入り口中性子星とブラックホール。 超新星、中性子星、ブラックホール。 シングルとペア
重力は、これらの質問の多くの主要な主題です。 それは宇宙の決定的な力です。 惑星を軌道に乗せ、星と銀河を結び、宇宙の運命を決定します。17世紀にアイザックニュートンによって作成された重力の理論的記述は、火星、木星に飛ぶときの宇宙船の軌道を計算するのに十分正確なままです。以降。 しかし、1905年以降、アルバートアインシュタインが 特殊相対性理論 情報を瞬時に伝達することは不可能であるという相対性理論により、物理学者は、重力によって引き起こされる運動の速度が光速に近づくと、ニュートンの法則はもはや適切ではないことに気づきました。 しかし、アインシュタインの一般相対性理論（1916年に発表）は、重力が非常に強い状況でも一貫して説明しています。一般相対性理論は、20世紀の物理学の2つの柱の1つと見なされています。 2つ目は、量子論です。これは、原子とその原子核についての現代的な理解を予期したアイデアの革命です。 アインシュタインの知的な偉業は、量子論の先駆者とは異なり、実験的な問題という形でのインセンティブがなかったため、特に印象的でした。わずか50年後、天文学者は、最も特徴的な重力場が十分に強い物体を発見しました。理論の顕著な特徴は、アインシュタインを明らかにする可能性があります。 60年代初頭、非常に光度の高い物体（クエーサー）が発見されました。 それらは、星を輝かせる核融合よりもさらに効率的なエネルギー源を必要としているように見えました。 重力崩壊が最も魅力的な説明のようでした。 アメリカの理論家トーマス・ゴールドは興奮を表明し、それが理論家を捕らえました。 1963年にダラスで開催された相対論的天体物理学の新しいオブジェクトに関する最初の大きな会議での午後の講演で、彼は次のように述べています。 ！誰もが幸せです：自分の仕事が認められていると感じている相対論者、自分たちが存在すら知らなかった分野の専門家になったと感じている相対論者、活動分野を拡大している天体物理学者...これはすべてとても楽しいです、期待しましょう「これが正しいことです。」ラジオとX線天体物理学の新しい方法を使用した観測は、ゴールドの楽観主義を支持しました。 1950年代には、世界で最も優れた光学望遠鏡が米国、特にカリフォルニアに集中していました。 ヨーロッパからのこの動きは、気候的理由と経済的理由の両方によるものでした。 ただし、宇宙からの電波は雲を通過する可能性があるため、ヨーロッパやオーストラリアでは、気象の影響を受けずに電波天文学の新しい科学が発展する可能性があります。宇宙電波ノイズの最も強力な原因のいくつかが特定されています。 1つはかに星雲で、紀元前1054年に東部の天文学者が見た超新星爆発の残骸が拡大しています。 他の源は、私たちが今理解しているように、エネルギー生成が巨大なブラックホールの近くで起こった、遠くの銀河系外の物体でした。 これらの発見は予想外でした。 現在よく理解されている電波の放出の原因となる物理的プロセスは予測されていませんでした。電波天文学の最も顕著な予想外の成果は、1967年にアントニーヒューイッシュとジョスリンベルによって中性子星が発見されたことです。 これらの星は、いくつかの超新星爆発の後に中央に残された密な残骸です。 それらはパルサーのように発見されました。それらは回転し（時には1秒間に数回）、1回転ごとに1回視線を通過する強力な電波ビームを放出します。 中性子星の重要性はその極端にあります 体調：巨大な密度、強い磁場と重力場1969年、かに星雲の中心で非常に速い（30 Hz）パルサーが発見されました。 注意深い観察は、パルスの周波数が徐々に減少することを示しました。 星の回転のエネルギーが徐々に粒子の風に変換され、星雲が青い光で輝き続けるのは当然のことでした。 興味深いことに、パルサーの脈拍数（毎秒30）は非常に高いため、目はそれを一定の発生源と見なします。 もしそれが同じくらい明るいが、よりゆっくりと回転するなら-例えば、毎秒10回-この小さな星の驚くべき特性は、早くも70年前に発見されたかもしれません。 中性子が地球上で発見される前の1920年代に超高密度物質が発見された場合、20世紀の物理学の発展はどのように変化するでしょうか。 