რისგან შედგება შავი ხვრელი? ნახეთ, რა არის „შავი ხვრელი“ სხვა ლექსიკონებში. შავი ხვრელები და სინგულარები

იდუმალი და გაუგებარი შავი ხვრელები. ფიზიკის კანონები ადასტურებენ მათი არსებობის შესაძლებლობას სამყაროში, მაგრამ ბევრი კითხვა მაინც რჩება. მრავალრიცხოვანი დაკვირვებები აჩვენებს, რომ სამყაროში ხვრელები არსებობს და მილიონზე მეტი ასეთი ობიექტია.

რა არის შავი ხვრელები?

ჯერ კიდევ 1915 წელს, აინშტაინის განტოლებების ამოხსნისას, იწინასწარმეტყველეს ისეთი ფენომენი, როგორიცაა "შავი ხვრელები". თუმცა, სამეცნიერო საზოგადოება მათით მხოლოდ 1967 წელს დაინტერესდა. შემდეგ მათ უწოდეს "ჩამოვარდნილი ვარსკვლავები", "გაყინული ვარსკვლავები".

დღესდღეობით, შავი ხვრელი არის დროისა და სივრცის რეგიონი, რომელსაც აქვს ისეთი გრავიტაცია, რომ სინათლის სხივიც კი ვერ აცილებს მისგან.

როგორ იქმნება შავი ხვრელები?

არსებობს რამდენიმე თეორია შავი ხვრელების გაჩენის შესახებ, რომლებიც იყოფა ჰიპოთეტურ და რეალისტურად. უმარტივესი და ყველაზე გავრცელებული რეალისტური თეორიაა დიდი ვარსკვლავების გრავიტაციული კოლაფსის შესახებ.

როდესაც საკმარისად მასიური ვარსკვლავი, "სიკვდილამდე", იზრდება ზომით და ხდება არასტაბილური, ხარჯავს თავის ბოლო საწვავს. ამავდროულად, ვარსკვლავის მასა უცვლელი რჩება, მაგრამ მისი ზომა მცირდება, რადგან ხდება ე.წ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შეკუმშვისას, მძიმე ბირთვი "ვარდება" საკუთარ თავში. ამის პარალელურად, დატკეპნა იწვევს ტემპერატურის მკვეთრ მატებას ვარსკვლავის შიგნით და გარე შრეებში ციური სხეულიგაწყდეს და შექმნა ახალი ვარსკვლავები. ამავდროულად, ვარსკვლავის ცენტრში, ბირთვი ხვდება საკუთარ „ცენტრში“. გრავიტაციული ძალების მოქმედების შედეგად ცენტრი იშლება წერტილამდე – ანუ გრავიტაციული ძალები იმდენად ძლიერია, რომ შთანთქავს დატკეპნილ ბირთვს. ასე იბადება შავი ხვრელი, რომელიც იწყებს სივრცისა და დროის დამახინჯებას ისე, რომ მისგან სინათლეც ვერ გაექცევა.

ყველა გალაქტიკის ცენტრში არის სუპერმასიური შავი ხვრელი. აინშტაინის ფარდობითობის თეორიის მიხედვით:

”ნებისმიერი მასა ამახინჯებს სივრცესა და დროს.”

ახლა წარმოიდგინეთ, რამდენად ამახინჯებს შავი ხვრელი დროსა და სივრცეს, რადგან მისი მასა უზარმაზარია და ამავდროულად ულტრაპატარა მოცულობაშია შეკუმშული. ეს უნარი იწვევს შემდეგ უცნაურობას:

„შავ ხვრელებს აქვთ უნარი პრაქტიკულად შეაჩერონ დრო და შეკუმშოს სივრცე. ამ უკიდურესი დამახინჯების გამო ხვრელები ჩვენთვის უხილავი ხდება“.

თუ შავი ხვრელები არ ჩანს, როგორ გავიგოთ მათი არსებობა?

დიახ, მიუხედავად იმისა, რომ შავი ხვრელი უხილავია, ის შესამჩნევი უნდა იყოს მასში მოხვედრილი მატერიის გამო. ისევე როგორც ვარსკვლავური გაზი, რომელსაც იზიდავს შავი ხვრელი, მოვლენის ჰორიზონტთან მიახლოებისას, გაზის ტემპერატურა იწყებს ამაღლებას ულტრამაღალ მნიშვნელობებამდე, რაც იწვევს ბზინვარებას. სწორედ ამიტომ ანათებენ შავი ხვრელები. ამის წყალობით, თუმცა სუსტი, ანათებს, ასტრონომები და ასტროფიზიკოსები ხსნიან მცირე მოცულობის, მაგრამ უზარმაზარი მასის მქონე ობიექტის არსებობას გალაქტიკის ცენტრში. IN ამ მომენტშიდაკვირვების შედეგად აღმოაჩინეს 1000-მდე ობიექტი, რომლებიც ქცევით შავ ხვრელებს ჰგავს.

შავი ხვრელები და გალაქტიკები

როგორ შეუძლიათ შავ ხვრელებს გავლენა მოახდინონ გალაქტიკებზე? ეს კითხვა აწუხებს მეცნიერებს მთელ მსოფლიოში. არსებობს ჰიპოთეზა, რომლის მიხედვითაც სწორედ გალაქტიკის ცენტრში მდებარე შავი ხვრელები გავლენას ახდენენ მის ფორმასა და ევოლუციაზე. და რომ ორი გალაქტიკის შეჯახებისას შავი ხვრელები ერთმანეთს ერწყმის და ამ პროცესის დროს ისეთი უზარმაზარი ენერგია და მატერია გამოიყოფა, რომ ახალი ვარსკვლავები წარმოიქმნება.

შავი ხვრელების სახეები

• არსებული თეორიის მიხედვით, არსებობს სამი სახის შავი ხვრელები: ვარსკვლავური, სუპერმასიური და მინიატურული. და თითოეული მათგანი ჩამოყალიბდა განსაკუთრებული გზით.
• - ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელები, ის იზრდება უზარმაზარ ზომებამდე და იშლება.
  - სუპერმასიური შავი ხვრელები, რომლებსაც შეიძლება ჰქონდეთ მილიონობით მზის მასა, სავარაუდოდ არსებობენ თითქმის ყველა გალაქტიკის, მათ შორის ჩვენი ირმის ნახტომის ცენტრში. მეცნიერებს ჯერ კიდევ აქვთ განსხვავებული ჰიპოთეზა სუპერმასიური შავი ხვრელების წარმოქმნის შესახებ. ჯერჯერობით მხოლოდ ერთი რამ არის ცნობილი - სუპერმასიური შავი ხვრელები გალაქტიკების წარმოქმნის გვერდითი პროდუქტია. სუპერმასიური შავი ხვრელები - ისინი განსხვავდებიან რეგულარული თემები, რომლებსაც აქვთ ძალიან დიდი ზომა, მაგრამ პარადოქსულად დაბალი სიმკვრივე.
• - ჯერ ვერავინ შეძლო მინიატურული შავი ხვრელის აღმოჩენა, რომელსაც მზეზე ნაკლები მასა ექნებოდა. შესაძლებელია, რომ მინიატურული ხვრელები „დიდი აფეთქების“ შემდეგ მალევე ჩამოყალიბებულიყო, რაც ჩვენი სამყაროს არსებობის ზუსტი დასაწყისია (დაახლოებით 13,7 მილიარდი წლის წინ).
• - სულ ახლახან შემოვიდა ახალი კონცეფცია, როგორც "თეთრი შავი ხვრელები". ეს ჯერ კიდევ ჰიპოთეტური შავი ხვრელია, რომელიც შავი ხვრელის საპირისპიროა. სტივენ ჰოკინგი აქტიურად სწავლობდა თეთრი ხვრელების არსებობის შესაძლებლობას.
• - კვანტური შავი ხვრელები - ისინი ჯერჯერობით მხოლოდ თეორიულად არსებობენ. კვანტური შავი ხვრელები შეიძლება წარმოიქმნას ბირთვული რეაქციის შედეგად ულტრაპატარა ნაწილაკების შეჯახებისას.
• - პირველადი შავი ხვრელები ასევე თეორიაა. ისინი ჩამოყალიბდნენ წარმოშობისთანავე.

ამჟამად არსებობს დიდი რიცხვი ღია კითხვები, რომლებსაც მომავალ თაობებს ჯერ არ უპასუხებენ. მაგალითად, შეიძლება მართლაც არსებობდეს ეგრეთ წოდებული „ჭიის ხვრელები“, რომელთა დახმარებითაც შეიძლება სივრცეში და დროში მოგზაურობა. რა ხდება ზუსტად შავ ხვრელში და რა კანონებს ემორჩილება ეს ფენომენი. და რაც შეეხება ინფორმაციის გაქრობას შავ ხვრელში?

კოსმოსის კვლევის თემაზე პოპულარული სამეცნიერო ფილმების შექმნისადმი ინტერესის შედარებით ბოლოდროინდელი ზრდის გამო, თანამედროვე მაყურებელს ბევრი სმენია ისეთი ფენომენების შესახებ, როგორიცაა სინგულარობა ან შავი ხვრელი. თუმცა, ფილმები აშკარად არ ავლენენ ამ ფენომენის სრულ ბუნებას და ზოგჯერ ამახინჯებენ კიდეც კონსტრუირებულს. სამეცნიერო თეორიებიმეტი ეფექტურობისთვის. ამ მიზეზით, წარმომადგენლობა მრავალი თანამედროვე ადამიანებიამ ფენომენების შესახებ ან სრულიად ზედაპირულია ან სრულიად მცდარი. წარმოქმნილი პრობლემის ერთ-ერთი გამოსავალი არის ეს სტატია, რომელშიც შევეცდებით გავიგოთ არსებული კვლევის შედეგები და ვუპასუხოთ კითხვას – რა არის შავი ხვრელი?

1784 წელს ინგლისელმა მღვდელმა და ბუნებისმეტყველმა ჯონ მიშელმა სამეფო საზოგადოებისადმი მიწერილ წერილში პირველად ახსენა გარკვეული ჰიპოთეტური მასიური სხეული, რომელსაც აქვს ისეთი ძლიერი გრავიტაციული მიზიდულობა, რომ მისი მეორე გაქცევის სიჩქარე გადააჭარბებს სინათლის სიჩქარეს. მეორე გაქცევის სიჩქარე არის სიჩქარე, რომელიც შედარებით პატარა ობიექტს დასჭირდება ციური სხეულის გრავიტაციული მიზიდულობის დასაძლევად და ამ სხეულის გარშემო დახურულ ორბიტას გასცდება. მისი გამოთვლებით, მზის სიმკვრივისა და მზის რადიუსის 500 რადიუსის მქონე სხეულს ზედაპირზე მეორე კოსმოსური სიჩქარე ექნება სინათლის სიჩქარის ტოლი. ამ შემთხვევაში სინათლეც კი არ დატოვებს ასეთი სხეულის ზედაპირს და ამიტომ ეს სხეული მხოლოდ შემომავალ სინათლეს შთანთქავს და დამკვირვებლისთვის უხილავი დარჩება – ერთგვარი შავი ლაქა ბნელი სივრცის ფონზე.

თუმცა, მიშელის კონცეფცია სუპერმასიური სხეულის შესახებ, აინშტაინის მუშაობამდე დიდი ინტერესი არ მიიპყრო. შეგახსენებთ, რომ ამ უკანასკნელმა სინათლის სიჩქარე განსაზღვრა, როგორც ინფორმაციის გადაცემის მაქსიმალური სიჩქარე. გარდა ამისა, აინშტაინმა გააფართოვა გრავიტაციის თეორია სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებულ სიჩქარეებამდე (). შედეგად, აღარ იყო აქტუალური ნიუტონის თეორიის გამოყენება შავი ხვრელების მიმართ.

აინშტაინის განტოლება

შავი ხვრელების ზოგადი ფარდობითობის გამოყენებისა და აინშტაინის განტოლებების ამოხსნის შედეგად გამოვლინდა შავი ხვრელის ძირითადი პარამეტრები, რომელთაგან მხოლოდ სამია: მასა, ელექტრული მუხტი და კუთხური იმპულსი. აღსანიშნავია ინდოელი ასტროფიზიკოსის სუბრამანიან ჩანდრასეხარის მნიშვნელოვანი წვლილი, რომელმაც შექმნა ფუნდამენტური მონოგრაფია: „შავი ხვრელების მათემატიკური თეორია“.

