Çfarë është një vrimë e zezë? Shikimi i sistemeve binare

Pavarësisht arritjeve të mëdha në fushën e fizikës dhe astronomisë, ka shumë fenomene, thelbi i të cilave nuk është zbuluar plotësisht. Të tilla dukuri përfshijnë vrima të zeza misterioze, të gjitha informacionet për të cilat janë vetëm teorike dhe nuk mund të verifikohen në mënyrë praktike.

A ekzistojnë vrimat e zeza?

Edhe para ardhjes së teorisë së relativitetit, astronomët propozuan një teori për ekzistencën e hinkave të zeza. Pas publikimit të teorisë së Ajnshtajnit, çështja e gravitetit u rishikua dhe u shfaqën supozime të reja në problemin e vrimave të zeza. Është joreale të shihet ky objekt kozmik, sepse ai thith të gjithë dritën që hyn në hapësirën e tij. Shkencëtarët vërtetojnë ekzistencën e vrimave të zeza bazuar në analizën e lëvizjes së gazit ndëryjor dhe trajektoreve të yjeve.

Formimi i vrimave të zeza çon në ndryshime në karakteristikat hapësirë-kohore rreth tyre. Koha duket se është e ngjeshur nën ndikimin e gravitetit të madh dhe ngadalësohet. Yjet që e gjejnë veten në rrugën e një hinke të zezë mund të devijojnë nga rruga e tyre dhe madje të ndryshojnë drejtim. Vrimat e zeza thithin energjinë e yllit të tyre binjak, e cila gjithashtu manifestohet.

Si duket një vrimë e zezë?

Informacioni në lidhje me vrimat e zeza është kryesisht hipotetik. Shkencëtarët i studiojnë ato për efektin e tyre në hapësirë ​​dhe rrezatim. Nuk është e mundur të shihen vrimat e zeza në univers, sepse ato thithin të gjithë dritën që hyn në hapësirën e afërt. Një imazh me rreze X i objekteve të zeza është marrë nga satelitë të veçantë, duke treguar një qendër të ndritshme që është burimi i rrezeve.

Si formohen vrimat e zeza?

Një vrimë e zezë në hapësirë ​​është një botë e veçantë që ka karakteristikat dhe vetitë e veta unike. Vetitë e vrimave kozmike përcaktohen nga arsyet e shfaqjes së tyre. Në lidhje me pamjen e objekteve të zeza, ekzistojnë teoritë e mëposhtme:

1. Ato janë rezultat i shembjeve që ndodhin në hapësirë. Kjo mund të jetë një përplasje e trupave të mëdhenj kozmikë ose një shpërthim supernova.
2. Ato lindin për shkak të peshimit të objekteve hapësinore duke ruajtur madhësinë e tyre. Arsyeja e këtij fenomeni nuk është përcaktuar.

Një gyp i zi është një objekt në hapësirë ​​që është relativisht i vogël në madhësi, por ka një masë të madhe. Teoria e vrimës së zezë thotë se çdo objekt kozmik mund të bëhet potencialisht një gyp i zi nëse, si rezultat i disa fenomeneve, humbet madhësinë e tij, por ruan masën e tij. Shkencëtarët madje flasin për ekzistencën e shumë mikrovrimave të zeza - objekte hapësinore miniaturë me një masë relativisht të madhe. Kjo mospërputhje midis masës dhe madhësisë çon në një rritje të fushës gravitacionale dhe shfaqjen e tërheqjes së fortë.

Çfarë ka në një vrimë të zezë?

Objekti i zi misterioz mund të quhet vetëm një vrimë me një shtrirje të madhe. Qendra e këtij fenomeni është një trup kozmik me gravitet të shtuar. Rezultati i një graviteti të tillë është një tërheqje e fortë në sipërfaqen e këtij trupi kozmik. Në këtë rast, formohet një rrjedhë vorbull në të cilën rrotullohen gazrat dhe kokrrat e pluhurit kozmik. Prandaj, është më e saktë të quash një vrimë të zezë një gyp të zi.

Është e pamundur të zbulohet në praktikë se çfarë është brenda një vrime të zezë, sepse niveli i gravitetit të vorbullës kozmike nuk lejon që asnjë objekt të shpëtojë nga zona e saj e ndikimit. Sipas shkencëtarëve, brenda një vrime të zezë ka errësirë ​​të plotë, sepse kuantet e dritës zhduken në mënyrë të pakthyeshme brenda saj. Supozohet se hapësira dhe koha janë të shtrembëruara brenda hinkës së zezë, ligjet e fizikës dhe gjeometrisë nuk zbatohen në këtë vend. Tipare të tilla të vrimave të zeza me sa duket mund të çojnë në formimin e antimateries, e cila aktualisht është e panjohur për shkencëtarët.

Pse vrimat e zeza janë të rrezikshme?

Vrimat e zeza ndonjëherë përshkruhen si objekte që thithin objektet përreth, rrezatimin dhe grimcat. Kjo ide është e pasaktë: vetitë e një vrime të zezë e lejojnë atë të thithë vetëm atë që bie në zonën e saj të ndikimit. Ai mund të thithë mikrogrimcat kozmike dhe rrezatimin që burojnë nga yjet binjakë. Edhe nëse një planet është afër një vrime të zezë, ai nuk do të absorbohet, por do të vazhdojë të lëvizë në orbitën e tij.

Çfarë ndodh nëse bini në një vrimë të zezë?

Vetitë e vrimave të zeza varen nga forca e fushës gravitacionale. Gypat e zeza tërheqin gjithçka që hyn në zonën e tyre të ndikimit. Në këtë rast, karakteristikat hapësinore-kohore ndryshojnë. Shkencëtarët që studiojnë të gjitha gjërat në vrimat e zeza nuk pajtohen rreth asaj që ndodh me objektet në këtë vorbull:

• disa shkencëtarë sugjerojnë që të gjitha objektet që bien në këto vrima shtrihen ose grisen në copa dhe nuk kanë kohë të arrijnë sipërfaqen e objektit tërheqës;
• shkencëtarë të tjerë pohojnë se në vrima të gjitha karakteristikat e zakonshme janë të shtrembëruara, kështu që objektet atje duket se zhduken në kohë dhe hapësirë. Për këtë arsye, vrimat e zeza nganjëherë quhen porta për në botë të tjera.

Llojet e vrimave të zeza

Gypat e zeza ndahen në lloje bazuar në metodën e formimit të tyre:

1. Objektet e zeza me masë yjore lindin në fund të jetës së disa yjeve. Djegia e plotë e një ylli dhe përfundimi i reaksioneve termonukleare çon në ngjeshjen e yllit. Nëse ylli i nënshtrohet kolapsit gravitacional, ai mund të shndërrohet në një gyp të zi.
2. Gypa të zeza supermasive. Shkencëtarët pohojnë se thelbi i çdo galaktike është një gyp supermasiv, formimi i së cilës është fillimi i shfaqjes së një galaktike të re.
3. Vrimat e zeza primordiale. Këto mund të përfshijnë vrima me masa të ndryshme, duke përfshirë mikrovrima të formuara për shkak të mospërputhjeve në densitetin e materies dhe forcën e gravitetit. Vrima të tilla janë hinka të formuara në fillim të Universit. Kjo përfshin gjithashtu objekte të tilla si një vrimë e zezë me qime. Këto vrima dallohen nga prania e rrezeve të ngjashme me qimet. Supozohet se këto fotone dhe gravitone ruajnë disa nga informacionet që bien në vrimën e zezë.
4. Vrimat e zeza kuantike. Ato shfaqen si rezultat i reaksioneve bërthamore dhe jetojnë për një kohë të shkurtër. Gypat kuantike janë me interesin më të madh, pasi studimi i tyre mund të ndihmojë në përgjigjen e pyetjeve në lidhje me problemin e objekteve të zeza kozmike.
5. Disa shkencëtarë e identifikojnë këtë lloj objekti hapësinor si një vrimë e zezë me qime. Këto vrima dallohen nga prania e rrezeve të ngjashme me qimet. Supozohet se këto fotone dhe gravitone ruajnë disa nga informacionet që bien në vrimën e zezë.

Vrima e zezë më e afërt me Tokën

Vrima e zezë më e afërt është 3000 vite dritë larg Tokës. Quhet V616 Monocerotis, ose V616 Mon. Pesha e tij arrin 9-13 masa diellore. Partneri binar i kësaj vrime është një yll sa gjysma e masës së Diellit. Një tjetër gyp relativisht afër Tokës është Cygnus X-1. Ndodhet 6 mijë vjet dritë nga Toka dhe peshon 15 herë më shumë se Dielli. Kjo vrimë e zezë kozmike ka gjithashtu partnerin e saj binar, lëvizja e të cilit ndihmon për të gjurmuar ndikimin e Cygnus X-1.

Vrimat e zeza - fakte interesante

Shkencëtarët tregojnë faktet e mëposhtme interesante rreth objekteve të zeza:

1. Nëse marrim parasysh se këto objekte janë qendra e galaktikave, atëherë për të gjetur hinkën më të madhe, duhet të zbulojmë galaktikën më të madhe. Prandaj, vrima e zezë më e madhe në univers është gypi i vendosur në galaktikën IC 1101 në qendër të grumbullimit Abell 2029.
2. Objektet e zeza në fakt duken si objekte me shumë ngjyra. Arsyeja për këtë qëndron në rrezatimin e tyre radiomagnetik.
3. Nuk ka ligje të përhershme fizike apo matematikore në mes të një vrime të zezë. E gjitha varet nga masa e vrimës dhe fusha e saj gravitacionale.
4. Gypat e zeza avullojnë gradualisht.
5. Pesha e hinkave të zeza mund të arrijë madhësi të jashtëzakonshme. Vrima e zezë më e madhe ka një masë të barabartë me 30 milionë masa diellore.

Universi i pakufishëm është plot me sekrete, gjëegjëza dhe paradokse. Përkundër faktit se shkenca moderne ka bërë një hap të madh përpara në eksplorimin e hapësirës, ​​shumë në këtë botë të madhe mbetet e pakuptueshme për botëkuptimin njerëzor. Ne dimë shumë për yjet, mjegullnajat, grupimet dhe planetët. Sidoqoftë, në pafundësinë e Universit ka objekte për ekzistencën e të cilave ne mund të hamendësojmë vetëm. Për shembull, ne dimë shumë pak për vrimat e zeza. Informacioni dhe njohuritë bazë për natyrën e vrimave të zeza bazohen në supozime dhe hamendje. Astrofizikanët dhe shkencëtarët bërthamorë kanë luftuar me këtë çështje për dekada. Çfarë është një vrimë e zezë në hapësirë? Cila është natyra e objekteve të tilla?

