Манай орчлон ертөнцийн хамгийн нууцлаг, оньсого мэт одон орны биетүүд болох хар нүхнүүд нээгдсэн цагаасаа эхлэн эрдэмтдийн анхаарлыг татаж, шинжлэх ухааны уран зөгнөлт зохиолчдын уран сэтгэмжийг хөдөлгөсөөр ирсэн. Хар нүх гэж юу вэ, тэд юуг төлөөлдөг вэ? Хар нүхнүүд нь сөнөсөн одууд бөгөөд физик шинж чанараараа маш өндөр нягтралтай, тийм хүчтэй таталцалтай тул гэрэл хүртэл гарч чадахгүй.
Хар нүхийг нээсэн түүх
Анх удаа хар нүхнүүд бодит нээлт болохоос нь өмнө онолын хувьд оршин тогтнохыг 1783 онд нэгэн Д.Мишель (Чөлөөт цагаараа одон орон судлал сонирхдог Йоркшир гүнлэгийн англи санваартан) санал болгожээ. Түүний тооцоолсноор, хэрэв бид өөрсдийнхөөхийг аваад (орчин үеийн компьютерийн хэлээр бол архивлах) 3 км радиус руу шахвал гэрэл хүртэл гарч чадахгүй тийм том (зүгээр л асар том) таталцлын хүч бий болно. . "Хар нүх" гэсэн ойлголт ингэж гарч ирсэн боловч үнэндээ энэ нь хар биш ч гэсэн бидний бодлоор "хар нүх" гэсэн нэр томъёо илүү тохиромжтой байх болно, учир нь энэ нь гэрэл байхгүй байх явдал юм.
Хожим 1918 онд агуу эрдэмтэн Альберт Эйнштейн харьцангуйн онолын хүрээнд хар нүхний асуудлын талаар бичсэн байдаг. Гэвч 1967 онд л Америкийн астрофизикч Жон Уилерийн хүчин чармайлтаар хар нүхний тухай ойлголт эрдэм шинжилгээний хүрээлэлд байр сууриа олж авсан юм.
Гэсэн хэдий ч Д.Мишель, Альберт Эйнштейн, Жон Уилер нар өөрсдийн бүтээлдээ эдгээр нууцлаг селестиел биетүүд сансар огторгуйд зөвхөн онолын хувьд оршин байдаг гэж таамаглаж байсан ч хар нүхний жинхэнэ нээлт 1971 онд болсон. Анх дурангаар анзаарагдсан.
Хар нүх ийм л харагддаг.
Сансарт хар нүх хэрхэн үүсдэг
Астрофизикээс бидний мэдэж байгаагаар бүх одод (манай нарыг оруулаад) түлшний нөөц багатай байдаг. Хэдийгээр оддын амьдрал хэдэн тэрбум гэрлийн жил үргэлжилж болох ч эрт орой хэзээ нэгэн цагт энэхүү нөхцөлт түлшний нөөц дуусч, од "унтардаг". Одны "бүдгэрэх" үйл явц нь эрчимтэй урвал дагалддаг бөгөөд энэ үед од нь мэдэгдэхүйц өөрчлөлтөд орж, хэмжээнээсээ хамааран цагаан одой, нейтрон од эсвэл хар нүх болж хувирдаг. Түүгээр ч барахгүй гайхалтай хэмжээтэй хамгийн том одод ихэвчлэн хар нүх болж хувирдаг - эдгээр хамгийн гайхалтай хэмжээсүүд нь шахагдсаны улмаас шинээр үүссэн хар нүхний масс болон таталцлын хүч хэд хэдэн удаа нэмэгдэж, энэ нь хар нүх болж хувирдаг. галактикийн тоос сорогч - эргэн тойрныхоо бүх зүйлийг шингээж авдаг.
Хар нүх одыг залгидаг.
Жижиг тэмдэглэл - манай Нар галактикийн жишгээр огт том од биш бөгөөд хэдхэн тэрбум жилийн дараа устаж үгүй болсны дараа хар нүх болж хувирахгүй байх магадлалтай.
Гэхдээ та бүхэнд үнэнчээр хэлье - өнөөдөр эрдэмтэд хар нүх үүсэх бүх нарийн ширийнийг хараахан мэдэхгүй байгаа нь энэ нь өөрөө сая гэрлийн жил үргэлжилж болох маш нарийн төвөгтэй астрофизик процесс юм. Хэдийгээр энэ чиглэлд урагшлах боломжтой боловч завсрын хар нүх гэж нэрлэгддэг, өөрөөр хэлбэл хар нүх үүсэх идэвхтэй үйл явц явагдаж буй мөхсөн төлөвт байгаа оддыг олж илрүүлж, дараа нь судлах боломжтой юм. Дашрамд дурдахад, ижил төстэй одыг одон орон судлаачид 2014 онд спираль галактикийн гарнаас олж илрүүлсэн юм.
Орчлон ертөнцөд хичнээн хар нүх байдаг вэ?
Орчин үеийн эрдэмтдийн онолоор бол манай Сүүн зам галактикт хэдэн зуун сая хар нүх байж болно. Манай Сүүн замаас 2.5 сая гэрлийн жилийн зайд нисэх зүйлгүй манай хөрш галактикт тэднээс багагүй байж магадгүй юм.
Хар нүхний онол
Хэдий асар том масс (энэ нь манай нарны массаас хэдэн зуун мянга дахин их), таталцлын гайхалтай хүчтэй ч гэрэл огт ялгаруулдаггүй тул хар нүхийг дурангаар харах амаргүй байв. Эрдэмтэд хар нүхийг "хоол идэх" мөчид л анзаарч чадсан - өөр одны шингээлт, яг энэ үед тодорхой цацраг туяа гарч ирдэг бөгөөд үүнийг аль хэдийн ажиглаж болно. Ийнхүү хар нүхний онол бодит баталгаагаа оллоо.
Хар нүхний шинж чанарууд
Хар нүхний гол шинж чанар нь түүний гайхалтай таталцлын талбарууд бөгөөд хүрээлэн буй орон зай, цаг хугацааг ердийн байдалд байлгахыг зөвшөөрдөггүй. Тийм ээ, та зөв сонссон, хар нүхний доторх цаг хугацаа ердийнхөөс хэд дахин удаан өнгөрдөг, хэрэв та тэнд байсан бол буцаж ирэхдээ (мэдээж азтай байсан бол) олон зуун жил өнгөрснийг анзаарахдаа гайхах болно. Дэлхий дээр, мөн та хөгширч амжаагүй байна. Үнэнийг хэлэхэд, хэрэв та хар нүхний дотор байсан бол та бараг л амьд үлдэхгүй, учир нь таталцлын хүч ямар ч материаллаг биетийг зүгээр л салгаж, бүр хэсэг болгон, атом болгон хуваах болно.
Гэхдээ хэрэв та хар нүхний таталцлын талбайн хязгаарт ойрхон байсан бол та ч бас хэцүү байх болно, учир нь та түүний таталцлыг эсэргүүцэх тусам нисэх гэж оролдох тусам түүнд хурдан унах болно. Энэхүү парадокс мэт санагдах шалтгаан нь бүх хар нүхэнд байдаг таталцлын эргүүлэг юм.
Хүн хар нүхэнд унавал яах вэ
Хар нүхний ууршилт
Английн одон орон судлаач С.Хокинг нэгэн сонирхолтой баримтыг олж илрүүлсэн нь хар нүхнүүд мөн ууршилт ялгаруулдаг бололтой. Үнэн, энэ нь зөвхөн харьцангуй бага масстай нүхэнд хамаарна. Тэдний эргэн тойрон дахь хүчтэй таталцал нь хос тоосонцор ба эсрэг бөөмсийг төрүүлж, хосуудын нэг нь нүхээр татагдаж, хоёр дахь нь гадагшилдаг. Тиймээс хар нүх нь хатуу эсрэг бөөмс ба гамма цацрагийг ялгаруулдаг. Энэхүү ууршилт буюу хар нүхний цацрагийг нээсэн эрдэмтний нэрээр нэрлэжээ - "Хокингийн цацраг".
Хамгийн том хар нүх
Хар нүхний онолоор бараг бүх галактикийн төвд хэдэн саяас хэдэн тэрбум нарны масстай асар том хар нүхнүүд байдаг. Харьцангуй саяхан эрдэмтэд NGC 3842 ба NGC 4849 гэсэн хоёр галактикт байрладаг өнөөг хүртэл мэдэгдэж байсан хоёр том хар нүхийг нээсэн.
NGC 3842 нь биднээс 320 сая гэрлийн жилийн зайд орших Арслан одны хамгийн тод галактик юм. Түүний төвд 9.7 тэрбум нарны масстай асар том хар нүх бий.
335 сая гэрлийн жилийн зайд орших Кома бөөгнөрөл дэх NGC 4849 галактик нь мөн адил гайхалтай хар нүхтэй.
Эдгээр аварга хар нүхнүүдийн таталцлын орон буюу эрдэм шинжилгээний хэллэгээр бол үйл явдлын давхрага нь нарнаас 5 дахин их зайтай байдаг. Ийм хар нүх манай нарны аймгийг идэж, багалзуурдах ч үгүй.