ამრიგად, აინშტაინის განტოლებების ამოხსნა წარმოდგენილია ოთხი ვარიანტით შესაძლო ტიპებიშავი ხვრელები:

• BH ბრუნვის გარეშე და დამუხტვის გარეშე – შვარცშილდის ხსნარი. შავი ხვრელის ერთ-ერთი პირველი აღწერა (1916 წ.) აინშტაინის განტოლებების გამოყენებით, მაგრამ სხეულის სამი პარამეტრიდან ორის გათვალისწინების გარეშე. გერმანელი ფიზიკოსის კარლ შვარცშილდის გამოსავალი საშუალებას იძლევა გამოვთვალოთ სფერული მასიური სხეულის გარე გრავიტაციული ველი. გერმანელი მეცნიერის შავი ხვრელების კონცეფციის თავისებურება მოვლენათა ჰორიზონტის არსებობა და მის უკან დამალვაა. შვარცშილდმა ასევე პირველმა გამოთვალა გრავიტაციული რადიუსი, რომელმაც მიიღო მისი სახელი, რომელიც განსაზღვრავს სფეროს რადიუსს, რომელზეც მოვლენის ჰორიზონტი განთავსდება მოცემული მასის მქონე სხეულისთვის.
• BH ბრუნვის გარეშე მუხტით – Reisner-Nordström ხსნარი. გამოსავალი, რომელიც წამოაყენეს 1916-1918 წლებში, შავი ხვრელის შესაძლო ელექტრული მუხტის გათვალისწინებით. ეს მუხტი არ შეიძლება იყოს თვითნებურად დიდი და შეზღუდულია შედეგად მიღებული ელექტრული მოგერიების გამო. ეს უკანასკნელი უნდა იყოს კომპენსირებული გრავიტაციული მიზიდულობით.
• BH ბრუნვით და მუხტის გარეშე - კერის ხსნარი (1963). მბრუნავი კერის შავი ხვრელი სტატიკურისგან განსხვავდება ეგრეთ წოდებული ერგოსფეროს არსებობით (დაწვრილებით ამ და შავი ხვრელის სხვა კომპონენტების შესახებ).
• BH ბრუნვით და მუხტით - Kerr-Newman ხსნარი. ეს გამოსავალი გამოითვალა 1965 წელს და ამჟამად ყველაზე სრულყოფილია, ვინაიდან ითვალისწინებს შავი ხვრელის სამივე პარამეტრს. თუმცა, ჯერ კიდევ ვარაუდობენ, რომ ბუნებაში შავ ხვრელებს აქვთ უმნიშვნელო მუხტი.

შავი ხვრელის ფორმირება

არსებობს რამდენიმე თეორია იმის შესახებ, თუ როგორ წარმოიქმნება და ჩნდება შავი ხვრელი, რომელთაგან ყველაზე ცნობილია ის, რომ იგი წარმოიქმნება საკმარისი მასის ვარსკვლავის გრავიტაციული კოლაფსის შედეგად. ასეთ შეკუმშვას შეუძლია დაასრულოს სამზე მეტი მზის მასის მქონე ვარსკვლავების ევოლუცია. ასეთი ვარსკვლავების შიგნით თერმობირთვული რეაქციების დასრულების შემდეგ, ისინი იწყებენ სწრაფად შეკუმშვას ზემკვრივად. თუ ნეიტრონული ვარსკვლავის გაზის წნევა ვერ ანაზღაურებს გრავიტაციულ ძალებს, ანუ ვარსკვლავის მასა გადალახავს ე.წ. ოპენჰაიმერ-ვოლკოფის ზღვარი, შემდეგ კოლაფსი გრძელდება, რის შედეგადაც მატერია შეკუმშულია შავ ხვრელში.

მეორე სცენარი, რომელიც აღწერს შავი ხვრელის დაბადებას, არის პროტოგალაქტიკური აირის, ანუ ვარსკვლავთშორისი გაზის შეკუმშვა გალაქტიკად ან რაიმე სახის გროვად გარდაქმნის ეტაპზე. თუ არ არის საკმარისი შიდა წნევა იმავე გრავიტაციული ძალების კომპენსაციისთვის, შეიძლება წარმოიშვას შავი ხვრელი.

კიდევ ორი ​​სცენარი ჰიპოთეტური რჩება:

• შავი ხვრელის გაჩენის შედეგად ე.წ პირველყოფილი შავი ხვრელები.
• წარმოქმნა ბირთვული რეაქციების შედეგად, რომლებიც წარმოიქმნება მაღალი ენერგიების დროს. ასეთი რეაქციების მაგალითია ექსპერიმენტები კოლაიდერებზე.

შავი ხვრელების სტრუქტურა და ფიზიკა

შვარცშილდის მიხედვით შავი ხვრელის სტრუქტურა მოიცავს მხოლოდ ორ ელემენტს, რომლებიც ადრე იყო ნახსენები: შავი ხვრელის სინგულარობა და მოვლენათა ჰორიზონტი. მოკლედ რომ ვთქვათ სინგულარობაზე, შეიძლება აღინიშნოს, რომ შეუძლებელია მასში სწორი ხაზის გავლება და ასევე, რომ არსებული ფიზიკური თეორიების უმეტესობა არ მუშაობს მის შიგნით. ამრიგად, სინგულარობის ფიზიკა დღემდე საიდუმლოდ რჩება მეცნიერებისთვის. შავი ხვრელი არის გარკვეული საზღვარი, რომლის გადაკვეთაც ფიზიკური ობიექტი კარგავს თავის საზღვრებს მიღმა დაბრუნების შესაძლებლობას და აუცილებლად „ჩავარდება“ შავი ხვრელის სინგულარობაში.

შავი ხვრელის სტრუქტურა გარკვეულწილად რთულდება კერის ხსნარის შემთხვევაში, კერძოდ შავი ხვრელის ბრუნვის არსებობისას. კერის გამოსავალი ვარაუდობს, რომ ხვრელს აქვს ერგოსფერო. ერგოსფერო არის გარკვეული რეგიონი, რომელიც მდებარეობს მოვლენის ჰორიზონტის გარეთ, რომლის შიგნითაც ყველა სხეული მოძრაობს შავი ხვრელის ბრუნვის მიმართულებით. ეს ტერიტორია ჯერ კიდევ არ არის ამაღელვებელი და შესაძლებელია მისი დატოვება, მოვლენების ჰორიზონტისგან განსხვავებით. ერგოსფერო, ალბათ, არის აკრეციული დისკის ერთგვარი ანალოგი, რომელიც წარმოადგენს მასიური სხეულების გარშემო მბრუნავ მატერიას. თუ სტატიკური შვარცშილდის შავი ხვრელი წარმოდგენილია შავი სფეროს სახით, მაშინ კერის შავ ხვრელს, ერგოსფეროს არსებობის გამო, აქვს ელიფსოიდის ფორმა, რომლის სახითაც ძველ ნახატებში ხშირად ვხედავდით შავ ხვრელებს. ფილმები ან ვიდეო თამაშები.

• რამდენს იწონის შავი ხვრელი? – შავი ხვრელის გაჩენის შესახებ ყველაზე თეორიული მასალა ხელმისაწვდომია ვარსკვლავის დაშლის შედეგად მისი გაჩენის სცენარისთვის. ამ შემთხვევაში ნეიტრონული ვარსკვლავის მაქსიმალური მასა და შავი ხვრელის მინიმალური მასა განისაზღვრება ოპენჰაიმერ - ვოლკოფის ზღვრით, რომლის მიხედვითაც შავი ხვრელის მასის ქვედა ზღვარი არის 2,5 - 3 მზის მასა. ყველაზე მძიმე შავი ხვრელი, რომელიც აღმოჩენილია (გალაქტიკა NGC 4889) აქვს 21 მილიარდი მზის მასის მასა. თუმცა, არ უნდა დავივიწყოთ შავი ხვრელები, რომლებიც ჰიპოთეტურად წარმოიქმნება ბირთვული რეაქციების შედეგად მაღალი ენერგიების დროს, როგორიცაა კოლაიდერები. ასეთი კვანტური შავი ხვრელების, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, „პლანკის შავი ხვრელების“ მასა არის სიდიდის რიგის, კერძოდ 2·10−5 გ.
• შავი ხვრელის ზომა. შავი ხვრელის მინიმალური რადიუსი შეიძლება გამოითვალოს მინიმალური მასიდან (2,5 – 3 მზის მასა). თუ მზის გრავიტაციული რადიუსი, ანუ ტერიტორია, სადაც მოვლენის ჰორიზონტი განთავსდება, არის დაახლოებით 2,95 კმ, მაშინ 3 მზის მასის შავი ხვრელის მინიმალური რადიუსი იქნება დაახლოებით ცხრა კილომეტრი. ასეთი შედარებით მცირე ზომები ძნელი გასაგებია, როდესაც ვსაუბრობთ მასიურ ობიექტებზე, რომლებიც იზიდავს ყველაფერს მათ გარშემო. თუმცა, კვანტური შავი ხვრელების რადიუსი არის 10-35 მ.
• შავი ხვრელის საშუალო სიმკვრივე დამოკიდებულია ორ პარამეტრზე: მასაზე და რადიუსზე. დაახლოებით სამი მზის მასის მქონე შავი ხვრელის სიმკვრივე არის დაახლოებით 6 10 26 კგ/მ³, ხოლო წყლის სიმკვრივე 1000 კგ/მ³. თუმცა, ასეთი პატარა შავი ხვრელები მეცნიერებს არ უპოვიათ. აღმოჩენილი შავი ხვრელების უმეტესობას აქვს 105 მზის მასაზე მეტი მასა. არსებობს საინტერესო ნიმუში, რომლის მიხედვითაც, რაც უფრო მასიურია შავი ხვრელი, მით უფრო დაბალია მისი სიმკვრივე. ამ შემთხვევაში, მასის ცვლილება 11 რიგით სიდიდის მიხედვით იწვევს სიმკვრივის ცვლილებას სიდიდის 22 რიგით. ამრიგად, შავი ხვრელის მასა 1·10 9 მზის მასის აქვს 18,5 კგ/მ³ სიმკვრივე, რაც ერთით ნაკლებია ოქროს სიმკვრივეზე. ხოლო შავ ხვრელებს, რომელთა მასა აღემატება 10 10 მზის მასას, შეიძლება ჰქონდეთ ჰაერის საშუალო სიმკვრივე. ამ გამოთვლებიდან გამომდინარე, ლოგიკურია ვივარაუდოთ, რომ შავი ხვრელის წარმოქმნა ხდება არა მატერიის შეკუმშვის გამო, არამედ დიდი რაოდენობით მატერიის გარკვეულ მოცულობაში დაგროვების შედეგად. კვანტური შავი ხვრელების შემთხვევაში მათი სიმკვრივე შეიძლება იყოს დაახლოებით 10 94 კგ/მ³.
• შავი ხვრელის ტემპერატურაც საპირისპიროდ არის დამოკიდებული მის მასაზე. ეს ტემპერატურა პირდაპირ კავშირშია. ამ გამოსხივების სპექტრი ემთხვევა აბსოლუტურად შავი სხეულის სპექტრს, ანუ სხეულის, რომელიც შთანთქავს მთელ ინციდენტურ გამოსხივებას. აბსოლუტურად შავი სხეულის რადიაციის სპექტრი დამოკიდებულია მხოლოდ მის ტემპერატურაზე, მაშინ შავი ხვრელის ტემპერატურა შეიძლება განისაზღვროს ჰოკინგის რადიაციული სპექტრიდან. როგორც ზემოთ აღინიშნა, ეს გამოსხივება უფრო ძლიერია, რაც უფრო პატარაა შავი ხვრელი. ამავდროულად, ჰოკინგის გამოსხივება ჰიპოთეტური რჩება, რადგან ასტრონომები მას ჯერ არ დაუკვირვებიათ. აქედან გამომდინარეობს, რომ თუ ჰოკინგის გამოსხივება არსებობს, მაშინ დაკვირვებული შავი ხვრელების ტემპერატურა იმდენად დაბალია, რომ არ იძლევა ამ გამოსხივების გამოვლენის საშუალებას. გამოთვლების მიხედვით, მზის მასის რიგის მასის მქონე ხვრელის ტემპერატურაც კი უმნიშვნელოა (1·10 -7 K ან -272°C). კვანტური შავი ხვრელების ტემპერატურამ შეიძლება მიაღწიოს დაახლოებით 10 12 K-ს და მათი სწრაფი აორთქლებით (დაახლოებით 1,5 წუთი), ასეთ შავ ხვრელებს შეუძლიათ ათი მილიონი ატომური ბომბის ენერგიის გამოსხივება. მაგრამ, საბედნიეროდ, ასეთი ჰიპოთეტური ობიექტების შესაქმნელად საჭიროა 10 14-ჯერ მეტი ენერგია, ვიდრე დღეს მიღწეულია დიდი ადრონული კოლაიდერით. გარდა ამისა, ასეთი ფენომენები ასტრონომებს არასოდეს დაუფიქსირებიათ.

რისგან შედგება შავი ხვრელი?

კიდევ ერთი კითხვა აწუხებს როგორც მეცნიერებს, ასევე მათ, ვინც უბრალოდ ასტროფიზიკით არის დაინტერესებული - რისგან შედგება შავი ხვრელი? ამ კითხვაზე მკაფიო პასუხი არ არსებობს, რადგან შეუძლებელია რაიმე შავი ხვრელის გარშემო არსებული მოვლენათა ჰორიზონტის მიღმა ყურება. გარდა ამისა, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, შავი ხვრელის თეორიული მოდელები ითვალისწინებს მის მხოლოდ 3 კომპონენტს: ერგოსფეროს, მოვლენათა ჰორიზონტს და სინგულარობას. ლოგიკურია ვივარაუდოთ, რომ ერგოსფეროში არსებობენ მხოლოდ ის ობიექტები, რომლებსაც იზიდავდა შავი ხვრელი და რომლებიც ახლა მის გარშემო ბრუნავენ - სხვადასხვა სახის კოსმოსური სხეულები და კოსმოსური გაზი. მოვლენათა ჰორიზონტი არის მხოლოდ თხელი იმპლიციტური საზღვარი, რომლის მიღმაც იგივე კოსმოსური სხეულები შეუქცევად იზიდავს შავი ხვრელის უკანასკნელ ძირითად კომპონენტს - სინგულარობას. სინგულარობის ბუნება დღეს შესწავლილი არ არის და მის შემადგენლობაზე საუბარი ნაადრევია.