Duke folur për vrimat e zeza në terma të thjeshtë

Për të imagjinuar se si duket një vrimë e zezë, thjesht shikoni bishtin e një treni që shkon në një tunel. Dritat e sinjalit në makinën e fundit do të zvogëlohen në madhësi ndërsa treni thellohet në tunel derisa të zhduken plotësisht nga pamja. Me fjalë të tjera, këto janë objekte ku, për shkak të gravitetit monstruoz, edhe drita zhduket. Grimcat elementare, elektronet, protonet dhe fotonet nuk janë në gjendje të kapërcejnë pengesën e padukshme dhe të bien në humnerën e zezë të asgjësë, prandaj një vrimë e tillë në hapësirë ​​quhet e zezë. Nuk ka as zonën më të vogël të dritës brenda saj, errësirë ​​e plotë dhe pafundësi. Çfarë është në anën tjetër të vrimës së zezë nuk dihet.

Kjo fshesë me korrent ka një forcë gravitacionale kolosale dhe është në gjendje të thithë një galaktikë të tërë me të gjitha grupimet dhe supergrupet e yjeve, me mjegullnaja dhe materie të errët për të nisur. Si është e mundur kjo? Ne vetëm mund të hamendësojmë. Ligjet e fizikës të njohura për ne në këtë rast po shpërthejnë në qepje dhe nuk japin një shpjegim për proceset që ndodhin. Thelbi i paradoksit është se në një pjesë të caktuar të Universit bashkëveprimi gravitacional i trupave përcaktohet nga masa e tyre. Procesi i përthithjes nga një objekt i një tjetri nuk ndikohet nga përbërja e tyre cilësore dhe sasiore. Grimcat, pasi kanë arritur një numër kritik në një zonë të caktuar, hyjnë në një nivel tjetër ndërveprimi, ku forcat gravitacionale bëhen forca tërheqëse. Një trup, objekt, substancë ose lëndë fillon të ngjesh nën ndikimin e gravitetit, duke arritur një dendësi kolosale.

Përafërsisht procese të ngjashme ndodhin gjatë formimit të një ylli neutron, ku lënda yjore është e ngjeshur në vëllim nën ndikimin e gravitetit të brendshëm. Elektronet e lira kombinohen me protonet për të formuar grimca elektrike neutrale - neutrone. Dendësia e kësaj substance është e madhe. Një grimcë materie me madhësinë e një cope sheqeri të rafinuar peshon miliarda ton. Këtu do të ishte e përshtatshme të kujtonim teorinë e përgjithshme të relativitetit, ku hapësira dhe koha janë sasi të vazhdueshme. Rrjedhimisht, procesi i kompresimit nuk mund të ndalet në gjysmë të rrugës dhe për këtë arsye nuk ka kufi.

Potencialisht, një vrimë e zezë duket si një vrimë në të cilën mund të ketë një kalim nga një pjesë e hapësirës në tjetrën. Në të njëjtën kohë, vetitë e hapësirës dhe kohës ndryshojnë, duke u kthyer në një gyp hapësirë-kohë. Duke arritur në fund të kësaj hinke, çdo lëndë shpërbëhet në kuante. Çfarë është në anën tjetër të vrimës së zezë, kjo vrimë gjigante? Ndoshta ka një hapësirë ​​tjetër atje ku zbatohen ligje të tjera dhe koha rrjedh në drejtim të kundërt.

Në kontekstin e teorisë së relativitetit, teoria e një vrime të zezë duket kështu. Pika në hapësirë ​​ku forcat gravitacionale kanë ngjeshur çdo materie në madhësi mikroskopike ka një forcë tërheqëse kolosale, madhësia e së cilës rritet deri në pafundësi. Shfaqet një dele kohore dhe hapësira përkulet, duke u mbyllur në një pikë. Objektet e gëlltitura nga një vrimë e zezë nuk janë në gjendje të përballojnë në mënyrë të pavarur forcën tërheqëse të kësaj fshesë me korrent monstruoz. Edhe shpejtësia e dritës, të cilën kuantet zotërojnë, nuk i lejon grimcat elementare të kapërcejnë forcën e gravitetit. Çdo trup që arrin në një pikë të tillë pushon së qeni një objekt material, duke u bashkuar me një flluskë hapësirë-kohë.

Vrimat e zeza nga pikëpamja shkencore

Nëse pyesni veten, si formohen vrimat e zeza? Nuk do të ketë përgjigje të qartë. Ka mjaft paradokse dhe kontradikta në Univers që nuk mund të shpjegohen nga pikëpamja shkencore. Teoria e relativitetit të Ajnshtajnit lejon vetëm një shpjegim teorik të natyrës së objekteve të tilla, por mekanika kuantike dhe fizika janë të heshtura në këtë rast.

Duke u përpjekur të shpjegojmë proceset që ndodhin me ligjet e fizikës, fotografia do të duket kështu. Një objekt i formuar si rezultat i ngjeshjes gravitacionale kolosale të një trupi kozmik masiv ose supermasiv. Ky proces ka një emër shkencor - kolaps gravitacional. Termi "vrimë e zezë" u dëgjua për herë të parë në komunitetin shkencor në vitin 1968, kur astronomi dhe fizikani amerikan John Wheeler u përpoq të shpjegonte gjendjen e kolapsit të yjeve. Sipas teorisë së tij, në vendin e një ylli masiv që ka pësuar kolaps gravitacional, shfaqet një hendek hapësinor dhe kohor, në të cilin vepron një ngjeshje gjithnjë në rritje. Gjithçka nga e cila është bërë ylli shkon brenda vetes.

Ky shpjegim na lejon të konkludojmë se natyra e vrimave të zeza nuk është në asnjë mënyrë e lidhur me proceset që ndodhin në Univers. Gjithçka që ndodh brenda këtij objekti nuk reflektohet në asnjë mënyrë në hapësirën përreth me një “POR”. Forca gravitacionale e një vrime të zezë është aq e fortë sa përkul hapësirën, duke bërë që galaktikat të rrotullohen rreth vrimave të zeza. Prandaj, arsyeja pse galaktikat marrin formën e spiraleve bëhet e qartë. Sa kohë do të duhet që galaktika e madhe Rruga e Qumështit të zhduket në humnerën e një vrime të zezë supermasive, nuk dihet. Një fakt interesant është se vrimat e zeza mund të shfaqen kudo në hapësirën e jashtme, ku krijohen kushte ideale për këtë. Një palosje e tillë e kohës dhe hapësirës neutralizon shpejtësinë e madhe me të cilën yjet rrotullohen dhe lëvizin nëpër hapësirën e galaktikës. Koha në një vrimë të zezë rrjedh në një dimension tjetër. Brenda këtij rajoni, asnjë ligj i gravitetit nuk mund të interpretohet në termat e fizikës. Kjo gjendje quhet singularitet i vrimës së zezë.

Vrimat e zeza nuk tregojnë ndonjë shenjë identifikimi të jashtëm, ekzistenca e tyre mund të gjykohet nga sjellja e objekteve të tjera hapësinore që ndikohen nga fushat gravitacionale. E gjithë fotografia e një lufte për jetë a vdekje zhvillohet në kufirin e një vrime të zezë, e cila është e mbuluar me një membranë. Kjo sipërfaqe imagjinare e hinkës quhet "horizonti i ngjarjeve". Gjithçka që shohim deri në këtë kufi është e prekshme dhe materiale.

Skenarët e formimit të vrimave të zeza

Duke zhvilluar teorinë e John Wheeler, mund të konkludojmë se misteri i vrimave të zeza ka shumë të ngjarë të mos jetë në procesin e formimit të tij. Formimi i një vrime të zezë ndodh si rezultat i kolapsit të një ylli neutron. Për më tepër, masa e një objekti të tillë duhet të kalojë masën e Diellit për tre ose më shumë herë. Ylli neutron tkurret derisa drita e tij nuk është më në gjendje t'i shpëtojë përqafimit të ngushtë të gravitetit. Ekziston një kufi në madhësinë në të cilën një yll mund të tkurret, duke lindur një vrimë të zezë. Kjo rreze quhet rrezja gravitacionale. Yjet masivë në fazën përfundimtare të zhvillimit të tyre duhet të kenë një rreze gravitacionale prej disa kilometrash.

Sot, shkencëtarët kanë marrë prova indirekte të pranisë së vrimave të zeza në një duzinë yje binare me rreze X. Yjet me rreze X, pulsarët ose shpërthyesit nuk kanë një sipërfaqe të fortë. Përveç kësaj, masa e tyre është më e madhe se masa e tre Diejve. Gjendja aktuale e hapësirës së jashtme në konstelacionin Cygnus - ylli me rreze X Cygnus X-1, na lejon të gjurmojmë procesin e formimit të këtyre objekteve kurioze.

Bazuar në kërkime dhe supozime teorike, sot në shkencë ekzistojnë katër skenarë për formimin e yjeve të zinj:

• kolapsi gravitacional i një ylli masiv në fazën e fundit të evolucionit të tij;
• kolapsi i rajonit qendror të galaktikës;
• formimi i vrimave të zeza gjatë Big Bengut;
• formimi i vrimave të zeza kuantike.

Skenari i parë është më realisti, por numri i yjeve të zinj me të cilët jemi njohur sot tejkalon numrin e yjeve të njohur neutron. Dhe mosha e Universit nuk është aq e madhe sa që një numër i tillë yjesh masivë të mund të kalonin procesin e plotë të evolucionit.

Skenari i dytë ka të drejtën e jetës, dhe ekziston një shembull i mrekullueshëm për këtë - vrima e zezë supermasive Shigjetari A*, e vendosur në qendër të galaktikës sonë. Masa e këtij objekti është 3.7 masa diellore. Mekanizmi i këtij skenari është i ngjashëm me skenarin e kolapsit gravitacional, me të vetmin ndryshim se nuk është ylli që shembet, por gazi ndëryjor. Nën ndikimin e forcave gravitacionale, gazi kompresohet në një masë dhe dendësi kritike. Në një moment kritik, materia shpërbëhet në kuante, duke formuar një vrimë të zezë. Megjithatë, kjo teori është në dyshim, pasi kohët e fundit astronomët në Universitetin e Kolumbisë identifikuan satelitë të vrimës së zezë Shigjetari A*. Doli të ishin shumë vrima të vogla të zeza, të cilat ndoshta ishin formuar në një mënyrë tjetër.

Skenari i tretë është më shumë teorik dhe lidhet me ekzistencën e teorisë së Big Bengut. Në momentin e formimit të Universit, një pjesë e materies dhe fushave gravitacionale pësuan luhatje. Me fjalë të tjera, proceset morën një rrugë tjetër, pa lidhje me proceset e njohura të mekanikës kuantike dhe fizikës bërthamore.