誰も知らないが、基礎物理学における天文学の重要性がもっと早く認識されていたことは間違いない。中性子星は偶然に発見された。 彼らがそのような強くて明確な無線パルスを発することを誰も予想していなかった。 1960年代初頭に理論家が中性子星を検出する最善の方法を尋ねられたとしたら、ほとんどの人はX線を探すことを提案したでしょう。 確かに、中性子星がはるかに小さな領域から通常の星と同じくらい多くのエネルギーを放射する場合、それらはX線を放出するのに十分に熱くなければなりません。 このように、X線天文学者は中性子星を発見するのに最適な位置にあるように見えましたが、宇宙物体からのX線は吸収されます 地球の大気、そして宇宙からのみ観察することができます。 電波天文学のようなX線天文学は、軍事技術と経験の使用の結果として開発に弾みをつけられました。 この分野では、米国の科学者、特に米国海軍調査研究所の故ハーバート・フリードマンと彼の同僚が主導権を握っています。 彼らの最初のロケット搭載X線検出器は、地面に落下する前に数分間しか機能しませんでした。 X線天文学は、NASAが数年にわたって情報を収集した最初のX線衛星を打ち上げた1970年代に大きな進歩を遂げました。 このプロジェクトとそれに続く多くのプロジェクトは、X線天文学が宇宙に重要な新しい窓を開いたことを示しています。X線は異常に高温のガス、特に 強力な情報源。 したがって、宇宙で最も熱く、最も強力なオブジェクトは、空のX線マップ上で際立っています。 それらの中には、少なくとも太陽の質量以上の質量が、直径が10キロメートルをわずかに超える体積に集中している中性子星があります。 それらにかかる重力は非常に強いため、相対論的補正は最大30％に達します。現在、星の残骸の中には、崩壊すると中性子星の密度を超えてブラックホールになり、時間と空間をさらに歪める可能性があると考えられています。中性子星より。 ブラックホールの地平線の内側を冒険する宇宙飛行士は、光信号をに送信することができなくなります 世界-まるで、光がその中を移動するよりも速く、空間自体が吸い込まれているように。 外部の観測者は宇宙飛行士の最終的な運命を知ることは決してありません。 彼には、内側に落ちる時計はだんだん遅くなるように見えます。 したがって、宇宙飛行士は、いわば地平線に釘付けになり、時間内に停止します。崩壊した物体の近くで時間がどのように歪むかを研究したロシアの理論家ヤコフ・ゼルドビッチとイゴール・ノビコフは、1960年代初頭に「凍った星」という用語を提案しました。 「ブラックホール」という用語は、ジョン・ホイーラーが「外部から落下する光と粒子がブラックホールに落下し、その質量と引力を増加させるだけである」と説明した1968年に造られました。ブラックホールは、星は、10から50キロまでの半径を持っています。 しかし今では、ほとんどの銀河の中心に、数百万、さらには数十億の太陽質量を持つブラックホールが存在するという説得力のある証拠があります。 それらのいくつかは、クエーサーとして現れます-それらが位置する銀河のすべての星よりも明るく輝くエネルギーの束、または宇宙の電波放射の強力な源として。 私たちの銀河の中心にあるブラックホールを含む他のものは、それほど活発ではありませんが、それらに近づく星の軌道に影響を与えます。ブラックホールは、外側から見た場合、標準化されたオブジェクトです。特定のブラックホールがどのように形成されたか、またはどのオブジェクトがそれによって飲み込まれたかを判断できます。 1963年、ニュージーランド人のロイカーは、崩壊する回転物体を記述したアインシュタイン方程式の解を発見しました。 「カーズソリューション」は非常に 重要性、理論家がそれがブラックホールの周りの時空を説明していることに気づいたとき。 崩壊するオブジェクトは、その質量とスピンを測定する2つの数値によって特徴付けられる標準化された状態にすぐになります。 1960年代に相対性理論を復活させるためにおそらく最も力を尽くした数学物理学者のロジャー・ペンローズは、次のように述べています。ブラックホールの発見は、アインシュタインの理論の最も顕著な結果をテストするための道を開いた。 このような物体からの放射は、主に高温ガスがらせん状に「重力井戸」に落下することによるものです。 それは強いドップラー効果を示し、また強い重力場のために追加の赤方偏移を持っています。 この放射、特にX線の分光学的研究により、ブラックホールに非常に近い流れを調べ、空間の形状が理論の予測と一致しているかどうかを判断することが可能になります。
