Črne luknje so morda najbolj skrivnostni in zagonetni astronomski objekti v našem vesolju, odkar so jih odkrili, pritegnejo pozornost znanstvenikov in burijo domišljijo piscev znanstvene fantastike. Kaj so črne luknje in kaj predstavljajo? Črne luknje so izumrle zvezde, ki imajo zaradi svojih fizikalnih lastnosti tako visoko gostoto in tako močno gravitacijo, da niti svetloba ne more uiti čez njih.
Zgodovina odkritja črnih lukenj
Prvič je teoretični obstoj črnih lukenj, veliko pred njihovim dejanskim odkritjem, predlagal neki D. Michel (angleški duhovnik iz Yorkshira, ki se v prostem času zanima za astronomijo) davnega leta 1783. Po njegovih izračunih, če vzamemo našo in jo stisnemo (v sodobnem računalniškem jeziku arhiviramo) na polmer 3 km, bo nastala tako velika (preprosto ogromna) gravitacijska sila, da je ne bo mogla zapustiti niti svetloba. . Tako se je pojavil pojem »črna luknja«, čeprav pravzaprav sploh ni črna; po našem mnenju bi bil bolj primeren izraz »temna luknja«, saj nastane ravno odsotnost svetlobe.
Kasneje, leta 1918, je o problematiki črnih lukenj v kontekstu relativnostne teorije pisal veliki znanstvenik Albert Einstein. Toda šele leta 1967 je s prizadevanji ameriškega astrofizika Johna Wheelerja koncept črnih lukenj končno dobil mesto v akademskih krogih.
Kakor koli že, D. Michel, Albert Einstein in John Wheeler so v svojih delih domnevali le teoretični obstoj teh skrivnostnih nebesnih objektov v vesolju, a pravo odkritje črnih lukenj se je zgodilo leta 1971, takrat so prvič opazili v teleskopu.
Tako izgleda črna luknja.
Kako nastanejo črne luknje v vesolju
Kot vemo iz astrofizike, imajo vse zvezde (vključno z našim Soncem) nekaj omejene zaloge goriva. In čeprav lahko življenje zvezde traja milijarde svetlobnih let, se ta pogojna zaloga goriva prej ali slej konča in zvezda "ugasne". Proces "bledenja" zvezde spremljajo intenzivne reakcije, med katerimi je zvezda podvržena pomembni preobrazbi in se lahko glede na svojo velikost spremeni v belo pritlikavko, nevtronsko zvezdo ali črno luknjo. Poleg tega se največje zvezde z neverjetno impresivnimi velikostmi običajno spremenijo v črno luknjo - zaradi stiskanja teh najbolj neverjetnih velikosti pride do večkratnega povečanja mase in gravitacijske sile novonastale črne luknje, ki se spremeni v nekakšen galaktični sesalnik - absorbira vse in vsakogar okoli sebe.
Črna luknja pogoltne zvezdo.
Majhna opomba - naše Sonce po galaktičnih merilih sploh ni velika zvezda in se po njegovem izumrtju, ki se bo zgodilo čez približno nekaj milijard let, najverjetneje ne bo spremenilo v črno luknjo.
A bodimo iskreni z vami – danes znanstveniki še ne poznajo vseh podrobnosti nastajanja črne luknje, nedvomno je to izjemno zapleten astrofizični proces, ki lahko sam po sebi traja milijone svetlobnih let. Čeprav je mogoče napredovati v tej smeri, bi lahko bilo odkritje in kasnejše preučevanje tako imenovanih vmesnih črnih lukenj, to je zvezd v stanju izumiranja, v katerih poteka aktiven proces nastajanja črnih lukenj. Mimogrede, podobno zvezdo so astronomi odkrili leta 2014 v rokavu spiralne galaksije.
Koliko črnih lukenj je v vesolju?
Po teorijah sodobnih znanstvenikov je lahko v naši galaksiji Rimska cesta do sto milijonov črnih lukenj. Morda jih ni nič manj v naši sosednji galaksiji, do katere z naše Mlečne ceste ni kaj leteti - 2,5 milijona svetlobnih let.
Teorija črne luknje
Kljub ogromni masi (ki je stotisočkrat večja od mase našega Sonca) in neverjetni moči gravitacije črnih lukenj skozi teleskop ni bilo lahko videti, saj sploh ne oddajajo svetlobe. Znanstvenikom je črno luknjo uspelo opaziti šele v trenutku njenega "obroka" - absorpcije druge zvezde, v tem trenutku se pojavi značilno sevanje, ki ga je že mogoče opazovati. Tako je teorija črne luknje našla dejansko potrditev.
Lastnosti črnih lukenj
Glavna lastnost črne luknje so njena neverjetna gravitacijska polja, ki ne dovoljujejo, da bi prostor in čas v okolici ostala v običajnem stanju. Da, prav ste slišali, čas v črni luknji teče veliko počasneje kot običajno, in če bi bili tam, bi potem, ko bi se vrnili nazaj (če bi imeli tako srečo, seveda), presenečeni opazili, da so minila stoletja na Zemlji, pa se nisi niti postaral, da si uspel pravočasno. Čeprav bodimo resnici na ljubo, če bi bili v črni luknji, bi težko preživeli, saj je sila gravitacije tam tolikšna, da bi vsak materialni predmet preprosto raztrgal, niti na kose, na atome.
Če pa bi bili celo blizu črne luknje, pod vplivom njenega gravitacijskega polja, bi prav tako imeli težko delo, saj bolj ko se upirate njeni gravitaciji in poskušate odleteti, hitreje bi padli vanjo. Razlog za ta navidezni paradoks je gravitacijsko vrtinčno polje, ki ga imajo vse črne luknje.
Kaj pa, če človek pade v črno luknjo
Izhlapevanje črnih lukenj
Angleški astronom S. Hawking je odkril zanimivo dejstvo: zdi se, da tudi črne luknje oddajajo izhlapevanje. Res je, da to velja le za luknje relativno majhne mase. Močna gravitacija okoli njih rodi pare delcev in antidelcev, enega od para luknja potegne noter, drugega pa izžene. Tako črna luknja oddaja trde antidelce in žarke gama. To izhlapevanje ali sevanje iz črne luknje je dobilo ime po znanstveniku, ki ga je odkril - "Hawkingovo sevanje".
Največja črna luknja
Po teoriji črnih lukenj so v središču skoraj vseh galaksij ogromne črne luknje z maso od nekaj milijonov do nekaj milijard sončnih mas. In relativno nedavno so znanstveniki odkrili dve največji črni luknji, ki sta znani do danes; nahajata se v dveh bližnjih galaksijah: NGC 3842 in NGC 4849.
NGC 3842 je najsvetlejša galaksija v ozvezdju Leva, ki je od nas oddaljena 320 milijonov svetlobnih let. V njenem središču je ogromna črna luknja, ki tehta 9,7 milijard sončnih mas.
NGC 4849, galaksija v kopici Coma, oddaljena 335 milijonov svetlobnih let, se ponaša s prav tako impresivno črno luknjo.
Gravitacijsko polje teh velikanskih črnih lukenj, ali v akademskem smislu, njihov horizont dogodkov, je približno 5-kratna razdalja od Sonca do! Takšna črna luknja bi pojedla naš sončni sistem in se niti ne bi zadušila.
Najmanjša črna luknja
Toda v veliki družini črnih lukenj obstajajo tudi zelo majhni predstavniki. Tako je najbolj pritlikava črna luknja, ki so jo doslej odkrili znanstveniki, le 3-krat večja od mase našega Sonca. Pravzaprav je to teoretični minimum, potreben za nastanek črne luknje; če bi bila ta zvezda nekoliko manjša, luknja ne bi nastala.