Skenari i fundit fokusohet në fizikën e një shpërthimi bërthamor. Në grumbujt e materies, gjatë reaksioneve bërthamore nën ndikimin e forcave gravitacionale, ndodh një shpërthim, në vendin e të cilit formohet një vrimë e zezë. Lënda shpërthen nga brenda, duke thithur të gjitha grimcat.

Ekzistenca dhe evolucioni i vrimave të zeza

Duke pasur një ide të përafërt të natyrës së objekteve të tilla hapësinore të çuditshme, diçka tjetër është interesante. Cilat janë madhësitë e vërteta të vrimave të zeza dhe sa shpejt rriten ato? Madhësitë e vrimave të zeza përcaktohen nga rrezja e tyre gravitacionale. Për vrimat e zeza, rrezja e vrimës së zezë përcaktohet nga masa e saj dhe quhet rrezja e Schwarzschild. Për shembull, nëse një objekt ka një masë të barabartë me masën e planetit tonë, atëherë rrezja e Schwarzschild në këtë rast është 9 mm. Ndriçimi ynë kryesor ka një rreze prej 3 km. Dendësia mesatare e një vrime të zezë të formuar në vend të një ylli me një masë prej 10⁸ masa diellore do të jetë afër densitetit të ujit. Rrezja e një formacioni të tillë do të jetë 300 milionë kilometra.

Ka të ngjarë që vrima të tilla të zeza gjigante të jenë të vendosura në qendër të galaktikave. Deri më sot, njihen 50 galaktika, në qendër të të cilave ka puse të mëdha kohore dhe hapësinore. Masa e gjigantëve të tillë është miliarda e masës së Diellit. Mund të imagjinohet vetëm se çfarë force tërheqëse kolosale dhe monstruoze ka një vrimë e tillë.

Sa i përket vrimave të vogla, këto janë mini-objekte, rrezja e të cilave arrin vlera të papërfillshme, vetëm 10¯¹² cm Masa e thërrimeve të tilla është 1014 g. Formacione të tilla u ngritën në kohën e Big Bengut, por me kalimin e kohës ato u rritën në madhësi dhe sot shfaqen në hapësirën e jashtme si përbindësha. Shkencëtarët tani po përpiqen të rikrijojnë kushtet në të cilat vrimat e zeza të vogla u formuan në kushte tokësore. Për këto qëllime, eksperimentet kryhen në përplasësit e elektroneve, përmes të cilëve grimcat elementare përshpejtohen në shpejtësinë e dritës. Eksperimentet e para bënë të mundur marrjen e plazmës kuark-gluon në kushte laboratorike - materie që ekzistonte në agimin e formimit të Universit. Eksperimente të tilla na lejojnë të shpresojmë se një vrimë e zezë në Tokë është vetëm çështje kohe. Një tjetër gjë është nëse një arritje e tillë e shkencës njerëzore nuk do të kthehet në një fatkeqësi për ne dhe për planetin tonë. Duke krijuar një vrimë të zezë artificiale, ne mund të hapim kutinë e Pandorës.

Vëzhgimet e fundit të galaktikave të tjera i kanë lejuar shkencëtarët të zbulojnë vrima të zeza, dimensionet e të cilave tejkalojnë të gjitha pritjet dhe supozimet e imagjinueshme. Evolucioni që ndodh me objekte të tilla na lejon të kuptojmë më mirë pse rritet masa e vrimave të zeza dhe cili është kufiri i saj real. Shkencëtarët kanë arritur në përfundimin se të gjitha vrimat e zeza të njohura u rritën në madhësinë e tyre aktuale brenda 13-14 miliardë viteve. Dallimi në madhësi shpjegohet nga dendësia e hapësirës përreth. Nëse një vrimë e zezë ka mjaft ushqim brenda mundësive të forcave të saj gravitacionale, ajo rritet me hapa të mëdhenj, duke arritur një masë prej qindra ose mijëra masash diellore. Prandaj madhësia gjigante e objekteve të tilla të vendosura në qendër të galaktikave. Një grup masiv yjesh, masa të mëdha gazi ndëryjor ofrojnë ushqim të bollshëm për rritje. Kur galaktikat bashkohen, vrimat e zeza mund të bashkohen së bashku për të formuar një objekt të ri supermasiv.

Duke gjykuar nga analiza e proceseve evolucionare, është zakon të dallohen dy klasa të vrimave të zeza:

• objekte me masë 10 herë më të madhe se masa diellore;
• objekte masive, masa e të cilave është qindra mijëra, miliarda masa diellore.

Ka vrima të zeza me një masë mesatare të ndërmjetme të barabartë me 100-10 mijë masa diellore, por natyra e tyre mbetet ende e panjohur. Ekziston afërsisht një objekt i tillë për çdo galaktikë. Studimi i yjeve me rreze X bëri të mundur gjetjen e dy vrimave të zeza me masë mesatare në një distancë prej 12 milionë vitesh dritë në galaktikën M82. Masa e një objekti varion në intervalin 200-800 masa diellore. Objekti tjetër është shumë më i madh dhe ka një masë prej 10-40 mijë masa diellore. Fati i objekteve të tilla është interesant. Ato janë të vendosura pranë grupimeve të yjeve, duke u tërhequr gradualisht nga vrima e zezë supermasive e vendosur në pjesën qendrore të galaktikës.

Planeti ynë dhe vrimat e zeza

Pavarësisht kërkimit për të dhëna për natyrën e vrimave të zeza, bota shkencore është e shqetësuar për vendin dhe rolin e vrimës së zezë në fatin e galaktikës Rruga e Qumështit dhe, në veçanti, në fatin e planetit Tokë. Rrudha e kohës dhe hapësirës që ekziston në qendër të Rrugës së Qumështit gradualisht thith të gjitha objektet ekzistuese rreth saj. Miliona yje dhe triliona ton gaz ndëryjor tashmë janë gëlltitur në vrimën e zezë. Me kalimin e kohës, radha do t'i vijë krahëve të Cygnus dhe Shigjetarit, në të cilat ndodhet sistemi diellor, duke mbuluar një distancë prej 27 mijë vjet dritë.

Vrima tjetër e zezë supermasive më e afërt ndodhet në pjesën qendrore të galaktikës Andromeda. Është rreth 2.5 milionë vite dritë nga ne. Ndoshta, përpara se objekti ynë Shigjetari A* të gëlltisë galaktikën e vet, duhet të presim një bashkim të dy galaktikave fqinje. Prandaj, dy vrima të zeza supermasive do të bashkohen në një, me përmasa të tmerrshme dhe monstruoze.

Vrimat e vogla të zeza janë një çështje krejtësisht e ndryshme. Për të gëlltitur planetin Tokë, mjafton një vrimë e zezë me një rreze prej disa centimetrash. Problemi është se, për nga natyra e saj, një vrimë e zezë është një objekt krejtësisht pa fytyrë. Asnjë rrezatim apo rrezatim nuk buron nga barku i tij, kështu që është mjaft e vështirë të vëresh një objekt kaq misterioz. Vetëm në një distancë të afërt mund të zbuloni përkuljen e dritës së sfondit, gjë që tregon se ka një vrimë në hapësirë ​​në këtë rajon të Universit.

Deri më sot, shkencëtarët kanë përcaktuar se vrima e zezë më e afërt me Tokën është objekti V616 Monocerotis. Përbindëshi ndodhet 3000 vjet dritë nga sistemi ynë. Ky është një formacion i madh në madhësi, masa e tij është 9-13 masa diellore. Një tjetër objekt aty pranë që përbën një kërcënim për botën tonë është vrima e zezë Gygnus X-1. Ne jemi të ndarë nga ky përbindësh me një distancë prej 6000 vitesh dritë. Vrimat e zeza të zbuluara në lagjen tonë janë pjesë e një sistemi binar, d.m.th. ekzistojnë në afërsi të yllit që ushqen objektin e pangopur.

konkluzioni

Ekzistenca e objekteve të tilla misterioze dhe misterioze në hapësirë ​​si vrimat e zeza sigurisht që na detyron të jemi të kujdesshëm. Megjithatë, gjithçka që ndodh me vrimat e zeza ndodh mjaft rrallë, duke pasur parasysh moshën e Universit dhe distancat e mëdha. Për 4.5 miliardë vjet, sistemi diellor ka qenë në qetësi, duke ekzistuar sipas ligjeve të njohura për ne. Gjatë kësaj kohe, asgjë si kjo, as një shtrembërim i hapësirës dhe as një dele kohore, nuk u shfaq pranë Sistemit Diellor. Ndoshta nuk ka kushte të përshtatshme për këtë. Pjesa e Rrugës së Qumështit në të cilën banon sistemi i yjeve të Diellit është një zonë e qetë dhe e qëndrueshme e hapësirës.

Shkencëtarët pranojnë se shfaqja e vrimave të zeza nuk është e rastësishme. Objekte të tilla luajnë rolin e rregulltarëve në Univers, duke shkatërruar trupat e tepërt kozmikë. Sa i përket fatit të vetë përbindëshave, evolucioni i tyre ende nuk është studiuar plotësisht. Ekziston një version që vrimat e zeza nuk janë të përjetshme dhe në një fazë të caktuar mund të pushojnë së ekzistuari. Nuk është më sekret që objekte të tilla përfaqësojnë burime të fuqishme energjie. Çfarë lloj energjie është dhe si matet është një çështje tjetër.

Nëpërmjet përpjekjeve të Stephen Hawking, shkencës iu prezantua teoria se një vrimë e zezë ende lëshon energji duke humbur masën e saj. Në supozimet e tij, shkencëtari u udhëhoq nga teoria e relativitetit, ku të gjitha proceset janë të ndërlidhura me njëri-tjetrin. Asgjë thjesht nuk zhduket pa u shfaqur diku tjetër. Çdo lëndë mund të shndërrohet në një substancë tjetër, me një lloj energjie që lëviz në një nivel tjetër energjie. Ky mund të jetë rasti me vrimat e zeza, të cilat janë një portal kalimi nga një gjendje në tjetrën.

Nëse keni ndonjë pyetje, lini ato në komentet poshtë artikullit. Ne ose vizitorët tanë do të jemi të lumtur t'u përgjigjemi atyre

Konsideroni misteriozen dhe të padukshmen vrimat e zeza në univers: fakte interesante, kërkimi i Ajnshtajnit, llojet supermasive dhe të ndërmjetme, teoria, struktura.

- një nga objektet më interesante dhe misterioze në hapësirën e jashtme. Ata kanë një densitet të lartë dhe forca gravitacionale është aq e fuqishme sa edhe drita nuk mund të shpëtojë përtej kufijve të saj.