ブラックホール、これは中性子星です。より正確には、ブラックホールは中性子星の種類の1つです。
中性子星のようなブラックホールは、中性子で構成されています。 また、これは中性子が自由状態にある中性子ガスではなく、原子核の密度を持つ非常に密度の高い物質です。
ブラックホールと中性子星は、星のガス圧がその重力収縮のバランスをとることができないときに、重力崩壊の結果として形成されます。 この場合、星は非常に小さいサイズと非常に高密度に収縮するため、電子が陽子に押し込まれ、中性子が形成されます。
自由中性子の平均寿命は約15分です（半減期は約10分です）。 したがって、中性子星やブラックホールの中性子は、原子核のように束縛状態にしかありません。 したがって、中性子星とブラックホールは、いわば、陽子が存在しない巨視的な次元の原子核です。
陽子がないことは、ブラックホールと原子核からの中性子星の違いの1つです。 2番目の違いは、通常の原子核では、中性子と陽子が核力の助けを借りて互いに「接着」されているという事実によるものです（いわゆる「強い」相互作用）。 そして、中性子星では、中性子は重力の助けを借りて「接着」されます。
事実、核力は中性子を互いに「接着」するために陽子も必要とします。 中性子だけで構成されるそのような原子核はありません。 少なくとも1つの陽子が必要です。 また、重力の場合、中性子を「接着」するために陽子は必要ありません。
重力と核力のもう1つの違いは、重力は長距離の相互作用であり、核力は短距離の相互作用であるということです。 したがって、原子核は巨視的なサイズにすることはできません。 ウランから始めて、すべての元素 周期表メンデレーエフは不安定な原子核を持っており、正に帯電した陽子が互いに反発し、大きな原子核を引き裂くために崩壊します。
第一に、重力は長距離であり、第二に、中性子星とブラックホールには正に帯電した陽子がないため、中性子星とブラックホールにはこの問題はありません。
中性子星と重力の影響下にあるブラックホールは、すべての中性子星（およびブラックホール）がそれらの軸の周りを回転するため、ボールの形、またはむしろ回転楕円体を持っています。 そして、数秒以下の回転周期で、十分に速くなります。
実は、中性子星とブラックホールは、重力の影響下での強い圧縮によって普通の星から形成されています。 したがって、トルクの保存則によれば、それらは非常に速く回転する必要があります。
ブラックホールや中性子星の表面は固体ですか？ 物質の集合体としての固体の意味ではなく、中性子雰囲気のない、ボールの透明な表面の意味で。 どうやら、はい、ブラックホールと中性子星は固体表面を持っています。 中性子大気と中性子液体。これらは自由状態の中性子であり、崩壊しなければならないことを意味します。
しかし、これは、たとえば、原子核の密度を持つ中性子の「生成物」をブラックホールや中性子星の表面に落とした場合、それが星の表面にとどまるという意味ではありません。 このような架空の「製品」は、すぐに中性子星とブラックホールの内部に「吸い込まれ」ます。
ブラックホールと中性子星の違い
ブラックホールの重力は、その表面の2番目の宇宙速度が光速を超えるようなものです。 したがって、ブラックホールの表面からの光は永遠に逃げることはできません 宇宙空間。 重力が光線を曲げて戻します。
ブラックホールの表面に光源がある場合、この光の光子は最初に飛んでいき、次に向きを変えてブラックホールの表面に戻ります。 または、これらの光子は楕円軌道のブラックホールを中心に回転し始めます。 後者はそのようなブラックホールで起こり、その表面では最初の宇宙速度が光速よりも遅くなります。 この場合、光子はブラックホールの表面から逃げることができますが、それはブラックホールの恒常的な伴侶になります。
そして、ブラックホールではない他のすべての中性子星の表面では、2番目の空間速度は光速よりも遅いです。 したがって、表面上そのような場合 中性子ホール光源があり、この光源からの光子は、双曲線軌道でそのような中性子星の表面を離れます。