Хамгийн жижиг хар нүх
Гэхдээ хар нүхний өргөн уудам гэр бүлд маш жижиг төлөөлөгчид бас байдаг. Тиймээс өнөөг хүртэл эрдэмтдийн олж илрүүлсэн хамгийн одой хар нүх нь манай нарны массаас ердөө 3 дахин их юм. Үнэн хэрэгтээ энэ нь хар нүх үүсэхэд шаардагдах онолын доод хэмжээ юм. Хэрэв тэр од арай бага байсан бол нүх үүсэхгүй байсан.
Хар нүх бол хүн иддэг амьтан юм
Тиймээ, ийм үзэгдэл байдаг, дээр дурдсанчлан хар нүх нь эргэн тойрныхоо бүх зүйлийг, тэр дундаа ... бусад хар нүхийг шингээдэг нэгэн төрлийн "галактик тоос сорогч" юм. Саяхан одон орон судлаачид нэг галактикийн хар нүхийг өөр галактикаас бүр том хар ховдог хүн идэж байгааг олж мэдэв.
- Зарим эрдэмтдийн таамаглаж буйгаар хар нүх нь бүх зүйлийг өөртөө шингээдэг галактикийн тоос сорогч төдийгүй тодорхой нөхцөлд өөрсдөө шинэ ертөнцийг төрүүлж чаддаг.
- Хар нүхнүүд цаг хугацааны явцад ууршиж болно. Английн эрдэмтэн Стивен Хокинг хар нүх нь цацрагийн шинж чанартай болохыг олж нээсэн бөгөөд маш удаан хугацааны дараа эргэн тойронд шингээх зүйл үлдэхгүй бол хар нүх илүү их ууршиж, цаг хугацаа өнгөрөхөд ууршиж эхэлдэг гэж бид дээр бичсэн. бүх массаа эргэн тойрон дахь орон зай руу аваачна. Хэдийгээр энэ нь зөвхөн таамаглал, таамаглал юм.
- Хар нүх нь цаг хугацааг удаашруулж, орон зайг нугалав. Цаг хугацааны тэлэлтийн талаар бид аль хэдийн бичсэн боловч хар нүхний нөхцөлд орон зай мөн бүрэн муруй болно.
- Хар нүхнүүд орчлон дахь оддын тоог хязгаарладаг. Тухайлбал, тэдний таталцлын талбайнууд нь сансар огторгуй дахь хийн үүлийг хөргөхөөс сэргийлдэг бөгөөд үүнээс шинэ одод гарч ирдэг.
Discovery Channel дээрх хар нүхнүүд, видео
Эцэст нь бид Discovery Channel-аас хар нүхний тухай сонирхолтой шинжлэх ухааны баримтат киног танд санал болгож байна
Нууцлаг бөгөөд баригдашгүй хар нүхнүүд. Физикийн хуулиуд нь орчлон ертөнцөд оршин тогтнох боломжийг баталж байгаа боловч олон асуулт байсаар байна. Олон тооны ажиглалтууд орчлон ертөнцөд нүхнүүд байдаг бөгөөд эдгээр биетүүдийн нэг сая гаруй байдаг.
Хар нүх гэж юу вэ?
1915 онд Эйнштейний тэгшитгэлийг шийдэхдээ "хар нүхний" үзэгдлийг урьдчилан таамаглаж байсан. Гэсэн хэдий ч шинжлэх ухааны нийгэмлэг 1967 онд л тэднийг сонирхож эхэлсэн. Дараа нь тэднийг "унтарсан одод", "хөлдөөсөн одод" гэж нэрлэдэг байв.
Өнөө үед хар нүх нь гэрлийн туяа ч зугтаж чадахгүй тийм таталцал бүхий цаг хугацаа, орон зайн бүс юм.
Хар нүх хэрхэн үүсдэг вэ?
Хар нүхний харагдахуйц хэд хэдэн онол байдаг бөгөөд эдгээр нь таамаглал, бодитой гэж хуваагддаг. Хамгийн энгийн бөгөөд хамгийн өргөн тархсан бодит онол бол том оддын таталцлын уналтын онол юм.
Хангалттай масстай од "үхэхээс" өмнө хэмжээ нь томорч, сүүлчийн түлшээ дуустал тогтворгүй болдог. Үүний зэрэгцээ одны масс өөрчлөгдөөгүй хэвээр байгаа боловч нягтрал гэж нэрлэгдэх үед түүний хэмжээ багасдаг. Өөрөөр хэлбэл, нягтруулсан үед хүнд цөм нь өөрөө "унадаг". Үүнтэй зэрэгцэн нягтаршил нь одны доторх температурын огцом өсөлтөд хүргэдэг бөгөөд селестиел биеийн гаднах давхаргууд задарч, үүнээс шинэ одод үүсдэг. Үүний зэрэгцээ, одны төвд цөм нь өөрийн "төв" рүү унадаг. Таталцлын хүчний үйл ажиллагааны үр дүнд төв нь нэг цэг хүртэл нурдаг - өөрөөр хэлбэл таталцлын хүч нь маш хүчтэй тул нягтаршсан цөмийг шингээдэг. Ингэж л хар нүх үүсч, орон зай, цаг хугацааг гажуудуулж, түүнээс гэрэл хүртэл зугтаж чадахгүй.
Бүх галактикийн төвд асар том хар нүх байдаг. Эйнштейний харьцангуйн онолын дагуу:
"Аливаа масс орон зай, цаг хугацааг гажуудуулдаг."
Одоо хар нүх нь цаг хугацаа, орон зайг ямар их гажуудуулж байгааг төсөөлөөд үз дээ, учир нь түүний масс нь асар их бөгөөд нэгэн зэрэг хэт жижиг эзэлхүүн рүү шахагдсан байдаг. Энэ чадвар нь дараахь хачирхалтай байдлыг үүсгэдэг.
“Хар нүхнүүд цагийг бараг зогсоож, орон зайг шахах чадвартай. Энэ хэт гажуудлаас болж нүхнүүд бидэнд үл үзэгдэх болж байна.”
Хэрэв хар нүхнүүд харагдахгүй бол тэд байгааг бид яаж мэдэх вэ?
Тийм ээ, хэдийгээр хар нүх үл үзэгдэх боловч түүнд унасан бодисоос болж мэдэгдэхүйц байх ёстой. Хар нүхэнд татагддаг оддын хийтэй адил үйл явдлын тэнгэрийн хаяанд ойртох үед хийн температур хэт өндөр утгууд хүртэл нэмэгдэж эхэлдэг бөгөөд энэ нь гэрэлтэхэд хүргэдэг. Ийм учраас хар нүхнүүд гэрэлтдэг. Үүний ачаар одон орон судлаачид, астрофизикчид сул ч гэсэн гэрэлтдэг боловч галактикийн төвд жижиг эзэлхүүнтэй боловч асар том масстай объект байгааг тайлбарладаг. Одоогийн байдлаар ажиглалтын үр дүнд хар нүхтэй төстэй 1000 орчим объектыг илрүүлээд байна.
Хар нүхнүүд ба галактикууд
Хар нүхнүүд галактикуудад хэрхэн нөлөөлдөг вэ? Энэ асуулт дэлхийн бүх эрдэмтдийн санааг зовоож байна. Галактикийн төвд байрладаг хар нүхнүүд түүний хэлбэр, хувьсалд нөлөөлдөг гэсэн таамаглал байдаг. Хоёр галактик мөргөлдөх үед хар нүхнүүд нэгдэж, энэ үйл явцын явцад асар их хэмжээний энерги, бодис ялгардаг тул шинэ одууд үүсдэг.
Хар нүхний төрлүүд
- Одоо байгаа онолоор бол гурван төрлийн хар нүх байдаг: одны, супер массив, бяцхан. Мөн тус бүр нь өвөрмөц байдлаар бий болсон.
- - Оддын массын хар нүхнүүд, энэ нь асар том хэмжээтэй болж, сүйрдэг.
- Хэдэн сая нартай тэнцэх масстай асар том хар нүхнүүд манай Сүүн зам зэрэг бараг бүх галактикийн төвд байх магадлалтай. Эрдэмтэд хэт масстай хар нүх үүсэх талаар өөр өөр таамаг дэвшүүлсээр байна. Одоогоор зөвхөн нэг л зүйл мэдэгдэж байна - асар том хар нүхнүүд нь галактик үүссэний дайвар бүтээгдэхүүн юм. Супермассив хар нүхнүүд - тэдгээр нь маш том хэмжээтэй, гэхдээ хачирхалтай бага нягтралтай гэдгээрээ ердийнхөөс ялгаатай. - - Нарнаас бага масстай бяцхан хар нүхийг хэн ч хараахан илрүүлж чадаагүй байна. Бяцхан нүхнүүд манай орчлон ертөнцийн оршин тогтнох яг эхлэл (13.7 тэрбум жилийн өмнө) болох "Их тэсрэлт"-ийн дараахан үүссэн байж магадгүй юм.
- - Саяхан “цагаан хар нүх” хэмээх шинэ ойлголт гарч ирсэн. Энэ нь хар нүхний эсрэг талын таамаглал бүхий хар нүх хэвээр байна. Стивен Хокинг цагаан нүхний оршин тогтнох боломжийг идэвхтэй судалжээ.