Albert Einstein foli për herë të parë për vrimat e zeza në vitin 1916, kur krijoi teorinë e përgjithshme të relativitetit. Vetë termi filloi në vitin 1967 falë John Wheeler. Dhe vrima e parë e zezë "u pa" në 1971.

Klasifikimi i vrimave të zeza përfshin tre lloje: vrima të zeza me masë yjore, vrima të zeza supermasive dhe vrima të zeza me masë të ndërmjetme. Sigurohuni që të shikoni videon për vrimat e zeza për të mësuar shumë fakte interesante dhe për të njohur më mirë këto formacione misterioze kozmike.

Fakte interesante për vrimat e zeza

• Nëse e gjeni veten brenda një vrime të zezë, graviteti do t'ju shtrijë. Por nuk ka nevojë të kesh frikë, sepse do të vdesësh para se të arrish singularitetin. Një studim i vitit 2012 sugjeroi që efektet kuantike e kthejnë horizontin e ngjarjeve në një mur zjarri që ju kthen në një grumbull hiri.
• Vrimat e zeza nuk "thithin". Ky proces shkaktohet nga një vakum, i cili nuk është i pranishëm në këtë formacion. Kështu që materiali thjesht bie.
• Vrima e parë e zezë ishte Cygnus X-1, e gjetur nga raketat me numërues Geiger. Në vitin 1971, shkencëtarët morën një sinjal radio nga Cygnus X-1. Ky objekt u bë objekt i një mosmarrëveshjeje midis Kip Thorne dhe Stephen Hawking. Ky i fundit besonte se nuk ishte një vrimë e zezë. Në vitin 1990, ai pranoi humbjen.
• Vrimat e vogla të zeza mund të jenë shfaqur menjëherë pas Big Bengut. Hapësira me rrotullim të shpejtë ngjesh disa zona në vrima të dendura, më pak masive se Dielli.
• Nëse ylli afrohet shumë, ai mund të copëtohet.
• Në përgjithësi vlerësohet se ka deri në një miliard vrima të zeza yjore me masën tre herë më të madhe se Dielli.
• Nëse krahasojmë teorinë e fijeve dhe mekanikën klasike, e para krijon më shumë lloje gjigandësh masivë.

Rreziku i vrimave të zeza

Kur një ylli i mbaron karburanti, ai mund të fillojë procesin e vetë-shkatërrimit. Nëse masa e tij ishte tre herë më e madhe se ajo e Diellit, atëherë bërthama e mbetur do të bëhej një yll neutron ose një xhuxh i bardhë. Por ylli më i madh shndërrohet në një vrimë të zezë.

Objekte të tilla janë të vogla, por kanë dendësi të jashtëzakonshme. Imagjinoni që para jush është një objekt me madhësinë e një qyteti, por masa e tij është trefishi i Diellit. Kjo krijon një forcë gravitacionale tepër të madhe që tërheq pluhurin dhe gazin, duke rritur madhësinë e tij. Do të habiteni, por mund të ketë disa qindra milionë vrima të zeza yjore.

Vrimat e zeza supermasive

Sigurisht, asgjë në univers nuk krahasohet me tmerrin e vrimave të zeza supermasive. Ato e tejkalojnë masën diellore me miliarda herë. Besohet se objekte të tilla ekzistojnë pothuajse në çdo galaktikë. Shkencëtarët nuk i dinë ende të gjitha ndërlikimet e procesit të formimit. Me shumë mundësi, ato rriten për shkak të akumulimit të masës nga pluhuri dhe gazi përreth.

Ata mund t'i detyrohen shkallës së tyre bashkimit të mijëra vrimave të vogla të zeza. Ose një grumbull i tërë yjor mund të shembet.

Vrimat e zeza në qendrat e galaktikave

Astrofizikante Olga Silchenko për zbulimin e një vrime të zezë supermasive në mjegullnajën Andromeda, kërkimin e John Kormendy dhe trupat e errët gravitues:

Natyra e burimeve të radios kozmike

Astrofizikani Anatoly Zasov për rrezatimin sinkrotron, vrimat e zeza në bërthamat e galaktikave të largëta dhe gazin neutral:

Vrimat e zeza të ndërmjetme

Jo shumë kohë më parë, shkencëtarët gjetën një lloj të ri - vrima të zeza me masë të ndërmjetme. Ato mund të formohen kur yjet në një grup përplasen, duke shkaktuar një reaksion zinxhir. Si rezultat, ato bien në qendër dhe formojnë një vrimë të zezë supermasive.

Në vitin 2014, astronomët zbuluan një lloj të ndërmjetëm në krahun e një galaktike spirale. Ato janë shumë të vështira për t'u gjetur sepse mund të gjenden në vende të paparashikueshme.

Mikro vrimat e zeza

Fizikani Eduard Boos mbi sigurinë e LHC, lindjen e një vrime mikro të zezë dhe konceptin e një membrane:

Teoria e vrimës së zezë

Vrimat e zeza janë objekte jashtëzakonisht masive, por përfshijnë një hapësirë ​​relativisht modeste. Përveç kësaj, ata kanë gravitet të madh, duke parandaluar që objektet (dhe madje edhe drita) të largohen nga territori i tyre. Sidoqoftë, është e pamundur t'i shohësh ato drejtpërdrejt. Studiuesit duhet të shikojnë rrezatimin e prodhuar kur ushqehet një vrimë e zezë.

Është interesante se ndodh që materia që shkon drejt një vrime të zezë tërhiqet nga horizonti i ngjarjeve dhe të hidhet jashtë. Në këtë rast, formohen avionë të ndritshëm materiali, duke lëvizur me shpejtësi relativiste. Këto emetime mund të zbulohen në distanca të gjata.

- objekte të mahnitshme në të cilat forca e gravitetit është aq e madhe sa mund të përkulë dritën, të shtrembërojë hapësirën dhe të shtrembërojë kohën.

Në vrimat e zeza, mund të dallohen tre shtresa: horizonti i jashtëm dhe i brendshëm i ngjarjeve dhe singulariteti.

Horizonti i ngjarjeve të një vrime të zezë është kufiri ku drita nuk ka asnjë shans për të shpëtuar. Sapo një grimcë të kalojë këtë vijë, ajo nuk do të jetë në gjendje të largohet. Rajoni i brendshëm ku ndodhet masa e një vrime të zezë quhet singularitet.

Nëse flasim nga pozicioni i mekanikës klasike, atëherë asgjë nuk mund t'i shpëtojë një vrime të zezë. Por kuanti bën korrigjimin e vet. Fakti është se çdo grimcë ka një antigrimcë. Ata kanë të njëjtat masa, por ngarkesa të ndryshme. Nëse kryqëzohen, ata mund të asgjësojnë njëri-tjetrin.

Kur një çift i tillë shfaqet jashtë horizontit të ngjarjeve, njëri prej tyre mund të tërhiqet dhe tjetri mund të zmbrapset. Për shkak të kësaj, horizonti mund të tkurret dhe vrima e zezë mund të shembet. Shkencëtarët janë ende duke u përpjekur për të studiuar këtë mekanizëm.

Akrecioni

Astrofizikani Sergei Popov mbi vrimat e zeza supermasive, formimin e planetit dhe grumbullimin e materies në Universin e hershëm:

Vrimat e zeza më të famshme

Pyetje të shpeshta në lidhje me vrimat e zeza

Në mënyrë më të madhe, një vrimë e zezë është një zonë e caktuar në hapësirë ​​në të cilën është përqendruar një masë kaq e madhe e masës sa që asnjë objekt i vetëm nuk mund t'i shpëtojë ndikimit gravitacional. Kur bëhet fjalë për gravitetin, ne mbështetemi në teorinë e përgjithshme të relativitetit të propozuar nga Albert Einstein. Për të kuptuar detajet e objektit në studim, ne do të lëvizim hap pas hapi.

Le të imagjinojmë se jeni në sipërfaqen e planetit dhe po hidhni një gur. Nëse nuk e keni fuqinë e Hulk, nuk do të jeni në gjendje të ushtroni forcë të mjaftueshme. Pastaj guri do të ngrihet në një lartësi të caktuar, por nën presionin e gravitetit do të bjerë përsëri. Nëse keni potencialin e fshehur të një njeriu të fortë jeshil, atëherë jeni në gjendje t'i jepni objektit përshpejtim të mjaftueshëm, falë të cilit ai do të largohet plotësisht nga zona e ndikimit gravitacional. Kjo quhet "shpejtësia e ikjes".

Nëse e zbërthejmë në një formulë, kjo shpejtësi varet nga masa planetare. Sa më i madh të jetë, aq më i fuqishëm është kapja gravitacionale. Shpejtësia e nisjes do të varet nga vendi ku jeni saktësisht: sa më afër qendrës, aq më e lehtë është të dilni. Shpejtësia e nisjes së planetit tonë është 11.2 km/s, por është 2.4 km/s.

Po i afrohemi pjesës më interesante. Le të themi se keni një objekt me një përqendrim të jashtëzakonshëm të masës të mbledhur në një vend të vogël. Në këtë rast, shpejtësia e ikjes tejkalon shpejtësinë e dritës. Dhe ne e dimë se asgjë nuk lëviz më shpejt se ky tregues, që do të thotë se askush nuk do të jetë në gjendje ta kapërcejë një forcë të tillë dhe të shpëtojë. Edhe një rreze drite nuk mund ta bëjë këtë!

Në shekullin e 18-të, Laplace mendonte për përqendrimin ekstrem të masës. Pas relativitetit të përgjithshëm, Karl Schwarzschild ishte në gjendje të gjente një zgjidhje matematikore për ekuacionin e teorisë për të përshkruar një objekt të tillë. Kontribute të mëtejshme u bënë nga Oppenheimer, Wolkoff dhe Snyder (1930). Që nga ai moment, njerëzit filluan të diskutojnë seriozisht këtë temë. U bë e qartë: kur një ylli masiv i mbaron karburanti, ai nuk është në gjendje të përballojë forcën e gravitetit dhe është i detyruar të shembet në një vrimë të zezë.

Në teorinë e Ajnshtajnit, graviteti është një manifestim i lakimit në hapësirë ​​dhe kohë. Fakti është se rregullat e zakonshme gjeometrike nuk funksionojnë këtu dhe objektet masive shtrembërojnë hapësirë-kohën. Vrima e zezë ka veti të çuditshme, kështu që shtrembërimi i saj është më i dukshëm. Për shembull, një objekt ka një "horizont ngjarjesh". Kjo është sipërfaqja e sferës që shënon vijën e vrimës. Kjo do të thotë, nëse kaloni këtë kufi, atëherë nuk ka kthim prapa.

Fjalë për fjalë, ky është vendi ku shpejtësia e ikjes është e barabartë me shpejtësinë e dritës. Jashtë këtij vendi, shpejtësia e ikjes është më e ulët se shpejtësia e dritës. Por nëse raketa juaj është në gjendje të përshpejtojë, atëherë do të ketë energji të mjaftueshme për të shpëtuar.