これらすべての考慮事項が可視光だけでなく、あらゆる電磁放射にも当てはまることは明らかです。 つまり、可視光だけでなく、電波、赤外線、紫外線、X線、ガンマ線もブラックホールを離れることがあります。 これらの放射と波の光子ができる最大のことは、ブラックホールの周りで回転を開始することです。このブラックホールの場合、光の速度が星の表面の最初の宇宙速度よりも大きい場合です。
したがって、このような中性子星は「ブラックホール」と呼ばれます。 ブラックホールから飛び出すものはありませんが、ブラックホールに飛び込むものは何でもあります。 （ここでは、量子トンネリングによるブラックホールの蒸発は考慮されません。）
つまり、実際にはそこに空間に穴がないことは明らかです。 普通の中性子星の位置や普通の星の位置に宇宙に穴がないように。
サイエンスフィクション作家の本、ポピュラーサイエンスの出版物、テレビ番組にのみ、宇宙に穴が開いています。 出版物やテレビ番組は、流通と評価のコストを財政的に回収する必要があります。 したがって、彼らは、科学技術の現在の開発レベルでは検証できないが、いくつかの数学的モデルに現れる可能性があるような事実で、読者と視聴者を感情的に驚かせる必要があります。 （非専門家は通常、物理学の数学的モデルが常に二次的であり、物理学が実験科学であり、新しい実験データが出現するにつれて、物理オブジェクトの数学的モデルが将来変化する傾向があることを疑っていません。）
ブラックホールの表面に立つことができれば、見上げると星空の代わりに半透明の鏡が見えます。 つまり、周囲の空間（ブラックホールはそこに送られたすべての放射を受け取るため）と、重力に打ち勝つことができずに私たちに戻ってくる光の両方を見ることができます。 この光の戻りは、鏡の効果があります。
ブラックホールの表面にあるまったく同じ半透明の「鏡」は、他の種類の電磁放射（電波、X線、紫外線など）でも発生します。
白色矮星、中性子星、ブラックホールは 様々な形態恒星進化の最終段階。 若い星は、恒星内部で起こっている熱核反応からエネルギーを引き出します。 これらの反応は水素をヘリウムに変換します。 一定量の水素が使い果たされると、結果として生じるヘリウムコアは収縮し始めます。 星のさらなる進化は、その質量、またはチャンドラセカール限界と呼ばれる特定の臨界値とどのように相関するかに依存します。 星の質量がこの値よりも小さい場合、縮退した電子ガスの圧力は、その温度がそのような温度に達する前に、ヘリウムコアの圧縮（崩壊）を停止します 高い価値熱核反応が始まると、その間にヘリウムが炭素に変換されます。 その間、進化する星の外層は比較的速く流されます。 （惑星状星雲はこのように形成されると想定されています。）白色矮星は、多かれ少なかれ拡張された水素シェルに囲まれたヘリウムコアです。
より重い星では、ヘリウムが「燃え尽きる」までヘリウムコアは収縮し続けます。 ヘリウムを炭素に変換する過程で放出されるエネルギーは、コアがさらに収縮するのを防ぎますが、長くは続きません。 ヘリウムが完全に使い果たされた後、コアの圧縮が続きます。 温度が再び上昇し、他の核反応が始まり、原子核に蓄えられたエネルギーが使い果たされるまで続きます。 この時までに、星の核はすでに核の「灰」の役割を果たす純鉄で構成されています。 今、星のさらなる崩壊を防ぐことはできません-それはその物質の密度が原子核の密度に達するまで続きます。 星の中央領域での物質の急激な圧縮は、途方もない力の爆発を引き起こし、その結果、星の外層は途方もない速度で離れて飛んでいきます。 天文学者が超新星の現象と関連しているのはこれらの爆発です。
崩壊する星の残骸の運命は、その質量に依存します。 質量が約2.5M0（太陽の質量）未満の場合、中性子と陽子の「ゼロ」運動による圧力は、星のさらなる重力収縮を防ぐのに十分な大きさです。 物質の密度が原子核の密度と等しい（またはそれを超える）物体は、中性子星と呼ばれます。 それらの特性は、30年代にR.オッペンハイマーとG.ヴォルコフによって最初に研究されました。
