Kara delik: İçinde ne var? İlginç gerçekler ve araştırma. Kara deliklerin inanılmaz tarihi

Uzay araştırmaları ile ilgili popüler bilim filmleri yapmaya yönelik ilginin nispeten yakın zamanda artması nedeniyle, modern izleyici tekillik veya kara delik gibi fenomenler hakkında çok şey duymuştur. Bununla birlikte, filmler açıkça bu fenomenlerin tam doğasını ortaya çıkarmaz ve hatta bazen daha büyük etki için inşa edilmiş bilimsel teorileri çarpıtır. Bu nedenle pek çok sunum modern insanlar Bu fenomenler hakkında ya tamamen yüzeysel olarak ya da tamamen hatalı olarak. Ortaya çıkan sorunun çözümlerinden biri, mevcut araştırma sonuçlarını anlamaya çalışacağımız ve şu soruyu cevaplayacağımız bu makale - kara delik nedir?

1784'te İngiliz rahip ve doğa bilimci John Michell, Kraliyet Cemiyeti'ne yazdığı bir mektupta, ikinci kozmik hızın ışık hızını aşacağı kadar güçlü bir çekimsel çekime sahip varsayımsal bir kütleli cisimden ilk kez bahsetti. İkinci kozmik hız, nispeten küçük bir cismin bir gök cismi üzerindeki yerçekimi çekimini yenmek ve bu cismin etrafındaki kapalı yörüngeyi terk etmek için ihtiyaç duyacağı hızdır. Hesaplarına göre, Güneş yoğunluğuna ve 500 güneş yarıçapı yarıçapına sahip bir cismin yüzeyinde ışık hızına eşit ikinci bir kozmik hız olacaktır. Bu durumda, ışık bile böyle bir cismin yüzeyinden ayrılmayacaktır ve bu nedenle bu cisim yalnızca gelen ışığı emecek ve gözlemciye görünmez kalacaktır - karanlık uzayın arka planına karşı bir tür siyah nokta.

Bununla birlikte, Michell tarafından önerilen süper kütleli bir cisim kavramı, Einstein'ın çalışmasına kadar pek ilgi görmedi. İkincisinin ışık hızını, bilgi transferinin sınırlayıcı hızı olarak tanımladığını hatırlayın. Ayrıca Einstein, ışık hızına yakın hızlar için yerçekimi teorisini genişletti (). Sonuç olarak, Newton teorisini kara deliklere uygulamak artık geçerli değildi.

Einstein'ın denklemi

Kara deliklere genel göreliliğin uygulanmasının ve Einstein'ın denklemlerinin çözülmesinin bir sonucu olarak, yalnızca üç tane olan bir kara deliğin ana parametreleri ortaya çıktı: kütle, elektrik yükü ve açısal momentum. Temel bir monografi yaratan Hintli astrofizikçi Subramanyan Chandrasekhar'ın önemli katkısına dikkat edilmelidir: "Kara Deliklerin Matematiksel Teorisi".

Böylece, Einstein denklemlerinin çözümü, dört olası kara delik türü için dört seçenekle temsil edilir:

• Dönmesi ve yükü olmayan bir kara delik, Schwarzschild çözümüdür. Einstein'ın denklemlerini kullanan, ancak vücudun üç parametresinden ikisini hesaba katmayan bir kara deliğin (1916) ilk tanımlarından biri. Alman fizikçi Karl Schwarzschild'in çözümü, küresel bir kütleli cismin dış yerçekimi alanını hesaplamanıza izin veriyor. Alman bilim adamının kara delik kavramının bir özelliği, bir olay ufkunun ve onun arkasındaki ufkun varlığıdır. Schwarzschild ayrıca, belirli bir kütleye sahip bir cisim için olay ufkunun yerleştirileceği kürenin yarıçapını belirleyen, adını alan yerçekimi yarıçapını da hesapladı.
• Yüklü dönüşü olmayan bir kara delik Reisner-Nordström çözümüdür. Bir kara deliğin olası elektrik yükünü hesaba katarak 1916-1918'de ortaya atılan bir çözüm. Bu yük keyfi olarak büyük olamaz ve ortaya çıkan elektriksel itme nedeniyle sınırlıdır. İkincisi, yerçekimi çekimi ile telafi edilmelidir.
• Dönen ve yüksüz bir kara delik - Kerr'in çözümü (1963). Dönen bir Kerr kara deliği, ergosfer denilen şeyin varlığıyla statik olandan farklıdır (bu ve bir kara deliğin diğer bileşenleri hakkında daha fazla bilgi edinin).
• Dönme ve şarjlı BH - Kerr-Newman çözümü. Bu çözüm 1965'te hesaplandı ve şu anda en eksiksiz olanı, çünkü üç kara delik parametresini de hesaba katıyor. Ancak yine de doğadaki kara deliklerin önemsiz bir yüke sahip olduğu varsayılmaktadır.

Bir kara deliğin oluşumu

Bir kara deliğin nasıl oluştuğu ve ortaya çıktığı hakkında, en ünlüsü, kütleçekimsel çöküşün bir sonucu olarak yeterli kütleye sahip bir yıldızın ortaya çıkması olan birkaç teori vardır. Böyle bir sıkıştırma, kütlesi üçten fazla güneş kütlesi olan yıldızların evrimini sonlandırabilir. Bu tür yıldızların içindeki termonükleer reaksiyonların tamamlanmasından sonra, hızla küçülmeye başlarlar ve süper yoğun olana dönüşürler. Bir nötron yıldızının gazının basıncı yerçekimi kuvvetlerini telafi edemezse, yani yıldızın kütlesi sözde üstesinden gelir. Oppenheimer-Volkov sınırı, sonra çöküş devam eder ve maddenin büzülerek bir kara deliğe dönüşmesine neden olur.

Bir kara deliğin doğuşunu anlatan ikinci senaryo, protogalaktik gazın, yani bir galaksiye veya bir tür kümeye dönüşme aşamasında olan yıldızlararası gazın sıkıştırılmasıdır. Aynı yerçekimi kuvvetlerini telafi etmek için yetersiz iç basınç durumunda bir kara delik ortaya çıkabilir.

Diğer iki senaryo varsayımsal kalır:

• Sonuç olarak bir kara deliğin oluşumu - sözde. ilkel kara delikler.
• Yüksek enerjilerde nükleer reaksiyonların bir sonucu olarak meydana gelir. Bu tür reaksiyonların bir örneği, çarpıştırıcılar üzerinde yapılan deneylerdir.

Kara deliklerin yapısı ve fiziği

Schwarzschild'e göre bir kara deliğin yapısı, daha önce bahsedilen sadece iki unsuru içerir: bir kara deliğin tekilliği ve olay ufku. Tekillikten kısaca bahsedecek olursak, onun üzerinden düz bir çizgi çekmenin imkansız olduğu ve ayrıca mevcut olanların çoğunun tekil olduğu belirtilebilir. fiziksel teorilerçalışmıyor. Böylece, tekilliğin fiziği bugün bilim adamları için bir gizem olmaya devam ediyor. Bir kara deliğin tanımı, fiziksel bir nesnenin sınırlarının ötesine geri dönme yeteneğini kaybettiği ve açık bir şekilde bir kara deliğin tekilliğine “düştüğü” belirli bir sınırdır.

Bir kara deliğin yapısı, Kerr çözümü durumunda, yani BH rotasyonunun varlığında biraz daha karmaşık hale gelir. Kerr'in çözümü, deliğin bir ergosfere sahip olduğunu ima ediyor. Ergosfer - olay ufkunun dışında bulunan ve içinde tüm cisimlerin kara deliğin dönüş yönünde hareket ettiği belirli bir alan. Bu alan henüz heyecan verici değil ve olay ufkunun aksine oradan ayrılmak mümkün. Ergosfer, muhtemelen, büyük kütlelerin etrafında dönen bir maddeyi temsil eden bir toplama diskinin bir tür analogudur. Statik bir Schwarzschild kara deliği bir kara küre olarak temsil edilirse, o zaman bir ergosferin varlığından dolayı Kerry kara deliği, eski zamanlarda çizimlerde kara delikler gördüğümüz şeklinde bir oblate elipsoid şekline sahiptir. filmler veya video oyunları.

