhet, sikoltozhat és sírhat. 7 másodperc áll rendelkezésedre minderre, amíg el nem éred a szingularitást. De semmi sem ment meg. Tehát csak élvezze az utat.

Tegyük fel, hogy el vagy ítélve, és lyukba esel, a barátod / barátnőd pedig messziről figyeli. Nos, ő másképp fogja látni a dolgokat. Észre fogja venni, hogy a láthatárhoz közelebb lassítja a tempóját. De még akkor is, ha az ember száz évig ül, nem várja meg, amíg eléred a láthatárt.

Próbáljuk megmagyarázni. Összeomló csillagból fekete lyuk keletkezhetett. Mivel az anyag összeomlik, Kirill (hadd legyen a barátod) látja annak csökkenését, de soha nem fogja észrevenni a láthatár közeledtét. Ezért hívták őket "fagyott csillagoknak", mert úgy tűnik, hogy bizonyos sugárral megfagynak.

Mi a helyzet? Nevezzük ezt optikai csalódásnak. Nincs szükség a végtelenségre, hogy lyukat képezzen, és nem is kell átkelnie a láthatáron. Ahogy közeledsz, a fénynek hosszabb ideig kell eljutnia Kirillig. Pontosabban: az átmenetetek valós idejű sugárzása örökre rögzül a láthatáron. Régóta átlépte a vonalat, és Kirill még mindig figyeli a fényjelzést.

Vagy megközelítheti a másik oldalról. Az idő tovább húzódik a láthatár közelében. Például van egy szuper erős hajód. Sikerült közelebb jutni a láthatárhoz, ott maradni pár percig, és élve kijutni Kirillhez. Kit fogsz látni? Idős ember! Végül is számodra az idő sokkal lassabban telt.

Mi igaz akkor? Illúzió vagy időjáték? Mindez a fekete lyuk leírásakor használt koordináta-rendszertől függ. Ha a Schwarzschild-koordinátákra támaszkodik, akkor amikor átlép a horizonton, az időkoordinátát (t) a végtelennel egyenlítjük. De ennek a rendszernek a mutatói homályos képet adnak arról, mi történik a tárgy közelében. A láthatáron minden koordináta torz (szingularitás). De mindkét koordináta-rendszert használhatja, így a két válasz érvényes.

A valóságban egyszerűen láthatatlanná válik, és Cyril már akkor sem látja Önt, ha sok idő eltelt. Ne felejtsd el a vöröseltolódást. A megfigyelt fényt egy bizonyos hullámhosszon bocsátja ki, de Kirill hosszabb ideig látja. A hullámok meghosszabbodnak, amikor közelednek a láthatárhoz. Ne felejtsük el, hogy bizonyos fotonokban sugárzás lép fel.

Például az átmenet pillanatában elküldi az utolsó fotont. Bizonyos véges időben (kb. Egy óra egy szupermasszív fekete lyuk esetén) eléri Kirillet.

Természetesen nem. Ne felejtsük el, hogy van eseményhorizont. Csak erről a területről nem lehet kijutni. Elég csak nem megközelíteni és nyugodtnak érezni magát. Sőt, biztonságos távolságból ez az objektum nagyon hétköznapinak tűnik.

Hawking információs paradoxonja

Emil Akhmedov fizikus a gravitáció elektromágneses hullámokra gyakorolt \u200b\u200bhatásáról, a fekete lyukak információs paradoxonáról és a kiszámíthatóság elvéről a tudományban:

Ne essen pánikba, mivel a Nap soha nem alakul át ilyen objektummá, mert egyszerűen nincs elég tömege. Sőt, további 5 milliárd évig megőrzi jelenlegi megjelenését. Ezután a vörös óriás színpadára lép, elnyelte a Merkúrot, a Vénuszt és jól megsütötte bolygónkat, majd közönséges fehér törpévé válik.

De engedjük meg magunkat a fantáziának. Tehát a nap fekete lyuk lett. Először is, a sötétség és a hideg azonnal beborít bennünket. A földet és más bolygókat nem szívják be a lyukba. A normál pályájukon folytatják az új objektum keringését. Miért? Mivel a láthatár csak 3 km-t fog elérni, és a gravitáció nem képes velünk mit kezdeni.