ニュートンの理論によれば、崩壊する星の半径は有限時間でゼロに減少しますが、重力ポテンシャルは無期限に増加します。 アインシュタインの理論は別のシナリオを描いています。 光子の速度は、ブラックホールの中心に近づくにつれて低下し、次のようになります。 零。 これは、外部の観測者の観点から、ブラックホールに落ちる光子がその中心に到達することは決してないことを意味します。 物質の粒子は光子より速く動くことができないので、ブラックホールの半径は無限の時間でその限界値に達します。 さらに、ブラックホールの表面から放出された光子は、崩壊中に絶えず増加する赤方偏移を経験します。 外部の観測者の観点から、ブラックホールが形成されるオブジェクトは、最初は絶えず増加する速度で圧縮されます。 その後、その半径はますますゆっくりと減少し始めます。
内部のエネルギー源が不足していると、中性子星とブラックホールはすぐに冷えます。 そして、それらの表面積は非常に小さいので（ほんの数十平方キロメートル）、これらのオブジェクトの明るさは非常に低いと予想されるべきです。 確かに、中性子星やブラックホールの表面からの熱放射はまだ観測されていません。 ただし、一部の中性子星は非熱放射の強力な源です。 それはケンブリッジ大学の大学院生であるジョスリンベルによって1967年に発見されたいわゆるパルサーについて。 ベルは、振動する電波源の放射を研究するためにアントニー・ヒューイッシュによって開発された機器を使用して記録された電波信号を研究しました。 混沌としたちらつきの発生源の多くの記録の中で、彼女は、強度は異なるものの、明確な周期でバーストが繰り返されていることに気づきました。 より詳細な観察により、パルス繰り返しの正確に周期的な性質が確認され、他の記録を研究したときに、同じ特性を持つさらに2つのソースが発見されました。 観測と理論的分析は、パルサーが異常に強い磁場で急速に回転している中性子星であることを示しています。 放射の脈動性は、回転する中性子星の表面（またはその近く）の「ホットスポット」から出る光線のビームによるものです。 この放射線の詳細なメカニズムは、まだ科学者にとって謎です。
近接連星の一部であるいくつかの中性子星が発見されました。 X線の強力な源であるのはこれらの（そして他にはない）中性子星です。 近い連星を想像してみましょう。その1つの構成要素は巨星または超巨星であり、もう1つはコンパクト星です。 コンパクト星の重力場の作用下で、ガスは巨人の希薄な大気から流出する可能性があります。そのようなガスは、スペクトル分析法によってずっと前に発見された近接連星系で流れ、対応する理論的解釈を受けています。 バイナリシステムのコンパクト星が中性子星またはブラックホールである場合、システムの別のコンポーネントから逃げるガスの分子は非常に高いエネルギーに加速される可能性があります。 分子間の衝突による 運動エネルギーコンパクト星に降り注ぐガスは、最終的には熱と放射に変換されます。 推定によると、この場合に放出されるエネルギーは、このタイプの連星系で観測されたX線強度を完全に説明しています。
で 一般理論アインシュタインの相対性理論では、ブラックホールは彼の特殊相対性理論の超相対論的粒子と同じ場所を占めています。 しかし、超相対論的粒子の世界（高エネルギー物理学）が驚くべき現象でいっぱいである場合 重要な役割実験物理学や観測天文学では、ブラックホールに関連する現象はまだ驚くべきものです。 時間が経つにつれて、ブラックホール物理学は宇宙論にとって重要な結果を生み出すでしょうが、現在、この科学の分野は主に理論家にとっての「遊び場」です。 このことから、アインシュタインの重力理論はニュートンの理論よりも宇宙についての情報が少ないということになるのではないでしょうか。理論的にはそれよりもはるかに優れています。 全くない！ ニュートンの理論とは異なり、アインシュタインの理論は、実際の宇宙全体の自己矛盾のないモデルの基礎を形成し、この理論には多くの驚くべきテスト可能な予測があり、最後に、自由落下する非回転座標間の因果関係を提供しますフレームと分布、および空間空間での質量の移動。
宇宙では驚くべきことがたくさん起こり、その結果、新しい星が現れ、古い星が消え、ブラックホールが形成されます。 偉大なものの1つ 不思議な現象重力崩壊が起こり、星の進化が終わります。
恒星進化論は、星がその存在の間に（数百万年または数十億年）通過する変化のサイクルです。 その中の水素が終わり、ヘリウムに変わると、ヘリウムのコアが形成され、赤色巨星に変わり始めます。これは、光度の高い後期スペクトルクラスの星です。 それらの質量は太陽の質量の70倍になる可能性があります。 非常に明るい超巨星は極超巨星と呼ばれます。 高輝度に加えて、それらは異なります 短期存在。
崩壊の本質
この現象は、その重さが3つ以上の太陽質量（太陽の重さ）である星の進化の終点と考えられています。 この値は、天文学や物理学で他の宇宙体の重量を決定するために使用されます。 崩壊は、重力によって大きな質量を持つ巨大な宇宙体が非常に速く崩壊するときに発生します。
3つ以上の太陽質量の重さの星は、持続的な熱核反応に十分な物質を持っています。 物質が終わると、熱核反応も止まり、星は機械的に安定しなくなります。 これは、それらが超音速で中心に向かって収縮し始めるという事実につながります。
中性子星
星が収縮すると、これにより内圧が高まります。 それが重力収縮を止めるのに十分強くなると、中性子星が現れます。
このような宇宙体は単純な構造をしています。 星は地殻で覆われたコアで構成されており、電子と原子核から形成されています。 その厚さは約1kmで、宇宙にある他の物体に比べて比較的薄いです。
中性子星の重さは太陽の重さと同じです。 それらの違いは、半径が小さく、20km以内であるということです。 それらの内部では、原子核が相互作用して核物質を形成します。 中性子星がそれ以上収縮することを許さないのは、その側からの圧力です。 このタイプの星は非常に高い回転速度を持っています。 それらは1秒間に数百回転することができます。 誕生過程は、星の重力崩壊の間に起こる超新星爆発から始まります。
超新星
超新星爆発は現象です 急激な変化星の明るさ。 その後、星はゆっくりと徐々に消え始めます。 このようにして、重力崩壊の最終段階が終了します。 大変動全体が解放を伴う 多数エネルギー。
地球の住民は事後にのみこの現象を見ることができることに注意する必要があります。 光は、発生が起こってからずっと後に私たちの惑星に到達します。 これは超新星の性質を決定するのに困難を引き起こしました。
中性子星の冷却
中性子星を形成した重力収縮の終了後、その温度は非常に高くなります（太陽の温度よりはるかに高くなります）。 ニュートリノの冷却により星は冷えます。
数分以内に、それらの温度は100倍下がることがあります。 次の100年で-さらに10回。 それが減少した後、その冷却のプロセスは大幅に遅くなります。
Oppenheimer-Volkov制限
一方では、この指標は、重力が中性子ガスによって補償される中性子星の可能な最大重量を反映しています。 これにより、重力崩壊がブラックホールで終わるのを防ぎます。 一方、いわゆるオッペンハイマー・ボルコフ限界は、同時に、恒星進化の過程で形成されたブラックホールの重さの下限でもあります。
多くの不正確さのために、このパラメータの正確な値を決定することは困難です。 ただし、太陽質量は2.5〜3の範囲であると想定されています。 に この瞬間、科学者たちは、最も重い中性子星はJ0348+0432であると主張しています。 その重量は2つ以上の太陽質量です。 最も軽いブラックホールの重さは5-10太陽質量です。 天体物理学者は、これらのデータは実験的であり、現在知られている中性子星とブラックホールのみに関係していると主張し、より大きなものの存在の可能性を示唆しています。
ブラックホール
ブラックホールは、宇宙で見られる最も驚くべき現象の1つです。 それは、重力によって物体がそこから逃げることができない時空の領域です。 光の速度で動くことができる物体（光の量子自体を含む）でさえ、それを離れることはできません。 1967年まで、ブラックホールは「凍った星」、「崩壊した星」、「崩壊した星」と呼ばれていました。
ブラックホールには反対があります。 それはホワイトホールと呼ばれています。 ご存知のように、ブラックホールから抜け出すことは不可能です。 白人は侵入できません。
重力崩壊に加えて、銀河の中心または原始銀河の目の崩壊がブラックホールの形成の理由である可能性があります。 私たちの惑星のように、ビッグバンの結果としてブラックホールが現れたという理論もあります。 科学者はそれらをプライマリーと呼んでいます。
私たちの銀河には1つのブラックホールがあります。これは、天体物理学者によると、超大質量物体の重力崩壊によって形成されたものです。 科学者たちは、そのような穴が多くの銀河の中核を形成していると言います。
アメリカ合衆国の天文学者は、大きなブラックホールのサイズが大幅に過小評価されている可能性があることを示唆しています。 彼らの仮定は、星が私たちの惑星から5000万光年離れた場所にあるM87銀河を通過する速度に到達するためには、M87銀河の中心にあるブラックホールの質量が少なくとも必要であるという事実に基づいています。 65億の太陽質量。 現在、最大のブラックホールの重さは30億太陽質量、つまり半分以上であると一般に認められています。
ブラックホールの合成
これらの物体は核反応の結果として現れる可能性があるという理論があります。 科学者たちは彼らにクォンタムブラックギフトという名前を付けました。 それらの最小直径は10-18mであり、最小質量は10-5gです。
大型ハドロン衝突型加速器は、マイクロブラックホールを合成するために作られました。 その助けを借りて、ブラックホールを合成するだけでなく、シミュレートすることも可能であると想定されました ビッグ・バン、これにより、惑星地球を含む多くの宇宙オブジェクトの形成プロセスを再現することができます。 しかし、ブラックホールを作るのに十分なエネルギーがなかったため、実験は失敗しました。
「爆発するコアの残骸は、中性子星として知られています。 中性子星は非常に速く回転し、地球を通過するときに宇宙ビーコンの光のように見える光と電波を放出します。
これらの波の明るさの変動により、天文学者はそのような星をパルサーと呼ぶようになりました。 最速のパルサーは毎秒約1,000回転で回転します。」 （1）
「これまでに、200を超えるものが開かれました。 異なるが近い周波数でパルサーの放射を記録することにより、信号を次のように遅らせることができました。 より長い長さそれらまでの距離を決定するための波（星間物質の特定のプラズマ密度の仮定の下で）。 すべてのパルサーは100から25,000光年の距離にあります。つまり、それらは私たちの銀河に属し、飛行機の近くに集まっています。 天の川（図7）」。 （2）
ブラックホール
「星の質量が太陽の2倍である場合、その寿命の終わりまでに星は超新星として爆発する可能性がありますが、爆発後に残った物質の質量がまだ太陽の質量の2倍を超える場合は重力が圧縮に対する抵抗を完全に抑制するので、星は密集した小さな体に収縮しなければなりません。 科学者たちは、壊滅的な重力崩壊がブラックホールの出現につながるのはこの瞬間であると信じています。 彼らは、熱核反応が終わると、星はもはや安定した状態になり得ないと信じています。 それから、1つの避けられない道が巨大な星のために残ります：一般的で完全な圧縮（崩壊）の道、それを見えないブラックホールに変えます。
1939年、カリフォルニア大学バークレー校のR.オッペンハイマーと彼の大学院生スナイダーは、大量の冷たい物質の最終的な運命を明らかにすることに従事しました。 アインシュタインの一般相対性理論の最も印象的な結果の1つは、次のとおりです。大きな質量が崩壊し始めると、このプロセスを停止できず、質量はブラックホールに崩壊します。 たとえば、回転しない対称星が重力半径またはシュワルツシルト半径（その存在を最初に指摘したカールシュワルツシルトにちなんで名付けられた）として知られる臨界サイズに縮小し始めた場合。 星がこの半径に達した場合、それが崩壊を完了するのを妨げるものは何もありません。つまり、文字通りそれ自体に接近します。
何ですか 物理的特性「ブラックホール」と科学者はこれらの物体をどのように検出することを提案しますか？ 多くの科学者がこれらの質問について熟考してきました。 そのようなオブジェクトの検索に役立ついくつかの回答を受け取りました。
名前自体（ブラックホール）は、これが見えないオブジェクトのクラスであることを示唆しています。 彼らの重力場は非常に強いので、どういうわけかブラックホールに近づき、最も強力なサーチライトのビームをその表面から遠ざけることができれば、距離を超えない距離からでもこのサーチライトを見ることができなくなります。地球から太陽へ。 確かに、この強力なサーチライトに太陽のすべての光を集中させることができたとしても、光はブラックホールの重力場の影響を克服してその表面を離れることができなかったので、私たちはそれを見ることができませんでした。 そのため、このような表面は絶対事象の地平線と呼ばれます。 ブラックホールの境界を表しています。
科学者たちは、これらの珍しい物体は、ニュートンの重力の法則の枠内にとどまっている一方で、理解するのは簡単ではないことに注意しています。 ブラックホールの表面近くでは、重力が非常に強いため、通常のニュートンの法則はここでは適用されなくなります。 それらはアインシュタインの一般相対性理論の法則に置き換えられるべきです。 アインシュタインの理論の3つの結果の1つによると、巨大な物体を残すと、光は星の重力場を克服するためにエネルギーを失うため、赤方偏移を経験する必要があります。 のような密な星から来る放射 白色矮星-シリウスAの衛星-スペクトルの赤い領域にわずかにシフトしているだけです。 星の密度が高いほど、このシフトは大きくなるため、スペクトルの可視領域の放射は、超高密度の星からはまったく発生しません。 しかし、その圧縮の結果として星の重力作用が増加する場合、重力は非常に大きいので、光は星からまったく離れることができません。 したがって、どの観測者にとっても、ブラックホールを見る可能性は完全に排除されます！ しかし、自然に疑問が生じます。それが見えない場合、どうすればそれを検出できるでしょうか。 この質問に答えるために、科学者は巧妙なトリックに頼ります。 RuffiniとWheelerはこの問題を徹底的に研究し、見えないが少なくともブラックホールを検出するためのいくつかの方法を提案しました。 いつから始めましょう ブラックホール重力崩壊の過程で生まれ、光速で宇宙を横切る可能性のある重力波を放出する必要があります。 短時間地球の近くの空間の幾何学を歪めます。 この歪みは、互いにかなりの距離を置いて地面に配置された同一の機器に同時に作用する重力波の形で現れます。 重力放射は、重力崩壊を受けている星から来ている可能性があります。 内の場合 普通の生活星は回転し、その後、縮んでどんどん小さくなり、角運動量を維持しながら、どんどん速く回転します。 最後に、赤道での移動速度が光速、つまり可能な最大速度に近づく段階に達する可能性があります。 この場合、星はひどく変形し、物質の一部を放出する可能性があります。 このような変形により、エネルギーは毎秒約1000回の振動（1000 Hz）の周波数の重力波の形で星から逃げることができます。
ロンドン大学バークベックカレッジの数学教授であるロジャーペンローズは、ブラックホールの崩壊と形成の奇妙な事例を検討しました。 彼は、ブラックホールが消えて、別の宇宙で別の時に現れると想定しています。 さらに、彼は、重力崩壊中のブラックホールの誕生は、時空の幾何学で何か異常が起こっていることの重要な兆候であると主張しています。 ペンローズの研究によると、崩壊は（ラテン語の特異点からの）特異点の形成で終了します。つまり、オブジェクトの次元がゼロになり、密度が無限に続く必要があります。 最後の条件は、別の宇宙が私たちの特異点に近づくことを可能にし、特異点がこの新しい宇宙に移る可能性があります。 それは私たち自身の宇宙のどこかに現れるかもしれません。
一部の科学者は、ブラックホールの形成を、一般相対性理論が最終的に宇宙に起こり得ると予測したものの小さなモデルと見なしています。 膨張し続ける宇宙で私たちができることは一般に認められており、科学の最も重要で差し迫った問題の1つは、宇宙の性質、その過去と未来に関するものです。 間違いなく、現代の観測結果はすべて、宇宙の膨張を示しています。 しかし、今日では最も トリッキーな質問つまり、この膨張の速度は遅くなります。もしそうなら、宇宙は数百億年で収縮し、特異点を形成します。 どうやら、いつの日か私たちは宇宙がどの道をたどるかを理解することができるでしょう、しかしおそらくもっと早く、ブラックホールが生まれたときに漏れる情報とそれらを研究することによって 物理法則彼らの運命を支配することで、私たちは宇宙の最終的な運命を予測することができるでしょう（図8）。」 （1）