ზოგიერთი ვარაუდის მიხედვით, შავი ხვრელი შეიძლება შედგებოდეს ნეიტრონებისგან. თუ მივყვებით ვარსკვლავის ნეიტრონულ ვარსკვლავზე შეკუმშვის შედეგად შავი ხვრელის გაჩენის სცენარს მისი შემდგომი შეკუმშვით, მაშინ ალბათ შავი ხვრელის ძირითადი ნაწილი შედგება ნეიტრონებისაგან, რომელთაგან თავად ნეიტრონული ვარსკვლავია. შედგენილი. მარტივი სიტყვებით: ვარსკვლავის კოლაფსის დროს მისი ატომები ისე იკუმშება, რომ ელექტრონები პროტონებს უერთდებიან და ამით წარმოქმნიან ნეიტრონებს. მსგავსი რეაქცია რეალურად ხდება ბუნებაში და ნეიტრონის წარმოქმნით ხდება ნეიტრინო გამოსხივება. თუმცა, ეს მხოლოდ ვარაუდებია.

რა მოხდება, თუ შავ ხვრელში მოხვდებით?

ასტროფიზიკურ შავ ხვრელში ჩავარდნა იწვევს სხეულის დაჭიმვას. განვიხილოთ ჰიპოთეტური თვითმკვლელი კოსმონავტი, რომელიც მიდის შავ ხვრელში მხოლოდ კოსმოსური კოსტუმით, ჯერ ფეხები. მოვლენის ჰორიზონტის გადაკვეთისას ასტრონავტი ვერ შეამჩნევს რაიმე ცვლილებას, მიუხედავად იმისა, რომ უკან დაბრუნების საშუალება აღარ აქვს. რაღაც მომენტში, ასტრონავტი მიაღწევს წერტილს (მოვლენის ჰორიზონტის ოდნავ უკან), სადაც მისი სხეულის დეფორმაცია დაიწყება. ვინაიდან შავი ხვრელის გრავიტაციული ველი არაერთგვაროვანია და წარმოდგენილია ძალის გრადიენტით, რომელიც იზრდება ცენტრისკენ, ასტრონავტის ფეხები შესამჩნევად უფრო დიდ გრავიტაციულ გავლენას ექვემდებარება, ვიდრე, მაგალითად, თავი. შემდეგ, სიმძიმის, უფრო სწორად, მოქცევის ძალების გამო, ფეხები უფრო სწრაფად "დაეცემა". ამრიგად, სხეული თანდათან იწყებს სიგრძეში გახანგრძლივებას. ამ ფენომენის აღსაწერად ასტროფიზიკოსებმა საკმაოდ კრეატიული ტერმინი – სპაგეტიფიკაცია მოიგონეს. სხეულის შემდგომი გაჭიმვა, სავარაუდოდ, დაშლის მას ატომებად, რომლებიც ადრე თუ გვიან სინგულარობას მიაღწევენ. მხოლოდ იმის გამოცნობა შეიძლება, თუ როგორ იგრძნობს ადამიანი ამ სიტუაციაში. აღსანიშნავია, რომ სხეულის გაჭიმვის ეფექტი უკუპროპორციულია შავი ხვრელის მასის. ანუ, თუ სამი მზის მასის შავი ხვრელი მყისიერად გაჭიმავს/აწყვეტს სხეულს, მაშინ სუპერმასიურ შავ ხვრელს ექნება უფრო დაბალი მოქცევის ძალები და არსებობს ვარაუდი, რომ ზოგიერთ ფიზიკურ მასალას შეუძლია „მოითმენს“ ასეთ დეფორმაციას სტრუქტურის დაკარგვის გარეშე.

მოგეხსენებათ, დრო უფრო ნელა მიედინება მასიურ ობიექტებთან, რაც იმას ნიშნავს, რომ თვითმკვლელი ბომბდამშენი ასტრონავტისთვის დრო გაცილებით ნელა მოედინება, ვიდრე მიწიერებისთვის. ამ შემთხვევაში, ალბათ, ის გადარჩება არა მხოლოდ მეგობრებს, არამედ თავად დედამიწასაც. იმის დასადგენად, თუ რამდენი დრო შენელდება ასტრონავტისთვის, საჭირო იქნება გამოთვლები, მაგრამ ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ასტრონავტი ძალიან ნელა ჩავარდება შავ ხვრელში და, შესაძლოა, უბრალოდ არ იცოცხლოს იმ მომენტისთვის, როდესაც მისი სხეული იწყებს დეფორმაციას.

აღსანიშნავია, რომ გარედან დამკვირვებლისთვის ყველა სხეული, რომელიც მოვლენის ჰორიზონტამდე მიფრინავს, დარჩება ამ ჰორიზონტის კიდეზე, სანამ მათი გამოსახულება არ გაქრება. ამ ფენომენის მიზეზი არის გრავიტაციული წითელ გადანაცვლება. რამდენადმე გამარტივებით, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მოვლენათა ჰორიზონტზე თვითმკვლელი კოსმონავტის „გაყინული“ სხეულზე დაცემული სინათლე შენელებული დროის გამო შეცვლის მის სიხშირეს. იმიტომ რომ დრო გარბისნელა, სინათლის სიხშირე შემცირდება და ტალღის სიგრძე გაიზრდება. ამ ფენომენის შედეგად, გამოსავალზე, ანუ გარე დამკვირვებლისთვის, სინათლე თანდათან გადაინაცვლებს დაბალი სიხშირისკენ - წითელი. სინათლის ცვლა სპექტრის გასწვრივ მოხდება, რადგან თვითმკვლელი კოსმონავტი უფრო და უფრო შორდება დამკვირვებელს, თუმცა თითქმის შეუმჩნევლად, და მისი დრო უფრო და უფრო ნელა მიედინება. ამრიგად, მისი სხეულის მიერ არეკლილი სინათლე მალე სცილდება ხილულ სპექტრს (გამოსახულება გაქრება) და მომავალში ასტრონავტის სხეულის აღმოჩენა შესაძლებელია მხოლოდ ინფრაწითელი გამოსხივების რეგიონში, მოგვიანებით რადიო სიხშირეში და შედეგად რადიაცია სრულიად გაუგებარი იქნება.

მიუხედავად ზემოაღნიშნულისა, ვარაუდობენ, რომ ძალიან დიდ ზემასიურ შავ ხვრელებში მოქცევის ძალები არც ისე დიდად იცვლება მანძილით და თითქმის ერთნაირად მოქმედებს ჩამოვარდნილ სხეულზე. ამ შემთხვევაში, დავარდნილი კოსმოსური ხომალდი შეინარჩუნებს თავის სტრუქტურას. ჩნდება გონივრული კითხვა: სად მიდის შავი ხვრელი? ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა შესაძლებელია ზოგიერთი მეცნიერის ნაშრომით, რომელიც აკავშირებს ორ ფენომენს, როგორიცაა ჭიის ხვრელები და შავი ხვრელები.

ჯერ კიდევ 1935 წელს ალბერტ აინშტაინმა და ნათან როზენმა წამოაყენეს ჰიპოთეზა ეგრეთ წოდებული ჭიის ხვრელების არსებობის შესახებ, რომლებიც აკავშირებენ სივრცე-დროის ორ წერტილს ამ უკანასკნელის მნიშვნელოვანი გამრუდების ადგილების მეშვეობით - აინშტაინ-როზენის ხიდი ან ჭია. სივრცის ასეთი მძლავრი გამრუდებასთვის საჭირო იქნებოდა გიგანტური მასის მქონე სხეულები, რომელთა როლს შესანიშნავად შეასრულებდნენ შავი ხვრელები.

აინშტაინ-როზენის ხიდი მიჩნეულია გაუვალ ჭიის ხვრელად, რადგან ის მცირე ზომის და არასტაბილურია.

შავი და თეთრი ხვრელების თეორიის ფარგლებში შესაძლებელია გავლადი ჭია ხვრელი. სადაც თეთრი ხვრელი არის შავ ხვრელში ჩარჩენილი ინფორმაციის გამომავალი. თეთრი ხვრელი აღწერილია ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ფარგლებში, მაგრამ დღეს რჩება ჰიპოთეტური და არ არის აღმოჩენილი. ჭიის ხვრელის კიდევ ერთი მოდელი შემოგვთავაზეს ამერიკელმა მეცნიერებმა კიპ თორნმა და მისმა კურსდამთავრებულმა მაიკ მორისმა, რომელიც შეიძლება იყოს გამვლელი. თუმცა, როგორც მორის-თორნის ჭიის ხვრელის შემთხვევაში, ასევე შავი და თეთრი ხვრელების შემთხვევაში, მოგზაურობის შესაძლებლობა მოითხოვს ეგზოტიკური მატერიის არსებობას, რომელსაც აქვს უარყოფითი ენერგია და ასევე რჩება ჰიპოთეტური.

შავი ხვრელები სამყაროში

შავი ხვრელების არსებობა შედარებით ცოტა ხნის წინ (2015 წლის სექტემბერი) დადასტურდა, მაგრამ მანამდე უკვე იყო ბევრი თეორიული მასალა შავი ხვრელების ბუნებაზე, ისევე როგორც ბევრი კანდიდატი ობიექტი შავი ხვრელის როლისთვის. უპირველეს ყოვლისა, თქვენ უნდა გაითვალისწინოთ შავი ხვრელის ზომა, რადგან ფენომენის ბუნება დამოკიდებულია მათზე:

• ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელი. ასეთი ობიექტები ვარსკვლავის დაშლის შედეგად წარმოიქმნება. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, სხეულის მინიმალური მასა, რომელსაც შეუძლია შექმნას ასეთი შავი ხვრელი, არის 2,5 - 3 მზის მასა.
• შუალედური მასის შავი ხვრელები. შავი ხვრელის პირობითი შუალედური ტიპი, რომელიც გაიზარდა ახლომდებარე ობიექტების შთანთქმის გამო, როგორიცაა აირის გროვა, მეზობელი ვარსკვლავი (ორი ვარსკვლავის სისტემაში) და სხვა კოსმოსური სხეულები.
• Სუპერმასიური შავი ხვრელი. კომპაქტური ობიექტები 10 5 -10 10 მზის მასით. ასეთი შავი ხვრელების გამორჩეული თვისებებია მათი პარადოქსულად დაბალი სიმკვრივე და სუსტი მოქცევის ძალები, რომლებიც ადრე იყო ნახსენები. ეს არის ზუსტად სუპერმასიური შავი ხვრელი ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში. ირმის ნახტომი(Sagittarius A*, Sgr A*), ისევე როგორც სხვა გალაქტიკების უმეტესობა.

ჩდ-ის კანდიდატები

უახლოესი შავი ხვრელი, უფრო სწორად, შავი ხვრელის როლის კანდიდატი არის ობიექტი (V616 Monoceros), რომელიც მდებარეობს მზიდან (ჩვენს გალაქტიკაში) 3000 სინათლის წლის მანძილზე. იგი შედგება ორი კომპონენტისგან: ვარსკვლავი, რომლის მასა მზის მასის ნახევარია, ასევე უხილავი პატარა სხეული, რომლის მასა 3-5 მზის მასაა. თუ ეს ობიექტი აღმოჩნდება ვარსკვლავური მასის პატარა შავი ხვრელი, მაშინ ის სამართლიანად გახდება უახლოესი შავი ხვრელი.

ამ ობიექტის შემდეგ, მეორე უახლოესი შავი ხვრელი არის ობიექტი Cygnus X-1 (Cyg X-1), რომელიც იყო შავი ხვრელის როლის პირველი კანდიდატი. მასთან მანძილი დაახლოებით 6070 სინათლის წელია. საკმაოდ კარგად შესწავლილი: მას აქვს 14,8 მზის მასა და მოვლენათა ჰორიზონტის რადიუსი დაახლოებით 26 კმ.

ზოგიერთი წყაროს თანახმად, შავი ხვრელის როლის კიდევ ერთი უახლოესი კანდიდატი შეიძლება იყოს სხეული V4641 Sagittarii (V4641 Sgr), რომელიც, 1999 წლის შეფასებით, 1600 სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობდა. თუმცა, შემდგომმა კვლევებმა ეს მანძილი მინიმუმ 15-ჯერ გაზარდა.

რამდენი შავი ხვრელია ჩვენს გალაქტიკაში?

ამ კითხვაზე ზუსტი პასუხი არ არსებობს, რადგან მათზე დაკვირვება საკმაოდ რთულია და ცის შესწავლის მთელი პერიოდის განმავლობაში მეცნიერებმა ირმის ნახტომში ათამდე შავი ხვრელის აღმოჩენა შეძლეს. გამოთვლების გარეშე, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ ჩვენს გალაქტიკაში დაახლოებით 100-400 მილიარდი ვარსკვლავია და დაახლოებით ყოველ მეათასე ვარსკვლავს აქვს საკმარისი მასა შავი ხვრელის შესაქმნელად. სავარაუდოა, რომ ირმის ნახტომის არსებობის დროს მილიონობით შავი ხვრელი შეიძლებოდა ჩამოყალიბებულიყო. ვინაიდან უზარმაზარი ზომის შავი ხვრელების აღმოჩენა უფრო ადვილია, ლოგიკურია ვივარაუდოთ, რომ ჩვენი გალაქტიკის შავი ხვრელების უმეტესობა არ არის სუპერმასიური. აღსანიშნავია, რომ NASA-ს 2005 წლის კვლევა ვარაუდობს შავი ხვრელების (10-20 ათასი) მთელი გროვის არსებობას, რომელიც ბრუნავს გალაქტიკის ცენტრის გარშემო. გარდა ამისა, 2016 წელს იაპონელმა ასტროფიზიკოსებმა ობიექტთან ახლოს აღმოაჩინეს მასიური თანამგზავრი * - შავი ხვრელი, ირმის ნახტომის ბირთვი. ამ სხეულის მცირე რადიუსის (0,15 სინათლის წელი) და ასევე მისი უზარმაზარი მასის (100000 მზის მასის) გამო მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ ეს ობიექტი ასევე სუპერმასიური შავი ხვრელია.