Črne luknje so kanibali
Da, obstaja tak pojav, kot smo zapisali zgoraj, črne luknje so neke vrste "galaktični sesalniki", ki absorbirajo vse okoli sebe, vključno z ... drugimi črnimi luknjami. Pred kratkim so astronomi odkrili, da črno luknjo iz ene galaksije žre še večji črni požeruh iz druge galaksije.
- Po hipotezah nekaterih znanstvenikov črne luknje niso le galaktični sesalniki, ki vase posrkajo vse, ampak lahko v določenih okoliščinah same rodijo nova vesolja.
- Črne luknje lahko sčasoma izhlapijo. Zgoraj smo zapisali, da je angleški znanstvenik Stephen Hawking odkril, da imajo črne luknje lastnost sevanja in po zelo dolgem času, ko naokoli ne bo več ničesar, kar bi lahko absorbiralo, bo črna luknja začela bolj izhlapevati, dokler čez čas ne da dvigniti vso svojo maso v okoliški prostor. Čeprav je to le predpostavka, hipoteza.
- Črne luknje upočasnjujejo čas in ukrivljajo prostor. O dilataciji časa smo že pisali, vendar bo tudi prostor v pogojih črne luknje popolnoma ukrivljen.
- Črne luknje omejujejo število zvezd v vesolju. Njihova gravitacijska polja namreč preprečujejo ohlajanje plinskih oblakov v vesolju, iz katerih se, kot je znano, rojevajo nove zvezde.
Črne luknje na Discovery Channel, video
In za zaključek vam ponujamo zanimiv znanstveni dokumentarec o črnih luknjah Discovery Channel
>
Razmislite o skrivnostnem in nevidnem črne luknje v vesolju: zanimivosti, Einsteinove raziskave, supermasivni in srednji tipi, teorija, struktura.
- eden najbolj zanimivih in skrivnostnih predmetov v vesolju. Imajo veliko gostoto, gravitacijska sila pa je tako močna, da niti svetloba ne more uiti izven njenih meja.
Albert Einstein je o črnih luknjah prvič spregovoril leta 1916, ko je ustvaril splošno teorijo relativnosti. Sam izraz je nastal leta 1967 po zaslugi Johna Wheelerja. In prvo črno luknjo so "videli" leta 1971.
Razvrstitev črnih lukenj vključuje tri vrste: črne luknje zvezdne mase, supermasivne črne luknje in črne luknje srednje mase. Vsekakor si oglejte videoposnetek o črnih luknjah, da boste izvedeli veliko zanimivih dejstev in bolje spoznali te skrivnostne vesoljske tvorbe.
Zanimiva dejstva o črnih luknjah
- Če se znajdete v črni luknji, vas bo gravitacija raztegnila. Vendar se ni treba bati, saj boste umrli, preden boste dosegli singularnost. Študija iz leta 2012 je pokazala, da kvantni učinki spremenijo obzorje dogodkov v ognjeni zid, ki vas spremeni v kup pepela.
- Črne luknje niso "zanič". Ta proces je posledica vakuuma, ki ga v tej tvorbi ni. Tako material preprosto odpade.
- Prva črna luknja je bila Cygnus X-1, ki so jo odkrile rakete z Geigerjevimi števci. Leta 1971 so znanstveniki prejeli radijski signal Laboda X-1. Ta predmet je postal predmet spora med Kipom Thornom in Stephenom Hawkingom. Slednji je menil, da ne gre za črno luknjo. Leta 1990 je priznal poraz.
- Drobne črne luknje so se morda pojavile takoj po velikem poku. Hitro vrteči se prostor je stisnil nekatera področja v goste luknje, manj masivne od Sonca.
- Če se zvezda preveč približa, se lahko raztrga.
- Po splošnih ocenah obstaja do milijarda zvezdnih črnih lukenj s trikratno maso Sonca.
- Če primerjamo teorijo strun in klasično mehaniko, prva povzroči več vrst masivnih velikanov.
Nevarnost črnih lukenj
Ko zvezdi zmanjka goriva, lahko začne proces samouničenja. Če bi bila njegova masa trikrat večja od Sončeve, bi preostalo jedro postalo nevtronska zvezda ali bela pritlikavka. Toda večja zvezda se spremeni v črno luknjo.
Takšni predmeti so majhni, vendar imajo neverjetno gostoto. Predstavljajte si, da je pred vami predmet velikosti mesta, vendar je njegova masa trikrat večja od Sonca. To ustvarja neverjetno veliko gravitacijsko silo, ki privlači prah in plin ter povečuje njegovo velikost. Presenečeni boste, vendar lahko obstaja več sto milijonov zvezdnih črnih lukenj.
Supermasivne črne luknje
Seveda se nič v vesolju ne more primerjati s čudovitostjo supermasivnih črnih lukenj. Več milijardkrat presegajo sončno maso. Menijo, da takšni objekti obstajajo v skoraj vsaki galaksiji. Znanstveniki še ne poznajo vseh zapletenosti procesa nastajanja. Najverjetneje rastejo zaradi kopičenja mase iz okoliškega prahu in plinov.
Svoj obseg lahko dolgujejo združitvi na tisoče majhnih črnih lukenj. Lahko pa se zruši celotna zvezdna kopica.
Črne luknje v središčih galaksij
Astrofizičarka Olga Silčenko o odkritju supermasivne črne luknje v meglici Andromeda, raziskavah Johna Kormendyja in temnih gravitacijskih telesih:
Narava kozmičnih radijskih virov
Astrofizik Anatolij Zasov o sinhrotronskem sevanju, črnih luknjah v jedrih oddaljenih galaksij in nevtralnem plinu:
Vmesne črne luknje
Pred kratkim so znanstveniki odkrili novo vrsto črnih lukenj srednje mase. Nastanejo lahko, ko zvezde v kopici trčijo in povzročijo verižno reakcijo. Posledično padejo v središče in tvorijo supermasivno črno luknjo.
Leta 2014 so astronomi odkrili vmesni tip v rokavu spiralne galaksije. Zelo težko jih je najti, ker se lahko nahajajo na nepredvidljivih mestih.
Mikro črne luknje
Fizik Eduard Boos o varnosti LHC, rojstvu mikročrne luknje in konceptu membrane:
Teorija črne luknje
Črne luknje so izjemno masivni objekti, vendar obsegajo relativno skromen prostor. Poleg tega imajo ogromno gravitacijo, ki preprečuje, da bi predmeti (in celo svetloba) zapustili njihovo ozemlje. Vendar jih je nemogoče neposredno videti. Raziskovalci morajo pogledati sevanje, ki nastane, ko se črna luknja hrani.
Zanimivo je, da se zgodi, da se snov, ki gre proti črni luknji, odbije od obzorja dogodkov in jo vrže ven. V tem primeru nastanejo svetli curki materiala, ki se premikajo z relativističnimi hitrostmi. Te emisije je mogoče zaznati na dolge razdalje.
- neverjetni predmeti, v katerih je gravitacijska sila tako ogromna, da lahko upogiba svetlobo, izkrivlja prostor in izkrivlja čas.
Pri črnih luknjah lahko ločimo tri plasti: zunanji in notranji dogodkovni horizont ter singularnost.
Horizont dogodkov črne luknje je meja, kjer svetloba nima možnosti, da bi ušla. Ko delec enkrat prečka to črto, ne bo mogel zapustiti. Notranje območje, kjer se nahaja masa črne luknje, se imenuje singularnost.
Če govorimo s položaja klasične mehanike, potem nič ne more zapustiti črne luknje. Toda kvant naredi svoj popravek. Dejstvo je, da ima vsak delec antidelec. Imajo enake mase, vendar različne naboje. Če se sekajo, se lahko uničijo.