- - Квантын хар нүхнүүд - тэд зөвхөн онолын хувьд л байгаа. Цөмийн урвалын үр дүнд хэт жижиг хэсгүүд мөргөлдөх үед квант хар нүх үүсч болно.
- -Анхдагч хар нүхнүүд нь бас онол юм. Тэд гарал үүслийн дараа шууд үүссэн.
Одоогийн байдлаар хойч үеийнхэнд хариулаагүй олон тооны нээлттэй асуултууд байна. Жишээлбэл, "хорхойн нүх" үнэхээр оршин тогтнож чадах уу, тэдгээрийн тусламжтайгаар хүн орон зай, цаг хугацаагаар аялах боломжтой. Хар нүхний дотор яг юу болдог, эдгээр үзэгдлүүд ямар хуульд захирагддаг. Мөн хар нүхэнд мэдээлэл алга болсныг яах вэ?
С.ТРАНКОВСКИЙ
Орчин үеийн физик, астрофизикийн хамгийн чухал, сонирхолтой асуудлуудын дунд академич В.Л.Гинзбург хар нүхтэй холбоотой асуудлуудыг нэрлэжээ ("Science and Life" No 11, 12, 1999). Эдгээр хачирхалтай объектуудын оршин тогтнохыг хоёр зуу гаруй жилийн өмнө урьдчилан таамаглаж байсан бөгөөд тэдгээрийн үүсэх нөхцөлийг 20-р зууны 30-аад оны сүүлээр нарийн тооцоолж, астрофизик дөч хүрэхгүй жилийн өмнөөс нухацтай судалж эхэлсэн. Өнөөдөр дэлхийн шинжлэх ухааны сэтгүүлүүд жил бүр хар нүхний талаар олон мянган нийтлэл нийтлүүлдэг.
Хар нүх үүсэх нь гурван янзаар явагддаг.
Нурж буй хар нүхний ойр орчимд болж буй үйл явцыг ингэж дүрсэлдэг заншилтай. Цаг хугацаа өнгөрөх тусам (Y) эргэн тойрон дахь орон зай (X) (сүүдэрлэсэн хэсэг) багасч, онцгой байдал руу яаран очдог.
Хар нүхний таталцлын талбар нь орон зайн геометрт ноцтой гажуудал үүсгэдэг.
Телескопоор үл үзэгдэх хар нүх нь зөвхөн таталцлын нөлөөгөөр л илэрдэг.
Хар нүхний хүчтэй таталцлын талбарт бөөмс-эсрэг бөөмийн хосууд үүсдэг.
Лабораторид бөөмс-эсрэг бөөмийн хос төрөлт.
ТЭД ХЭРХЭН ҮҮСДЭГ ВЭ
Таталцлын хүчээр нарны диаметрээс хоёр зуун тав дахин их диаметртэй, дэлхийнхтэй тэнцэх нягтралтай гэрэлт селестиел биет нь түүний гэрлийг бидэнд хүргэхийг зөвшөөрөхгүй. Тиймээс орчлон ертөнцийн хамгийн том гэрэлтдэг биетүүд хэмжээнээсээ болоод үл үзэгдэх хэвээр байх боломжтой юм.
Пьер Саймон Лаплас.
Дэлхийн системийн үзэсгэлэн. 1796
1783 онд Английн математикч Жон Митчелл, арван гурван жилийн дараа түүнээс үл хамааран Францын одон орон судлаач, математикч Пьер Симон Лаплас нар маш хачирхалтай судалгаа хийжээ. Тэд ямар нөхцөлд гэрэл одноос зугтах боломжгүй болохыг харав.
Эрдэмтдийн логик нь энгийн байсан. Астрономийн аливаа объектын (гараг, од) хувьд зугтах хурд гэж нэрлэгддэг сансрын хоёр дахь хурдыг тооцоолох боломжтой бөгөөд энэ нь аливаа бие, бөөмийг үүрд орхих боломжийг олгодог. Тэр үеийн физикт Ньютоны онол ноёрхож байсан бөгөөд үүний дагуу гэрэл бол бөөмсийн урсгал юм (цахилгаан соронзон долгион ба квантуудын онол бараг зуун тавин жилийн зайтай байсан). Бөөмийн зугтах хурдыг гаригийн гадаргуу дээрх боломжит энерги болон хязгааргүй хол зайд "зугсан" биеийн кинетик энергийн тэнцүү байдалд үндэслэн тооцоолж болно. Энэ хурдыг №1# томъёогоор тодорхойлно.
Хаана М- сансрын объектын масс; Р- түүний радиус, Г- таталцлын тогтмол.
Үүнээс бид өгөгдсөн масстай биеийн радиусыг хялбархан олж авах боломжтой (хожим нь "таталцлын радиус" гэж нэрлэдэг. r g "), зугтах хурд нь гэрлийн хурдтай тэнцүү байна:
Энэ нь од радиустай бөмбөрцөгт шахагдсан гэсэн үг юм r g< 2GM/в 2 ялгарахаа болино - гэрэл түүнийг орхиж чадахгүй. Орчлон ертөнцөд хар нүх гарч ирнэ.
Нар (түүний масс нь 2.1033 гр) ойролцоогоор 3 километрийн радиуст агшвал хар нүх болж хувирна гэдгийг тооцоолоход хялбар байдаг. Түүний бодисын нягт нь 10 16 г / см 3 хүрнэ. Хар нүхэнд шахагдсан дэлхийн радиус нэг сантиметр болж багасна.
Байгаль дээр одыг өчүүхэн төдий хэмжээгээр шахах хүч байдаг нь үнэхээр гайхалтай санагдсан. Тиймээс Митчелл, Лаплас нарын бүтээлүүдээс гаргасан дүгнэлтүүд нь зуу гаруй жилийн турш физикийн утга учиргүй математикийн парадокс гэж тооцогддог байв.
Сансар огторгуйд ийм чамин биет бий болох боломжтой гэсэн математикийн хатуу нотолгоог зөвхөн 1916 онд л олж авсан. Германы одон орон судлаач Карл Шварцшильд Альберт Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолын тэгшитгэлд дүн шинжилгээ хийсний дараа сонирхолтой үр дүнд хүрчээ. Их хэмжээний биеийн таталцлын талбар дахь бөөмийн хөдөлгөөнийг судалсны дараа тэрээр дараахь дүгнэлтэд хүрсэн: тэгшитгэл нь физик утгаа алддаг (түүний шийдэл нь хязгааргүй болж хувирдаг). r= 0 ба r = r g.
Талбайн шинж чанар нь утгагүй болох цэгүүдийг онцгой, өөрөөр хэлбэл онцгой гэж нэрлэдэг. Тэг цэг дэх онцгой байдал нь талбайн төвлөрсөн тэгш хэмтэй бүтцийг илэрхийлдэг (эцсийн эцэст аливаа бөмбөрцөг биеийг - од эсвэл гаригийг материаллаг цэг болгон төлөөлж болно). Мөн радиустай бөмбөрцөг гадаргуу дээр байрладаг цэгүүд r g, зугтах хурд нь гэрлийн хурдтай тэнцүү байх гадаргууг бүрдүүлнэ. Харьцангуйн ерөнхий онолд үүнийг Шварцшильдын сингуляр бөмбөрцөг буюу үйл явдлын тэнгэрийн хаяа гэж нэрлэдэг (яагаад нь дараа нь тодорхой болно).
Бидэнд танил болох Дэлхий ба Нарны жишээн дээр үндэслэн хар нүхнүүд нь маш хачирхалтай биетүүд болох нь тодорхой болсон. Температур, нягтрал, даралтын хэт үнэ цэнэ бүхий бодистой харьцдаг одон орон судлаачид хүртэл тэдгээрийг маш чамин гэж үздэг бөгөөд саяхныг хүртэл хүн бүр тэдний оршин тогтнолд итгэдэггүй байв. Гэсэн хэдий ч хар нүх үүсэх боломжийн анхны шинж тэмдгүүд нь 1915 онд бүтээсэн А.Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолд аль хэдийн агуулагдаж байжээ. Харьцангуйн онолын анхны тайлбарлагч, дэлгэрүүлэгчдийн нэг Английн одон орон судлаач Артур Эддингтон 30-аад онд оддын дотоод бүтцийг дүрсэлсэн тэгшитгэлийн системийг гаргаж авсан. Эдгээрээс харахад од нь эсрэг чиглэсэн таталцлын хүч ба одны доторх халуун плазмын хэсгүүдийн хөдөлгөөн, түүний гүнд үүссэн цацрагийн даралтын улмаас үүссэн дотоод даралтын нөлөөн дор тэнцвэрт байдалд байна. Энэ нь од нь хийн бөмбөлөг бөгөөд түүний төв хэсэгт өндөр температур байдаг бөгөөд захын дагуу аажмаар буурч байна. Тэгшитгэлээс харахад нарны гадаргуугийн температур ойролцоогоор 5500 градус байсан (энэ нь одон орны хэмжилтийн мэдээлэлтэй нэлээд нийцэж байсан), түүний төвд 10 сая градус байх ёстой. Энэ нь Эддингтонд зөгнөлийн дүгнэлт хийх боломжийг олгосон: энэ температурт термоядролын урвал "гал асаж", нарны туяаг хангахад хангалттай. Тэр үеийн атомын физикчид үүнтэй санал нийлэхгүй байсан. Тэдэнд одны гүнд хэтэрхий "хүйтэн" байгаа юм шиг санагдав: тэндхийн температур хариу үйлдэл хийхэд хангалттай биш байв. Үүнд уурласан онолч: "Илүү халуун газар хай!" гэж хариулав.