ჩვენი გალაქტიკის ბირთვი, ირმის ნახტომის შავი ხვრელი (Sagittarius A*, Sgr A* ან Sagittarius A*) არის სუპერმასიური და აქვს 4,31 10 6 მზის მასა და 0,00071 სინათლის წლის რადიუსი (6,25 სინათლის საათი). ანუ 6,75 მილიარდი კმ). მშვილდოსანი A*-ის ტემპერატურა მის გარშემო არსებულ მტევანთან ერთად არის დაახლოებით 1·10 7 კ.

ყველაზე დიდი შავი ხვრელი

ყველაზე დიდი შავი ხვრელი სამყაროში, რომელიც მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, არის სუპერმასიური შავი ხვრელი, FSRQ blazar, გალაქტიკა S5 0014+81-ის ცენტრში, დედამიწიდან 1,2 10 10 სინათლის წლის მანძილზე. სვიფტის კოსმოსური ობსერვატორიის გამოყენებით დაკვირვების წინასწარი შედეგების მიხედვით, შავი ხვრელის მასა იყო 40 მილიარდი (40·10 9) მზის მასა, ხოლო ასეთი ხვრელის შვარცშილდის რადიუსი იყო 118,35 მილიარდი კილომეტრი (0,013 სინათლის წელი). გარდა ამისა, გათვლებით, ის წარმოიშვა 12,1 მილიარდი წლის წინ (დიდი აფეთქებიდან 1,6 მილიარდი წლის შემდეგ). თუ ეს გიგანტური შავი ხვრელი არ შთანთქავს მის გარშემო არსებულ მატერიას, ის იცხოვრებს შავი ხვრელების ეპოქამდე - სამყაროს განვითარების ერთ-ერთ ეპოქაში, რომლის დროსაც მასში შავი ხვრელები დომინირებენ. თუ გალაქტიკა S5 0014+81-ის ბირთვი ზრდას განაგრძობს, ის გახდება ერთ-ერთი ბოლო შავი ხვრელი, რომელიც იარსებებს სამყაროში.

დანარჩენი ორი ცნობილი შავი ხვრელი, თუმცა მათ არ აქვთ საკუთარი სახელები, აქვთ უმაღლესი ღირებულებაშავი ხვრელების შესასწავლად, ვინაიდან მათ ექსპერიმენტულად დაადასტურეს მათი არსებობა და ასევე მნიშვნელოვანი შედეგები მოგვცეს გრავიტაციის შესასწავლად. საუბარია მოვლენაზე GW150914, რომელიც არის ორი შავი ხვრელის ერთში შეჯახება. ამ ღონისძიებამ შესაძლებელი გახადა რეგისტრაცია.

შავი ხვრელების აღმოჩენა

სანამ შავი ხვრელების აღმოჩენის მეთოდებს განვიხილავთ, უნდა ვუპასუხოთ კითხვას - რატომ არის შავი ხვრელი შავი? – ამაზე პასუხი არ მოითხოვს ასტროფიზიკისა და კოსმოლოგიის ღრმა ცოდნას. ფაქტია, რომ შავი ხვრელი შთანთქავს მასზე ჩამოვარდნილ მთელ გამოსხივებას და საერთოდ არ ასხივებს, თუ არ გაითვალისწინებთ ჰიპოთეტურს. თუ ამ ფენომენს უფრო დეტალურად განვიხილავთ, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ პროცესები, რომლებიც ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სახით ენერგიის გამოყოფას იწვევს, შავი ხვრელების შიგნით არ ხდება. შემდეგ, თუ შავი ხვრელი ასხივებს, ის ამას აკეთებს ჰოკინგის სპექტრში (რომელიც ემთხვევა გახურებული, აბსოლუტურად შავი სხეულის სპექტრს). თუმცა, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ეს გამოსხივება არ იქნა აღმოჩენილი, რაც იმაზე მეტყველებს, რომ შავი ხვრელების ტემპერატურა სრულიად დაბალია.

სხვა საყოველთაოდ მიღებული თეორია ამბობს, რომ ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას საერთოდ არ შეუძლია მოვლენის ჰორიზონტის დატოვება. სავარაუდოდ, ფოტონებს (შუქის ნაწილაკებს) არ იზიდავს მასიური ობიექტები, რადგან თეორიის თანახმად, მათ თავად არ აქვთ მასა. თუმცა, შავი ხვრელი მაინც „იზიდავს“ სინათლის ფოტონებს სივრცე-დროის დამახინჯებით. თუ კოსმოსში შავ ხვრელს წარმოვიდგენთ, როგორც ერთგვარ დეპრესიას სივრცე-დროის გლუვ ზედაპირზე, მაშინ შავი ხვრელის ცენტრიდან არის გარკვეული მანძილი, რომლის მიახლოებასაც სინათლე ვეღარ შეძლებს მისგან დაშორებას. ანუ, უხეშად რომ ვთქვათ, სინათლე იწყებს "ჩავარდნას" "ხვრელში", რომელსაც "ძირიც" არ აქვს.

გარდა ამისა, თუ გავითვალისწინებთ გრავიტაციული წითელ გადანაცვლების ეფექტს, შესაძლებელია, რომ შავ ხვრელში სინათლე დაკარგოს სიხშირე, გადაინაცვლოს სპექტრის გასწვრივ დაბალი სიხშირის გრძელი ტალღის რადიონში, სანამ საერთოდ არ დაკარგავს ენერგიას.

ასე რომ, შავი ხვრელი შავი ფერისაა და, შესაბამისად, ძნელია კოსმოსში ამოცნობა.

გამოვლენის მეთოდები

მოდით შევხედოთ მეთოდებს, რომლებსაც ასტრონომები იყენებენ შავი ხვრელის აღმოსაჩენად:

ზემოთ ნახსენები მეთოდების გარდა, მეცნიერები ხშირად უკავშირებენ ისეთ ობიექტებს, როგორიცაა შავი ხვრელები და. კვაზარები კოსმოსური სხეულებისა და გაზის გარკვეული გროვებია, რომლებიც სამყაროს ყველაზე კაშკაშა ასტრონომიულ ობიექტებს შორისაა. ვინაიდან მათ აქვთ მაღალი ლუმინესცენციის ინტენსივობა შედარებით მცირე ზომებში, არსებობს საფუძველი ვივარაუდოთ, რომ ამ ობიექტების ცენტრი არის სუპერმასიური შავი ხვრელი, რომელიც იზიდავს მიმდებარე მატერიას. ასეთი ძლიერი გრავიტაციული მიზიდულობის გამო, მოზიდული მატერია იმდენად თბება, რომ ინტენსიურად ასხივებს. ასეთი ობიექტების აღმოჩენას ჩვეულებრივ ადარებენ შავი ხვრელის აღმოჩენას. ზოგჯერ კვაზარებს შეუძლიათ გაცხელებული პლაზმის ჭავლები ორი მიმართულებით - რელატივისტური ჭავლების გამოსხივება. ასეთი ჭავლების გამოჩენის მიზეზები ბოლომდე გასაგები არ არის, მაგრამ ისინი, სავარაუდოდ, გამოწვეულია შავი ხვრელის მაგნიტური ველებისა და აკრეციის დისკის ურთიერთქმედებით და არ გამოიყოფა პირდაპირი შავი ხვრელის მიერ.

თვითმფრინავი M87 გალაქტიკაში სროლა შავი ხვრელის ცენტრიდან

ზემოაღნიშნულის შესაჯამებლად, შეიძლება წარმოვიდგინოთ, ახლოს: ეს არის სფერული შავი ობიექტი, რომლის ირგვლივ ბრუნავს უაღრესად გახურებული მატერია და ქმნის მანათობელ აკრეციულ დისკს.

შავი ხვრელების შერწყმა და შეჯახება

ასტროფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო მოვლენაა შავი ხვრელების შეჯახება, რაც ასევე შესაძლებელს ხდის ასეთი მასიური ასტრონომიული სხეულების აღმოჩენას. ასეთი პროცესები საინტერესოა არა მხოლოდ ასტროფიზიკოსებისთვის, რადგან ისინი იწვევს ფიზიკოსების მიერ ცუდად შესწავლილ ფენომენებს. ყველაზე ნათელი მაგალითია ადრე ნახსენები მოვლენა სახელწოდებით GW150914, როდესაც ორი შავი ხვრელი ისე მიუახლოვდა ერთმანეთს, რომ მათი ორმხრივი გრავიტაციული მიზიდულობის შედეგად, ისინი გაერთიანდნენ ერთში. ამ შეჯახების მნიშვნელოვანი შედეგი იყო გრავიტაციული ტალღების გაჩენა.

დეფინიციის მიხედვით, გრავიტაციული ტალღები არის ცვლილებები გრავიტაციულ ველში, რომელიც ტალღის მსგავსი გზით ვრცელდება მასიური მოძრავი ობიექტებიდან. როდესაც ორი ასეთი ობიექტი მიუახლოვდება, ისინი იწყებენ ბრუნვას გარშემო ზოგადი ცენტრიგრავიტაცია. რაც უფრო უახლოვდებიან, მათი ბრუნვა საკუთარი ღერძის გარშემო იზრდება. გრავიტაციული ველის ასეთ ალტერნატიულ რხევებს რაღაც მომენტში შეუძლია შექმნას ერთი ძლიერი გრავიტაციული ტალღა, რომელიც შეიძლება გავრცელდეს კოსმოსში მილიონობით სინათლის წლის განმავლობაში. ამრიგად, 1,3 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე, ორი შავი ხვრელი შეეჯახა, რამაც წარმოქმნა ძლიერი გრავიტაციული ტალღა, რომელმაც დედამიწამდე 2015 წლის 14 სექტემბერს მიაღწია და დაფიქსირდა LIGO და VIRGO დეტექტორებით.

როგორ კვდებიან შავი ხვრელები?

ცხადია, რომ შავმა ხვრელმა არსებობა შეწყვიტოს, მას მთელი მასა უნდა დაკარგოს. თუმცა, მისი განმარტებით, ვერაფერი დატოვებს შავ ხვრელს, თუ მან გადალახა მისი მოვლენათა ჰორიზონტი. ცნობილია, რომ შავი ხვრელიდან ნაწილაკების ემისიის შესაძლებლობა პირველად ახსენა საბჭოთა თეორიულმა ფიზიკოსმა ვლადიმერ გრიბოვმა სხვა საბჭოთა მეცნიერ იაკოვ ზელდოვიჩთან დისკუსიისას. ის ამტკიცებდა, რომ კვანტური მექანიკის თვალსაზრისით, შავ ხვრელს შეუძლია ნაწილაკების გამოსხივება გვირაბის ეფექტის მეშვეობით. მოგვიანებით, კვანტური მექანიკის გამოყენებით, ინგლისელმა თეორიულმა ფიზიკოსმა სტივენ ჰოკინგმა ააგო საკუთარი, ოდნავ განსხვავებული თეორია. დაწვრილებით შესახებ ამ ფენომენსᲨეგიძლია წაიკითხო. მოკლედ რომ ვთქვათ, ვაკუუმში არის ეგრეთ წოდებული ვირტუალური ნაწილაკები, რომლებიც მუდმივად იბადებიან წყვილებში და ანადგურებენ ერთმანეთს გარე სამყაროსთან ურთიერთობის გარეშე. მაგრამ თუ ასეთი წყვილი შავი ხვრელის მოვლენის ჰორიზონტზე გამოჩნდება, მაშინ ძლიერ გრავიტაციას ჰიპოთეტურად შეუძლია მათი გამიჯვნა, ერთი ნაწილაკი ჩავარდება შავ ხვრელში, მეორე კი შორდება შავ ხვრელს. და რადგან ხვრელიდან მოშორებული ნაწილაკი შეიძლება შეინიშნოს და, შესაბამისად, აქვს დადებითი ენერგია, ხვრელში ჩავარდნილ ნაწილაკს უნდა ჰქონდეს უარყოფითი ენერგია. ამრიგად, შავი ხვრელი დაკარგავს თავის ენერგიას და მოხდება ეფექტი, რომელსაც შავი ხვრელის აორთქლება ეწოდება.

შავი ხვრელის არსებული მოდელების მიხედვით, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მასის კლებასთან ერთად მისი გამოსხივება უფრო ინტენსიური ხდება. შემდეგ, შავი ხვრელის არსებობის ბოლო ეტაპზე, როდესაც ის შეიძლება შემცირდეს კვანტური შავი ხვრელის ზომამდე, ის გამოყოფს უზარმაზარ ენერგიას რადიაციის სახით, რომელიც შეიძლება იყოს ათასობით ან თუნდაც მილიონობით ატომის ექვივალენტი. ბომბები. ეს მოვლენა გარკვეულწილად მოგვაგონებს შავი ხვრელის აფეთქებას, იგივე ბომბის მსგავსად. გამოთვლების მიხედვით, პირველყოფილი შავი ხვრელები შეიძლებოდა დაბადებულიყო დიდი აფეთქების შედეგად, ხოლო ისინი, რომელთა მასა დაახლოებით 10 12 კგ-ს შეადგენს, აორთქლდებოდნენ და აფეთქდებოდნენ ჩვენს დროში. როგორც არ უნდა იყოს, ასეთი აფეთქებები ასტრონომებს არასოდეს შეუმჩნევიათ.

მიუხედავად ჰოკინგის მიერ შემოთავაზებული შავი ხვრელების განადგურების მექანიზმისა, ჰოკინგის გამოსხივების თვისებები იწვევს პარადოქსს კვანტური მექანიკის ფარგლებში. თუ შავი ხვრელი შთანთქავს გარკვეულ სხეულს და შემდეგ კარგავს ამ სხეულის შეწოვის შედეგად წარმოქმნილ მასას, მაშინ სხეულის ბუნების მიუხედავად, შავი ხვრელი არ განსხვავდება იმისგან, რაც იყო სხეულის შთანთქმამდე. ამ შემთხვევაში სხეულის შესახებ ინფორმაცია სამუდამოდ იკარგება. თეორიული გამოთვლების თვალსაზრისით, საწყისი სუფთა მდგომარეობის გარდაქმნა შერეულ („თერმულ“) მდგომარეობაში არ შეესაბამება კვანტური მექანიკის ამჟამინდელ თეორიას. ამ პარადოქსს ზოგჯერ უწოდებენ ინფორმაციის გაქრობას შავ ხვრელში. ამ პარადოქსის საბოლოო გამოსავალი არასოდეს მოიძებნა. პარადოქსის ცნობილი გადაწყვეტილებები:

• ჰოკინგის თეორიის ბათილობა. ეს იწვევს შავი ხვრელის განადგურების შეუძლებლობას და მის მუდმივ ზრდას.
• თეთრი ხვრელების არსებობა. ამ შემთხვევაში, აბსორბირებული ინფორმაცია არ ქრება, არამედ უბრალოდ სხვა სამყაროში გადადის.
• კვანტური მექანიკის ზოგადად მიღებული თეორიის შეუსაბამობა.

შავი ხვრელის ფიზიკის გადაუჭრელი პრობლემა

ვიმსჯელებთ ყველაფრის მიხედვით, რაც ადრე იყო აღწერილი, თუმცა შავი ხვრელები შედარებით შესწავლილია დიდი ხანის განმვლობაში, ჯერ კიდევ აქვს მრავალი თვისება, რომლის მექანიზმები მეცნიერებისთვის ჯერ კიდევ უცნობია.

• 1970 წელს ინგლისელმა მეცნიერმა ჩამოაყალიბა ე.წ. "კოსმოსური ცენზურის პრინციპი" - "ბუნება სძულს შიშველი სინგულარობა". ეს ნიშნავს, რომ სინგულარები იქმნება მხოლოდ დამალულ ადგილებში, როგორიცაა შავი ხვრელის ცენტრი. თუმცა, ეს პრინციპი ჯერ არ არის დადასტურებული. ასევე არსებობს თეორიული გამოთვლები, რომლის მიხედვითაც შეიძლება წარმოიშვას "შიშველი" სინგულარობა.
• არც „თმის გარეშე თეორემა“, რომლის მიხედვითაც შავ ხვრელებს მხოლოდ სამი პარამეტრი აქვს, დადასტურებული არ არის.
• შავი ხვრელის მაგნიტოსფეროს სრული თეორია შემუშავებული არ არის.
• გრავიტაციული სინგულარობის ბუნება და ფიზიკა შესწავლილი არ არის.
• ზუსტად არ არის ცნობილი რა ხდება შავი ხვრელის არსებობის ბოლო ეტაპზე და რა რჩება მისი კვანტური დაშლის შემდეგ.

საინტერესო ფაქტები შავი ხვრელების შესახებ

ზემოაღნიშნულის შეჯამებით შეგვიძლია გამოვყოთ რამდენიმე საინტერესო და უჩვეულო თვისებებიშავი ხვრელების ბუნება:

• BH-ებს აქვთ მხოლოდ სამი პარამეტრი: მასა, ელექტრული მუხტი და კუთხური იმპულსი. ამ სხეულის მახასიათებლების ასეთი მცირე რაოდენობის შედეგად, თეორემა, რომელიც ამას ამბობს, ეწოდება "თმის გარეშე თეორემა". სწორედ აქედან გაჩნდა ფრაზა „შავ ხვრელს თმა არ აქვს“, რაც ნიშნავს, რომ ორი შავი ხვრელი აბსოლუტურად იდენტურია, მათი სამი პარამეტრი, რომელიც აღნიშნულია, იგივეა.
• შავი ხვრელის სიმკვრივე შეიძლება იყოს ჰაერის სიმკვრივეზე ნაკლები, ხოლო ტემპერატურა ახლოს არის აბსოლუტურ ნულთან. აქედან შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ შავი ხვრელის წარმოქმნა ხდება არა მატერიის შეკუმშვის გამო, არამედ დიდი რაოდენობით მატერიის გარკვეულ მოცულობაში დაგროვების შედეგად.
• შავი ხვრელის მიერ შთანთქმული სხეულებისთვის დრო გაცილებით ნელა გადის, ვიდრე გარე დამკვირვებლისთვის. გარდა ამისა, შთანთქმული სხეულები მნიშვნელოვნად იჭიმება შავი ხვრელის შიგნით, რასაც მეცნიერები სპაგეტიფიკაციას უწოდებენ.
• ჩვენს გალაქტიკაში შეიძლება იყოს დაახლოებით მილიონი შავი ხვრელი.
• ალბათ ყველა გალაქტიკის ცენტრში არის სუპერმასიური შავი ხვრელი.
• მომავალში, შესაბამისად თეორიული მოდელი, სამყარო მიაღწევს ეგრეთ წოდებულ შავი ხვრელების ეპოქას, როდესაც BHs გახდებიან დომინანტური სხეულები სამყაროში.

გინახავთ ოდესმე იატაკის მტვერსასრუტი? თუ ასეა, შეგიმჩნევიათ, როგორ იწოვს მტვერი და წვრილ ნამსხვრევებს ქაღალდის ნამსხვრევებივით? რა თქმა უნდა შენიშნეს. შავი ხვრელები იგივეს აკეთებენ, როგორც მტვერსასრუტი, მაგრამ მტვრის ნაცვლად მათ ურჩევნიათ უფრო დიდი ობიექტების შეწოვა: ვარსკვლავები და პლანეტები. თუმცა, ისინი არც კოსმიურ მტვერს შეურაცხყოფენ.

როგორ ჩნდება შავი ხვრელები?

იმის გასაგებად, თუ საიდან მოდის შავი ხვრელები, კარგი იქნება ვიცოდეთ რა არის სინათლის წნევა. გამოდის, რომ ობიექტებზე დაცემის სინათლე მათზე ზეწოლას ახდენს. მაგალითად, თუ ბნელ ოთახში ავანთებთ ნათურას, მაშინ დამატებითი სინათლის წნევის ძალა დაიწყებს მოქმედებას ყველა განათებულ ობიექტზე. ეს ძალა ძალიან მცირეა და შიგნით Ყოველდღიური ცხოვრებისჩვენ, რა თქმა უნდა, ამას ვერასდროს ვიგრძნობთ. მიზეზი ის არის, რომ ნათურა არის ძალიან სუსტი სინათლის წყარო. (IN ლაბორატორიული პირობებინათურის მსუბუქი წნევის გაზომვა ჯერ კიდევ შესაძლებელია; რუსმა ფიზიკოსმა პ.ნ. ლებედევმა ეს პირველი იყო) ვარსკვლავებთან სიტუაცია განსხვავებულია. სანამ ვარსკვლავი ახალგაზრდაა და კაშკაშა ანათებს, მასში სამი ძალა იბრძვის. ერთის მხრივ, მიზიდულობის ძალა, რომელიც მიდრეკილია ვარსკვლავის წერტილად შეკუმშვისკენ, გარე ფენებს შიგნიდან ბირთვისკენ უბიძგებს. მეორეს მხრივ, არის მსუბუქი წნევის ძალა და ცხელი აირის წნევის ძალა, რომელიც ვარსკვლავის გაბერვას ცდილობს. ვარსკვლავის ბირთვში წარმოქმნილი შუქი იმდენად ინტენსიურია, რომ ის უბიძგებს ვარსკვლავის გარე ფენებს და აბალანსებს მიზიდულობის ძალას, რომელიც მიზიდავს მათ ცენტრისკენ. ვარსკვლავის ასაკთან ერთად, მისი ბირთვი სულ უფრო ნაკლებ შუქს გამოიმუშავებს. ეს იმიტომ ხდება, რომ ვარსკვლავის სიცოცხლის განმავლობაში წყალბადის მთელი მარაგი იწვის, ამის შესახებ უკვე დავწერეთ. თუ ვარსკვლავი ძალიან დიდია, მზეზე 20-ჯერ მძიმეა, მაშინ მისი გარე გარსი ძალიან დიდია მასით. მაშასადამე, მძიმე ვარსკვლავში, გარე ფენები უფრო და უფრო უახლოვდება ბირთვს და მთელი ვარსკვლავი იწყებს შეკუმშვას. ამავდროულად იზრდება მიზიდულობის ძალა შეკუმშული ვარსკვლავის ზედაპირზე. რაც უფრო იკუმშება ვარსკვლავი, მით უფრო ძლიერად იწყებს ის მიმდებარე მატერიის მიზიდვას. საბოლოოდ, ვარსკვლავის გრავიტაცია იმდენად ურჩხულად ძლიერი ხდება, რომ მის მიერ გამოსხივებულ სინათლესაც კი არ შეუძლია გაქცევა. ამ მომენტში ვარსკვლავი შავ ხვრელად იქცევა. ის აღარ ასხივებს არაფერს, მაგრამ მხოლოდ შთანთქავს ყველაფერს, რაც ახლოს არის, მათ შორის სინათლეს. მისგან არც ერთი სინათლის სხივი არ მოდის, ამიტომ ვერავინ ხედავს და ამიტომაც მას შავი ხვრელი ეძახიან: ყველაფერი იწოვება და უკან აღარ ბრუნდება.

Რას გავს შავი ხვრელი?

მე და შენ რომ ვიყოთ შავი ხვრელის გვერდით, დავინახავდით საკმაოდ დიდ მანათობელ დისკს, რომელიც ბრუნავს სივრცის პატარა, სრულიად შავი რეგიონის გარშემო. ეს შავი რეგიონი შავი ხვრელია. და მის გარშემო არსებული მანათობელი დისკი არის მატერია, რომელიც შავ ხვრელში ვარდება. ასეთ დისკს აკრეციული დისკი ეწოდება. შავი ხვრელის გრავიტაცია ძალიან ძლიერია, ამიტომ შიგნით შეწოული მატერია ძალიან დიდი აჩქარებით მოძრაობს და ამის გამო იწყებს გამოსხივებას. ასეთი დისკიდან გამომავალი სინათლის შესწავლით ასტრონომებს ბევრი რამის სწავლა შეუძლიათ თავად შავი ხვრელის შესახებ. Კიდევ ერთი არაპირდაპირი ნიშანიშავი ხვრელის არსებობა არის ვარსკვლავების უჩვეულო მოძრაობა სივრცის გარკვეული რეგიონის გარშემო. ხვრელის გრავიტაცია აიძულებს ახლომდებარე ვარსკვლავებს გადაადგილდნენ ელიფსურ ორბიტებში. ვარსკვლავების ასეთ მოძრაობას ასტრონომებიც აფიქსირებენ.
ახლა მეცნიერთა ყურადღება ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში მდებარე შავ ხვრელზეა მიმართული. ფაქტია, რომ შავ ხვრელს უახლოვდება წყალბადის ღრუბელი, რომლის მასა დაახლოებით 3-ჯერ აღემატება დედამიწას. ამ ღრუბელმა უკვე დაიწყო ფორმის შეცვლა შავი ხვრელის სიმძიმის გამო, უახლოეს წლებში ის კიდევ უფრო გაიჭიმება და შავი ხვრელის შიგნით გაიწევს.

ჩვენ ვერასოდეს დავინახავთ შავ ხვრელში მიმდინარე პროცესებს, ამიტომ შეგვიძლია დავკმაყოფილდეთ მხოლოდ შავი ხვრელის გარშემო დისკზე დაკვირვებით. მაგრამ აქაც ბევრი საინტერესო რამ გველოდება. ალბათ ყველაზე საინტერესო ფენომენი არის მატერიის ულტრა სწრაფი ჭავლების ფორმირება, რომლებიც გამოდიან ამ დისკის ცენტრიდან. ამ ფენომენის მექანიზმი ჯერ კიდევ გასარკვევია და სავსებით შესაძლებელია, რომ რომელიმე თქვენგანმა შექმნას თეორია ასეთი თვითმფრინავების ფორმირებისთვის. ამ დროისთვის ჩვენ შეგვიძლია დაარეგისტრიროთ მხოლოდ რენტგენის ციმციმები, რომლებიც თან ახლავს ასეთ „კადრებს“.

ეს ვიდეო გვიჩვენებს, თუ როგორ იჭერს შავი ხვრელი თანდათანობით ახლომდებარე ვარსკვლავის მასალას. ამ შემთხვევაში შავი ხვრელის ირგვლივ წარმოიქმნება აკრეციული დისკი და მისი მატერიის ნაწილი უზარმაზარი სიჩქარით გამოიდევნება კოსმოსში. ეს წარმოქმნის დიდი რაოდენობით რენტგენის გამოსხივებას, რომელსაც იჭერს დედამიწის გარშემო მოძრავი თანამგზავრი.

როგორ მუშაობს შავი ხვრელი?

შავი ხვრელი შეიძლება დაიყოს სამ ძირითად ნაწილად. გარე ნაწილი, რომელშიც თქვენ მაინც შეგიძლიათ თავიდან აიცილოთ შავ ხვრელში ჩავარდნა, თუ ძალიან დიდი სიჩქარით მოძრაობთ. გარე ნაწილზე უფრო ღრმად არის მოვლენის ჰორიზონტი - ეს არის წარმოსახვითი საზღვარი, რომლის გადაკვეთის შემდეგ სხეული კარგავს შავი ხვრელიდან დაბრუნების ყოველგვარ იმედს. ყველაფერი, რაც მოვლენათა ჰორიზონტის მიღმაა, გარედან არ ჩანს, რადგან ძლიერი გრავიტაციის გამო, შიგნიდან მოძრავი სინათლეც კი ვერ შეძლებს მის მიღმა გაფრენას. ითვლება, რომ შავი ხვრელის ცენტრში არის სინგულარობა - პატარა მოცულობის სივრცის რეგიონი, რომელშიც კონცენტრირებულია უზარმაზარი მასა - შავი ხვრელის გული.

შესაძლებელია თუ არა შავ ხვრელამდე ფრენა?

დიდ მანძილზე შავი ხვრელის მიზიდულობა ზუსტად იგივეა, რაც შავი ხვრელის მსგავსი მასის მქონე ჩვეულებრივი ვარსკვლავის მიზიდულობა. როგორც მოვლენის ჰორიზონტს უახლოვდებით, მიმზიდველობა უფრო და უფრო ძლიერდება. მაშასადამე, შეგიძლიათ შავ ხვრელამდე აფრინდეთ, მაგრამ უმჯობესია მისგან თავი შორს დაიჭიროთ, რათა უკან დაბრუნდეთ. ასტრონომებს უნდა ენახათ, თუ როგორ შთანთქა შავმა ხვრელმა ახლომდებარე ვარსკვლავი შიგნით. როგორ გამოიყურებოდა ის ამ ვიდეოში შეგიძლიათ ნახოთ:

გადაიქცევა ჩვენი მზე შავ ხვრელად?

არა, არ შემობრუნდება. მზის მასა ამისთვის ძალიან მცირეა. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ იმისათვის, რომ შავ ხვრელად იქცეს, ვარსკვლავი მზეზე მინიმუმ 4-ჯერ მასიური უნდა იყოს. სამაგიეროდ, მზე წითელ გიგანტად გადაიქცევა და დაახლოებით დედამიწის ორბიტის ზომამდე გაიზრდება, სანამ გარე გარსს ჩამოიშორებს და გახდება თეთრი ჯუჯა. ჩვენ აუცილებლად მოგიყვებით უფრო მეტს მზის ევოლუციის შესახებ.

უსაზღვრო სამყარო სავსეა საიდუმლოებებით, გამოცანებითა და პარადოქსებით. იმისდა მიუხედავად, რომ თანამედროვე მეცნიერებამ უზარმაზარი ნახტომი გააკეთა კოსმოსის შესწავლაში, ამ უზარმაზარ სამყაროში ბევრი რამ გაუგებარი რჩება ადამიანის მსოფლმხედველობისთვის. ჩვენ ბევრი რამ ვიცით ვარსკვლავების, ნისლეულების, გროვებისა და პლანეტების შესახებ. თუმცა, სამყაროს უკიდეგანო სივრცეში არის ობიექტები, რომელთა არსებობის შესახებ მხოლოდ გამოცნობა შეგვიძლია. მაგალითად, ჩვენ ძალიან ცოტა ვიცით შავი ხვრელების შესახებ. ძირითადი ინფორმაცია და ცოდნა შავი ხვრელების ბუნების შესახებ დაფუძნებულია ვარაუდებსა და ვარაუდებზე. ასტროფიზიკოსები და ბირთვული მეცნიერები ათწლეულების განმავლობაში ებრძვიან ამ საკითხს. რა არის შავი ხვრელი სივრცეში? როგორია ასეთი ობიექტების ბუნება?

შავ ხვრელებზე ლაპარაკი მარტივი სიტყვებით

იმისათვის, რომ წარმოიდგინოთ, როგორ გამოიყურება შავი ხვრელი, უბრალოდ ნახეთ გვირაბში მიმავალი მატარებლის კუდი. ბოლო ვაგონზე სიგნალის ნათურები ზომაში შემცირდება, როდესაც მატარებელი ღრმავდება გვირაბში, სანამ ისინი მთლიანად არ გაქრება მხედველობიდან. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს ის ობიექტებია, სადაც ამაზრზენი გრავიტაციის გამო სინათლეც კი ქრება. ელემენტარული ნაწილაკები, ელექტრონები, პროტონები და ფოტონები ვერ ახერხებენ უხილავი ბარიერის გადალახვას და არარაობის შავ უფსკრულში ჩავარდნას, რის გამოც სივრცეში ასეთ ხვრელს შავი ეწოდება. მის შიგნით არ არის ოდნავი მსუბუქი არე, სრული სიბნელე და უსასრულობა. რა არის შავი ხვრელის მეორე მხარეს უცნობია.

ამ კოსმოსურ მტვერსასრუტს აქვს კოლოსალური გრავიტაციული ძალა და შეუძლია შთანთქოს მთელი გალაქტიკა ვარსკვლავების გროვებითა და სუპერგროვებით, ნისლეულებითა და ბნელი მატერიით. Როგორ არის ეს შესაძლებელი? მხოლოდ გამოცნობა შეგვიძლია. ჩვენთვის ცნობილი ფიზიკის კანონები ამ შემთხვევაშიიფეთქებენ ნაკერებზე და არ აძლევენ ახსნას მიმდინარე პროცესებზე. პარადოქსის არსი ის არის, რომ სამყაროს მოცემულ ნაწილში სხეულების გრავიტაციული ურთიერთქმედება განისაზღვრება მათი მასით. მეორის ერთი ობიექტის მიერ შეწოვის პროცესზე გავლენას არ ახდენს მათი ხარისხობრივი და რაოდენობრივი შემადგენლობა. ნაწილაკები აღწევს კრიტიკული რაოდენობაგარკვეულ არეალში, გადადით ურთიერთქმედების სხვა დონეზე, სადაც გრავიტაციული ძალები იქცევა მიზიდულობის ძალებად. სხეული, ობიექტი, ნივთიერება ან მატერია იწყებს შეკუმშვას გრავიტაციის გავლენის ქვეშ და აღწევს კოლოსალურ სიმკვრივეს.

დაახლოებით მსგავსი პროცესები ხდება ნეიტრონული ვარსკვლავის ფორმირებისას, სადაც ვარსკვლავური მატერია მოცულობით შეკუმშულია შიდა სიმძიმის გავლენის ქვეშ. თავისუფალი ელექტრონები გაერთიანდებიან პროტონებთან და წარმოქმნიან ელექტრულად ნეიტრალურ ნაწილაკებს, რომლებსაც ნეიტრონები ეწოდება. ამ ნივთიერების სიმკვრივე უზარმაზარია. რაფინირებული შაქრის ნაჭერის ზომის მატერიის ნაწილაკი მილიარდ ტონას იწონის. აქ მიზანშეწონილია გავიხსენოთ ფარდობითობის ზოგადი თეორია, სადაც სივრცე და დრო უწყვეტი სიდიდეებია. შესაბამისად, შეკუმშვის პროცესი არ შეიძლება შეჩერდეს ნახევრად და შესაბამისად არ აქვს ლიმიტი.

პოტენციურად, შავი ხვრელი ჰგავს ხვრელს, რომელშიც შეიძლება მოხდეს გადასვლა სივრცის ერთი ნაწილიდან მეორეზე. ამავდროულად, თავად სივრცისა და დროის თვისებები იცვლება, იქცევა სივრცე-დროის ძაბრად. ამ ძაბრის ბოლოში მიღწევისას, ნებისმიერი მატერია იშლება კვანტებად. რა არის შავი ხვრელის მეორე მხარეს, ეს გიგანტური ხვრელი? შესაძლოა, არსებობს სხვა სივრცე, სადაც სხვა კანონები მოქმედებს და დრო საპირისპირო მიმართულებით მიედინება.

ფარდობითობის თეორიის კონტექსტში შავი ხვრელის თეორია ასე გამოიყურება. სივრცეში წერტილს, სადაც გრავიტაციულმა ძალებმა შეკუმშეს ნებისმიერი მატერია მიკროსკოპულ ზომებამდე, აქვს მიზიდულობის კოლოსალური ძალა, რომლის სიდიდე იზრდება უსასრულობამდე. ჩნდება დროის ნაოჭი და სივრცე იღუნება, ერთ წერტილში იხურება. შავი ხვრელის მიერ ჩაყლაპული ობიექტები დამოუკიდებლად ვერ უძლებენ ამ საშინელი მტვერსასრუტის გამწევ ძალას. სინათლის სიჩქარეც კი, რომელსაც კვანტები ფლობენ, არ აძლევს ელემენტარულ ნაწილაკებს მიზიდულობის ძალის გადალახვის საშუალებას. ნებისმიერი სხეული, რომელიც აღწევს ასეთ წერტილს, წყვეტს იყოს მატერიალური ობიექტი, რომელიც ერწყმის სივრცე-დროის ბუშტს.

შავი ხვრელები მეცნიერული თვალსაზრისით

თუ საკუთარ თავს ჰკითხავთ, როგორ წარმოიქმნება შავი ხვრელები? მკაფიო პასუხი არ იქნება. სამყაროში საკმაოდ ბევრი პარადოქსი და წინააღმდეგობაა, რომელთა ახსნა შეუძლებელია მეცნიერული თვალსაზრისით. აინშტაინის ფარდობითობის თეორია ასეთი ობიექტების ბუნების მხოლოდ თეორიულ ახსნას იძლევა, მაგრამ კვანტური მექანიკა და ფიზიკა ამ შემთხვევაში დუმს.

ფიზიკის კანონებით მიმდინარე პროცესების ახსნას, სურათი ასე გამოიყურება. ობიექტი, რომელიც წარმოიქმნება მასიური ან სუპერმასიური კოსმოსური სხეულის კოლოსალური გრავიტაციული შეკუმშვის შედეგად. ეს პროცესი არის სამეცნიერო სახელი- გრავიტაციული კოლაფსი. ტერმინი "შავი ხვრელი" პირველად გაისმა სამეცნიერო საზოგადოებაში 1968 წელს, როდესაც ამერიკელი ასტრონომი და ფიზიკოსი ჯონ უილერი ცდილობდა აეხსნა ვარსკვლავის კოლაფსის მდგომარეობა. მისი თეორიის თანახმად, გრავიტაციული კოლაფსი განიცადა მასიური ვარსკვლავის ადგილას, ჩნდება სივრცითი და დროითი უფსკრული, რომელშიც მოქმედებს მუდმივად მზარდი შეკუმშვა. ყველაფერი, რისგანაც ვარსკვლავი გაკეთდა, თავის შიგნით მიდის.

ეს ახსნა საშუალებას გვაძლევს დავასკვნათ, რომ შავი ხვრელების ბუნება არანაირად არ არის დაკავშირებული სამყაროში მიმდინარე პროცესებთან. ყველაფერი, რაც ხდება ამ ობიექტის შიგნით, არანაირად არ აისახება მიმდებარე სივრცეზე ერთი "მაგრამ". შავი ხვრელის გრავიტაციული ძალა იმდენად ძლიერია, რომ ის ფარავს სივრცეს, რაც იწვევს გალაქტიკების ბრუნვას შავი ხვრელების გარშემო. შესაბამისად, ნათელი ხდება მიზეზი, რის გამოც გალაქტიკები სპირალის ფორმას იღებენ. რამდენი დრო დასჭირდება უზარმაზარი ირმის ნახტომის გალაქტიკას სუპერმასიური შავი ხვრელის უფსკრულში გაქრობას, უცნობია. საინტერესო ფაქტია, რომ შავი ხვრელები კოსმოსში ნებისმიერ ადგილას შეიძლება გამოჩნდნენ, სადაც ამისთვის იდეალური პირობებია შექმნილი. დროისა და სივრცის ასეთი ნაოჭი ანეიტრალებს იმ უზარმაზარ სიჩქარეს, რომლითაც ვარსკვლავები ბრუნავენ და მოძრაობენ გალაქტიკის სივრცეში. დრო შავ ხვრელში სხვა განზომილებაში მიედინება. ამ რეგიონში, გრავიტაციის არცერთი კანონი არ შეიძლება იქნას განმარტებული ფიზიკის თვალსაზრისით. ამ მდგომარეობას შავი ხვრელის სინგულარობა ეწოდება.

შავი ხვრელები არ აჩვენებენ რაიმე გარე იდენტიფიკაციის ნიშნებს; მათი არსებობა შეიძლება ვიმსჯელოთ სხვა კოსმოსური ობიექტების ქცევით, რომლებიც გავლენას ახდენენ გრავიტაციული ველებით. სიკვდილ-სიცოცხლის ბრძოლის მთელი სურათი შავი ხვრელის საზღვარზე ვითარდება, რომელიც დაფარულია გარსით. ამ წარმოსახვითი ძაბრის ზედაპირს ეწოდება "მოვლენის ჰორიზონტი". ყველაფერს, რასაც ამ საზღვრამდე ვხედავთ, ხელშესახები და მატერიალურია.