Ko se tak par pojavi izven obzorja dogodkov, se lahko enega od njiju potegne noter, drugega pa odbije. Zaradi tega se lahko obzorje skrči in črna luknja propade. Znanstveniki še vedno poskušajo preučiti ta mehanizem.
Akrecija
Astrofizik Sergej Popov o supermasivnih črnih luknjah, nastanku planetov in kopičenju snovi v zgodnjem vesolju:
Najbolj znane črne luknje
Pogosta vprašanja o črnih luknjah
Bolj prostorno, črna luknja je določeno območje v vesolju, v katerem je skoncentrirana tako ogromna količina mase, da niti en predmet ne more uiti gravitacijskemu vplivu. Ko gre za gravitacijo, se zanašamo na splošno teorijo relativnosti, ki jo je predlagal Albert Einstein. Da bi razumeli podrobnosti preučevanega predmeta, se bomo premikali korak za korakom.
Predstavljajmo si, da ste na površju planeta in mečete balvan. Če nimate moči Hulka, ne boste mogli uporabiti dovolj sile. Nato se bo kamen dvignil na določeno višino, vendar bo pod pritiskom gravitacije padel nazaj. Če imate skriti potencial zelenega močnika, potem lahko predmetu daste zadosten pospešek, zahvaljujoč kateremu bo popolnoma zapustil območje gravitacijskega vpliva. To se imenuje "hitrost pobega".
Če razčlenimo v formulo, je ta hitrost odvisna od mase planeta. Večji kot je, močnejši je gravitacijski prijem. Hitrost odhoda bo odvisna od tega, kje točno ste: bližje centru, lažje je izstopiti. Hitrost odhoda našega planeta je 11,2 km/s, vendar je 2,4 km/s.
Vse bližje smo najbolj zanimivemu delu. Recimo, da imate na majhnem mestu zbran predmet z neverjetno koncentracijo mase. V tem primeru ubežna hitrost presega svetlobno hitrost. In vemo, da se nič ne premika hitreje od tega indikatorja, kar pomeni, da nihče ne bo mogel premagati takšne sile in pobegniti. Tudi svetlobni žarek tega ne zmore!
Že v 18. stoletju je Laplace razmišljal o ekstremni koncentraciji mase. Po splošni teoriji relativnosti je Karlu Schwarzschildu uspelo najti matematično rešitev enačbe teorije za opis takšnega predmeta. Nadaljnje prispevke so prispevali Oppenheimer, Wolkoff in Snyder (1930). Od tega trenutka so ljudje začeli resno razpravljati o tej temi. Postalo je jasno: ko masivni zvezdi zmanjka goriva, se ne more upreti sili gravitacije in se mora zrušiti v črno luknjo.
V Einsteinovi teoriji je gravitacija manifestacija ukrivljenosti v prostoru in času. Dejstvo je, da običajna geometrijska pravila tukaj ne delujejo in masivni objekti izkrivljajo prostor-čas. Črna luknja ima bizarne lastnosti, zato je njena distorzija najbolj jasno vidna. Na primer, predmet ima "obzorje dogodkov". To je površina krogle, ki označuje linijo luknje. Se pravi, če stopiš čez to mejo, potem ni več poti nazaj.
Dobesedno je to kraj, kjer je hitrost bega enaka svetlobni hitrosti. Zunaj tega mesta je hitrost pobega manjša od svetlobne hitrosti. Toda če je vaša raketa sposobna pospeševati, potem bo dovolj energije za pobeg.
Sam horizont je geometrijsko precej čuden. Če ste daleč stran, se vam zdi, kot da gledate v statično površino. Če pa se približate, ugotovite, da se premika navzven s svetlobno hitrostjo! Zdaj razumem, zakaj je lahko vstopiti, a tako težko pobegniti. Da, to je zelo zmedeno, saj v resnici obzorje miruje, a hkrati hiti s svetlobno hitrostjo. To je kot situacija z Alice, ki je morala teči čim hitreje, da bi ostala na mestu.
Ko zadeneta obzorje, prostor in čas doživita tako močno popačenje, da začnejo koordinate opisovati vloge radialne razdalje in preklopnega časa. To pomeni, da "r", ki označuje razdaljo od središča, postane začasen, "t" pa je zdaj odgovoren za "prostorskost". Posledično se ne boste mogli ustaviti z nižjim indeksom r, tako kot ne boste mogli priti v prihodnost v normalnem času. Prišli boste do singularnosti, kjer je r = 0. Lahko mečete rakete, zaženete motor do maksimuma, vendar ne morete pobegniti.
Izraz "črna luknja" je skoval John Archibald Wheeler. Pred tem so jih imenovali "ohlajene zvezde".
Fizik Emil Akhmedov o študiju črnih lukenj, Karla Schwarzschilda in velikanskih črnih lukenj:
Kako veliko je nekaj, lahko izračunamo na dva načina. Poimenujete lahko maso ali velikost površine. Če vzamemo prvi kriterij, potem ni posebne omejitve masivnosti črne luknje. Uporabite lahko poljubno količino, če jo lahko stisnete do zahtevane gostote.
Večina teh formacij se je pojavila po smrti masivnih zvezd, zato bi pričakovali, da bi morala biti njihova teža enakovredna. Tipična masa takšne luknje bi bila 10-krat večja od sončne - 10 31 kg. Poleg tega mora biti vsaka galaksija dom osrednje supermasivne črne luknje, katere masa milijonkrat presega sončno - 10 36 kg.
Masivnejši ko je predmet, večjo maso pokriva. Polmer in masa obzorja sta premosorazmerna, to pomeni, da če črna luknja tehta 10-krat več kot druga, potem je njen polmer 10-krat večji. Polmer luknje s sončno masivnostjo je 3 km, če pa je milijonkrat večja, potem 3 milijone km. Zdi se, da so to neverjetno velike stvari. Vendar ne pozabimo, da so to standardni pojmi za astronomijo. Sončni polmer doseže 700.000 km, črna luknja pa je 4-krat večja.
Recimo, da nimate sreče in se vaša ladja nezadržno premika proti supermasivni črni luknji. Nima smisla se kregati. Preprosto ugasnete motorje in se odpravite neizogibnemu naproti. Kaj pričakovati?
Začnimo z breztežnostjo. Ste v prostem padu, zato so posadka, ladja in vsi deli brez teže. Bolj kot se približujete središču luknje, močnejše so občutne plimske gravitacijske sile. Vaša stopala so na primer bližje sredini kot glava. Potem se začnete počutiti, kot da ste raztegnjeni. Posledično boste preprosto raztrgani.
Te sile so neopazne, dokler se od središča ne približate 600.000 km. To je že za obzorjem. Ampak govorimo o ogromnem objektu. Če padeš v luknjo z maso sonca, bi te plimske sile zajele 6000 km od središča in te raztrgale še preden bi dosegel obzorje (zato te pošljemo v veliko, da že umreš znotraj luknje in ne na pristopu).
Kaj je notri? Nočem razočarati, a nič posebnega. Nekateri predmeti so lahko popačenega videza in nič drugega nenavadnega. Tudi ko prečkate obzorje, boste videli stvari okoli sebe, ko se premikajo z vami.
Kako dolgo bo vse to trajalo? Vse je odvisno od vaše oddaljenosti. Na primer, začeli ste iz točke mirovanja, kjer je singularnost 10-krat večja od polmera luknje. Približevanje obzorju bo trajalo le 8 minut, nato pa še 7 sekund, da vstopite v singularnost. Če padeš v majhno črno luknjo, se bo vse zgodilo hitreje.