Igen. Természetesen nem támaszkodhatunk a látható megfigyelésre, mivel a fény nem tud elmenekülni. De vannak közvetett bizonyítékok. Például lát egy területet, ahol fekete lyuk lehet. Hogyan ellenőrizhetem ezt? Kezdje a tömeg mérésével. Ha látja, hogy túl sok van belőle egy területen, vagy láthatatlannak tűnik, akkor jó úton jár. Két keresési pont van: a galaktikus központ és a röntgen binárisok.

Így hatalmas galaxisokban hatalmas központi tárgyakat találtak, amelyek magtömege milliótól egymilliárd napig terjed. A tömeg kiszámítása a csillagok és a gáz forgási sebességének megfigyelésével történik a központ körül. Minél gyorsabb, annál nagyobb tömegnek kell lennie ahhoz, hogy pályájukon maradhassanak.

Ezeket a hatalmas tárgyakat két ok miatt tekintik fekete lyukaknak. Nos, egyszerűen nincs több lehetőség. Nincs masszívabb, sötétebb és tömörebb. Ezenkívül létezik egy elmélet, miszerint minden aktív és nagy galaxis közepén egy ilyen szörnyeteg található. Ez mégsem 100% -os bizonyíték.

De az elméletet az utóbbi két megállapítás is alátámasztja. A legközelebbi aktív galaxis közelében egy „vízmaser” rendszert (a mikrohullámú sugárzás erőteljes forrását) figyeltek fel a mag közelében. Interferométer segítségével a tudósok megmutatták a gázsebességek eloszlását. Vagyis fél fényéven belül megmérték a sebességet a galaktikus központban. Ez segített nekik megérteni, hogy egy hatalmas tárgy van bent, amelynek sugara eléri a fél fény évet.

A második lelet még meggyőzőbb. A röntgensugarakat használó kutatók a galaktikus mag spektrális vonalába botlottak, jelezve a közeli atomok jelenlétét, amelyek sebessége hihetetlenül nagy (1/3 fény). Ezenkívül a sugárzás megfelelt a vörös eltolódásnak, amely megfelel a fekete lyuk horizontjának.

Egy másik osztály megtalálható a Tejútrendszerben. Ezek csillag fekete lyukak, amelyek szupernóva-robbanás után keletkeznek. Ha külön léteznének, akkor még a közelükben is alig vettük volna észre. De szerencsénk van, mert a legtöbb bináris rendszerben létezik. Könnyű megtalálni őket, mivel a fekete lyuk meghúzza szomszédjának tömegét, és a gravitáció által befolyásolja. Az "elszakadt" anyag egy olyan akkreditációs lemezt alkot, amelyben minden felmelegszik, ami azt jelenti, hogy erős sugárzást hoz létre.

Tegyük fel, hogy sikerült bináris rendszert találnia. Hogyan lehet megérteni, hogy a kompakt tárgy fekete lyuk? Újra a misére térve. Ehhez mérje meg a közeli csillag keringési sebességét. Ha a tömeg hihetetlenül hatalmas ilyen kicsi méretben, akkor nincs több lehetőség.

Ez egy összetett mechanizmus. Stephen Hawking hasonló témát érintett még az 1970-es években. Azt mondta, hogy a fekete lyukak nem teljesen "fekete". Vannak olyan kvantummechanikai hatások, amelyek sugárzást idéznek elő. Fokozatosan a lyuk zsugorodni kezd. A sugárzás sebessége csökkenő tömeggel növekszik, így a lyuk egyre többet bocsát ki, és felgyorsítja az összenyomás folyamatát, amíg fel nem oldódik.

Ez azonban csak elméleti séma, mert senki sem tudja biztosan megmondani, mi történik az utolsó szakaszban. Vannak, akik úgy gondolják, hogy kicsi, de stabil lábnyom marad. A modern elméletek még nem álltak elő jobbal. De maga a folyamat hihetetlen és bonyolult. Görbült téridőben kell kiszámítani a paramétereket, és maguk az eredmények nem igazolhatók a szokásos körülmények között.

Itt használhatja az energiatakarékosság törvényét, de csak rövid ideig. Az univerzum a semmiből képes energiát és tömeget létrehozni, de csak nekik kell gyorsan eltűnniük. Az egyik megnyilvánulás a vákuumingadozás. Részecskék és antirészecskék párjai a semmiből nőnek ki, bizonyos ideig rövid ideig léteznek és kölcsönös pusztulásban elpusztulnak. Amikor megjelennek, az energiaegyensúly megszakad, de az eltűnés után minden helyreáll. Fantasztikusnak tűnik, de ezt a mechanizmust kísérletileg megerősítették.