შავი ხვრელის ფორმირების სცენარები

ჯონ უილერის თეორიის შემუშავებით, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ შავი ხვრელების საიდუმლო, სავარაუდოდ, მისი ფორმირების პროცესში არ არის. შავი ხვრელის წარმოქმნა ხდება ნეიტრონული ვარსკვლავის კოლაფსის შედეგად. უფრო მეტიც, ასეთი ობიექტის მასა უნდა აღემატებოდეს მზის მასას სამჯერ ან მეტჯერ. ნეიტრონული ვარსკვლავი იკუმშება მანამ, სანამ მისი საკუთარი შუქი ვეღარ შეძლებს სიმძიმის მჭიდროდ გაქცევას. არსებობს ზღვარი იმ ზომაზე, რომლითაც ვარსკვლავს შეუძლია შეკუმშვა, რაც გამოიწვევს შავ ხვრელს. ამ რადიუსს გრავიტაციული რადიუსი ეწოდება. განვითარების ბოლო ეტაპზე მასიურ ვარსკვლავებს უნდა ჰქონდეთ გრავიტაციული რადიუსი რამდენიმე კილომეტრი.

დღეს მეცნიერებმა მოიპოვეს არაპირდაპირი მტკიცებულება შავი ხვრელების არსებობის შესახებ ათეულ რენტგენის ორობით ვარსკვლავში. რენტგენის ვარსკვლავებს, პულსარებს ან აფეთქებებს არ აქვთ მყარი ზედაპირი. გარდა ამისა, მათი მასა აღემატება სამი მზის მასას. Მიმდინარე სტატუსიგარე სივრცე თანავარსკვლავედში Cygnus - რენტგენის ვარსკვლავი Cygnus X-1, საშუალებას გვაძლევს დავაკვირდეთ ამ საინტერესო ობიექტების ფორმირების პროცესს.

კვლევისა და თეორიული ვარაუდების საფუძველზე, დღეს მეცნიერებაში შავი ვარსკვლავების ფორმირების ოთხი სცენარი არსებობს:

• მასიური ვარსკვლავის გრავიტაციული კოლაფსი მისი ევოლუციის ბოლო ეტაპზე;
• გალაქტიკის ცენტრალური რეგიონის კოლაფსი;
• დიდი აფეთქების დროს შავი ხვრელების წარმოქმნა;
• კვანტური შავი ხვრელების ფორმირება.

პირველი სცენარი ყველაზე რეალისტურია, მაგრამ შავი ვარსკვლავების რაოდენობა, რომლებსაც დღეს ვიცნობთ, აღემატება ცნობილ ნეიტრონულ ვარსკვლავთა რაოდენობას. და სამყაროს ასაკი არც ისე დიდია, რომ მასიური ვარსკვლავების ამხელა რაოდენობამ შეძლოს ევოლუციის სრული პროცესის გავლა.

მეორე სცენარს აქვს სიცოცხლის უფლება და ის არსებობს ნათელი მაგალითი- სუპერმასიური შავი ხვრელი Sagittarius A*, რომელიც მოთავსებულია ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში. ამ ობიექტის მასა 3,7 მზის მასაა. ამ სცენარის მექანიზმი გრავიტაციული კოლაფსის სცენარის მსგავსია, ერთადერთი განსხვავებით, რომ ვარსკვლავი კი არ იშლება, არამედ ვარსკვლავთშორისი გაზი. გრავიტაციული ძალების გავლენით გაზი შეკუმშულია კრიტიკულ მასამდე და სიმკვრივემდე. კრიტიკულ მომენტში მატერია იშლება კვანტებად და ქმნის შავ ხვრელს. თუმცა, ეს თეორია საეჭვოა, რადგან ცოტა ხნის წინ კოლუმბიის უნივერსიტეტის ასტრონომებმა დაადგინეს შავი ხვრელის Sagittarius A*-ის თანამგზავრები. ისინი ბევრი პატარა შავი ხვრელი აღმოჩნდა, რომლებიც, ალბათ, სხვაგვარად იყო ჩამოყალიბებული.

მესამე სცენარი უფრო თეორიულია და დაკავშირებულია დიდი აფეთქების თეორიის არსებობასთან. სამყაროს ფორმირების მომენტში მატერიის ნაწილმა და გრავიტაციულმა ველებმა განიცადეს რყევები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, პროცესებმა სხვა გზა გაიარა, რომელიც არ იყო დაკავშირებული კვანტური მექანიკის და ბირთვული ფიზიკის ცნობილ პროცესებთან.

ბოლო სცენარი ფოკუსირებულია ბირთვული აფეთქების ფიზიკაზე. მატერიის გროვებში, გრავიტაციული ძალების გავლენის ქვეშ მყოფი ბირთვული რეაქციების დროს, ხდება აფეთქება, რომლის ადგილას წარმოიქმნება შავი ხვრელი. მატერია ფეთქდება შიგნით, შთანთქავს ყველა ნაწილაკს.

შავი ხვრელების არსებობა და ევოლუცია

ასეთი უცნაური კოსმოსური ობიექტების ბუნების შესახებ უხეში წარმოდგენა, საინტერესოა კიდევ რაღაც. რა არის შავი ხვრელების ნამდვილი ზომები და რამდენად სწრაფად იზრდებიან ისინი? შავი ხვრელების ზომები განისაზღვრება მათი გრავიტაციული რადიუსით. შავი ხვრელებისთვის შავი ხვრელის რადიუსი განისაზღვრება მისი მასით და ეწოდება შვარცშილდის რადიუსი. მაგალითად, თუ ობიექტს აქვს ჩვენი პლანეტის მასის ტოლი მასა, მაშინ შვარცშილდის რადიუსი ამ შემთხვევაში არის 9 მმ. ჩვენს მთავარ სანათს აქვს 3 კმ რადიუსი. 10⁸ მზის მასის მქონე ვარსკვლავის ნაცვლად წარმოქმნილი შავი ხვრელის საშუალო სიმკვრივე წყლის სიმკვრივესთან ახლოს იქნება. ასეთი წარმონაქმნის რადიუსი 300 მილიონი კილომეტრი იქნება.

სავარაუდოა, რომ ასეთი გიგანტური შავი ხვრელები განლაგებულია გალაქტიკების ცენტრში. დღეისათვის ცნობილია 50 გალაქტიკა, რომელთა ცენტრში არის უზარმაზარი დროითი და სივრცითი ჭები. ასეთი გიგანტების მასა არის მილიარდობით მზის მასა. შეიძლება მხოლოდ წარმოიდგინოთ, როგორი მიზიდულობის კოლოსალური და ამაზრზენი ძალა აქვს ასეთ ხვრელს.

რაც შეეხება პატარა ხვრელებს, ეს არის მინი-ობიექტები, რომელთა რადიუსი აღწევს უმნიშვნელო მნიშვნელობებს, მხოლოდ 10¯¹² სმ. ასეთი ნამსხვრევების მასა არის 1014 გ. ასეთი წარმონაქმნები წარმოიქმნა დიდი აფეთქების დროს, მაგრამ დროთა განმავლობაში ისინი ზომით გაიზარდა და დღეს კოსმოსში მონსტრებივით გამოირჩევიან. მეცნიერები ახლა ცდილობენ ხელახლა შექმნან პირობები, რომლებშიც პატარა შავი ხვრელები წარმოიქმნება ხმელეთის პირობებში. ამ მიზნით ტარდება ექსპერიმენტები ელექტრონების კოლაიდერებში, რომელთა მეშვეობითაც ელემენტარული ნაწილაკებიაჩქარებს სინათლის სიჩქარეს. პირველმა ექსპერიმენტებმა შესაძლებელი გახადა კვარკ-გლუონის პლაზმის მიღება ლაბორატორიულ პირობებში - მატერია, რომელიც არსებობდა სამყაროს ფორმირების გარიჟრაჟზე. ასეთი ექსპერიმენტები საშუალებას გვაძლევს ვიმედოვნოთ, რომ დედამიწაზე შავი ხვრელი მხოლოდ დროის საკითხია. სხვა საქმეა, არ გადაიქცევა თუ არა კაცობრიობის მეცნიერების ასეთი მიღწევა კატასტროფად ჩვენთვის და ჩვენი პლანეტისთვის. ხელოვნური შავი ხვრელის შექმნით ჩვენ შეგვიძლია გავხსნათ პანდორას ყუთი.

სხვა გალაქტიკებზე ბოლოდროინდელმა დაკვირვებებმა მეცნიერებს საშუალება მისცა აღმოეჩინათ შავი ხვრელები, რომელთა ზომები აღემატება ყველა წარმოსახვით მოლოდინს და ვარაუდს. ევოლუცია, რომელიც ხდება ასეთ ობიექტებთან, საშუალებას გვაძლევს უკეთ გავიგოთ, რატომ იზრდება შავი ხვრელების მასა და რა არის მისი რეალური ზღვარი. მეცნიერებმა დაასკვნეს, რომ ყველა ცნობილი შავი ხვრელი რეალურ ზომამდე გაიზარდა 13-14 მილიარდი წლის განმავლობაში. ზომებში განსხვავება აიხსნება მიმდებარე სივრცის სიმკვრივით. თუ შავ ხვრელს აქვს საკმარისი საკვები მისი გრავიტაციული ძალების მიღწევაში, ის იზრდება ნახტომებით და აღწევს ასობით ან ათასობით მზის მასას. აქედან გამომდინარეობს გალაქტიკების ცენტრში მდებარე ასეთი ობიექტების გიგანტური ზომა. ვარსკვლავთა მასიური გროვა, ვარსკვლავთშორისი გაზის უზარმაზარი მასები ზრდის უამრავ საკვებს იძლევა. გალაქტიკების შერწყმისას, შავი ხვრელები შეიძლება გაერთიანდნენ და შექმნან ახალი სუპერმასიური ობიექტი.

ანალიზის მიხედვით თუ ვიმსჯელებთ ევოლუციური პროცესებიჩვეულებრივია განასხვავოთ შავი ხვრელების ორი კლასი:

• მზის მასის 10-ჯერ მეტი მასის მქონე ობიექტები;
• მასიური ობიექტები, რომელთა მასა ასობით ათასი, მილიარდობით მზის მასაა.

არის შავი ხვრელები, რომელთა საშუალო საშუალო მასა 100-10 ათასი მზის მასის ტოლია, მაგრამ მათი ბუნება ჯერ კიდევ უცნობია. თითო გალაქტიკაში დაახლოებით ერთი ასეთი ობიექტია. რენტგენის ვარსკვლავების შესწავლამ შესაძლებელი გახადა M82 გალაქტიკაში 12 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე ორი საშუალო მასის შავი ხვრელის პოვნა. ერთი ობიექტის მასა მერყეობს 200-800 მზის მასის დიაპაზონში. მეორე ობიექტი გაცილებით დიდია და მასა 10-40 ათასი მზის მასაა. საინტერესოა ასეთი ობიექტების ბედი. ისინი განლაგებულია ვარსკვლავურ გროვებთან და თანდათან იზიდავს გალაქტიკის ცენტრალურ ნაწილში მდებარე სუპერმასიური შავი ხვრელი.

ჩვენი პლანეტა და შავი ხვრელები

შავი ხვრელების ბუნების შესახებ მინიშნებების ძიების მიუხედავად, სამეცნიერო სამყაროწუხს შავი ხვრელის ადგილისა და როლის შესახებ ირმის ნახტომის გალაქტიკის და, კერძოდ, პლანეტა დედამიწის ბედში. დროისა და სივრცის ნაოჭი, რომელიც არსებობს ირმის ნახტომის ცენტრში, თანდათან შთანთქავს მის გარშემო არსებულ ყველა ობიექტს. მილიონობით ვარსკვლავი და ტრილიონობით ტონა ვარსკვლავთშორისი გაზი უკვე შთანთქა შავ ხვრელში. დროთა განმავლობაში, ბრუნი დადგება ციგნოსისა და მშვილდოსნის მკლავებზე, რომლებშიც მზის სისტემა მდებარეობს, რომელიც მოიცავს 27 ათასი სინათლის წლის მანძილზე.

სხვა უახლოესი სუპერმასიური შავი ხვრელი ანდრომედას გალაქტიკის ცენტრალურ ნაწილში მდებარეობს. ის ჩვენგან დაახლოებით 2,5 მილიონი სინათლის წლის მანძილზეა. ალბათ, სანამ ჩვენი ობიექტი მშვილდოსანი A* საკუთარ გალაქტიკას შთანთქავს, უნდა ველოდოთ ორი მეზობელი გალაქტიკის შერწყმას. შესაბამისად, ორი სუპერმასიური შავი ხვრელი გაერთიანდება ერთში, საშინელი და ამაზრზენი ზომით.

პატარა შავი ხვრელები სრულიად განსხვავებული საკითხია. პლანეტა დედამიწის გადაყლაპვისთვის საკმარისია შავი ხვრელი ორი სანტიმეტრის რადიუსით. პრობლემა ის არის, რომ თავისი ბუნებით შავი ხვრელი სრულიად უსახო ობიექტია. მისი მუცლიდან არავითარი რადიაცია ან რადიაცია არ გამოდის, ამიტომ ასეთი იდუმალი ობიექტის შემჩნევა საკმაოდ რთულია. მხოლოდ ახლო მანძილიდან შეგიძლიათ დააფიქსიროთ ფონის შუქის მოხრა, რაც მიუთითებს, რომ სამყაროს ამ რეგიონში სივრცეში არის ხვრელი.