Vetë horizonti është mjaft i çuditshëm për sa i përket gjeometrisë. Nëse jeni larg, do të ndiheni sikur po shikoni një sipërfaqe statike. Por nëse afroheni, kuptoni se ajo po lëviz nga jashtë me shpejtësinë e dritës! Tani e kuptoj pse është e lehtë të hysh, por kaq e vështirë të arratisesh. Po, kjo është shumë konfuze, sepse në fakt horizonti qëndron në vend, por në të njëjtën kohë ai nxiton me shpejtësinë e dritës. Është si situata me Alice, e cila duhej të vraponte sa më shpejt që të ishte e mundur vetëm për të qëndruar në vend.

Kur godet horizontin, hapësira dhe koha përjetojnë një shtrembërim kaq të fortë saqë koordinatat fillojnë të përshkruajnë rolet e distancës radiale dhe kohës së ndërrimit. Kjo do të thotë, "r", duke shënuar distancën nga qendra, bëhet e përkohshme dhe "t" tani është përgjegjëse për "hapësirën". Si rezultat, ju nuk do të jeni në gjendje të ndaloni lëvizjen me një indeks më të ulët r, ashtu siç nuk do të jeni në gjendje të futeni në të ardhmen në kohë normale. Do të arrini në një singularitet ku r = 0. Mund të hidhni raketa, të ndizni motorin në maksimum, por nuk mund të shpëtoni.

Termi "vrimë e zezë" u krijua nga John Archibald Wheeler. Para kësaj, ata quheshin "yje të ftohur".

Fizikani Emil Akhmedov mbi studimin e vrimave të zeza, Karl Schwarzschild dhe vrimave të zeza gjigante:

Ka dy mënyra për të llogaritur se sa e madhe është diçka. Ju mund të emërtoni masën ose sa e madhe zë zona. Nëse marrim kriterin e parë, atëherë nuk ka kufi specifik për masivitetin e një vrime të zezë. Mund të përdorni çdo sasi për aq kohë sa mund ta ngjeshni në densitetin e kërkuar.

Shumica e këtyre formacioneve u shfaqën pas vdekjes së yjeve masive, kështu që mund të pritej që pesha e tyre të ishte ekuivalente. Masa tipike për një vrimë të tillë do të ishte 10 herë më e madhe se ajo e diellit - 10 31 kg. Përveç kësaj, çdo galaktikë duhet të jetë shtëpia e një vrime të zezë supermasive qendrore, masa e së cilës tejkalon atë diellore një milion herë - 10 36 kg.

Sa më masiv të jetë objekti, aq më shumë masë mbulon. Rrezja dhe masa e horizontit janë drejtpërdrejt proporcionale, domethënë nëse një vrimë e zezë peshon 10 herë më shumë se një tjetër, atëherë rrezja e saj është 10 herë më e madhe. Rrezja e një vrime me masivitet diellor është 3 km, dhe nëse është një milion herë më e madhe, atëherë 3 milion km. Këto duken të jenë gjëra tepër masive. Por të mos harrojmë se këto janë koncepte standarde për astronominë. Rrezja diellore arrin 700,000 km, dhe ajo e një vrime të zezë është 4 herë më e madhe.

Le të themi se nuk jeni me fat dhe anija juaj po lëviz në mënyrë të pashmangshme drejt një vrime të zezë supermasive. Nuk ka kuptim të luftosh. Thjesht fikni motorët dhe shkoni drejt të pashmangshmes. Cfare te presesh?

Le të fillojmë me mungesën e peshës. Ju jeni në rënie të lirë, kështu që ekuipazhi, anija dhe të gjitha pjesët janë pa peshë. Sa më afër qendrës së vrimës, aq më të forta ndihen forcat gravitacionale të baticës. Për shembull, këmbët tuaja janë më afër qendrës sesa koka. Pastaj filloni të ndiheni sikur jeni duke u shtrirë. Si rezultat, ju thjesht do të copëtoni.

Këto forca janë të padukshme derisa të arrini 600,000 km nga qendra. Kjo është tashmë pas horizontit. Por ne po flasim për një objekt të madh. Nëse bie në një vrimë me masën e diellit, atëherë forcat e baticës do t'ju përfshijnë 6000 km nga qendra dhe do t'ju shqyen përpara se të arrini në horizont (kjo është arsyeja pse ne ju dërgojmë në atë të madhin që të mund të vdisni tashmë brenda vrimës, dhe jo në afrim) .

Çfarë ka brenda? Nuk dua të zhgënjej, por asgjë e jashtëzakonshme. Disa objekte mund të jenë të shtrembëruara në pamje dhe asgjë tjetër e pazakontë. Edhe pasi të kaloni horizontin, do t'i shihni gjërat përreth jush ndërsa lëvizin me ju.

Sa kohë do të zgjasë e gjithë kjo? Gjithçka varet nga distanca juaj. Për shembull, keni filluar nga një pikë pushimi ku singulariteti është 10 herë rrezja e vrimës. Do të duhen vetëm 8 minuta për t'iu afruar horizontit, dhe më pas 7 sekonda të tjera për të hyrë në singularitet. Nëse bini në një vrimë të vogël të zezë, gjithçka do të ndodhë më shpejt.

Sapo kaloni horizontin, mund të gjuani raketa, të bërtisni dhe të qani. Keni 7 sekonda për t'i bërë të gjitha këto derisa të futeni në singularitetin. Por asgjë nuk do t'ju shpëtojë. Kështu që thjesht shijoni udhëtimin.

Le të themi se je i dënuar dhe bie në një vrimë, dhe i dashuri yt shikon nga larg. Epo, ai do t'i shohë gjërat ndryshe. Do të vini re se ngadalësoheni ndërsa i afroheni horizontit. Por edhe nëse një person ulet për njëqind vjet, ai nuk do të presë derisa të arrini në horizont.

Le të përpiqemi të shpjegojmë. Vrima e zezë mund të kishte dalë nga një yll në rënie. Meqenëse materiali është shkatërruar, Kirill (le të jetë miku juaj) e sheh atë duke u pakësuar, por kurrë nuk do ta vërejë se i afrohet horizontit. Kjo është arsyeja pse ata u quajtën "yje të ngrirë" sepse duket se ngrijnë në një rreze të caktuar.

Per Cfarë bëhet fjalë? Le ta quajmë një iluzion optik. Pafundësia nuk është e nevojshme për të formuar një vrimë, ashtu siç nuk është e nevojshme të kalosh horizontin. Ndërsa afroheni, drita merr më shumë kohë për të arritur në Kirill. Më saktësisht, rrezatimi në kohë reale nga tranzicioni juaj do të regjistrohet në horizont përgjithmonë. Ju keni kaluar gjatë vijës, dhe Kirill është ende duke vëzhguar sinjalin e dritës.

Ose mund të afroheni nga ana tjetër. Koha zvarritet më gjatë pranë horizontit. Për shembull, ju keni një anije super të fuqishme. Keni arritur t'i afroheni horizontit, të qëndroni atje për disa minuta dhe të dilni i gjallë te Kirill. kë do të shihni? Njeri i vjeter! Në fund të fundit, koha kaloi shumë më ngadalë për ju.

Çfarë është e vërtetë atëherë? Iluzioni apo loja e kohës? Gjithçka varet nga sistemi koordinativ i përdorur për të përshkruar vrimën e zezë. Nëse mbështeteni në koordinatat e Schwarzschild, atëherë kur kaloni horizontin, koordinata e kohës (t) barazohet me pafundësinë. Por matjet e sistemit ofrojnë një pamje të paqartë të asaj që po ndodh pranë vetë objektit. Në vijën e horizontit, të gjitha koordinatat janë të shtrembëruara (singulariteti). Por ju mund të përdorni të dy sistemet e koordinatave, kështu që të dy përgjigjet janë të vlefshme.

Në realitet, ju thjesht do të bëheni të padukshëm dhe Kirill nuk do t'ju shohë përpara se të ketë kaluar shumë kohë. Mos harroni për zhvendosjen e kuqe. Ju lëshoni dritë të vëzhgueshme në një gjatësi vale të caktuar, por Kirill do ta shohë atë në një gjatësi më të gjatë. Valët zgjaten ndërsa i afrohen horizontit. Përveç kësaj, mos harroni se rrezatimi ndodh në fotone të caktuara.

Për shembull, në momentin e tranzicionit do të dërgoni fotonin e fundit. Ajo do të arrijë Kirill në një kohë të caktuar të fundme (rreth një orë për një vrimë të zezë supermasive).

Sigurisht që jo. Mos harroni për ekzistencën e horizontit të ngjarjeve. Kjo është e vetmja zonë nga e cila nuk mund të dilni. Mjafton të mos i afrohesh dhe të ndihesh i qetë. Për më tepër, nga një distancë e sigurt ky objekt do t'ju duket shumë i zakonshëm.

Paradoksi i informacionit të Hawking

Fizikani Emil Akhmedov mbi efektin e gravitetit në valët elektromagnetike, paradoksin e informacionit të vrimave të zeza dhe parimin e parashikueshmërisë në shkencë:

Mos u frikësoni, pasi Dielli nuk do të shndërrohet kurrë në një objekt të tillë, sepse thjesht nuk ka masë të mjaftueshme. Për më tepër, ajo do të ruajë pamjen e saj aktuale edhe për 5 miliardë vjet të tjerë. Pastaj do të kalojë në fazën e gjigantit të kuq, duke thithur Mërkurin, Venusin dhe duke skuqur plotësisht planetin tonë, dhe më pas do të bëhet një xhuxh i bardhë i zakonshëm.

Por le të kënaqemi me fantazinë. Kështu që Dielli u bë një vrimë e zezë. Për të filluar, ne do të mbështjellemi menjëherë në errësirë ​​dhe të ftohtë. Toka dhe planetët e tjerë nuk do të thithen në vrimë. Ata do të vazhdojnë të rrotullohen rreth objektit të ri në orbita normale. Pse? Sepse horizonti do të arrijë vetëm 3 km, dhe graviteti nuk do të jetë në gjendje të na bëjë asgjë.

Po. Natyrisht, ne nuk mund të mbështetemi në vëzhgimin e dukshëm, pasi drita nuk mund të shpëtojë. Por ka prova rrethanore. Për shembull, ju shihni një zonë që mund të përmbajë një vrimë të zezë. Si mund ta kontrolloj këtë? Filloni duke matur masën. Nëse është e qartë se në një zonë ka shumë prej saj ose është në dukje e padukshme, atëherë jeni në rrugën e duhur. Ekzistojnë dy pika kërkimi: qendra galaktike dhe sistemet binare me rrezatim me rreze X.