Эцэст нь тэр зөв болов: термоядролын урвал үнэхээр одны төвд тохиолддог (өөр нэг зүйл бол термоядролын нэгдлийн талаархи санаан дээр үндэслэсэн "стандарт нарны загвар" гэж нэрлэгддэг. буруу - жишээлбэл, "Шинжлэх ухаан ба амьдрал" No 2, 3, 2000). Гэсэн хэдий ч одны төвд урвал явагдаж, од гэрэлтэж, үүссэн цацраг нь түүнийг тогтвортой байдалд байлгадаг. Гэхдээ одны цөмийн "түлш" шатдаг. Эрчим хүчний ялгаралт зогсч, цацраг унтарч, таталцлын хүчийг хязгаарлах хүч алга болно. Одны массын хязгаар байдаг бөгөөд үүний дараа од эргэлт буцалтгүй агшиж эхэлдэг. Хэрэв одны масс хоёроос гурван нарны массаас хэтэрсэн тохиолдолд ийм зүйл тохиолддогийг тооцоо харуулж байна.
Гравитацийн нуралт
Эхлээд одны агшилтын хурд бага боловч таталцлын хүч нь зайны квадраттай урвуу пропорциональ байдаг тул хурд нь тасралтгүй нэмэгддэг. Шахалт нь эргэлт буцалтгүй болдог; Энэ процессыг таталцлын нуралт гэж нэрлэдэг. Оддын бүрхүүлийн төв рүү чиглэсэн хөдөлгөөний хурд нэмэгдэж, гэрлийн хурд руу ойртдог. Энд харьцангуйн онолын нөлөөлөл үүрэг гүйцэтгэж эхэлдэг.
Зугтах хурдыг гэрлийн мөн чанарын тухай Ньютоны санаан дээр үндэслэн тооцоолсон. Харьцангуйн ерөнхий онолын үүднээс авч үзвэл нурж буй одны ойролцоох үзэгдлүүд арай өөрөөр явагддаг. Түүний хүчтэй таталцлын талбайд таталцлын улаан шилжилт гэж нэрлэгддэг. Энэ нь асар том биетээс ирж буй цацрагийн давтамж бага давтамж руу шилждэг гэсэн үг юм. Хязгаарт, Шварцшильд бөмбөрцгийн хил дээр цацрагийн давтамж тэг болно. Өөрөөр хэлбэл, гадна талд байрлах ажиглагч дотор нь юу болж байгааг олж мэдэх боломжгүй болно. Тийм ч учраас Шварцшильдын бөмбөрцгийг үйл явдлын давхрага гэж нэрлэдэг.
Гэхдээ давтамжийг бууруулна гэдэг нь цаг хугацааг удаашруулж байгаатай тэнцүү бөгөөд давтамж тэг болоход цаг хугацаа зогсдог. Энэ нь гадны ажиглагч маш хачирхалтай дүр зургийг харна гэсэн үг юм: хурдатгал ихсэх тусам унаж буй одны бүрхүүл гэрлийн хурдад хүрэхийн оронд зогсдог. Түүний үзэж байгаагаар одны хэмжээ таталцлын хэмжээнд ойртмогц шахалт зогсох болно
ус. Тэр хэзээ ч Шварцшилийн бөмбөрцөг дор "шумбаж" байгааг харахгүй. Гэвч хар нүхэнд унасан таамаглал бүхий ажиглагчийн хувьд түүний харуул дээр байгаа бүх зүйл хэдхэн хормын дотор дуусна. Ийнхүү нарны хэмжээтэй оддын таталцлын уналтын хугацаа 29 минут байх ба илүү нягт, нягт нейтрон од нь секундын 1/20,000-д л зарцуулагдана. Энд тэрээр хар нүхний ойролцоо цаг хугацааны орон зайн геометртэй холбоотой асуудалтай тулгардаг.
Ажиглагч муруй орон зайд өөрийгөө олдог. Таталцлын радиусын ойролцоо таталцлын хүч нь хязгааргүй том болдог; тэд сансрын нисгэгч-ажиглагчтай пуужинг хязгааргүй урттай хязгааргүй нимгэн утас болгон сунгадаг. Гэхдээ тэр өөрөө үүнийг анзаарахгүй: түүний бүх хэв гажилт нь орон зай-цаг хугацааны координатын гажуудалтай тохирч байх болно. Эдгээр бодол нь мэдээжийн хэрэг, хамгийн тохиромжтой, таамагласан тохиолдлыг хэлнэ. Аливаа бодит бие нь Шварцшильд бөмбөрцөгт ойртохоос өмнө далайн түрлэгт хагарах болно.
ХАР НҮХНИЙ ХЭМЖЭЭ
Хар нүхний хэмжээ, тодорхой хэлбэл Шварцшильд бөмбөрцгийн радиус нь одны масстай пропорциональ байна. Мөн астрофизик нь одны хэмжээнд ямар нэгэн хязгаарлалт тавьдаггүй тул хар нүх нь дур зоргоороо том хэмжээтэй байж болно. Жишээлбэл, 108 нарны масстай (эсвэл хэдэн зуун мянган, бүр сая сая харьцангуй жижиг оддыг нэгтгэсний улмаас) одны нуралтын үеэр үүссэн бол түүний радиус нь 300 сая километр болно. дэлхийн тойрог замаас хоёр дахин их. Ийм аварга биетийн бодисын дундаж нягт нь усны нягттай ойролцоо байдаг.
Эдгээр нь галактикийн төвд байдаг хар нүхнүүд бололтой. Ямар ч байсан одон орон судлаачид өнөөдөр тавин галактикийг тоолж байгаа бөгөөд тэдгээрийн төвд шууд бус нотлох баримтаас (доор авч үзэх болно) ойролцоогоор нэг тэрбум (10 9) нарны масстай хар нүхнүүд байдаг. Манай Галактик бас өөрийн гэсэн хар нүхтэй бололтой; Түүний массыг маш нарийн тооцоолсон - 2.4. Нарны массын 10 6 ±10%.
Ийм супер аваргуудтай зэрэгцэн 10-12 см орчим радиустай (атомын цөмийн хэмжээтэй) 10 14 г жинтэй хар мини нүхнүүд гарч ирэх ёстой гэж онол харуулж байна. Тэд орчлон ертөнцийн оршин тогтнох эхний мөчүүдэд асар их энергийн нягтрал бүхий орон зай-цаг хугацааны маш хүчтэй жигд бус байдлын илрэл болж гарч ирж болно. Тэр үед орчлон ертөнцөд байсан нөхцөл байдлыг одоо судлаачид хүчирхэг мөргөлдүүлэгч (мөргөлдөг цацраг ашигладаг хурдасгуур) дээр хэрэгжүүлж байна. Энэ оны эхээр CERN-д хийсэн туршилтууд нь кварк-глюоны плазм буюу энгийн бөөмс үүсэхээс өмнө байсан бодисыг гаргаж авсан. Америкийн хурдасгуурын төв болох Брукхавен дахь бодисын энэ төлөв байдлын судалгаа үргэлжилж байна. Энэ нь тоосонцорыг хурдасгуураас нэг ба хагасаас хоёр дахин их энерги болгон хурдасгах чадвартай.
ЦЕРН. Удахгүй болох туршилт нь ноцтой түгшүүр төрүүлэв: үүнийг хэрэгжүүлэх явцад бидний орон зайг нугалж, дэлхийг сүйрүүлэх мини хар нүх үүсэх үү?
Энэхүү айдас нь маш хүчтэй цуурайтаж, АНУ-ын засгийн газар энэ боломжийг шалгах эрх бүхий комиссыг хуралдуулахаас өөр аргагүйд хүрчээ. Нэрт судлаачдаас бүрдсэн комиссын дүгнэлтэд: хурдасгуурын энерги нь хар нүх үүсэхэд хэтэрхий бага байна (энэ туршилтыг Шинжлэх ухаан ба амьдрал сэтгүүлийн 2000 оны №3-т тайлбарласан).
ҮЗЭГДЭХГҮЙГ ХЭРХЭН ХАРАХ ВЭ
Хар нүхнүүд юу ч ялгаруулдаггүй, бүр гэрэл ч гаргадаггүй. Гэсэн хэдий ч одон орон судлаачид тэднийг харж сурсан, эс тэгвээс энэ үүрэгт "нэр дэвшигчдийг" хайж олжээ. Хар нүхийг илрүүлэх гурван арга бий.
1. Тодорхой хүндийн төвийн эргэн тойронд бөөгнөрсөн оддын эргэлтийг хянах шаардлагатай. Хэрэв энэ төвд юу ч байхгүй, одод хоосон орон зайг тойрон эргэлдэж байгаа мэт санагдах юм бол бид маш итгэлтэйгээр хэлж чадна: энэ "хоосон" дотор хар нүх байна. Үүний үндсэн дээр манай Галактикийн төвд хар нүх байгаа гэж таамаглаж, түүний массыг тооцоолсон.
2. Хар нүх хүрээлэн буй орон зайгаас бодисыг өөртөө идэвхтэй шингээдэг. Ойролцоох оддын тоос, хий, бодисууд түүн дээр спираль хэлбэрээр унаж, Санчир гаригийн цагирагтай төстэй аккрецийн дискийг үүсгэдэг. (Энэ бол Брукхэвенийн туршилтын аймшигт хорхой юм: хурдасгуурт гарч ирсэн жижиг хар нүх дэлхийг өөртөө шингээж эхлэх бөгөөд энэ үйл явцыг ямар ч хүчээр зогсоож чадахгүй.) Шварцшильд бөмбөрцөгт ойртоход бөөмсүүд мэдрэгддэг. хурдатгал ба рентген туяаны мужид ялгарч эхэлдэг. Энэ цацраг нь синхротрон дахь хурдасгасан бөөмсийн сайн судлагдсан цацрагтай төстэй спектртэй байдаг. Хэрэв ийм цацраг нь орчлон ертөнцийн аль нэг бүсээс ирж байвал тэнд хар нүх байх ёстой гэж бид итгэлтэйгээр хэлж чадна.
3. Хоёр хар нүх нэгдэх үед таталцлын цацраг үүснэ. Хэрэв тус бүрийн масс нь арав орчим нарны масстай бол хэдхэн цагийн дотор нэгдэх үед таталцлын долгион хэлбэрээр нийт массын 1% -тай тэнцэх энерги ялгардаг гэж тооцоолсон. Энэ нь Нарны оршин тогтнох бүх хугацаанд буюу таван тэрбум жилийн хугацаанд ялгаруулж байсан гэрэл, дулаан болон бусад энергиэс мянга дахин их юм. Тэд Орос судлаачдын оролцоотойгоор Америк, Европт баригдаж байгаа LIGO болон бусад таталцлын долгионы ажиглалтын тусламжтайгаар таталцлын цацрагийг илрүүлнэ гэж найдаж байна ("Шинжлэх ухаан ба амьдрал" 2000 оны 5-р дугаарыг үзнэ үү).
Гэсэн хэдий ч одон орон судлаачид хар нүх байдаг гэдэгт эргэлздэггүй ч тэдний яг нэг нь сансар огторгуйн тодорхой цэгт байрладаг гэж хэн ч баттай баталж зүрхлэхгүй байна. Шинжлэх ухааны ёс зүй, судлаачийн үнэнч шударга байдал нь тавьсан асуултанд хоёрдмол утгагүй хариулт өгөхийг шаарддаг бөгөөд энэ нь зөрүүг үл тэвчихийг шаарддаг. Үл үзэгдэх объектын массыг тооцоолоход хангалттай биш бөгөөд та түүний радиусыг хэмжиж, Шварцшильд радиусаас хэтрэхгүй гэдгийг харуулах хэрэгтэй. Манай Галактикийн хувьд ч энэ асуудал шийдэгдэх боломжгүй байна. Тийм ч учраас эрдэмтэд нээлтээ тайлагнахдаа тодорхой хязгаарлалттай байдаг бөгөөд шинжлэх ухааны сэтгүүлүүд онолын ажлын тайлан, тэдний нууцыг гэрэлтүүлж болох нөлөөллийн ажиглалтаар дүүрэн байдаг.
Гэсэн хэдий ч хар нүхэнд онолын хувьд урьдчилан таамагласан өөр нэг өмч байдаг бөгөөд энэ нь тэднийг харах боломжтой болгодог. Гэхдээ нэг нөхцөлд хар нүхний масс нь нарны массаас хамаагүй бага байх ёстой.
ХАР НҮХ БАС “ЦАГААН” БАЙЖ БОЛНО
Удаан хугацааны турш хар нүхийг харанхуйн биелэл гэж үздэг байсан бөгөөд вакуум орчинд, бодис шингээх чадваргүй үед юу ч ялгаруулдаггүй. Гэсэн хэдий ч 1974 онд Английн нэрт онолч Стивен Хокинг хар нүхэнд температурыг зааж өгч болох тул цацраг туяарах ёстой гэдгийг харуулсан.
Квант механикийн үзэл баримтлалын дагуу вакуум нь хоосон чанар биш, харин нэг төрлийн "орон зай-цаг хугацааны хөөс" буюу виртуал (манай ертөнцөд ажиглагдахгүй) бөөмсийн эвдрэл юм. Гэсэн хэдий ч квант энергийн хэлбэлзэл нь тоосонцор-эсрэг бөөмийн хосыг вакуумаас “гаргаж” чаддаг. Жишээлбэл, хоёр, гурван гамма квант мөргөлдөхөд электрон, позитрон хоёр юу ч биш юм шиг гарч ирнэ. Энэ болон үүнтэй төстэй үзэгдлүүд лабораторид олон удаа ажиглагдсан.
Энэ нь хар нүхний цацрагийн процессыг тодорхойлдог квант хэлбэлзэл юм. Хэрэв энергитэй хос бөөмс ЭТэгээд -Э(хосуудын нийт энерги нь тэг) Шварцшильдын бөмбөрцгийн ойролцоо тохиолдвол бөөмсийн цаашдын хувь заяа өөр байх болно. Тэд бараг тэр даруй устгаж эсвэл хамтдаа үйл явдлын давхрагад орж болно. Энэ тохиолдолд хар нүхний төлөв өөрчлөгдөхгүй. Гэхдээ зөвхөн нэг бөөмс тэнгэрийн хаяа доогуур орох юм бол ажиглагч өөр нэг бөөмсийг бүртгэх бөгөөд энэ нь хар нүхнээс үүссэн мэт санагдах болно. Үүний зэрэгцээ бөөмсийг эрчим хүчээр шингээж авсан хар нүх -Э, таны эрч хүчийг бууруулж, эрч хүчээр дүүргэх болно Э- нэмэгдэх болно.
Хокинг эдгээр бүх үйл явц явагдах хурдыг тооцоолж, сөрөг энергитэй бөөмсийг шингээх магадлал өндөр байна гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Энэ нь хар нүх эрчим хүч, массаа алддаг гэсэн үг - энэ нь ууршдаг. Үүнээс гадна энэ нь температуртай, бүрэн хар биет байдлаар цацруулдаг Т = 6 . 10 -8 М-тай / МКелвинс, хаана М c - нарны масс (2.10 33 гр), М- хар нүхний масс. Энэхүү энгийн хамаарал нь нарнаас зургаа дахин их масстай хар нүхний температур градусын зуун саяны нэгтэй тэнцэж байгааг харуулж байна. Ийм хүйтэн бие нь бараг юу ч ялгаруулдаггүй нь тодорхой бөгөөд дээрх бүх үндэслэл хүчинтэй хэвээр байна. Жижиг нүхнүүд бол өөр асуудал юм. 10 14 -10 30 грамм масстай, тэд хэдэн арван мянган градус хүртэл халааж, цагаан халуун байна гэдгийг харахад хялбар! Гэсэн хэдий ч хар нүхний шинж чанарт ямар ч зөрчил байхгүй гэдгийг нэн даруй тэмдэглэх нь зүйтэй: энэ цацраг нь түүний доор биш харин Шварцшильд бөмбөрцөг дээрх давхаргаас ялгардаг.
Ингээд мөнхийн хөлдсөн биет мэт байсан хар нүх эрт орой хэзээ нэгэн цагт ууршиж алга болдог. Түүгээр ч барахгүй тэрээр "жингээ хасах" тусам ууршилтын хурд нэмэгддэг ч энэ нь маш удаан үргэлжилдэг. 10-15 тэрбум жилийн өмнө Их тэсрэлтийн дараа шууд үүссэн 10 14 грамм жинтэй мини нүхнүүд бидний цаг үед бүрэн уурших ёстой гэж үздэг. Амьдралын сүүлчийн үе шатанд тэдний температур асар их утгыг хүрдэг тул ууршилтын бүтээгдэхүүн нь маш өндөр энергитэй хэсгүүд байх ёстой. Магадгүй тэд дэлхийн агаар мандалд өргөн тархсан агаарын шүршүүр үүсгэдэг хүмүүс юм - EAS. Ямар ч тохиолдолд хэвийн бус өндөр энергитэй бөөмсийн гарал үүсэл нь хар нүхний физикийн сонирхолтой асуултуудтай нягт холбоотой байж болох бас нэг чухал бөгөөд сонирхолтой асуудал юм.