Tegyük fel, hogy az egyik vákuumingadozás a fekete lyuk horizontja közelében hat. Talán az egyik részecske befelé esik, míg a másik elmenekül. A megszökött nő magával viszi a lyuk energiájának egy részét, és a megfigyelő szemébe kerülhet. Úgy tűnik számára, hogy a sötét tárgy éppen felszabadított egy részecskét. De a folyamat megismétlődik, és folyamatos sugárzást látunk a fekete lyukból.

Már mondtuk, hogy Cyril úgy gondolja, hogy a végtelenre van szükséged ahhoz, hogy átlépj a láthatáron. Emellett megemlítették, hogy a fekete lyukak véges időintervallum után elpárolognak. Vagyis ha eléred a láthatárt, a lyuk eltűnik?

Nem. Amikor leírtuk Kirill megfigyeléseit, nem beszéltünk a párolgási folyamatról. De ha ez a folyamat jelen van, akkor minden megváltozik. A barátod látni fogja, hogy pontosan a párolgás pillanatában repülsz a láthatáron. Miért?

Optikai csalódás uralja Cyrilt. Az eseményhorizont által kibocsátott fény sokáig tart, amíg eléri a barátját. Ha a lyuk örökké tart, akkor a fény végtelenül sokáig kialszik, és Kirill nem várja meg az átmenetet. De ha a lyuk elpárolog, akkor semmi sem állítja le a fényt, és a sugárrobbanás pillanatában eljut a sráchoz. De már nem érdekel, mert régen halt meg egyedülállóságban.

Van egy érdekes vonás az általános relativitáselmélet képleteiben - szimmetria az időben. Például bármely egyenletben elképzelhető, hogy az idő visszafelé folyik, és más, de mégis helyes megoldást kap. Ha ezt az elvet alkalmazza a fekete lyukakra, fehér lyuk születik.

A fekete lyuk egy olyan sajátos terület, ahonnan semmi nem kerülhet ki. De a második lehetőség egy fehér lyuk, amelybe semmi nem eshet. Valójában mindent taszít. Bár matematikai szempontból minden simán néz ki, de ez nem bizonyítja létüket a természetben. Valószínűleg nincsenek ott, valamint a megismerés módja.

Eddig a pontig beszéltünk a fekete lyukak klasszikusairól. Nem forognak és nincs elektromos töltésük. De ellenkező esetben a legérdekesebb kezdődik. Például bejuthat, de elkerülheti a szingularitást. Sőt, "belső" képes érintkezni a fehér lyukkal. Vagyis egyfajta alagútban találja magát, ahol a fekete lyuk a bejárat, a fehér pedig a kijárat. Ezt a kombinációt féreglyuknak hívják.

Érdekes módon egy fehér lyuk bárhol lehet, akár egy másik univerzumban is. Ha tudjuk, hogyan kell kezelni az ilyen féregjáratokat, akkor biztosítjuk a gyors szállítást az űr bármely területére. És még hűvösebb az időutazás képessége.

De ne csomagolja be a hátizsákját, amíg nem tud néhány dolgot. Sajnos nagy a valószínűsége annak, hogy nincsenek ilyen formációk. Azt már mondtuk, hogy a fehér lyukak matematikai képletekből származnak, nem valódi és megerősített tárgyak. És az összes megfigyelt fekete lyuk létrehozza az anyag hullását, és nem képez féreglyukakat. A végső állomás pedig a szingularitás.

De egy igazi féregjáratból sem hiányzik a stabilitás. Egy kisebb fennakadás (például az utazás) összeomláshoz vezethet. Nem hiszel nekem? Akkor mi van a biztonsággal? A stabil féreglyuk nem nyújt kényelmes utazást. A benne lévő sugárzás (reliktum, csillag stb.) Nagy frekvenciákon szinkronban van. Az ilyen helyre való belépés önkéntes beleegyezés a sütéshez.

A fekete lyukak és féregjáratok megfigyelési megnyilvánulásai

Alekszandr Szatszkij asztrofizikus a Fourier-transzformációról, a Radioastron interferométerről és a nem triviális topológiájú tárgyakról: