Det svarta hålet är det mest mystiska objektet i universum.

Det gränslösa universum är fullt av hemligheter, gåtor och paradoxer. Trots det faktum att modern vetenskap har gjort ett stort steg framåt i utforskningen av rymden, är mycket i denna stora värld oförståelig för människans uppfattning om världen. Vi vet mycket om stjärnor, nebulae, kluster och planeter. Men i universets storhet finns sådana föremål, vars existens vi bara kan gissa. Vi vet till exempel väldigt lite om svarta hål. Grundläggande information och kunskaper om typen av svarta hål bygger på antaganden och gissningar. Astrofysiker, kärnforskare har kämpat med denna fråga i mer än ett dussin år. Vad är ett svart hål i rymden? Vad är typen av sådana föremål?

Svart hål

Talar om svarta hål på enkelt språk

För att föreställa sig hur ett svart hål ser ut, räcker det med att se tågets svans gå in i tunneln. Signalljus på den sista bilen när tåget går djupare in i tunneln kommer att minska i storlek tills de helt försvinner från sikten. Med andra ord är dessa föremål där, på grund av monstrous attraktion, försvinner jämnt ljus. Elementära partiklar, elektroner, protoner och fotoner kan inte övervinna den osynliga barriären, de faller i den svarta avgrunden av obefintlighet, därför kallades ett sådant hål i rymden svart. Det finns inte det minsta ljusa området inuti det, solid svarthet och oändlighet. Det som är på andra sidan det svarta hålet är okänt.

Denna rymdsugare har enorm gravitation och kan absorbera en hel galax med alla kluster och superkluster av stjärnor, med nebulae och med mörk materia att starta. Hur är detta möjligt? Det är bara att gissa. Fysiska lagar som är kända för oss i detta fall sprungar sig ihop i sömmarna och ger inte en förklaring till de processer som äger rum. Kärnan i paradoxen är att i denna del av universum bestäms gravitationsinteraktionen hos kroppar av deras massa. Processen för absorption av ett objekt av en annan påverkas inte av deras kvalitativa och kvantitativa sammansättning. Partiklar, som har nått en kritisk mängd i ett visst område, skriver in en annan nivå av interaktion, där gravitationskrafter blir attraktionskraft. Kroppen, föremålet, substansen eller materien som påverkas av tyngdkraften börjar krympa och nå en enorm densitet.

Cirka sådana processer inträffar under bildandet av en neutronstjärna, där stellär materia under inverkan av inre tyngdkraften komprimeras i volym. Frielektroner kombinerar med protoner för att bilda elektriskt neutrala partiklar - neutroner. Tätheten av detta ämne är enorm. En partikel av materia storleken på en bit raffinerad socker har en vikt av miljarder ton. Här är det lämpligt att komma ihåg den allmänna relativitetsteorin där utrymme och tid är kontinuerliga kvantiteter. Följaktligen kan kompressionsprocessen inte stoppas halvvägs och har därför ingen gräns.

Svart hål

Potentiellt ser ett svart hål ut som ett hål där det kan finnas en övergång från ett segment av rymden till ett annat. Samtidigt förändras egenskaperna för rymden och tiden i sig och vrider sig in i en rymdtidstrakt. När man når botten av denna tratt faller varje sak i kvant. Vad är på den andra sidan av det svarta hålet, det här jättehålet? Kanske finns det ett annat annat utrymme där andra lagar gäller och tiden flyter i motsatt riktning.

I samband med relativitetsteorin är teorin om ett svart hål följande. Utrymmet, där gravitationskrafterna har pressat någon roll till den mikroskopiska storleken, har en enorm dragningskraft, vars storlek ökar till oändligheten. En tidsklocka visas och rymden är böjd och stänger vid en punkt. Objekt som absorberas av ett svart hål kan inte motstå kraften i denna monströsa dammsugare. Även ljusets hastighet, vilken kvant har, tillåter inte elementära partiklar att övervinna attraktionskraften. Varje kropp som har kommit till en sådan punkt upphör att vara ett materiellt föremål, som sammanfaller med rymdtidbubblan.

Absorption av föremål med ett svart hål

Svarta hål i vetenskap

Om du frågar, hur bildas svarta hål? Definitivt svar kommer inte att vara. Det finns många paradoxer och motsägelser i universum som inte kan förklaras ur vetenskapens synvinkel. Einsteins relativitetsteori tillåter endast teoretiskt att förklara typen av sådana föremål, men i detta fall är kvantmekanik och fysik tyst.

Att försöka förklara de processer som sker enligt fysikens lagar, så kommer bilden att se ut så här. Föremålet är format som ett resultat av den kolossala gravitations-sammandragningen av en massiv eller supermassiv kosmisk kropp. Denna process har ett vetenskapligt namn - gravitationskollaps. Uttrycket "svart hål" lät först i vetenskapen 1968, när amerikanska astronomen och fysikern John Wheeler försökte förklara tillståndet för stjärnkollaps. Enligt hans teori, i stället för en massiv stjärna utsatt för en gravitationskollaps, uppstår ett rumsligt och temporärt misslyckande, där ständigt växer kompressionsakter. Allt som stjärnan gjordes av går in i sig själv.

Black hole evolution

Denna förklaring tillåter oss att dra slutsatsen att naturen hos svarta hål inte på något sätt är kopplad till de processer som förekommer i universum. Allt som händer inom detta objekt återspeglar inte på något sätt på det omgivande rummet med en "MEN". Gravitationskraften i ett svart hål är så starkt att det böjer utrymme och tvingar galaxer att rotera runt svarta hål. Följaktligen blir det tydligt orsaken till att galaxerna har formen av spiraler. Hur lång tid det tar för den enorma Vintergatan galaxen att försvinna i avgrunden av ett supermassivt svart hål är okänt. Ett nyfiken faktum är att svarta hål kan förekomma när som helst i yttre rymden, där idealiska förhållanden skapas för detta. En sådan vik av tid och rymd eliminerar de enorma hastigheter som stjärnorna roterar och rör sig i galaxens utrymme. Tid i ett svart hål strömmar i en annan dimension. Inom detta område är inga tyngdighetslagar tolkbara ur fysikens synvinkel. Detta tillstånd kallas singulariteten av det svarta hålet.

Sammansättningen av det svarta hålet

Svarta hål visar inga externa identitetsskyltar, deras existens kan bedömas av beteendet hos andra rymdobjekt som påverkas av gravitationsfält. Hela bilden av kampen för liv och död sker på gränsen till ett svart hål, som är täckt av ett membran. Denna imaginära yta av tratten kallas "händelsehorisonten". Allt som vi ser till denna gräns är konkret och materiellt.

Black Hole Scenarios

Att utveckla John Wheelers teori kan vi dra slutsatsen att hemligheten hos svarta hål är mer sannolikt inte i färd med bildandet. Bildandet av ett svart hål beror på fallet av en neutronstjärna. Dessutom måste massan av ett sådant föremål överstiga solens massa tre eller flera gånger. Neutronstjärnan krymper tills dess eget ljus inte längre kan bryta sig fritt från gravitationens snäva omfamning. Det finns en gränsgräns i storlek som en stjärna kan krympa, vilket ger ett svart hål. Denna radie kallas gravitationsradiusen. Massiva stjärnor i sista stadiet av deras utveckling borde ha en gravitationsradie på flera kilometer.

Gravitations kollaps

Idag har forskare fått indirekt bevis på förekomst av svarta hål i ett dussin röntgenstrålningstjärnor. Röntgenstjärnor, en pulsar eller en burster har inte en solid yta. Dessutom är deras massa större än massan av de tre solarna. Det nuvarande tillståndet i yttre rymden i konstellationen Cygnus - röntgenstjärnan Cygnus X-1, gör det möjligt att spåra bildandet av dessa nyfikna föremål.

Baserat på forskning och teoretiska antaganden finns det idag fyra vetenskapliga scenarier för bildandet av svarta stjärnor:

  • gravitationskollaps av en massiv stjärna vid det sista stadiet av dess utveckling;
  • sammanfallet av galaxens centrala region;
  • bildandet av svarta hål i Big Bangs process
  • bildandet av kvantsvarta hål.

Det första scenariot är det mest realistiska, men antalet svarta stjärnor som vi känner till idag överstiger antalet kända neutronstjärnor. Och universums ålder är inte så stor att så många massiva stjärnor skulle kunna gå igenom hela utvecklingsprocessen.