« Шинжлэх ухааны уран зөгнөлт зохиол нь тустай байж болно - энэ нь төсөөллийг идэвхжүүлж, ирээдүйн айдсаас ангижруулдаг. Гэсэн хэдий ч шинжлэх ухааны баримтууд нь илүү их гайхшрал төрүүлдэг. Шинжлэх ухааны зөгнөлт зохиол хэзээ ч хар нүхнүүд байдаг гэж төсөөлж ч байгаагүй»
Стивен Хокинг
Орчлон ертөнцийн гүнд хүний хувьд тоо томшгүй олон нууц, нууцууд нуугдаж байдаг. Тэдний нэг нь хүн төрөлхтний хамгийн агуу оюун ухаанд хүртэл ойлгох боломжгүй хар нүхнүүд юм. Олон зуун астрофизикчид хар нүхний мөн чанарыг илрүүлэхийг хичээж байгаа ч энэ үе шатанд бид практикт тэдгээр нь оршин байдгийг ч баталж чадаагүй байна.
Кино найруулагч нар киногоо тэдэнд зориулдаг бөгөөд жирийн хүмүүсийн дунд хар нүхнүүд ертөнцийн төгсгөл, гарцаагүй үхэлтэй адил тахин шүтэх үзэгдэл болжээ. Тэднээс айж, үзэн яддаг ч нэгэн зэрэг орчлон ертөнцийн эдгээр хачирхалтай хэлтэрхийнүүд дотроо нуугдаж байдаг үл мэдэгдэх хүмүүс тэднийг шүтэн биширч, шүтдэг. Зөвшөөрч байна, хар нүхэнд залгих нь үнэхээр романтик зүйл юм. Тэдний тусламжтайгаар энэ нь боломжтой бөгөөд тэд бидний хувьд хөтөч болж чадна.
Шар хэвлэлүүд ихэвчлэн хар нүхний алдартай байдлын талаар таамаг дэвшүүлдэг. Хэт том хар нүхтэй дахин мөргөлдсөний улмаас дэлхийн төгсгөлийн тухай сонин хэвлэлээс гарчиг хайх нь асуудал биш юм. Хүн амын бичиг үсэг тайлагдаагүй хэсэг нь бүх зүйлд нухацтай хандаж, жинхэнэ үймээн самуун дэгдээж байгаа нь хамгийн муу зүйл юм. Тодорхой болгохын тулд бид хар нүхний нээлтийн гарал үүслээр аялж, тэдгээр нь юу болох, тэдэнд хэрхэн хандахыг ойлгохыг хичээх болно.
Үл үзэгдэх одод
Орчин үеийн физикчид 20-р зууны эхэн үед Эйнштейний хүн төрөлхтөнд маш болгоомжтой зааж өгсөн харьцангуйн онолыг ашиглан манай Орчлон ертөнцийн бүтцийг дүрсэлсэн нь ийм л тохиолддог. Хар нүхнүүд улам бүр нууцлаг болж, үйл явдлын давхрагад Эйнштейний онол зэрэг бидний мэддэг физикийн бүх хуулиуд үйлчлэхээ болино. Энэ гайхалтай биш гэж үү? Нэмж дурдахад хар нүх байдаг гэсэн таамаглалыг Эйнштэйн өөрөө төрөхөөс нэлээд өмнө илэрхийлж байсан.
1783 онд Англид шинжлэх ухааны үйл ажиллагаа ихээхэн нэмэгдсэн. Тэр үед шинжлэх ухаан шашин шүтлэгтэй зэрэгцэн явж, тэд эвтэйхэн зохицож, эрдэмтдийг тэрс үзэлтэн гэж үзэхээ больсон. Түүнээс гадна тахилч нар шинжлэх ухааны судалгаа хийдэг байв. Бурханы эдгээр үйлчлэгчдийн нэг нь Английн пастор Жон Мишелл байсан бөгөөд тэрээр зөвхөн оршин тогтнох асуудал төдийгүй шинжлэх ухааны бүрэн асуудлын талаар гайхдаг байв. Мишелл бол маш нэр хүндтэй эрдэмтэн байсан: анх коллежийн нэгэнд математик, эртний хэл шинжлэлийн багш байсан бөгөөд дараа нь Лондонгийн Хатан хааны нийгэмлэгт хэд хэдэн нээлт хийхээр элссэн.
Жон Мишелл газар хөдлөлт судлалын чиглэлээр суралцдаг байсан ч чөлөөт цагаараа мөнхийн болон сансар огторгуйн тухай бодох дуртай байв. Тэрээр орчлон ертөнцийн хаа нэгтээ тийм хүчтэй таталцалтай асар том биетүүд байж болох тул ийм биетийн таталцлын хүчийг даван туулахын тулд түүнтэй тэнцүү буюу түүнээс дээш хурдтай хөдөлж байх шаардлагатай гэсэн санааг тэрээр ийнхүү гаргажээ. гэрлийн хурдаас илүү. Хэрэв бид ийм онолыг үнэн гэж хүлээн зөвшөөрвөл гэрэл ч гэсэн хоёр дахь зугтах хурдыг (явж буй биеийн таталцлыг даван туулахад шаардлагатай хурд) хөгжүүлэх боломжгүй тул ийм бие нь нүцгэн нүдэнд үл үзэгдэх болно.
Мишелл шинэ онолоо "харанхуй одод" гэж нэрлэсэн бөгөөд үүний зэрэгцээ ийм объектын массыг тооцоолохыг оролдсон. Тэрээр Лондонгийн Хатан хааны нийгэмлэгт илгээсэн нээлттэй захидалдаа энэ талаар өөрийн бодлоо илэрхийлсэн байна. Харамсалтай нь тэр үед ийм судалгаа шинжлэх ухаанд онцгой ач холбогдол өгөхгүй байсан тул Мишэлийн захидлыг архивт илгээжээ. Хоёр зуун жилийн дараа буюу 20-р зууны хоёрдугаар хагаст эртний номын санд нямбай хадгалагдаж байсан олон мянган бичлэгийн дундаас үүнийг олж илрүүлжээ.
Хар нүх байдгийн шинжлэх ухааны анхны нотолгоо
Эйнштейний Харьцангуйн ерөнхий онолыг хэвлэсний дараа математикч, физикчид Германы эрдэмтний танилцуулсан тэгшитгэлийг нухацтай шийдэж эхэлсэн бөгөөд энэ нь бидэнд ертөнцийн бүтцийн талаар олон шинэ зүйлийг хэлж өгөх ёстой байв. Германы одон орон судлаач, физикч Карл Шварцшильд 1916 онд ижил зүйлийг хийхээр шийджээ.
Эрдэмтэн өөрийн тооцооллыг ашиглан хар нүх оршин тогтнох боломжтой гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Тэрээр мөн хожим "үйл явдлын тэнгэрийн хаяа" гэж нэрлэгддэг романтик хэллэгийг анх тайлбарласан бөгөөд хар нүхэн дэх орон зай-цаг хугацааны төсөөллийн хил хязгаарыг гаталж, буцах боломжгүй цэг бий болно. Үйл явдлын тэнгэрийн хаяанаас юу ч зугтахгүй, тэр ч байтугай гэрэл. Бидний мэддэг физикийн хуулиуд үйлчлэхээ больсон "онцгой байдал" гэж нэрлэгддэг зүйл үйл явдлын давхрагаас давж гардаг.
Шварцшильд онолоо үргэлжлүүлэн хөгжүүлж, тэгшитгэлээ шийдэж байхдаа өөртөө болон дэлхийд хар нүхний шинэ нууцыг нээсэн. Тиймээс тэрээр зөвхөн цаасан дээр хар нүхний масс төвлөрсөн төвөөс үйл явдлын тэнгэрийн хаяа хүртэлх зайг тооцоолох боломжтой болсон. Шварцшильд энэ зайг таталцлын радиус гэж нэрлэсэн.
Хэдийгээр математикийн хувьд Шварцшильдын шийдлүүд туйлын зөв бөгөөд няцаах боломжгүй байсан ч 20-р зууны эхэн үеийн шинжлэх ухааны нийгэмлэг ийм цочирдмоор нээлтийг шууд хүлээн зөвшөөрч чадаагүй бөгөөд хар нүх байдаг нь уран зөгнөл гэж бичигдсэн бөгөөд энэ нь жил бүр гарч ирсэн. Харьцангуйн онолд одоо хааяа. Дараагийн арван жил хагасын хугацаанд хар нүх байгааг илрүүлэх сансрын судалгаа удаан байсан бөгөөд Германы физикчдийн онолыг баримтлагч цөөхөн хүмүүс л үүнд оролцсон.
Харанхуйг төрүүлдэг одод
Эйнштейний тэгшитгэлүүдийг хэсэг хэсгээр нь ангилсаны дараа хийсэн дүгнэлтээ Орчлон ертөнцийн бүтцийг ойлгоход ашиглах цаг болжээ. Ялангуяа оддын хувьслын онолд. Манай ертөнцөд юу ч мөнх байдаггүй нь нууц биш. Одод хүртэл хүнээс урт ч гэсэн өөрийн гэсэн амьдралын мөчлөгтэй байдаг.
Оддын хувьслыг нухацтай сонирхож эхэлсэн анхны эрдэмтдийн нэг бол Энэтхэгийн уугуул залуу астрофизикч Субраманян Чандрасехар юм. 1930 онд тэрээр оддын дотоод бүтэц, мөн тэдний амьдралын мөчлөгийг тодорхойлсон шинжлэх ухааны бүтээлээ нийтлүүлсэн.