Kështu, objekte masive qendrore u gjetën në 8 galaktika, masa bërthamore e të cilave varion nga një milion në një miliard diellor. Masa llogaritet duke vëzhguar shpejtësinë e rrotullimit të yjeve dhe gazit rreth qendrës. Sa më shpejt, aq më e madhe duhet të jetë masa për t'i mbajtur ato në orbitë.

Këto objekte masive konsiderohen si vrima të zeza për dy arsye. Epo, thjesht nuk ka më opsione. Nuk ka asgjë më masive, më të errët dhe më kompakte. Përveç kësaj, ekziston një teori që të gjitha galaktikat aktive dhe të mëdha kanë një përbindësh të tillë të fshehur në qendër. Por ende kjo nuk është provë 100%.

Por dy gjetje të fundit flasin në favor të teorisë. Një sistem "mazer uji" (një burim i fuqishëm i rrezatimit të mikrovalës) pranë bërthamës u vu re në galaktikën më të afërt aktive. Duke përdorur një interferometër, shkencëtarët hartuan shpërndarjen e shpejtësive të gazit. Domethënë, ata matën shpejtësinë brenda gjysmë viti drite në qendrën galaktike. Kjo i ndihmoi ata të kuptonin se brenda kishte një objekt masiv, rrezja e të cilit arrinte gjysmë viti drite.

Zbulimi i dytë është edhe më bindës. Studiuesit duke përdorur rreze X u ndeshën në një vijë spektrale të bërthamës galaktike, që tregon praninë e atomeve aty pranë, shpejtësia e të cilave është tepër e lartë (1/3 e shpejtësisë së dritës). Përveç kësaj, emetimi korrespondonte me një zhvendosje të kuqe që korrespondon me horizontin e vrimës së zezë.

Një klasë tjetër mund të gjendet në Rrugën e Qumështit. Këto janë vrima të zeza yjore që formohen pas një shpërthimi supernova. Nëse ato do të ekzistonin veçmas, atëherë edhe nga afër vështirë se do ta vëmë re. Por ne jemi me fat, sepse shumica ekzistojnë në sisteme të dyfishta. Ato janë të lehta për t'u gjetur, pasi vrima e zezë do të tërheqë masën e fqinjit të saj dhe do ta ndikojë atë me gravitetin. Materiali "i nxjerrë" formon një disk grumbullimi, në të cilin gjithçka nxehet dhe për këtë arsye krijon rrezatim të fortë.

Le të supozojmë se keni arritur të gjeni një sistem binar. Si e kuptoni që një objekt kompakt është një vrimë e zezë? Përsëri i drejtohemi masave. Për ta bërë këtë, matni shpejtësinë orbitale të një ylli aty pranë. Nëse masa është tepër e madhe me dimensione kaq të vogla, atëherë nuk ka më opsione të mbetura.

Ky është një mekanizëm kompleks. Stephen Hawking ngriti një temë të ngjashme në vitet 1970. Ai tha se vrimat e zeza nuk janë vërtet "të zeza". Ka efekte mekanike kuantike që e bëjnë atë të krijojë rrezatim. Gradualisht vrima fillon të tkurret. Shpejtësia e rrezatimit rritet me zvogëlimin e masës, kështu që vrima lëshon gjithnjë e më shumë dhe përshpejton procesin e tkurrjes derisa të tretet.

Megjithatë, kjo është vetëm një skemë teorike, sepse askush nuk mund të thotë saktësisht se çfarë ndodh në fazën e fundit. Disa njerëz mendojnë se mbetet një gjurmë e vogël por e qëndrueshme. Teoritë moderne nuk kanë dalë ende me ndonjë gjë më të mirë. Por vetë procesi është i pabesueshëm dhe kompleks. Është e nevojshme të llogariten parametrat në hapësirë-kohë të lakuar dhe vetë rezultatet nuk mund të verifikohen në kushte normale.

Ligji i ruajtjes së energjisë mund të përdoret këtu, por vetëm për kohëzgjatje të shkurtra. Universi mund të krijojë energji dhe masë nga e para, por ato duhet të zhduken shpejt. Një nga manifestimet janë luhatjet e vakumit. Çiftet e grimcave dhe antigrimcave rriten nga askund, ekzistojnë për një periudhë të caktuar kohe dhe vdesin në shkatërrim të ndërsjellë. Kur ato shfaqen, bilanci i energjisë prishet, por gjithçka rikthehet pas zhdukjes. Duket fantastike, por ky mekanizëm është konfirmuar eksperimentalisht.

Le të themi se një nga luhatjet e vakumit vepron pranë horizontit të një vrime të zezë. Ndoshta njëra nga grimcat bie brenda dhe e dyta ikën. Ai që shpëton merr një pjesë të energjisë së vrimës me vete dhe mund të bjerë në sytë e vëzhguesit. Do t'i duket atij se një objekt i errët thjesht ka lëshuar një grimcë. Por procesi përsëritet, dhe ne shohim një rrjedhë të vazhdueshme rrezatimi nga vrima e zezë.

Ne kemi thënë tashmë se Kirill ndjen se keni nevojë për pafundësi për të kapërcyer vijën e horizontit. Përveç kësaj, u përmend se vrimat e zeza avullojnë pas një periudhe të caktuar kohe. Pra, kur të arrini në horizont, vrima do të zhduket?

Nr. Kur përshkruam vëzhgimet e Kirillit, nuk folëm për procesin e avullimit. Por, nëse ky proces është i pranishëm, atëherë gjithçka ndryshon. Miku juaj do t'ju shohë duke fluturuar përtej horizontit në momentin e saktë të avullimit. Pse?

Një iluzion optik mbizotëron Kirill. Drita e emetuar në horizontin e ngjarjeve kërkon shumë kohë për të arritur mikun e saj. Nëse vrima zgjat përgjithmonë, atëherë drita mund të udhëtojë pafundësisht, dhe Kirill nuk do të presë për tranzicionin. Por, nëse vrima është avulluar, atëherë asgjë nuk do ta ndalojë dritën dhe ajo do të arrijë tek djali në momentin e shpërthimit të rrezatimit. Por nuk të intereson më, sepse ke vdekur në singularitet shumë kohë më parë.

Formulat e teorisë së përgjithshme të relativitetit kanë një veçori interesante - simetrinë në kohë. Për shembull, në çdo ekuacion mund të imagjinoni se koha rrjedh mbrapsht dhe të merrni një zgjidhje të ndryshme, por gjithsesi të saktë. Nëse e zbatojmë këtë parim për vrimat e zeza, atëherë lind një vrimë e bardhë.

Një vrimë e zezë është një zonë e përcaktuar nga e cila asgjë nuk mund të shpëtojë. Por opsioni i dytë është një vrimë e bardhë në të cilën asgjë nuk mund të bjerë. Në fakt, ajo largon gjithçka. Edhe pse, nga pikëpamja matematikore, gjithçka duket e qetë, kjo nuk vërteton ekzistencën e tyre në natyrë. Me shumë mundësi, nuk ka asnjë, dhe nuk ka asnjë mënyrë për ta zbuluar.

Deri në këtë pikë kemi folur për klasikët e vrimave të zeza. Ata nuk rrotullohen dhe nuk kanë ngarkesë elektrike. Por në versionin e kundërt fillon gjëja më interesante. Për shembull, mund të futeni brenda, por shmangni singularitetin. Për më tepër, "brenda" e tij është në gjendje të kontaktojë një vrimë të bardhë. Kjo do të thotë, ju do të gjeni veten në një lloj tuneli, ku vrima e zezë është hyrja dhe vrima e bardhë është dalja. Ky kombinim quhet një vrimë krimbi.

Është interesante se një vrimë e bardhë mund të gjendet kudo, madje edhe në një Univers tjetër. Nëse dimë të kontrollojmë vrima të tilla krimbash, atëherë do të ofrojmë transport të shpejtë në çdo zonë të hapësirës. Dhe akoma më e freskët është mundësia e udhëtimit në kohë.

Por mos e paketoni çantën e shpinës derisa të dini disa gjëra. Fatkeqësisht, ekziston një probabilitet i lartë që të mos ketë formacione të tilla. Ne kemi thënë tashmë se vrimat e bardha janë një përfundim nga formula matematikore, dhe jo një objekt real dhe i konfirmuar. Dhe të gjitha vrimat e zeza të vëzhguara krijojnë rënie të materies dhe nuk formojnë vrima krimbash. Dhe ndalesa e fundit është singulariteti.

Nuk ka asnjë fenomen kozmik më mahnitës në bukurinë e tij sesa vrimat e zeza. Siç e dini, objekti mori emrin e tij për faktin se është në gjendje të thithë dritën, por nuk mund ta reflektojë atë. Për shkak të gravitetit të tyre të madh, vrimat e zeza thithin gjithçka që është afër tyre - planetët, yjet, mbeturinat hapësinore. Megjithatë, kjo nuk është gjithçka që duhet të dimë për vrimat e zeza, pasi ka shumë fakte mahnitëse rreth tyre.

Vrimat e zeza nuk kanë asnjë pikë kthimi

Për një kohë të gjatë besohej se gjithçka që bie në rajonin e një vrime të zezë mbetet në të, por rezultati i hulumtimit të fundit është se pas një kohe vrima e zezë "pështyjë" të gjithë përmbajtjen e saj në hapësirë, por në një tjetër. formë, e ndryshme nga ajo origjinale. Horizonti i ngjarjeve, i cili konsiderohej si pika pa kthim për objektet hapësinore, doli të ishte vetëm streha e tyre e përkohshme, por ky proces ndodh shumë ngadalë.

Toka kërcënohet nga një vrimë e zezë

Sistemi diellor është vetëm një pjesë e një galaktike të pafundme, e cila përmban një numër të madh vrimash të zeza. Rezulton se Toka është e kërcënuar nga dy prej tyre, por për fat të mirë, ata janë të vendosur në një distancë të madhe - rreth 1600 vite dritë. Ata u zbuluan në një galaktikë që u formua si rezultat i bashkimit të dy galaktikave.


Shkencëtarët panë vrimat e zeza vetëm sepse ato ishin afër sistemit diellor duke përdorur një teleskop me rreze X, i cili është i aftë të kapë rrezet X të emetuara nga këto objekte hapësinore. Vrimat e zeza, pasi ato ndodhen pranë njëra-tjetrës dhe praktikisht bashkohen në një, u quajtën me një emër - Chandra për nder të Zotit të Hënës nga mitologjia hindu. Shkencëtarët janë të sigurt se Chandra së shpejti do të bëhet i tillë për shkak të forcës së madhe të gravitetit.