Takoj ko prečkaš obzorje, lahko streljaš z raketami, kričiš in jokaš. Za vse to imate 7 sekund, dokler ne pridete v singularnost. Toda nič vas ne bo rešilo. Zato le uživajte v vožnji.
Recimo, da si obsojena in padeš v luknjo, tvoj fant pa te opazuje od daleč. No, stvari bo videl drugače. Opazili boste, da se upočasnjujete, ko se približujete obzorju. Toda tudi če človek sedi sto let, ne bo čakal, dokler ne dosežeš obzorja.
Poskusimo razložiti. Črna luknja bi lahko nastala iz zvezde, ki se seseda. Ker je material uničen, Kirill (naj vam bo prijatelj) vidi, da se zmanjšuje, vendar ne bo nikoli opazil, da se približuje obzorju. Zato so jih imenovali "zamrznjene zvezde", ker se zdi, da zamrznejo na določenem radiju.
Kaj je narobe? Recimo temu optična iluzija. Za nastanek luknje ni potrebna neskončnost, tako kot ni treba prečkati obzorja. Ko se približujete, traja dlje, da svetloba doseže Kirilla. Natančneje, sevanje v realnem času iz vašega prehoda bo za vedno zabeleženo na obzorju. Dolgo ste prestopili črto, Kirill pa še vedno opazuje svetlobni signal.
Lahko pa pristopite z druge strani. Čas se dlje vleče blizu obzorja. Na primer, imate super-močno ladjo. Uspelo ti je priti bližje obzorju, ostati tam nekaj minut in priti živ do Kirilla. Koga boste videli? Starec! Navsezadnje vam je čas tekel veliko počasneje.
Kaj je potem res? Iluzija ali igra časa? Vse je odvisno od koordinatnega sistema, uporabljenega za opis črne luknje. Če se zanašate na Schwarzschildove koordinate, potem je pri prečkanju obzorja časovna koordinata (t) enaka neskončnosti. Toda meritve iz tega sistema zagotavljajo zamegljen pogled na to, kaj se dogaja v bližini samega predmeta. Na liniji obzorja so vse koordinate popačene (singularnost). Lahko pa uporabite oba koordinatna sistema, tako da sta oba odgovora veljavna.
V resnici boste preprosto postali nevidni in Kirill vas bo nehal videti, preden bo minilo veliko časa. Ne pozabite na rdeči premik. Vi oddajate opazno svetlobo na določeni valovni dolžini, Kirill pa jo bo videl na daljši. Valovi se podaljšujejo, ko se približujejo obzorju. Poleg tega ne pozabite, da sevanje pojavlja v določenih fotonih.
Na primer, v trenutku prehoda boste poslali zadnji foton. Kirill bo dosegel ob določenem končnem času (približno eno uro za supermasivno črno luknjo).
Seveda ne. Ne pozabite na obstoj obzorja dogodkov. To je edino območje, iz katerega ne morete priti. Dovolj je, da se ji ne približate in se počutite mirne. Poleg tega se vam bo z varne razdalje ta predmet zdel zelo običajen.
Hawkingov informacijski paradoks
Fizik Emil Akhmedov o vplivu gravitacije na elektromagnetno valovanje, informacijskem paradoksu črnih lukenj in načelu predvidljivosti v znanosti:
Brez panike, saj se Sonce nikoli ne bo spremenilo v takšen objekt, ker preprosto nima dovolj mase. Poleg tega bo svojo današnjo podobo ohranila še nadaljnjih 5 milijard let. Nato se bo premaknil na stopnjo rdečega velikana, absorbiral Merkur, Venero in temeljito ocvrl naš planet, nato pa postal navaden beli pritlikavec.
Toda prepustimo se domišljiji. Tako je Sonce postalo črna luknja. Za začetek nas bosta takoj zajela tema in mraz. Zemlja in drugi planeti ne bodo posrkani v luknjo. Še naprej bodo krožili okoli novega predmeta v normalnih orbitah. Zakaj? Ker bo obzorje segalo le 3 km, gravitacija pa nam ne bo mogla nič.
ja Seveda se ne moremo zanesti na vidno opazovanje, saj svetloba ne more uiti. Vendar obstajajo posredni dokazi. Na primer, vidite območje, ki bi lahko vsebovalo črno luknjo. Kako lahko to preverim? Začnite z merjenjem mase. Če je jasno, da ga je na enem področju preveč ali pa je navidez neviden, potem ste na pravi poti. Obstajata dve iskalni točki: galaktično središče in binarni sistemi z rentgenskim sevanjem.
Tako so bili v 8 galaksijah najdeni ogromni osrednji objekti, katerih jedrska masa sega od milijona do milijarde sončnih. Maso izračunamo z opazovanjem hitrosti vrtenja zvezd in plina okoli središča. Čim hitreje, tem večja mora biti masa, da jih obdrži v orbiti.
Ti masivni predmeti veljajo za črne luknje iz dveh razlogov. No, preprosto ni več možnosti. Nič ni bolj masivnega, temnejšega in bolj kompaktnega. Poleg tega obstaja teorija, da se v središču vseh aktivnih in velikih galaksij skriva taka pošast. Vendar to še ni 100% dokaz.
Toda dve nedavni ugotovitvi govorita v prid teoriji. V najbližji aktivni galaksiji so opazili sistem "vodni maser" (močan vir mikrovalovnega sevanja) v bližini jedra. S pomočjo interferometra so znanstveniki preslikali porazdelitev hitrosti plina. To pomeni, da so izmerili hitrost znotraj pol svetlobnega leta v galaktičnem središču. To jim je pomagalo razumeti, da je v notranjosti ogromen objekt, katerega polmer je dosegel pol svetlobnega leta.
Druga najdba je še bolj prepričljiva. Raziskovalci so z rentgenskimi žarki naleteli na spektralno linijo galaktičnega jedra, ki kaže na prisotnost atomov v bližini, katerih hitrost je neverjetno visoka (1/3 hitrosti svetlobe). Poleg tega je emisija ustrezala rdečemu premiku, ki ustreza obzorju črne luknje.
Drug razred je mogoče najti v Rimski cesti. To so zvezdne črne luknje, ki nastanejo po eksploziji supernove. Če bi obstajali ločeno, bi ga tudi od blizu komaj opazili. Imamo pa srečo, saj večina obstaja v dualnih sistemih. Enostavno jih je najti, saj bo črna luknja potegnila maso svojega soseda in nanj vplivala z gravitacijo. “Izvlečen” material tvori akrecijski disk, v katerem se vse segreje in zato ustvarja močno sevanje.
Recimo, da vam je uspelo najti binarni sistem. Kako razumete, da je kompakten objekt črna luknja? Spet se obračamo na množice. Če želite to narediti, izmerite orbitalno hitrost bližnje zvezde. Če je masa ob tako majhnih dimenzijah neverjetno velika, potem ni več možnosti.
To je kompleksen mehanizem. Stephen Hawking je podobno temo načel že v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Rekel je, da črne luknje v resnici niso "črne". Obstajajo kvantni mehanski učinki, ki povzročajo sevanje. Postopoma se luknja začne krčiti. Hitrost sevanja narašča z zmanjševanjem mase, zato luknja oddaja vedno več in pospešuje proces stiskanja, dokler se ne raztopi.
Vendar je to le teoretična shema, saj nihče ne more zagotovo reči, kaj se zgodi na zadnji stopnji. Nekateri mislijo, da ostane majhna, a stabilna sled. Sodobne teorije še niso iznašle nič boljšega. Toda sam proces je neverjeten in zapleten. Parametre je treba izračunati v ukrivljenem prostoru-času, samih rezultatov pa v normalnih pogojih ni mogoče preveriti.