20-р зууны эхэн үед эрдэмтэд таталцлын шахалт (таталцлын уналт) гэх мэт үзэгдлийн талаар таамаглаж байсан. Од амьдралынхаа тодорхой үед таталцлын хүчний нөлөөн дор асар хурдтайгаар агшиж эхэлдэг. Дүрмээр бол энэ нь од үхэх үед тохиолддог боловч таталцлын уналтын үед халуун бөмбөг цаашид оршин тогтнох хэд хэдэн арга байдаг.
Чандрасехарын шинжлэх ухааны зөвлөх, тухайн үеийн нэр хүндтэй онолын физикч Ральф Фаулер таталцлын уналтын үед аливаа од илүү жижиг, илүү халуун цагаан одой болж хувирдаг гэж үздэг. Гэвч өнгөрсөн зууны эхээр ихэнх физикчдийн хуваалцаж байсан багшийн онолыг оюутан "эвдсэн" нь тогтоогджээ. Энэтхэг залуугийн бүтээлийн дагуу одны мөхөл нь түүний анхны массаас хамаардаг. Жишээлбэл, масс нь нарны массаас 1.44 дахин ихгүй одод л цагаан одой болж чаддаг. Энэ тоог Чандрасекарын хязгаар гэж нэрлэдэг байв. Хэрэв одны масс энэ хязгаараас хэтэрсэн бол огт өөр байдлаар үхдэг. Тодорхой нөхцөлд үхэх мөчид ийм од шинэ, нейтрон од болж дахин төрөх боломжтой - орчин үеийн ертөнцийн өөр нэг нууц. Харьцангуйн онол бидэнд өөр нэг хувилбарыг хэлдэг - одыг хэт жижиг утгууд руу шахах, эндээс л хөгжилтэй эхэлдэг.
1932 онд шинжлэх ухааны сэтгүүлүүдийн нэгэнд ЗХУ-ын гайхалтай физикч Лев Ландау сүйрлийн үед хэт масстай одыг хязгааргүй жижиг радиустай, хязгааргүй масстай цэг болгон шахдаг гэсэн өгүүлэл гарчээ. Бэлтгэлгүй хүний үүднээс ийм үйл явдлыг төсөөлөхөд маш хэцүү байсан ч Ландау үнэнээс холгүй байв. Физикч мөн харьцангуйн онолын дагуу ийм цэг дэх таталцал маш их байх тул орон зай-цаг хугацааг гажуудуулж эхэлнэ гэж санал болгов.
Ландаугийн онол астрофизикчдэд таалагдсан бөгөөд тэд үргэлжлүүлэн хөгжүүлсээр байв. 1939 онд Америкт хоёр физикч болох Роберт Оппенхаймер, Хартланд Снайдер нарын хүчин чармайлтын ачаар сүйрлийн үед маш том одыг нарийвчлан тодорхойлсон онол гарч ирэв. Ийм үйл явдлын үр дүнд жинхэнэ хар нүх гарч ирэх ёстой байсан. Аргументууд үнэмшилтэй байсан ч эрдэмтэд ийм биетүүд оршин тогтнох, мөн оддыг тэдгээрт хувиргах боломжийг үгүйсгэсээр байв. Эйнштейн хүртэл одыг ийм гайхалтай хувиргах чадваргүй гэж үзэн энэ бодлоосоо хөндийрчээ. Бусад физикчид ийм үйл явдал тохиолдох магадлалыг инээдтэй гэж нэрлэж, мэдэгдэлдээ үл тоомсорлов.
Гэсэн хэдий ч шинжлэх ухаан үргэлж үнэнд хүрдэг, та бага зэрэг хүлээх хэрэгтэй. Тэгээд ийм зүйл болсон.
Орчлон ертөнцийн хамгийн тод биетүүд
Манай ертөнц бол парадоксуудын цуглуулга юм. Заримдаа түүнд бүх зүйл зэрэгцэн оршдог бөгөөд тэдгээрийн зэрэгцэн орших нь ямар ч логикийг үгүйсгэдэг. Жишээлбэл, "хар нүх" гэсэн нэр томъёог жирийн хүн "гайхалтай гэрэл гэгээтэй" гэсэн илэрхийлэлтэй холбодоггүй ч өнгөрсөн зууны 60-аад оны эхээр хийсэн нээлт нь эрдэмтэд энэ мэдэгдлийг буруу гэж үзэх боломжийг олгосон юм.
Дурангийн тусламжтайгаар астрофизикчид оддын тэнгэрт эгэл од шиг харагддаг ч маш хачирхалтай авирлаж байсан өнөөг хүртэл үл мэдэгдэх биетүүдийг олж илрүүлсэн. Америкийн эрдэмтэн Мартин Шмидт эдгээр хачирхалтай гэрэлтүүлэгчдийг судалж байхдаа тэдгээрийн спектрографид анхаарлаа хандуулсан бөгөөд өгөгдөл нь бусад оддыг сканнердсанаас өөр үр дүнг харуулсан байна. Энгийнээр хэлэхэд эдгээр одод бидний дассан бусадтай адилгүй байсан.
Гэнэт Шмидт дээр үүр цайж, тэр улаан муж дахь спектрийн шилжилтийг анзаарав. Эдгээр объектууд нь бидний тэнгэрт ажиглаж дассан оддоос хамаагүй хол байдаг нь тогтоогджээ. Жишээлбэл, Шмидтийн ажигласан объект нь манай гарагаас хоёр тэрбум гэрлийн жилийн зайд байрладаг боловч хэдэн зуун гэрлийн жилийн зайд од шиг гэрэлтэж байв. Ийм нэг объектын гэрлийг бүхэл бүтэн галактикийн гэрэлтэй харьцуулж болох нь харагдаж байна. Энэхүү нээлт нь астрофизикийн жинхэнэ нээлт байв. Эрдэмтэн эдгээр объектуудыг "квази од" эсвэл зүгээр л "квазар" гэж нэрлэсэн.
Мартин Шмидт шинэ объектуудыг үргэлжлүүлэн судалж, ийм тод гэрэлтэх нь зөвхөн нэг шалтгаанаас үүдэлтэй болохыг олж мэдэв. Хуримтлал гэдэг нь таталцлын хүчийг ашиглан хэт их биет хүрээлэн буй бодисыг шингээх үйл явц юм. Эрдэмтэд квазаруудын төвд асар том хар нүх байдаг бөгөөд энэ нь сансар огторгуйд хүрээлэн буй бодисыг гайхалтай хүчээр татдаг гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Бодис нүхэнд шингэж байх үед бөөмс нь асар их хурдтай болж, гэрэлтэж эхэлдэг. Хар нүхний эргэн тойронд гэрэлтдэг нэгэн төрлийн бөмбөгөрийг аккрецийн диск гэж нэрлэдэг. Түүний дүрслэлийг Кристофер Ноланы Interstellar кинонд маш сайн харуулсан бөгөөд энэ нь "хар нүх яаж гэрэлтэх вэ?" гэсэн олон асуултыг төрүүлсэн.
Өнөөдрийг хүртэл эрдэмтэд оддын тэнгэрт хэдэн мянган квазарыг аль хэдийн олсон байна. Эдгээр хачирхалтай, гайхалтай тод биетүүдийг орчлон ертөнцийн гэрэлт цамхаг гэж нэрлэдэг. Тэд сансар огторгуйн бүтцийг бага зэрэг сайн төсөөлж, бүх зүйл эхэлсэн тэр мөчид ойртох боломжийг бидэнд олгодог.
Хэдийгээр астрофизикчид орчлон ертөнцөд асар том үл үзэгдэх биетүүд байдгийг олон жилийн турш шууд бус нотолгоог хүлээн авч байсан ч 1967 он хүртэл "хар нүх" гэсэн нэр томъёо байгаагүй. Нарийн төвөгтэй нэрээс зайлсхийхийн тулд Америкийн физикч Жон Арчибалд Уилер ийм объектуудыг "хар нүх" гэж нэрлэхийг санал болгов. Яагаад болохгүй гэж? Зарим талаараа хар өнгөтэй, учир нь бид тэднийг харж чадахгүй. Түүнээс гадна тэд бүх зүйлийг татдаг, та жинхэнэ нүхэнд ордог шиг тэдэн рүү унаж болно. Орчин үеийн физикийн хуулиудын дагуу ийм газраас гарах нь ердөө л боломжгүй юм. Гэсэн хэдий ч Стивен Хокинг хар нүхээр аялахдаа өөр орчлон, өөр ертөнцөд очиж болно, энэ бол найдвар юм.
Хязгааргүй байдлын айдас
Хар нүхний хэт нууцлаг, романтик байдлаас болж эдгээр объектууд хүмүүсийн дунд жинхэнэ аймшгийн түүх болжээ. Шар хэвлэлүүд хүн амын бичиг үсэг тайлагдаагүй байдлын талаар таамаглах дуртай бөгөөд асар том хар нүх хэдхэн цагийн дотор Нарны аймагийг залгих асар том хар нүх манай дэлхийг чиглэн хөдөлж байгаа, эсвэл зүгээр л хорт хийн долгионыг манай гараг руу цацаж байгаа тухай гайхалтай түүхийг нийтэлдэг. .