Vrimat e zeza mund të zhduken me kalimin e kohës

Herët a vonë, e gjithë përmbajtja del nga vrima e zezë dhe mbetet vetëm rrezatimi. Ndërsa vrimat e zeza humbasin masën, ato bëhen më të vogla me kalimin e kohës dhe më pas zhduken plotësisht. Vdekja e një objekti hapësinor është shumë e ngadaltë dhe për këtë arsye nuk ka gjasa që ndonjë shkencëtar të jetë në gjendje të shohë se si vrima e zezë zvogëlohet dhe më pas zhduket. Stephen Hawking argumentoi se vrima në hapësirë ​​është një planet shumë i ngjeshur dhe me kalimin e kohës ajo avullon, duke filluar nga skajet e shtrembërimit.

Vrimat e zeza nuk mund të duken domosdoshmërisht të zeza

Vrimat e zeza nuk krijohen nga askund; ato bazohen në një yll të zhdukur.

Yjet shkëlqejnë në hapësirë ​​falë furnizimit të tyre me karburant termonuklear. Kur mbaron, ylli fillon të ftohet, duke u kthyer gradualisht nga një xhuxh i bardhë në një xhuxh të zi. Presioni brenda yllit të ftohur fillon të ulet. Nën ndikimin e gravitetit, trupi kozmik fillon të tkurret. Pasoja e këtij procesi është se ylli duket se shpërthen, të gjitha grimcat e tij shpërndahen në hapësirë, por në të njëjtën kohë forcat gravitacionale vazhdojnë të veprojnë, duke tërhequr objekte hapësinore fqinje, të cilat më pas thithen prej tij, duke rritur fuqinë e të zezës. vrima dhe madhësia e saj.

Vrima e zezë supermasive

Një vrimë e zezë, dhjetëra mijëra herë më e madhe se madhësia e Diellit, ndodhet në qendër të Rrugës së Qumështit. Shkencëtarët e quajtën Shigjetari dhe ndodhet në një distancë nga Toka 26000 vite dritë. Ky rajon i galaktikës është jashtëzakonisht aktiv dhe po thith me shpejtësi gjithçka që ndodhet pranë tij. Ajo gjithashtu shpesh "pështyn" yje të zhdukur.


Ajo që është befasuese është fakti se dendësia mesatare e një vrime të zezë, edhe duke marrë parasysh madhësinë e saj të madhe, madje mund të jetë e barabartë me densitetin e ajrit. Ndërsa rrezja e një vrime të zezë rritet, domethënë numri i objekteve të kapura prej saj, dendësia e vrimës së zezë bëhet më e vogël dhe kjo shpjegohet me ligjet e thjeshta të fizikës. Pra, trupat më të mëdhenj në hapësirë ​​mund të jenë po aq të lehta sa ajri.

Vrima e zezë mund të krijojë universe të reja

Pavarësisht se sa e çuditshme mund të tingëllojë, veçanërisht duke pasur parasysh faktin se në fakt vrimat e zeza thithin dhe në përputhje me rrethanat shkatërrojnë gjithçka rreth tyre, shkencëtarët po mendojnë seriozisht se këto objekte hapësinore mund të shënojnë fillimin e shfaqjes së një Universi të ri. Pra, siç e dimë, vrimat e zeza jo vetëm që thithin lëndën, por gjithashtu mund ta lëshojnë atë në periudha të caktuara. Çdo grimcë që del nga një vrimë e zezë mund të shpërthejë dhe kjo do të bëhet një Big Bang i ri, dhe sipas teorisë së tij, Universi ynë u shfaq në këtë mënyrë, prandaj është e mundur që sistemi diellor që ekziston sot dhe në të cilin rrotullohet Toka, populluar nga një numër i madh njerëzish, dikur lindi nga një vrimë e zezë masive.

Koha kalon shumë ngadalë pranë një vrime të zezë

Kur një objekt i afrohet një vrime të zezë, sado masë të ketë, lëvizja e tij fillon të ngadalësohet dhe kjo ndodh sepse në vetë vrimën e zezë koha ngadalësohet dhe gjithçka ndodh shumë ngadalë. Kjo është për shkak të forcës së madhe gravitacionale që ka vrima e zezë. Për më tepër, ajo që ndodh në vrimën e zezë ndodh mjaft shpejt, kështu që nëse një vëzhgues do ta shikonte vrimën e zezë nga jashtë, do t'i dukej se të gjitha proceset që ndodhin në të po ecnin ngadalë, por nëse ai binte në hinkën e saj. , forcat gravitacionale do ta copëtonin menjëherë.

Në mënyrë që të formohet një vrimë e zezë, është e nevojshme të ngjeshni një trup në një densitet të caktuar kritik në mënyrë që rrezja e trupit të ngjeshur të jetë e barabartë me rrezen e tij gravitacionale. Vlera e kësaj densiteti kritik është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e masës së vrimës së zezë.

Për një vrimë të zezë me masë tipike yjore ( M=10M dielli) rrezja gravitacionale është 30 km, dhe dendësia kritike është 2·10 14 g/cm 3, domethënë dyqind milionë ton për centimetër kub. Kjo dendësi është shumë e lartë në krahasim me dendësinë mesatare të Tokës (5,5 g/cm3), është e barabartë me densitetin e substancës së bërthamës atomike.

Për një vrimë të zezë në thelbin galaktik ( M=10 10 M dielli) rrezja gravitacionale është 3·10 15 cm = 200 AU, që është pesë herë distanca nga Dielli në Pluton (1 njësi astronomike - distanca mesatare nga Toka në Diell - është e barabartë me 150 milion km ose 1,5·10 13 cm). Dendësia kritike në këtë rast është e barabartë me 0,2·10 –3 g/cm 3, që është disa herë më e vogël se dendësia e ajrit, e barabartë me 1,3·10 –3 g/cm 3 (!).

Për tokën ( M=3·10 –6 M dielli), rrezja gravitacionale është afër 9 mm, dhe dendësia kritike korresponduese është monstruoze e lartë: ρ cr = 2·10 27 g/cm 3, që është 13 rend të madhësisë më e lartë se dendësia e bërthamës atomike.

Nëse marrim një shtypje imagjinare sferike dhe ngjeshim Tokën, duke ruajtur masën e saj, atëherë kur zvogëlojmë rrezen e Tokës (6370 km) me katër herë, shpejtësia e dytë e saj e ikjes do të dyfishohet dhe do të bëhet e barabartë me 22.4 km/s. Nëse e ngjeshim Tokën në mënyrë që rrezja e saj të bëhet afërsisht 9 mm, atëherë shpejtësia e dytë kozmike do të marrë një vlerë të barabartë me shpejtësinë e dritës. c= 300000 km/s.

Më tej, një shtyp nuk do të nevojitet - Toka, e ngjeshur në një madhësi të tillë, tashmë do të ngjesh veten. Në fund, në vend të Tokës do të formohet një vrimë e zezë, rrezja e horizontit të ngjarjeve të së cilës do të jetë afër 9 mm (nëse neglizhojmë rrotullimin e vrimës së zezë që rezulton). Në kushte reale, natyrisht, nuk ka shtyp super të fuqishëm - graviteti "funksionon". Kjo është arsyeja pse vrimat e zeza mund të formohen vetëm kur brendësia e yjeve shumë masive shemben, në të cilat graviteti është mjaftueshëm i fortë për të kompresuar lëndën në një densitet kritik.

Evolucioni i yjeve

Vrimat e zeza formohen në fazat e fundit të evolucionit të yjeve masive. Në thellësitë e yjeve të zakonshëm ndodhin reaksione termonukleare, çlirohet energji e madhe dhe ruhet një temperaturë e lartë (dhjetëra e qindra miliona gradë). Forcat gravitacionale priren të ngjeshin yllin, dhe forcat e presionit të gazit të nxehtë dhe rrezatimit i rezistojnë kësaj ngjeshjeje. Prandaj, ylli është në ekuilibër hidrostatik.

Përveç kësaj, një yll mund të ekzistojë në ekuilibër termik, kur lirimi i energjisë për shkak të reaksioneve termonukleare në qendër të tij është saktësisht i barabartë me fuqinë e emetuar nga ylli nga sipërfaqja. Ndërsa ylli tkurret dhe zgjerohet, ekuilibri termik prishet. Nëse ylli është i palëvizshëm, atëherë ekuilibri i tij vendoset në atë mënyrë që energjia potenciale negative e yllit (energjia e ngjeshjes gravitacionale) në vlerë absolute të jetë gjithmonë dyfishi i energjisë termike. Për shkak të kësaj, ylli ka një pronë të mahnitshme - kapacitet negativ të nxehtësisë. Trupat e zakonshëm kanë një kapacitet pozitiv të nxehtësisë: një copë hekuri e nxehtë, duke u ftohur, domethënë duke humbur energji, ul temperaturën e saj. Për një yll, e kundërta është e vërtetë: sa më shumë energji të humbasë në formën e rrezatimit, aq më e lartë bëhet temperatura në qendër të tij.

Kjo veçori e çuditshme, në shikim të parë, ka një shpjegim të thjeshtë: ylli, ndërsa rrezaton, kontraktohet ngadalë. Gjatë ngjeshjes, energjia potenciale shndërrohet në energji kinetike të shtresave në rënie të yllit dhe brendësia e tij nxehet. Për më tepër, energjia termike e fituar nga ylli si rezultat i ngjeshjes është dy herë më shumë se energjia e humbur në formën e rrezatimit. Si rezultat, temperatura e brendësisë së yllit rritet dhe ndodh sinteza e vazhdueshme termonukleare e elementeve kimike. Për shembull, reagimi i shndërrimit të hidrogjenit në helium në Diellin aktual ndodh në një temperaturë prej 15 milion gradë. Kur, pas 4 miliardë vjetësh, në qendër të Diellit, i gjithë hidrogjeni kthehet në helium, për sintezën e mëtejshme të atomeve të karbonit nga atomet e heliumit, do të kërkohet një temperaturë dukshëm më e lartë, rreth 100 milionë gradë (ngarkesa elektrike e bërthamave të heliumit është dyfishi i bërthamave të hidrogjenit dhe për t'i afruar bërthamat heliumi në një distancë prej 10-13 cm kërkon një temperaturë shumë më të lartë). Është pikërisht kjo temperaturë që do të sigurohet për shkak të kapacitetit negativ të nxehtësisë së Diellit në momentin kur reaksioni termonuklear i shndërrimit të heliumit në karbon do të ndizet në thellësitë e tij.