Tu se lahko uporablja zakon o ohranitvi energije, vendar le za kratek čas. Vesolje lahko ustvari energijo in maso iz nič, vendar morata hitro izginiti. Ena od manifestacij so vakuumske fluktuacije. Pari delcev in antidelcev zrastejo od nikoder, obstajajo določeno kratko obdobje in umrejo v medsebojnem uničenju. Ko se pojavijo, se energijsko ravnovesje poruši, po izginotju pa se vse obnovi. Zdi se fantastično, vendar je bil ta mehanizem eksperimentalno potrjen.
Recimo, da eno od vakuumskih nihanj deluje blizu obzorja črne luknje. Morda eden od delcev pade noter, drugi pa pobegne. Tista, ki pobegne, odnese del energije luknje s seboj in lahko pade v oči opazovalca. Zdelo se mu bo, da je temen predmet preprosto izpustil delec. Toda proces se ponavlja in vidimo neprekinjen tok sevanja iz črne luknje.
Rekli smo že, da se Kirilu zdi, kot da potrebujete neskončnost, da stopite čez črto obzorja. Poleg tega je bilo omenjeno, da črne luknje po končnem času izhlapijo. Torej, ko dosežete obzorje, bo luknja izginila?
št. Ko smo opisali Kirillova opažanja, nismo govorili o procesu izhlapevanja. Ampak, če je ta proces prisoten, potem se vse spremeni. Vaš prijatelj vas bo videl leteti čez obzorje točno v trenutku izhlapevanja. Zakaj?
Kirilu prevladuje optična iluzija. Oddajana svetloba v obzorju dogodkov potrebuje veliko časa, da doseže svojega prijatelja. Če luknja traja večno, lahko svetloba potuje v nedogled in Kirill ne bo čakal na prehod. Ampak, če je luknja izhlapela, potem nič ne bo ustavilo svetlobe in bo dosegla človeka v trenutku eksplozije sevanja. A tebi je vseeno več, ker si umrl v singularnosti že zdavnaj.
Formule splošne teorije relativnosti imajo zanimivo lastnost - simetrijo v času. Na primer, v kateri koli enačbi si lahko predstavljate, da čas teče nazaj in dobite drugačno, a še vedno pravilno rešitev. Če to načelo uporabimo za črne luknje, se rodi bela luknja.
Črna luknja je določeno območje, iz katerega nič ne more uiti. Toda druga možnost je bela luknja, v katero ne more nič pasti. Pravzaprav vse odriva. Čeprav je z matematičnega vidika vse videti gladko, to ne dokazuje njihovega obstoja v naravi. Najverjetneje jih ni in ni mogoče izvedeti.
Do te točke smo govorili o klasiki črnih lukenj. Ne vrtijo se in nimajo električnega naboja. Toda v nasprotni različici se začne najbolj zanimiva stvar. Na primer, lahko vstopite, vendar se izognete singularnosti. Poleg tega je njegova "notranjost" sposobna stika z belo luknjo. Se pravi, znašli se boste v nekakšnem tunelu, kjer je črna luknja vhod, bela luknja pa izhod. Ta kombinacija se imenuje črvina.
Zanimivo je, da se bela luknja lahko nahaja kjerkoli, tudi v drugem vesolju. Če bomo vedeli, kako obvladati takšne črvine, potem bomo zagotovili hiter transport v katero koli območje vesolja. In še bolj kul je možnost potovanja skozi čas.
Toda ne spakirajte nahrbtnika, dokler ne poznate nekaj stvari. Na žalost obstaja velika verjetnost, da takšnih formacij ni. Rekli smo že, da so bele luknje sklep iz matematičnih formul in ne resničen in potrjen objekt. In vse opažene črne luknje ustvarjajo padajočo snov in ne tvorijo črvičev. In končna postaja je singularnost.
Ste že kdaj videli sesati tla? Če je odgovor pritrdilen, ali ste opazili, kako sesalnik posesa prah in majhne odpadke, kot so ostanki papirja? Seveda so opazili. Črne luknje počnejo približno enako kot sesalnik, le da namesto prahu raje posesajo večje predmete: zvezde in planete. Vendar pa ne bodo prezirali niti vesoljskega prahu.
Kako nastanejo črne luknje?
Da bi razumeli, od kod prihajajo črne luknje, bi bilo dobro vedeti, kaj je svetlobni tlak. Izkazalo se je, da svetloba, ki pada na predmete, nanje pritiska. Če na primer prižgemo žarnico v temnem prostoru, potem bo na vse osvetljene predmete začela delovati dodatna svetlobna sila pritiska. Ta sila je zelo majhna in v vsakdanjem življenju je seveda nikoli ne bomo mogli občutiti. Razlog je v tem, da je žarnica zelo šibek vir svetlobe. (V laboratorijskih pogojih je še vedno mogoče izmeriti svetlobni tlak žarnice; prvi je to naredil ruski fizik P. N. Lebedev.) Pri zvezdah je situacija drugačna. Medtem ko je zvezda mlada in močno sije, se v njej borijo tri sile. Po eni strani gravitacijska sila, ki želi zvezdo stisniti v konico, vleče zunanje plasti navznoter proti jedru. Na drugi strani pa obstaja sila svetlobnega pritiska in sila pritiska vročega plina, ki želita napihniti zvezdo. Svetloba, ki nastaja v jedru zvezde, je tako močna, da odriva zunanje plasti zvezde in uravnava gravitacijsko silo, ki jih vleče proti središču. Ko se zvezda stara, njeno jedro proizvaja vedno manj svetlobe. To se zgodi zato, ker med življenjem zvezde izgori celotna zaloga vodika, o tem smo že pisali. Če je zvezda zelo velika, 20-krat težja od Sonca, potem imajo njene zunanje lupine zelo veliko maso. Zato se pri težki zvezdi zunanje plasti začnejo pomikati vse bližje jedru in celotna zvezda se začne krčiti. Hkrati se poveča gravitacijska sila na površini zvezde, ki se krči. Bolj kot se zvezda krči, močneje začne privlačiti okoliško snov. Sčasoma postane gravitacija zvezde tako pošastno močna, da niti svetloba, ki jo oddaja, ne more ubežati. V tem trenutku zvezda postane črna luknja. Ničesar več ne oddaja, ampak samo absorbira vse, kar je v bližini, tudi svetlobo. Iz nje ne pride niti en sam žarek svetlobe, zato je nihče ne vidi, zato se imenuje črna luknja: vse se posrka vase in se nikoli več ne vrne.
Kako izgleda črna luknja?
Če bi bili midva zraven črne luknje, bi videli dokaj velik svetleč disk, ki se vrti okoli majhnega, popolnoma črnega področja vesolja. Ta črna regija je črna luknja. In svetleči disk okoli njega je snov, ki pada v črno luknjo. Takšen disk se imenuje akrecijski disk. Gravitacija črne luknje je zelo močna, zato se vase posrkana snov premika z zelo velikim pospeškom in zaradi tega začne sevati. S preučevanjem svetlobe, ki prihaja iz takšnega diska, lahko astronomi izvejo veliko o sami črni luknji. Drugi posredni znak obstoja črne luknje je nenavadno gibanje zvezd okoli določenega področja vesolja. Gravitacija luknje prisili bližnje zvezde, da se gibljejo po eliptičnih orbitah. Takšna gibanja zvezd beležijo tudi astronomi.
Zdaj je pozornost znanstvenikov usmerjena na črno luknjo, ki se nahaja v središču naše galaksije. Dejstvo je, da se črni luknji približuje oblak vodika z maso približno 3-krat večjo od Zemljine. Ta oblak je zaradi gravitacije črne luknje že začel spreminjati svojo obliko, v naslednjih letih se bo še bolj raztegnil in ga bo potegnilo v črno luknjo.