Европын Цөмийн Судалгааны Зөвлөлийн (CERN) нутаг дэвсгэр дээр 2006 онд Европт баригдсан Том Адрон Коллайдерын тусламжтайгаар гарагийг устгах сэдэв ялангуяа алдартай. Сандарсан давалгаа хэн нэгний тэнэг хошигнол мэт эхэлсэн ч цасан бөмбөг шиг томорчээ. Хэн нэгэн мөргөлдүүлэгчийн бөөмс хурдасгуурт хар нүх үүсч, манай гарагийг бүхэлд нь залгиж магадгүй гэсэн цуурхал тараасан. Мэдээжийн хэрэг, уур уцаартай хүмүүс үйл явдлын үр дүнгээс айж, LHC-д туршилт хийхийг хориглохыг шаардаж эхлэв. Европын шүүх коллайдерыг хааж, түүнийг үүсгэсэн эрдэмтдэд хуулийн дагуу шийтгэл оногдуулахыг шаардсан нэхэмжлэлийг хүлээн авч эхэлжээ.
Чухамдаа том адрон коллайдерт бөөмс мөргөлдөх үед хар нүхтэй төстэй шинж чанар бүхий биетүүд үүсч болохыг физикчид үгүйсгэдэггүй, гэхдээ тэдгээрийн хэмжээ нь энгийн бөөмсийн хэмжээтэй тэнцдэг бөгөөд ийм "нүх" байдаг. Бид тэдний тохиолдлын талаар бичиж чадахгүй богинохон хугацаа.
Хүмүүсийн өмнө мунхгийн давалгааг арилгахыг хичээж буй гол мэргэжилтнүүдийн нэг бол хар нүхний талаар жинхэнэ "гуру" гэгддэг алдарт онолын физикч Стивен Хокинг юм. Хокинг хар нүхнүүд хуримтлагдах дискэнд гарч ирэх гэрлийг үргэлж шингээж авдаггүй бөгөөд зарим нь сансар огторгуйд тархдаг гэдгийг нотолсон. Энэ үзэгдлийг Хокингийн цацраг буюу хар нүхний ууршилт гэж нэрлэдэг. Хокинг мөн хар нүхний хэмжээ болон түүний "уурших" хурдны хоорондын хамаарлыг тогтоосон - энэ нь жижиг байх тусам цаг хугацааны хувьд бага байх болно. Энэ нь Том Адрон Коллайдерын бүх өрсөлдөгчид санаа зовох хэрэггүй гэсэн үг: түүний доторх хар нүхнүүд секундын саяны нэгийг ч даван туулах чадваргүй болно.
Практикт нотлогдоогүй онол
Харамсалтай нь, хөгжлийн энэ үе шатанд байгаа хүний технологи нь астрофизикчид болон бусад эрдэмтдийн боловсруулсан ихэнх онолыг туршиж үзэх боломжийг бидэнд олгодоггүй. Нэг талаас хар нүх байдаг нь цаасан дээр нэлээд үнэмшилтэй нотлогдож, бүх зүйл хувьсагч бүрт тохирсон томъёог ашиглан гаргаж авсан. Нөгөөтэйгүүр бодит байдал дээр бид жинхэнэ хар нүхийг нүдээрээ харж чадаагүй л байна.
Бүх санал зөрөлдөөнийг үл харгалзан физикчид галактик бүрийн төвд оддыг таталцлын хүчээр бөөгнөрөл болгон цуглуулж, тэднийг орчлон ертөнцийг том, найрсаг хамт олон тойрон аялахад хүргэдэг асар том хар нүх байдаг гэж үздэг. Манай Сүүн зам галактикт янз бүрийн тооцоогоор 200-400 тэрбум од байдаг. Эдгээр бүх одод асар их масстай, бидний дурангаар харж чадахгүй зүйлийг тойрон эргэлдэж байна. Энэ нь хар нүх байх магадлалтай. Бид түүнээс айх ёстой юу? - Үгүй ээ, ядаж ойрын хэдэн тэрбум жилд биш, гэхдээ бид энэ талаар өөр сонирхолтой кино хийж болно.
Хар нүх, хар матери, хар матери... Эдгээр нь огторгуйн хамгийн хачирхалтай, нууцлаг биетүүд болох нь дамжиггүй. Тэдний хачирхалтай шинж чанарууд нь Орчлон ертөнцийн физикийн хууль, тэр байтугай одоо байгаа бодит байдлын мөн чанарыг эсэргүүцэж чадна. Хар нүх гэж юу байдгийг ойлгохын тулд эрдэмтэд "анхаарал төвлөрлөө өөрчлөх", хайрцагнаас гадуур сэтгэж сурах, бага зэрэг төсөөлөл ашиглахыг зөвлөж байна. Хар нүхнүүд нь асар том оддын цөмөөс үүсдэг бөгөөд үүнийг орон зайд асар их масс төвлөрсөн орон зай гэж тодорхойлж болох ба тэндхийн таталцлаас юу ч, бүр гэрэл ч зугтаж чадахгүй. Энэ нь хоёр дахь зугтах хурд нь гэрлийн хурдаас давсан бүс юм: Хөдөлгөөний объект хэдий чинээ их байх тусам таталцлын хүчнээс ангижрахын тулд илүү хурдан хөдлөх ёстой. Үүнийг зугтах хурд гэж нэрлэдэг.
Коллиерийн нэвтэрхий толь бичигт материйн таталцлын бүрэн задралын үр дүнд үүссэн сансар огторгуйн бүс нутгийг хар нүх гэж нэрлэдэг бөгөөд таталцлын хүч нь матер, гэрэл, бусад мэдээлэл тээгч ч түүнийг орхиж чадахгүй. Тиймээс хар нүхний дотоод хэсэг нь орчлон ертөнцийн бусад хэсгүүдтэй учир шалтгааны холбоогүй; Хар нүхний доторх физик процессууд түүний гаднах үйл явцад нөлөөлж чадахгүй. Хар нүх нь нэг чиглэлтэй мембраны шинж чанартай гадаргуугаар хүрээлэгдсэн байдаг: бодис ба цацраг туяа хар нүх рүү чөлөөтэй унадаг боловч тэндээс юу ч зугтаж чадахгүй. Энэ гадаргууг "үйл явдлын давхрага" гэж нэрлэдэг.
Нээлтийн түүх
Хар нүхийг харьцангуйн ерөнхий онол (1915 онд Эйнштейний дэвшүүлсэн таталцлын онол) болон бусад илүү орчин үеийн таталцлын онолоор таамаглаж байсан хар нүхийг 1939 онд Р.Оппенхаймер, Х.Снайдер нар математикийн үндэслэлээр нотолсон. Гэвч сансар огторгуйн шинж чанарууд ба Эдгээр объектын ойролцоо байх хугацаа маш ер бусын байсан тул одон орон судлаачид, физикчид 25 жилийн турш тэднийг нухацтай авч үзээгүй. Гэсэн хэдий ч 1960-аад оны дундуур одон орон судлалын нээлтүүд нь хар нүхийг бодит бодит байдал болгон гадаргуу дээр гаргаж ирэв. Шинэ нээлт, судалгаанууд нь орон зай, цаг хугацааны талаарх бидний ойлголтыг үндсээр нь өөрчилж, сансар огторгуйн олон тэрбум нууцыг гэрэлтүүлж чадна.
Хар нүх үүсэх
Оддын гэдэс дотор термоядролын урвал явагдах боловч өндөр температур, даралтыг хадгалж, од өөрийн таталцлын нөлөөн дор нурахаас сэргийлдэг. Гэсэн хэдий ч цаг хугацаа өнгөрөх тусам цөмийн түлш шавхагдаж, од багасч эхэлдэг. Тооцооллоос харахад одны масс нь гурван нарны массаас хэтрэхгүй бол "таталцлын эсрэг тулалдаанд" ялах болно: таталцлын уналт нь "муухай" материйн даралтаар зогсч, од үүрд мөнхөд хувирна. цагаан одой эсвэл нейтрон од. Гэвч хэрэв одны масс гурваас илүү нарны масстай бол түүний сүйрлийн сүйрлийг юу ч зогсоож чадахгүй бөгөөд тэр үйл явдлын тэнгэрийн хаяанд хурдан орж, хар нүх болж хувирна.
Хар нүх бол гурилан бүтээгдэхүүний нүх мөн үү?
Гэрэл гаргадаггүй зүйлийг анзаарах нь тийм ч хялбар биш юм. Хар нүхийг хайх нэг арга бол сансар огторгуйд асар их масстай, харанхуй орон зайд байгаа бүс нутгийг хайх явдал юм. Эдгээр төрлийн объектуудыг хайж байхдаа одон орон судлаачид тэдгээрийг галактикийн төвүүд болон манай Галактикийн давхар оддын системээс хоёр үндсэн хэсэгт олсон. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар нийтдээ хэдэн арван сая ийм объект байдаг.
Одоогийн байдлаар хар нүхийг өөр төрлийн объектоос ялгах цорын ганц найдвартай арга бол объектын масс, хэмжээг хэмжих, түүний радиусыг харьцуулах явдал юм.