დღემდე მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ დედამიწასთან უახლოესი შავი ხვრელი არის ობიექტი V616 Monocerotis. მონსტრი ჩვენი სისტემიდან 3000 სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობს. ეს არის ზომით დიდი წარმონაქმნი, მისი მასა 9-13 მზის მასაა. კიდევ ერთი ახლომდებარე ობიექტი, რომელიც საფრთხეს უქმნის ჩვენს სამყაროს, არის შავი ხვრელი Gygnus X-1. ჩვენ ამ ურჩხულს 6000 სინათლის წლის მანძილი გვაშორებს. ჩვენს სამეზობლოში აღმოჩენილი შავი ხვრელები ორობითი სისტემის ნაწილია, ე.ი. არსებობს ვარსკვლავის სიახლოვეს, რომელიც კვებავს დაუოკებელ საგანს.

დასკვნა

კოსმოსში ისეთი იდუმალი და იდუმალი ობიექტების არსებობა, როგორიცაა შავი ხვრელები, რა თქმა უნდა გვაიძულებს ვიყოთ ფხიზლად. თუმცა, ყველაფერი, რაც შავ ხვრელებს ემართებათ, საკმაოდ იშვიათად ხდება, სამყაროს ასაკისა და დიდი მანძილის გათვალისწინებით. 4,5 მილიარდი წლის განმავლობაში, მზის სისტემა ისვენებდა, არსებობდა ჩვენთვის ცნობილი კანონების მიხედვით. ამ დროის განმავლობაში, მსგავსი არაფერი, სივრცის დამახინჯება, დროის ნაკეცები ახლოს მზის სისტემაარ გამოჩნდა. ალბათ არა ამისთვის შესაფერისი პირობები. ირმის ნახტომის ნაწილი, რომელშიც მზის ვარსკვლავური სისტემა ბინადრობს, სივრცის მშვიდი და სტაბილური ტერიტორიაა.

მეცნიერები აღიარებენ, რომ შავი ხვრელების გამოჩენა შემთხვევითი არ არის. ასეთი ობიექტები სამყაროში მოწესრიგებულების როლს ასრულებენ, ანადგურებენ ჭარბ კოსმოსურ სხეულებს. რაც შეეხება თავად მონსტრების ბედს, მათი ევოლუცია ჯერ ბოლომდე შესწავლილი არ არის. არსებობს ვერსია, რომ შავი ხვრელები არ არიან მარადიული და გარკვეულ ეტაპზე შესაძლოა არსებობა შეწყვიტონ. საიდუმლო აღარ არის, რომ ასეთი ობიექტები ენერგიის მძლავრ წყაროებს წარმოადგენენ. რა სახის ენერგიაა და როგორ იზომება, ეს სხვა საკითხია.

სტივენ ჰოკინგის ძალისხმევით, მეცნიერებას წარუდგინეს თეორია, რომ შავი ხვრელი ჯერ კიდევ ასხივებს ენერგიას მასის დაკარგვისას. თავის ვარაუდებში მეცნიერი ხელმძღვანელობდა ფარდობითობის თეორიით, სადაც ყველა პროცესი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. არაფერი უბრალოდ არ ქრება სხვაგან გამოჩენის გარეშე. ნებისმიერი მატერია შეიძლება გარდაიქმნას სხვა ნივთიერებად, ერთი ტიპის ენერგია გადადის სხვა ენერგეტიკულ დონეზე. ეს შეიძლება იყოს შავი ხვრელების შემთხვევაში, რომლებიც გადასვლის პორტალია ერთი მდგომარეობიდან მეორეში.

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვები, დატოვეთ ისინი სტატიის ქვემოთ მოცემულ კომენტარებში. ჩვენ ან ჩვენი სტუმრები სიამოვნებით გიპასუხებთ მათ

გამოცემის თარიღი: 27.09.2012

ადამიანების უმეტესობას აქვს ბუნდოვანი ან არასწორი წარმოდგენა იმის შესახებ, თუ რა არის შავი ხვრელები. იმავდროულად, ეს სამყაროს ისეთი გლობალური და ძლიერი ობიექტებია, რომლებთან შედარებით ჩვენი პლანეტა და მთელი ჩვენი ცხოვრება არაფერია.

არსი

ეს არის კოსმოსური ობიექტი ისეთი უზარმაზარი გრავიტაციით, რომ შთანთქავს ყველაფერს, რაც მის საზღვრებშია. არსებითად, შავი ხვრელი არის ობიექტი, რომელიც სინათლესაც კი არ უშვებს და ახვევს სივრცე-დროს. დროც კი ნელა მოძრაობს შავი ხვრელების მახლობლად.

სინამდვილეში, შავი ხვრელების არსებობა მხოლოდ თეორიაა (და ცოტა პრაქტიკა). მეცნიერებს აქვთ ვარაუდები და პრაქტიკული გამოცდილება, მაგრამ ჯერ ვერ შეძლეს შავი ხვრელების მჭიდრო შესწავლა. ამიტომ, ყველა ობიექტს, რომელიც შეესაბამება ამ აღწერას, ჩვეულებრივ უწოდებენ შავ ხვრელს. შავი ხვრელები ნაკლებად არის შესწავლილი და ამიტომ ბევრი კითხვა გადაუჭრელი რჩება.

ნებისმიერ შავ ხვრელს აქვს მოვლენის ჰორიზონტი - ეს საზღვარი, რომლის შემდეგაც ვერაფერი გაქცევა. უფრო მეტიც, რაც უფრო ახლოს არის ობიექტი შავ ხვრელთან, მით უფრო ნელა მოძრაობს იგი.

Განათლება

შავი ხვრელების ფორმირების რამდენიმე ტიპი და მეთოდი არსებობს:
- სამყაროს წარმოქმნის შედეგად შავი ხვრელების წარმოქმნა. ასეთი შავი ხვრელები დიდი აფეთქებისთანავე გაჩნდა.
- მომაკვდავი ვარსკვლავები. როცა ვარსკვლავი ენერგიას კარგავს და თერმობირთვული რეაქციებიშეჩერება - ვარსკვლავი იწყებს შეკუმშვას. შეკუმშვის ხარისხის მიხედვით განასხვავებენ ნეიტრონულ ვარსკვლავებს, თეთრ ჯუჯებს და, ფაქტობრივად, შავ ხვრელებს.
- მიღებული ექსპერიმენტით. მაგალითად, კოლაიდერში შეიძლება შეიქმნას კვანტური შავი ხვრელი.

ვერსიები

ბევრი მეცნიერი მიდრეკილია იფიქროს, რომ შავი ხვრელები მთელ შთანთქმულ მატერიას სხვაგან აფრქვევენ. იმათ. უნდა იყოს „თეთრი ხვრელები“, რომლებიც სხვა პრინციპით მუშაობენ. თუ შეგიძლია შეხვიდე შავ ხვრელში, მაგრამ ვერ გამოხვიდე, მაშინ, პირიქით, ვერ მოხვდები თეთრ ხვრელში. მეცნიერთა მთავარი არგუმენტი არის კოსმოსში დაფიქსირებული ენერგიის მკვეთრი და ძლიერი აფეთქებები.

სიმების თეორიის მომხრეებმა ზოგადად შექმნეს შავი ხვრელის საკუთარი მოდელი, რომელიც არ ანადგურებს ინფორმაციას. მათ თეორიას „Fuzzball“ ჰქვია – ის გვაძლევს საშუალებას ვუპასუხოთ კითხვებს, რომლებიც დაკავშირებულია სინგულარულობასთან და ინფორმაციის გაქრობასთან.

რა არის ინფორმაციის სინგულარობა და გაქრობა? სინგულარობა არის წერტილი სივრცეში, რომელიც ხასიათდება უსასრულო წნევით და სიმკვრივით. ბევრი ადამიანი დაბნეულია სინგულარობის ფაქტით, რადგან ფიზიკოსებს არ შეუძლიათ უსასრულო რიცხვებით მუშაობა. ბევრი დარწმუნებულია, რომ შავ ხვრელში არის სინგულარობა, მაგრამ მისი თვისებები ძალიან ზედაპირულად არის აღწერილი.

მარტივი სიტყვებით, ყველა პრობლემა და გაუგებრობა წარმოიქმნება კვანტური მექანიკისა და გრავიტაციის ურთიერთმიმართებიდან. ჯერჯერობით, მეცნიერებს არ შეუძლიათ შექმნან თეორია, რომელიც მათ აერთიანებს. და ამიტომ წარმოიქმნება პრობლემები შავ ხვრელთან დაკავშირებით. შავი ხვრელი ხომ თითქოს ანადგურებს ინფორმაციას, მაგრამ ამავე დროს ირღვევა კვანტური მექანიკის საფუძვლები. მიუხედავად იმისა, რომ სულ ცოტა ხნის წინ ს. ჰოკინგმა თითქოს გადაჭრა ეს საკითხი და განაცხადა, რომ შავ ხვრელებში ინფორმაცია არ ნადგურდება.

სტერეოტიპები

ჯერ ერთი, შავი ხვრელები განუსაზღვრელი ვადით ვერ იარსებებს. და ეს ყველაფერი ჰოკინგის აორთქლების წყალობით. ამიტომ, არ არის საჭირო ვიფიქროთ, რომ შავი ხვრელები ადრე თუ გვიან გადაყლაპავს სამყაროს.

მეორეც, ჩვენი მზე არ გახდება შავი ხვრელი. ვინაიდან ჩვენი ვარსკვლავის მასა არ იქნება საკმარისი. ჩვენი მზე მალე გადაიქცევა თეთრი ჯუჯა(და ეს არ არის ფაქტი).

მესამე, დიდი ადრონული კოლაიდერი არ გაანადგურებს ჩვენს დედამიწას შავი ხვრელის შექმნით. მაშინაც კი, თუ ისინი შეგნებულად შექმნიან შავ ხვრელს და „გაათავისუფლებენ“, მაშინ მისი მცირე ზომის გამო ის ჩვენს პლანეტას ძალიან, ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში მოიხმარს.

მეოთხე, თქვენ არ გჭირდებათ იფიქროთ, რომ შავი ხვრელი არის "ხვრელი" სივრცეში. შავი ხვრელი სფერული ობიექტია. აქედან გამომდინარეობს მოსაზრებების უმრავლესობა, რომ შავი ხვრელები პარალელურ სამყარომდე მივყავართ. თუმცა ეს ფაქტი ჯერ არ არის დადასტურებული.

მეხუთე, შავ ხვრელს ფერი არ აქვს. ის აღმოჩენილია ან რენტგენის გამოსხივებით ან სხვა გალაქტიკებისა და ვარსკვლავების ფონზე (ლინზის ეფექტი).

იმის გამო, რომ ადამიანები ხშირად ურევენ შავ ხვრელებს ჭიის ხვრელებთან (რომლებიც რეალურად არსებობს), ზოგი ჩვეულებრივი ხალხიეს ცნებები არ განსხვავდება. ჭიის ხვრელი ნამდვილად გაძლევთ საშუალებას გადაადგილდეთ სივრცეში და დროში, მაგრამ ჯერჯერობით მხოლოდ თეორიულად.

კომპლექსური საგნები მარტივი სიტყვებით

მარტივი ენით რთულია ისეთი ფენომენის აღწერა, როგორიცაა შავი ხვრელი. თუ თავს ზუსტ მეცნიერებებში მცოდნე ტექნიკოსად თვლით, მაშინ გირჩევთ, პირდაპირ წაიკითხოთ მეცნიერთა ნაშრომები. თუ გსურთ გაიგოთ მეტი ამ ფენომენის შესახებ, წაიკითხეთ სტივენ ჰოკინგის ნამუშევრები. მან ბევრი რამ გააკეთა მეცნიერებისთვის და განსაკუთრებით შავი ხვრელების სფეროში. შავი ხვრელების აორთქლება მის სახელს ატარებს. ის პედაგოგიური მიდგომის მომხრეა და ამიტომ მისი ყველა ნამუშევარი საშუალო ადამიანისთვისაც კი გასაგები იქნება.

წიგნები:
- "შავი ხვრელები და ახალგაზრდა სამყაროები" 1993 წ.
- "მსოფლიო მოკლედ 2001."
- « Მოკლე ისტორიასამყარო 2005"

განსაკუთრებით მინდა გირჩიოთ მისი პოპულარულ სამეცნიერო ფილმები, რომლებიც მკაფიო ენით მოგიყვებით არა მხოლოდ შავ ხვრელებს, არამედ ზოგადად სამყაროს შესახებ:
- "სტივენ ჰოკინგის სამყარო" - 6 ეპიზოდის სერია.
- "სამყაროს სიღრმეში სტივენ ჰოკინგთან ერთად" - 3 ეპიზოდის სერია.
ყველა ეს ფილმი რუსულად ითარგმნა და ხშირად ნაჩვენებია Discovery არხებზე.

Გმადლობთ ყურადღებისთვის!

უახლესი რჩევები მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განყოფილებიდან:

ეს რჩევა დაგეხმარა?თქვენ შეგიძლიათ დაეხმაროთ პროექტს მისი განვითარებისთვის თქვენი შეხედულებისამებრ ნებისმიერი თანხის შეწირვით. მაგალითად, 20 მანეთი. Ან მეტი:)