Xhuxhët e bardhë

Nëse masa e yllit është e vogël, kështu që masa e bërthamës së tij e prekur nga transformimet termonukleare është më e vogël se 1.4 M dielli, shkrirja termonukleare e elementeve kimike mund të pushojë për shkak të të ashtuquajturit degjenerim të gazit elektronik në bërthamën e yllit. Në veçanti, presioni i një gazi të degjeneruar varet nga dendësia, por nuk varet nga temperatura, pasi energjia e lëvizjeve kuantike të elektroneve është shumë më e madhe se energjia e lëvizjes së tyre termike.

Presioni i lartë i gazit elektronik të degjeneruar kundërshton efektivisht forcat e ngjeshjes gravitacionale. Meqenëse presioni nuk varet nga temperatura, humbja e energjisë nga një yll në formën e rrezatimit nuk çon në ngjeshjen e bërthamës së tij. Rrjedhimisht, energjia gravitacionale nuk çlirohet si nxehtësi shtesë. Prandaj, temperatura në bërthamën e degjeneruar në zhvillim nuk rritet, gjë që çon në ndërprerjen e zinxhirit të reaksioneve termonukleare.

Predha e jashtme e hidrogjenit, e pandikuar nga reaksionet termonukleare, ndahet nga bërthama e yllit dhe formon një mjegullnajë planetare, që shkëlqen në linjat e emetimit të hidrogjenit, heliumit dhe elementëve të tjerë. Bërthama qendrore kompakte dhe relativisht e nxehtë e një ylli të evoluar me masë të ulët është një xhuxh i bardhë - një objekt me një rreze në rendin e rrezes së Tokës (~10 4 km), një masë më pak se 1.4 M diell dhe një dendësi mesatare prej rreth një ton për centimetër kub. Xhuxhët e bardhë vërehen në numër të madh. Numri i tyre i përgjithshëm në Galaxy arrin në 10 10, domethënë rreth 10% të masës totale të materies së vëzhgueshme të Galaxy.

Djegia termonukleare në një xhuxh të bardhë të degjeneruar mund të jetë e paqëndrueshme dhe të çojë në një shpërthim bërthamor të një xhuxhi të bardhë mjaft masiv me një masë afër të ashtuquajturit kufiri Chandrasekhar (1.4 M dielli). Shpërthime të tilla duken si supernova e tipit I, të cilat nuk kanë linja hidrogjeni në spektrin e tyre, por vetëm linja helium, karboni, oksigjen dhe elementë të tjerë të rëndë.

Yjet neutron

Nëse bërthama e yllit është e degjeneruar, atëherë ndërsa masa e tij i afrohet kufirit prej 1.4 M dielli, degjenerimi i zakonshëm i gazit elektronik në bërthamë zëvendësohet nga i ashtuquajturi degjenerim relativist.

Lëvizjet kuantike të elektroneve të degjeneruara bëhen aq të shpejta sa shpejtësia e tyre i afrohet shpejtësisë së dritës. Në këtë rast, elasticiteti i gazit zvogëlohet, aftësia e tij për të luftuar forcat e gravitetit zvogëlohet dhe ylli përjeton kolaps gravitacional. Gjatë kolapsit, elektronet kapen nga protonet dhe ndodh neutronizimi i substancës. Kjo çon në formimin e një ylli neutron nga një bërthamë masive e degjeneruar.

Nëse masa fillestare e bërthamës së yllit kalon 1.4 M dielli, atëherë në bërthamë arrihet një temperaturë e lartë dhe degjenerimi i elektroneve nuk ndodh gjatë gjithë evolucionit të tij. Në këtë rast, kapaciteti negativ i nxehtësisë funksionon: ndërsa ylli humbet energjinë në formën e rrezatimit, temperatura në thellësitë e tij rritet dhe ekziston një zinxhir i vazhdueshëm reaksionesh termonukleare që shndërrojnë hidrogjenin në helium, heliumin në karbon, karbonin në oksigjen dhe kështu me radhë, deri në elementet e grupit të hekurit. Reagimi i shkrirjes termonukleare të bërthamave të elementeve më të rënda se hekuri nuk ndodh më me çlirimin, por me thithjen e energjisë. Prandaj, nëse masa e bërthamës së yllit, e përbërë kryesisht nga elementë të grupit të hekurit, tejkalon kufirin Chandrasekhar prej 1.4 M dielli, por më pak se i ashtuquajturi kufiri Oppenheimer–Volkov ~3 M dielli, pastaj në fund të evolucionit bërthamor të yllit, ndodh kolapsi gravitacional i bërthamës, si rezultat i të cilit derdhet guaska e jashtme e hidrogjenit të yllit, e cila vërehet si një shpërthim i supernovës së tipit II, në spektrin e të cilat vërehen linja të fuqishme hidrogjenore.

Rënia e bërthamës së hekurit çon në formimin e një ylli neutron.

Kur bërthama masive e një ylli që ka arritur një fazë të vonë evolucioni është e ngjeshur, temperatura rritet në vlera gjigante të rendit të një miliardë gradësh, kur bërthamat e atomeve fillojnë të ndahen në neutrone dhe protone. Protonet thithin elektrone dhe shndërrohen në neutrone, duke emetuar neutrino. Neutronet, sipas parimit mekanik kuantik Pauli, me kompresim të fortë fillojnë të zmbrapsin në mënyrë efektive njëri-tjetrin.

Kur masa e bërthamës në kolaps është më e vogël se 3 M dielli, shpejtësia e neutronit është dukshëm më e vogël se shpejtësia e dritës dhe elasticiteti i materies për shkak të zmbrapsjes efektive të neutroneve mund të balancojë forcat gravitacionale dhe të çojë në formimin e një ylli të qëndrueshëm neutron.

Mundësia e ekzistencës së yjeve neutron u parashikua për herë të parë në vitin 1932 nga fizikani i shquar sovjetik Landau menjëherë pas zbulimit të neutronit në eksperimentet laboratorike. Rrezja e një ylli neutron është afër 10 km, dendësia mesatare e tij është qindra miliona tonë për centimetër kub.

Kur masa e bërthamës yjore në kolaps është më e madhe se 3 M dielli, atëherë, sipas ideve ekzistuese, ylli neutron që rezulton, duke u ftohur, shembet në një vrimë të zezë. Rënia e një ylli neutron në një vrimë të zezë lehtësohet gjithashtu nga rënia e kundërt e një pjese të guaskës së yllit, e hedhur gjatë një shpërthimi supernova.

Një yll neutron zakonisht rrotullohet me shpejtësi sepse ylli normal që e lindi atë mund të ketë një moment të konsiderueshëm këndor. Kur bërthama e një ylli shembet në një yll neutron, dimensionet karakteristike të yllit zvogëlohen nga R= 10 5 –10 6 km deri R≈ 10 km. Ndërsa madhësia e një ylli zvogëlohet, momenti i tij i inercisë zvogëlohet. Për të ruajtur momentin këndor, shpejtësia e rrotullimit boshtor duhet të rritet ndjeshëm. Për shembull, nëse Dielli, duke rrotulluar me një periudhë prej rreth një muaji, është i ngjeshur në madhësinë e një ylli neutron, atëherë periudha e rrotullimit do të ulet në 10 -3 sekonda.

Yjet e vetëm neutron me një fushë të fortë magnetike manifestohen si pulsarë radio - burime të pulseve rreptësisht periodike të emetimit të radios që lindin kur energjia e rrotullimit të shpejtë të një ylli neutron shndërrohet në emetim radio të drejtuar. Në sistemet binare, yjet neutronike që grumbullohen shfaqin fenomenin e pulsarit me rreze X dhe shpërthyesin e rrezeve X të tipit 1.

Nuk mund të presim pulsime rreptësisht periodike të rrezatimit nga një vrimë e zezë, pasi vrima e zezë nuk ka sipërfaqe të vëzhgueshme dhe nuk ka fushë magnetike. Siç thonë shpesh fizikanët, vrimat e zeza nuk kanë "qime" - të gjitha fushat dhe të gjitha johomogjenitetet pranë horizontit të ngjarjes emetohen kur vrima e zezë formohet nga materia në kolaps në formën e një rryme valësh gravitacionale. Si rezultat, vrima e zezë që rezulton ka vetëm tre karakteristika: masën, momentin këndor dhe ngarkesën elektrike. Të gjitha vetitë individuale të substancës në kolaps harrohen gjatë formimit të një vrime të zezë: për shembull, vrimat e zeza të formuara nga hekuri dhe nga uji kanë, duke qenë të tjera të barabarta, të njëjtat karakteristika.

Siç parashikohet nga Teoria e Përgjithshme e Relativitetit (GR), yjet masat e bërthamës së hekurit të të cilëve në fund të evolucionit të tyre tejkalojnë 3 M diell, përjetojnë ngjeshje të pakufizuar (kolapsi relativist) me formimin e një vrime të zezë. Kjo shpjegohet me faktin se në relativitetin e përgjithshëm forcat gravitacionale që tentojnë të kompresojnë një yll përcaktohen nga dendësia e energjisë, dhe në dendësinë e madhe të materies të arritur gjatë ngjeshjes së një bërthame kaq masive ylli, kontributi kryesor në densitetin e energjisë nuk krijohet më nga energjia e mbetur e grimcave, por nga energjia e lëvizjes dhe ndërveprimit të tyre. Rezulton se në relativitetin e përgjithshëm presioni i një lënde në densitet shumë të larta duket se "peshon" vetveten: sa më i madh të jetë presioni, aq më i madh është densiteti i energjisë dhe, rrjedhimisht, aq më të mëdha janë forcat gravitacionale që priren të ngjeshin substancën. Përveç kësaj, nën fusha të forta gravitacionale, efektet e lakimit të hapësirës-kohës bëhen thelbësisht të rëndësishme, gjë që kontribuon gjithashtu në ngjeshjen e pakufizuar të bërthamës së yllit dhe shndërrimin e tij në një vrimë të zezë (Fig. 3).

Si përfundim, vërejmë se vrimat e zeza të formuara në epokën tonë (për shembull, vrima e zezë në sistemin Cygnus X-1), në mënyrë rigoroze, nuk janë njëqind për qind vrima të zeza, pasi për shkak të zgjerimit relativist të kohës për një vëzhgues të largët, horizontet e tyre të ngjarjeve ende nuk janë formuar. Sipërfaqet e këtyre yjeve në kolaps duken për një vëzhgues në Tokë si të ngrira, duke iu afruar pafund horizontit të ngjarjes.

Në mënyrë që vrimat e zeza nga objekte të tilla në kolaps të formohen përfundimisht, ne duhet të presim të gjithë kohën pafundësisht të gjatë të ekzistencës së Universit tonë. Sidoqoftë, duhet theksuar se tashmë në sekondat e para të kolapsit relativist, sipërfaqja e yllit në kolaps për një vëzhgues nga Toka i afrohet shumë afër horizontit të ngjarjeve dhe të gjitha proceset në këtë sipërfaqe ngadalësohen pafundësisht.