Nikoli ne bomo mogli videti procesov, ki se dogajajo v črni luknji, zato se lahko zadovoljimo le z opazovanjem diska okoli črne luknje. A tudi tu nas čaka marsikaj zanimivega. Morda najbolj zanimiv pojav je nastanek ultrahitrih curkov snovi, ki uhajajo iz središča tega diska. Mehanizem tega pojava je treba še razjasniti in povsem možno je, da bo kdo od vas ustvaril teorijo za nastanek takih curkov. Zaenkrat lahko registriramo samo rentgenske bliske, ki spremljajo takšne "posnetke".
Ta video prikazuje, kako črna luknja postopoma zajema material iz bližnje zvezde. V tem primeru se okoli črne luknje oblikuje akrecijski disk, del njegove snovi pa se z ogromnimi hitrostmi izvrže v vesolje. To ustvarja veliko količino rentgenskega sevanja, ki ga pobere satelit, ki se premika okoli Zemlje.
Kako deluje črna luknja?
Črno luknjo lahko razdelimo na tri glavne dele. Zunanji del, v katerem se še vedno lahko izognete padcu v črno luknjo, če se premikate z zelo veliko hitrostjo. Globlje od zunanjega dela je obzorje dogodkov - to je namišljena meja, po prestopu katere telo izgubi vsako upanje, da se vrne iz črne luknje. Vsega, kar je za obzorjem dogodkov, ni mogoče videti od zunaj, saj zaradi močne gravitacije tudi svetloba, ki se giblje od znotraj, ne bo mogla poleteti čez njega. Menijo, da je v samem središču črne luknje singularnost - območje prostora majhne prostornine, v katerem je koncentrirana ogromna masa - srce črne luknje.
Ali je mogoče poleteti do črne luknje?
Na veliki razdalji je privlačnost črne luknje popolnoma enaka privlačnosti navadne zvezde z enako maso kot črna luknja. Ko se približujete obzorju dogodkov, bo privlačnost postajala vse močnejša. Zato lahko poletite do črne luknje, vendar je bolje, da se od nje držite stran, da se lahko vrnete nazaj. Astronomi so morali opazovati, kako črna luknja vase posrka bližnjo zvezdo. Kako je to izgledalo, si lahko ogledate v videu:
Se bo naše Sonce spremenilo v črno luknjo?
Ne, ne bo se obrnilo. Masa Sonca je za to premajhna. Izračuni kažejo, da mora biti zvezda vsaj 4-krat večja od Sonca, če želi postati črna luknja. Namesto tega bo Sonce postalo rdeči velikan in se bo napihnilo približno na velikost Zemljine orbite, preden bo odvrglo svojo zunanjo lupino in postalo bela pritlikavka. Zagotovo vam bomo povedali več o razvoju Sonca.
Od vseh objektov, znanih človeštvu, ki se nahajajo v vesolju, črne luknje proizvajajo najbolj grozljiv in nerazumljiv vtis. Ta občutek prevzame skoraj vsakega človeka, ko se omeni črne luknje, kljub temu, da jih človeštvo pozna že več kot stoletje in pol. Prva spoznanja o teh pojavih so bila pridobljena veliko pred Einsteinovimi publikacijami o teoriji relativnosti. Toda prava potrditev obstoja teh predmetov je bila prejeta ne tako dolgo nazaj.
Seveda črne luknje upravičeno slovijo po svojih nenavadnih fizikalnih lastnostih, ki v vesolju povzročajo še več skrivnosti. Z lahkoto izpodbijajo vse kozmične zakone fizike in kozmične mehanike. Da bi razumeli vse podrobnosti in principe obstoja takšnega pojava, kot je kozmična luknja, se moramo seznaniti s sodobnimi dosežki astronomije in uporabiti svojo domišljijo, poleg tega pa bomo morali preseči standardne koncepte. Za lažje razumevanje in spoznavanje vesoljskih lukenj smo na portalu pripravili veliko zanimivih informacij o teh pojavih v vesolju.
Značilnosti črnih lukenj s spletne strani portala
Najprej je treba opozoriti, da črne luknje ne nastanejo od nikoder, nastanejo iz zvezd, ki so velikanske velikosti in mase. Še več, največja značilnost in edinstvenost vsake črne luknje je, da ima zelo močno gravitacijsko silo. Sila privlačnosti predmetov v črno luknjo presega drugo ubežno hitrost. Takšni gravitacijski indikatorji kažejo, da tudi svetlobni žarki ne morejo uiti iz polja delovanja črne luknje, saj imajo veliko manjšo hitrost.
Posebnost privlačnosti je, da privlači vse predmete, ki so v neposredni bližini. Večji kot je predmet, ki gre v bližini črne luknje, večji vpliv in privlačnost bo prejel. Skladno s tem lahko sklepamo, da večji ko je objekt, močneje ga privlači črna luknja, in da bi se izognili takšnemu vplivu, mora imeti kozmično telo zelo visoke hitrosti gibanja.
Zanesljivo je tudi ugotoviti, da v celotnem vesolju ni telesa, ki bi se lahko izognilo privlačnosti črne luknje, če se znajde v njeni neposredni bližini, saj temu vplivu ne more uiti niti najhitrejši svetlobni tok. Teorija relativnosti, ki jo je razvil Einstein, je odlična za razumevanje značilnosti črnih lukenj. Po tej teoriji lahko gravitacija vpliva na čas in izkrivlja prostor. Prav tako navaja, da večji kot je predmet v vesolju, bolj upočasnjuje čas. V bližini same črne luknje se zdi, da se čas popolnoma ustavi. Če bi vesoljsko plovilo vstopilo v polje delovanja vesoljske luknje, bi opazovali, kako bi se upočasnilo, ko bi se približalo, in na koncu popolnoma izginilo.
Ne smete se preveč bati pojavov, kot so črne luknje, in verjeti vsem neznanstvenim informacijam, ki morda obstajajo v tem trenutku. Najprej moramo razbliniti najpogostejši mit, da lahko črne luknje posrkajo vase vso snov in predmete okoli sebe, pri tem pa rastejo in absorbirajo vse več. Nič od tega ni povsem res. Da, res lahko absorbirajo vesoljska telesa in snov, vendar le tista, ki so na določeni razdalji od same luknje. Razen močne gravitacije se ne razlikujejo veliko od navadnih zvezd z velikansko maso. Tudi ko se naše Sonce spremeni v črno luknjo, bo lahko vase posrkalo le predmete, ki se nahajajo na kratki razdalji, vsi planeti pa se bodo še naprej vrteli v svojih običajnih orbitah.
Če se obrnemo na teorijo relativnosti, lahko sklepamo, da lahko vsi predmeti z močno gravitacijo vplivajo na ukrivljenost časa in prostora. Poleg tega, večja kot je telesna masa, močnejša bo distorzija. Nedavno so znanstveniki to lahko videli v praksi, ko so lahko razmišljali o drugih objektih, ki bi morali biti našim očem nedosegljivi zaradi ogromnih vesoljskih teles, kot so galaksije ali črne luknje. Vse to je mogoče zaradi dejstva, da so svetlobni žarki, ki prehajajo v bližini črne luknje ali drugega telesa, zelo močno upognjeni pod vplivom njihove gravitacije. Ta vrsta popačenja omogoča znanstvenikom, da pogledajo veliko dlje v vesolje. Toda s takšnimi študijami je zelo težko določiti pravo lokacijo preučevanega telesa.