Utvecklingen av stjärnor - bildandet av ett svart hål

Det andra scenariot har rätt till liv, och det finns ett levande exempel - det supermassiva svarta hålet Skytten A *, som ligger inbäddat i mitten av vår galax. Massan av detta objekt är 3,7 mass av solen. Mekanismen i detta scenario liknar scenariot av en gravitationskollaps med den enda skillnaden att en interstellär gas, snarare än en stjärna, är föremål för kollaps. Under inverkan av gravitationskrafter komprimeras gas till en kritisk massa och densitet. Vid det kritiska ögonblicket söndergörs materia i kvanta och bildar ett svart hål. Denna teori är emellertid tvivelaktig, sedan nyligen astronomer vid Columbia University har identifierat de svarta hålet Satellites A * -satelliterna. De visade sig vara många små svarta hål, som förmodligen bildades på ett annat sätt.

Svart hål i mitten av galaxen

Det tredje scenariot är mer teoretiskt och är förknippat med Big Bang-teorin. Vid universumsformationen genomgick en del materia och gravitation fält fluktuationer. Med andra ord gick processerna på ett annat sätt, inte kopplade till kända processer för kvantmekanik och kärnfysik.

Det senare scenariot är inriktat på fysiken i en kärn explosion. I samband med materia i processen av kärnreaktioner under inverkan av gravitationskrafter sker en explosion, i stället för vilken ett svart hål bildas. Materiell exploderar inåt och absorberar alla partiklarna.

Förekomsten och utvecklingen av svarta hål

Att ha en ungefärlig uppfattning om naturen hos sådana konstiga rymdobjekt är något annat intressant. Vad är de sanna dimensionerna av svarta hål, hur fort växer de? Storlekarna av svarta hål bestäms av deras gravitationsradie. För svarta hål bestäms raden av ett svart hål av sin massa och kallas Schwarzschild-raden. Till exempel, om ett föremål har en massa som motsvarar vår planets massa, så är Schwarzschild-raden i detta fall 9 mm. Vår huvudkropp har en radie på 3 km. Den genomsnittliga densiteten hos ett svart hål bildat i stället för en stjärna med en massa av 108 av solens massa kommer att ligga nära vattentätheten. Radien för sådan utbildning kommer att vara 300 miljoner kilometer.

Gravitationsradie

Det är troligt att sådana jätte svarta hål ligger i centrum av galaxerna. Hittills är 50 galaxer kända, i mitten av vilka är stora temporära och rumsliga brunnar. Massan av sådana jättar är miljarder solens massa. Man kan bara föreställa sig vad en kolossal och monströs dragningskraft har ett sådant hål.

När det gäller små hål är det mini-objekt vars radius når obetydliga värden, endast 10 ² ² cm. En sådan krummans massa är 10 gr. Sådana formationer uppstod vid Big Bang, men med tiden ökade de i storlek och flaunt sig idag i yttre rymden som monster. Villkoren för att bildandet av små svarta hål ägde rum, forskare idag försöker återskapa i markbundna förhållanden. För dessa ändamål utförs experiment i elektronkollider, genom vilka elementära partiklar accelereras till ljusets hastighet. De första experimenten fick i laboratorieförhållanden en kvark-gluonplasma, som fanns vid början av universumsbildning. Sådana experiment tyder på att ett svart hål på jorden är en fråga om tid. En annan sak är huruvida en sådan prestation av humanvetenskap kommer att bli en katastrof för oss och för vår planet. Genom att skapa ett konstgjort svart hål kan vi öppna Pandoras låda.

Elektronisk kolliderare

Nya observationer av andra galaxer har gjort det möjligt för forskare att upptäcka svarta hål, vars storlek överstiger alla tänkbara förväntningar och antaganden. Den utveckling som förekommer med sådana objekt gör det möjligt för oss att bättre förstå hur massan av svarta hål växer, vad dess verkliga gräns är. Forskare har dragit slutsatsen att alla kända svarta hål har vuxit till sin verkliga storlek inom 13-14 miljarder år. Skillnaden i storlek beror på densiteten i det omgivande rummet. Om ett svart hål har tillräckligt med mat inom tyngdgraden, växer den som jäst och når en massa hundratals och tusentals solmassor. Därför de gigantiska dimensionerna hos sådana föremål som ligger i centrum av galaxerna. Ett massivt kluster av stjärnor, stora massor av interstellär gas är riklig mat för tillväxt. När galaxerna slås samman kan svarta hål sammanfogas och bilda ett nytt supermassivt objekt.

Typer av svarta hål

Att döma genom analysen av evolutionära processer är det vanligt att skilja mellan två klasser av svarta hål:

  • föremål med en massa av 10 gånger solmassan;
  • massiva föremål, vars massa är hundratusentals miljarder solmassor.

Det finns svarta hål med en genomsnittlig mellanmassa på 100-10 tusen gånger solens massa, men deras natur är fortfarande okänd. Det finns ungefär ett sådant objekt per galax. Studien av röntgenstjärnor gjorde det möjligt att hitta två medelstora svarta hål på en gång på ett avstånd av 12 miljoner ljusår i galaxen M82. Massan av ett objekt varierar i intervallet 200-800 solmassor. Ett annat objekt är mycket större och har en massa på 10-40 tusen solmassor. Ödet av sådana föremål är intressant. De ligger nära stjärnkluster, som gradvis lockar sig till ett supermassivt svart hål beläget i galaxens centrala del.

Vår planet och svarta hål

Trots sökandet efter en ledtråd om naturen hos svarta hål är den vetenskapliga världen oroad över det svarta håls plats och roll i vägen för Vintergatan och framför allt i planetens öde. Den tid- och rymdveck som finns i mitten av Vintergatan absorberar gradvis alla föremål som befinner sig runt. Miljoner stjärnor och trillioner ton interstellär gas har redan absorberats i det svarta hålet. Med tiden kommer linjen att nå Cygnus och Skyttens armar, där solsystemet ligger, med en räckvidd på 27 tusen ljusår.

Black Hole och Vintergatan

Ett annat närliggande supermassivt svart hål ligger i den centrala delen av Andromeda-galaxen. Det är cirka 2,5 miljoner ljusår borta från oss. Förmodligen, tills vårt objekt Skytten A * sväljer sin egen galax, borde vi förvänta oss sammanslagning av två närliggande galaxer. Följaktligen kommer sammanslagningen av två supermassiva svarta hål i en hel, fruktansvärd och monstrous i storlek, att uppstå.

En helt annan sak - små svarta hål. Att absorbera planeten Jorden är ganska ett svart hål med en radie av ett par centimeter. Problemet är att en svart hål i naturen är ett helt ansiktslöst föremål. Ingen strålning eller strålning utgår från livmodern, därför är det ganska svårt att märka ett sådant mystiskt objekt. Bara på nära håll kan vi upptäcka en krökning av bakgrundsbelysningen, vilket indikerar att det finns ett hål i rymden i denna universitetsregion.

Black hole fusion

Hittills har forskare funnit att det svarta hålet närmast jorden är V616 Monocerotis-objektet. Monsteret ligger 3000 ljusår från vårt system. I storlek är detta en stor formation, dess massa är 9-13 solmassor. Ett annat nära objekt som hotar vår värld är det svarta hålet Gygnus X-1. Med detta monster separeras vi med ett avstånd på 6000 ljusår. Svarta hål upptäcks i vårt grannskap ingår i det binära systemet, dvs. existerar i närheten av stjärnan som matar det omättliga objektet.

slutsats

Förekomsten i rymden av sådana mystiska och mystiska föremål som svarta hål tvingar naturligtvis oss att vara på vakten. Men allt som händer med svarta hål sker ganska sällan, om vi tar hänsyn till universums ålder och stora avstånd. I 4,5 miljarder år är solsystemet i viloläge, existerande enligt lag som är känt för oss. Under denna tid har ingenting av det slag uppträtt, ej heller har utrymmet förvrängt eller tidernas veck nära solsystemet. Det finns förmodligen inga lämpliga förutsättningar för detta. Den delen av Vintergatan, där solens stjärnsystem ligger, är en lugn och stabil del av rymden.

Jord och svart hål

Forskare antar tanken att utseendet på svarta hål inte är av misstag. Sådana objekt utför i universum rollen som orderlösa som förstör överskottet av kosmiska kroppar. När det gäller själva monsterets öde är deras utveckling ännu inte fullt ut förstådd. Существует версия, что черные дыры не вечны и на определенном этапе могут прекратить свое существование. Уже ни для кого не секрет, что такие объекты представляют собой мощнейшие источники энергии. Какая это энергия и в чем она измеряется - это другое дело.

Стивен Хокинг

Стараниями Стивена Хокинга науке была предъявлена теория о то, что черная дыра все-таки излучает энергию, теряя свою массу. В своих предположениях ученый руководствовался теорией относительности, где все процессы взаимосвязаны друг с другом. Ничего просто так не исчезает, не появившись в другом месте. Любая материя может трансформироваться в другую субстанцию, при этом один вид энергии переходит на другой энергетический уровень. Так, может быть, обстоит дело и с черными дырами, которые являются переходным порталом, из одного состояния в другое.