Črne luknje se ne pojavijo od nikoder; nastanejo kot posledica eksplozije supermasivnih zvezd. Še več, da bi nastala črna luknja, mora biti masa eksplodirane zvezde vsaj desetkrat večja od mase Sonca. Vsaka zvezda obstaja zaradi termonuklearnih reakcij, ki potekajo znotraj zvezde. V tem primeru se med postopkom zlivanja sprosti vodikova zlitina, ki pa ne more zapustiti vplivnega območja zvezde, saj njena gravitacija privlači vodik nazaj. Celoten proces omogoča zvezdam obstoj. Sinteza vodika in gravitacija zvezd sta dokaj dobro delujoča mehanizma, vendar lahko motnje tega ravnovesja povzročijo eksplozijo zvezde. V večini primerov je posledica izčrpanosti jedrskega goriva.
Glede na maso zvezde je možnih več scenarijev njihovega razvoja po eksploziji. Tako masivne zvezde tvorijo polje eksplozije supernove in večina jih ostane za jedrom prejšnje zvezde; astronavti takšne objekte imenujejo bele pritlikavke. V večini primerov se okoli teh teles oblikuje plinski oblak, ki ga na mestu zadržuje gravitacija pritlikavca. Možna je tudi druga pot razvoja supermasivnih zvezd, pri kateri bo nastala črna luknja zelo močno pritegnila vso materijo zvezde v svoje središče, kar bo povzročilo njeno močno stiskanje.
Tako stisnjena telesa imenujemo nevtronske zvezde. V najredkejših primerih je po eksploziji zvezde možen nastanek črne luknje v našem sprejetem razumevanju tega pojava. Da pa nastane luknja, mora biti masa zvezde preprosto ogromna. V tem primeru, ko je ravnovesje jedrskih reakcij porušeno, gravitacija zvezde preprosto ponori. Hkrati se začne aktivno sesuvati, nakar postane le točka v prostoru. Z drugimi besedami, lahko rečemo, da zvezda kot fizični objekt preneha obstajati. Kljub temu, da izgine, za njim nastane črna luknja z enako gravitacijo in maso.
Kolaps zvezd vodi do tega, da popolnoma izginejo, na njihovem mestu pa nastane črna luknja z enakimi fizikalnimi lastnostmi kot izginila zvezda. Edina razlika je večja stopnja stiskanja luknje kot prostornina zvezde. Najpomembnejša značilnost vseh črnih lukenj je njihova singularnost, ki določa njeno središče. To področje kljubuje vsem zakonom fizike, materije in prostora, ki prenehajo obstajati. Da bi razumeli koncept singularnosti, lahko rečemo, da je to pregrada, ki se imenuje kozmični dogodkovni horizont. Je tudi zunanja meja črne luknje. Singularnost lahko imenujemo točka brez vrnitve, saj tam začne delovati ogromna gravitacijska sila luknje. Tudi svetloba, ki prečka to oviro, ne more uiti.
Horizont dogodkov ima tako privlačen učinek, da privlači vsa telesa s svetlobno hitrostjo; ko se približujete sami črni luknji, se indikatorji hitrosti še povečajo. Zato so vsi predmeti, ki padejo v doseg te sile, obsojeni na to, da jih posrka luknja. Treba je opozoriti, da so takšne sile sposobne spremeniti telo, ki ga ujame delovanje takšne privlačnosti, nato pa se raztegnejo v tanko vrvico in nato popolnoma prenehajo obstajati v prostoru.
Razdalja med obzorjem dogodkov in singularnostjo se imenuje Schwarzschildov radij. Zato večja kot je črna luknja, večji bo obseg delovanja. Na primer, lahko rečemo, da bi črna luknja, ki bi bila tako masivna kot naše Sonce, imela Schwarzschildov radij tri kilometre. V skladu s tem imajo velike črne luknje večji doseg.
Iskanje črnih lukenj je precej težaven proces, saj svetloba iz njih ne more uiti. Zato iskanje in opredelitev temeljita le na posrednih dokazih o njihovem obstoju. Najenostavnejša metoda, ki jo znanstveniki uporabljajo, da jih najdejo, je, da jih iščejo z iskanjem mest v temnem prostoru, če imajo veliko maso. V večini primerov astronomom uspe najti črne luknje v binarnih zvezdnih sistemih ali v središčih galaksij.
Večina astronomov verjame, da je v središču naše galaksije tudi super-močna črna luknja. Ta izjava postavlja vprašanje, ali bo ta luknja lahko pogoltnila vse v naši galaksiji? V resnici je to nemogoče, saj ima sama luknja enako maso kot zvezde, saj je ustvarjena iz zvezde. Poleg tega vsi izračuni znanstvenikov ne napovedujejo nobenih globalnih dogodkov, povezanih s tem predmetom. Še več, še milijarde let se bodo kozmična telesa naše galaksije tiho vrtela okoli te črne luknje brez kakršnih koli sprememb. Dokazi o obstoju luknje v središču Rimske ceste lahko izhajajo iz rentgenskih valov, ki so jih posneli znanstveniki. In večina astronomov je nagnjena k prepričanju, da jih črne luknje aktivno oddajajo v ogromnih količinah.
V naši galaksiji so pogosto zvezdni sistemi, sestavljeni iz dveh zvezd, pogosto pa lahko ena od njih postane črna luknja. V tej različici črna luknja absorbira vsa telesa na svoji poti, snov pa se začne vrteti okoli nje, zaradi česar nastane tako imenovani pospeševalni disk. Posebnost je, da poveča hitrost vrtenja in se pomakne bližje središču. Snov, ki pade v sredino črne luknje, oddaja rentgenske žarke, sama snov pa se uniči.
Dvojni zvezdni sistemi so prvi kandidati za status črne luknje. V takih sistemih je najlažje najti črno luknjo, zaradi prostornine vidne zvezde je mogoče izračunati kazalnike njenega nevidnega brata. Trenutno je lahko prvi kandidat za status črne luknje zvezda iz ozvezdja Cygnus, ki aktivno oddaja rentgenske žarke.
Če povzamemo vse našteto o črnih luknjah, lahko rečemo, da ne gre za tako nevarne pojave, seveda so v primeru neposredne bližine zaradi sile gravitacije najmočnejši objekti v vesolju. Zato lahko rečemo, da se ne razlikujejo posebej od drugih teles, njihova glavna značilnost je močno gravitacijsko polje.
O namenu črnih lukenj je bilo predlaganih ogromno teorij, nekatere so bile celo absurdne. Tako so po enem od njih znanstveniki verjeli, da lahko črne luknje rodijo nove galaksije. Ta teorija temelji na dejstvu, da je naš svet dokaj ugoden kraj za nastanek življenja, a če bi se eden od dejavnikov spremenil, bi bilo življenje nemogoče. Zaradi tega lahko singularnost in posebnosti sprememb fizikalnih lastnosti v črnih luknjah povzročijo nastanek popolnoma novega vesolja, ki bo bistveno drugačno od našega. Toda to je le teorija in precej šibka zaradi dejstva, da ni dokazov o takšnem učinku črnih lukenj.
Kar zadeva črne luknje, ne samo, da lahko absorbirajo snov, ampak lahko tudi izhlapijo. Podoben pojav je bil dokazan že pred nekaj desetletji. To izhlapevanje lahko povzroči, da črna luknja izgubi vso svojo maso in nato popolnoma izgine.
Vse to je najmanjša informacija o črnih luknjah, ki jo lahko izveste na portalu. Ogromno zanimivih informacij imamo tudi o drugih kozmičnih pojavih.
Pojem črne luknje poznajo vsi – od šolarjev do starejših; uporablja se v znanstveni in fantastični literaturi, v rumenih medijih in na znanstvenih konferencah. Toda kaj točno so takšne luknje, ni znano vsem.
Iz zgodovine črnih lukenj
1783 Prvo hipotezo o obstoju takšnega pojava, kot je črna luknja, je leta 1783 predstavil angleški znanstvenik John Michell. V svoji teoriji je združil dve Newtonovi stvaritvi – optiko in mehaniko. Michellova zamisel je bila naslednja: če je svetloba tok drobnih delcev, potem morajo, tako kot vsa druga telesa, delci izkusiti privlačnost gravitacijskega polja. Izkazalo se je, da bolj ko je zvezda masivna, težje se svetloba upre njeni privlačnosti. 13 let za Michellom je francoski astronom in matematik Laplace predstavil (najverjetneje neodvisno od britanskega kolega) podobno teorijo.
1915 Vendar so vsa njihova dela ostala nepreklicana do začetka 20. stoletja. Leta 1915 je Albert Einstein objavil Splošno teorijo relativnosti in pokazal, da je gravitacija ukrivljenost vesolja-časa, ki jo povzroča snov, nekaj mesecev pozneje pa je nemški astronom in teoretični fizik Karl Schwarzschild z njo rešil določen astronomski problem. Raziskoval je strukturo ukrivljenega prostora-časa okoli Sonca in ponovno odkril pojav črnih lukenj.
(John Wheeler je skoval izraz "črne luknje")
1967 Ameriški fizik John Wheeler je orisal prostor, ki ga je mogoče kot kos papirja zmečkati v neskončno majhno točko in ga označil z izrazom »črna luknja«.
1974 Britanski fizik Stephen Hawking je dokazal, da lahko črne luknje, čeprav absorbirajo materijo brez povratka, oddajajo sevanje in na koncu izhlapijo. Ta pojav se imenuje "Hawkingovo sevanje".
Dandanes. Najnovejše raziskave pulsarjev in kvazarjev ter odkritje kozmičnega mikrovalovnega sevanja ozadja so končno omogočile opis samega koncepta črnih lukenj. Leta 2013 se je plinski oblak G2 zelo približal črni luknji in ga bo najverjetneje pogoltnila, opazovanje edinstvenega procesa pa bo zagotovilo ogromno priložnosti za nova odkritja značilnosti črnih lukenj.
Kaj pravzaprav so črne luknje
Lakonična razlaga pojava gre takole. Črna luknja je prostor-časovno območje, katerega gravitacijska privlačnost je tako močna, da ga noben predmet, vključno s svetlobnimi kvanti, ne more zapustiti.
Črna luknja je bila nekoč ogromna zvezda. Dokler termonuklearne reakcije ohranjajo visok tlak v njegovih globinah, je vse normalno. Toda sčasoma se zaloga energije izčrpa in nebesno telo se pod vplivom lastne gravitacije začne krčiti. Zadnja stopnja tega procesa je sesedanje zvezdnega jedra in nastanek črne luknje.
- 1. Črna luknja z veliko hitrostjo izvrže curek
- 2. Disk snovi zraste v črno luknjo
- 3. Črna luknja
- 4. Podroben diagram območja črne luknje
- 5. Velikost najdenih novih opazovanj
Najpogostejša teorija je, da podobni pojavi obstajajo v vsaki galaksiji, vključno s središčem naše Rimske ceste. Ogromna gravitacijska sila luknje lahko okoli sebe zadrži več galaksij in jim prepreči, da bi se oddaljile druga od druge. "Območje pokritosti" je lahko različno, vse je odvisno od mase zvezde, ki se je spremenila v črno luknjo, in je lahko na tisoče svetlobnih let.
Schwarzschildov radij
Glavna lastnost črne luknje je, da se nobena snov, ki pade vanjo, ne more več vrniti. Enako velja za svetlobo. V svojem bistvu so luknje telesa, ki popolnoma absorbirajo vso svetlobo, ki pada nanje, in ne oddajajo nobene svoje. Takšni predmeti se lahko vizualno zdijo kot strdki popolne teme.
- 1. Gibanje snovi s polovično hitrostjo svetlobe
- 2. Fotonski obroč
- 3. Notranji fotonski obroč
- 4. Horizont dogodkov v črni luknji
Na podlagi Einsteinove splošne teorije relativnosti, če se telo približa kritični razdalji do središča luknje, se ne bo več moglo vrniti. Ta razdalja se imenuje Schwarzschildov radij. Kaj natančno se dogaja znotraj tega radija, ni zagotovo znano, vendar obstaja najpogostejša teorija. Menijo, da je vsa snov črne luknje skoncentrirana v neskončno majhni točki, v njenem središču pa je objekt z neskončno gostoto, ki ga znanstveniki imenujejo singularna motnja.
Kako pride do padca v črno luknjo?
(Na sliki je črna luknja Strelec A* videti kot izjemno svetel grozd svetlobe)
Ne tako dolgo nazaj, leta 2011, so znanstveniki odkrili plinski oblak, ki so mu dali preprosto ime G2, ki oddaja nenavadno svetlobo. Ta sij je lahko posledica trenja v plinu in prahu, ki ga povzroča črna luknja Strelca A*, ki kroži okoli nje kot akrecijski disk. Tako postanemo opazovalci neverjetnega pojava absorpcije plinskega oblaka s supermasivno črno luknjo.
Glede na nedavne študije se bo črna luknja čim bolj približala marca 2014. Poustvarimo lahko sliko, kako se bo odvijal ta vznemirljivi spektakel.
- 1. Ko se plinski oblak prvič pojavi v podatkih, je podoben ogromni krogli plina in prahu.
- 2. Zdaj, junija 2013, je oblak od črne luknje oddaljen več deset milijard kilometrov. Vanjo pade s hitrostjo 2500 km/s.
- 3. Pričakuje se, da bo oblak šel mimo črne luknje, vendar bodo plimske sile, ki jih povzroči razlika v gravitaciji, ki deluje na sprednji in zadnji rob oblaka, povzročile, da bo ta dobival vse bolj podolgovato obliko.
- 4. Ko se oblak raztrga, bo večina najverjetneje stekla v akrecijski disk okoli strelca A* in v njem ustvarila udarne valove. Temperatura bo poskočila na nekaj milijonov stopinj.
- 5. Del oblaka bo padel neposredno v črno luknjo. Nihče ne ve natančno, kaj se bo s to snovjo zgodilo naprej, vendar se pričakuje, da bo med padcem oddajala močne tokove rentgenskih žarkov in je nikoli več ne bodo videli.
Video: črna luknja pogoltne plinski oblak
(Računalniška simulacija tega, koliko plinskega oblaka G2 bi uničila in porabila črna luknja Sagittarius A*)
Kaj je v črni luknji?
Obstaja teorija, ki pravi, da je črna luknja v notranjosti praktično prazna, vsa njena masa pa je skoncentrirana v neverjetno majhni točki, ki se nahaja v njenem samem središču – singularnosti.
Po drugi teoriji, ki obstaja že pol stoletja, vse, kar pade v črno luknjo, preide v drugo vesolje, ki se nahaja v sami črni luknji. Zdaj ta teorija ni glavna.
In obstaja še tretja, najbolj sodobna in trdovratna teorija, po kateri se vse, kar pade v črno luknjo, raztopi v nihanjih strun na njeni površini, ki jo označujemo kot obzorje dogodkov.
Kaj je torej obzorje dogodkov? V črno luknjo je nemogoče pogledati tudi s super zmogljivim teleskopom, saj tudi svetloba, ki vstopi v velikanski vesoljski lijak, nima možnosti, da bi se vrnila nazaj. Vse, kar je mogoče vsaj nekako upoštevati, se nahaja v njegovi neposredni bližini.
Horizont dogodkov je običajna površinska linija, izpod katere ne more uiti nič (ne plin, ne prah, ne zvezde, ne svetloba). In to je zelo skrivnostna točka brez vrnitve v črnih luknjah vesolja.