• Bir kara deliğin ağırlığı ne kadardır? – Bir kara deliğin görünümüne ilişkin en büyük teorik malzeme, bir yıldızın çökmesi sonucu ortaya çıkması senaryosu için mevcuttur. Bu durumda, bir nötron yıldızının maksimum kütlesi ve bir kara deliğin minimum kütlesi, BH kütlesinin alt sınırının 2.5 - 3 güneş kütlesi olduğu Oppenheimer - Volkov limiti ile belirlenir. Şimdiye kadar keşfedilen en ağır kara delik (NGC 4889 galaksisinde) 21 milyar güneş kütlesi kütlesine sahiptir. Bununla birlikte, çarpıştırıcılardaki gibi yüksek enerjilerdeki nükleer reaksiyonlardan varsayımsal olarak ortaya çıkan kara delikleri unutmamak gerekir. Bu tür kuantum kara deliklerin, diğer bir deyişle "Planck kara deliklerinin" kütlesi, 2 10 -5 g mertebesindedir.
• Kara delik boyutu. Minimum BH yarıçapı, minimum kütleden (2,5 – 3 güneş kütlesi) hesaplanabilir. Güneş'in yerçekimi yarıçapı, yani olay ufkunun olacağı alan yaklaşık 2.95 km ise, o zaman 3 güneş kütlesi BH'nin minimum yarıçapı yaklaşık dokuz kilometre olacaktır. Bu tür nispeten küçük boyutlar, etrafındaki her şeyi çeken büyük nesneler söz konusu olduğunda kafaya sığmaz. Ancak kuantum kara delikler için yarıçap -10 −35 m'dir.
• Bir kara deliğin ortalama yoğunluğu iki parametreye bağlıdır: kütle ve yarıçap. Kütlesi yaklaşık üç güneş kütlesi olan bir kara deliğin yoğunluğu yaklaşık 6 10 26 kg/m³ iken suyun yoğunluğu 1000 kg/m³'tür. Ancak bu kadar küçük kara delikler bilim adamları tarafından bulunamadı. Tespit edilen BH'lerin çoğu, 105 güneş kütlesinden daha büyük kütlelere sahiptir. Kara delik ne kadar büyükse yoğunluğunun o kadar düşük olduğuna göre ilginç bir model var. Bu durumda, kütlede 11 büyüklük mertebesi bir değişiklik, yoğunlukta 22 büyüklük mertebesi bir değişiklik gerektirir. Böylece, kütlesi 1 ·10 9 güneş kütlesi olan bir kara delik, altının yoğunluğundan bir eksik olan 18,5 kg/m³ yoğunluğa sahiptir. Ve kütlesi 10 10 güneş kütlesinden fazla olan kara delikler, havanın yoğunluğundan daha az ortalama yoğunluğa sahip olabilir. Bu hesaplamalara dayanarak, karadelik oluşumunun maddenin sıkışması nedeniyle değil, büyük miktarda maddenin belirli bir hacimde birikmesi sonucu oluştuğunu varsaymak mantıklıdır. Kuantum kara delikler durumunda yoğunlukları yaklaşık 10 94 kg/m³ olabilir.
• Bir kara deliğin sıcaklığı da kütlesiyle ters orantılıdır. Verilen sıcaklık ile doğrudan ilişkilidir. Bu radyasyonun spektrumu, tamamen siyah bir cismin, yani gelen tüm ışımayı emen bir cismin tayfı ile örtüşür. Bir kara cismin radyasyon spektrumu sadece sıcaklığına bağlıdır, o zaman bir kara deliğin sıcaklığı Hawking radyasyon spektrumundan belirlenebilir. Yukarıda bahsedildiği gibi, bu radyasyon ne kadar güçlüyse, kara delik o kadar küçüktür. Aynı zamanda, Hawking radyasyonu henüz gökbilimciler tarafından gözlemlenmediği için varsayımsal olarak kalıyor. Bundan, Hawking radyasyonu varsa, gözlemlenen BH'lerin sıcaklığı o kadar düşüktür ki, belirtilen radyasyonu tespit etmeye izin vermez. Hesaplamalara göre, kütlesi Güneş'in kütlesi kadar olan bir deliğin sıcaklığı bile ihmal edilebilecek kadar küçüktür (1 10 -7 K veya -272°C). Kuantum kara deliklerin sıcaklığı yaklaşık 10 12 K'ye ulaşabilir ve hızlı buharlaşmalarıyla (yaklaşık 1.5 dakika), bu tür BH'ler on milyon atom bombası mertebesinde enerji yayabilir. Ancak neyse ki, bu tür varsayımsal nesnelerin yaratılması, bugün Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda elde edilenden 10 14 kat daha fazla enerji gerektirecektir. Ayrıca, bu tür fenomenler gökbilimciler tarafından hiç gözlemlenmedi.

CHD nelerden yapılmıştır?

Başka bir soru hem bilim adamlarını hem de sadece astrofiziğe düşkün olanları endişelendiriyor - bir kara delik nelerden oluşur? Herhangi bir kara deliği çevreleyen olay ufkunun ötesine bakmak mümkün olmadığı için bu sorunun tek bir cevabı yok. Ek olarak, daha önce belirtildiği gibi, bir kara deliğin teorik modelleri, bileşenlerinden sadece 3'ünü sağlar: ergosfer, olay ufku ve tekillik. Ergosferde yalnızca kara deliğin çektiği ve şimdi onun etrafında dönen nesnelerin - çeşitli kozmik cisimler ve kozmik gaz - olduğunu varsaymak mantıklıdır. Olay ufku, bir kez ötesine geçtiğinde, aynı kozmik cisimlerin geri dönülmez bir şekilde kara deliğin son ana bileşenine - tekilliğe doğru çekildiği ince, örtük bir sınırdır. Tekilliğin doğası bugün çalışılmamıştır ve bileşimi hakkında konuşmak için henüz çok erkendir.

Bazı varsayımlara göre, bir kara delik nötronlardan oluşabilir. Bir yıldızın bir nötron yıldızına sıkıştırılmasının bir sonucu olarak bir kara deliğin meydana gelme senaryosunu takip edersek, daha sonraki sıkıştırma ile, muhtemelen, kara deliğin ana kısmı, nötron yıldızı olan nötronlardan oluşur. kendisi oluşur. basit kelimelerle: Bir yıldız çöktüğünde, atomları, elektronların protonlarla birleşerek nötronları oluşturacak şekilde sıkıştırılır. Böyle bir tepkime doğada gerçekten olur, bir nötron oluşumuyla birlikte nötrino emisyonu meydana gelir. Ancak bunlar sadece tahmin.

Bir kara deliğe düşerseniz ne olur?

Astrofiziksel bir kara deliğe düşmek vücudun gerilmesine neden olur. Bir kara deliğe giden varsayımsal bir intihar astronotunu düşünün, ayakları önce uzay giysisinden başka bir şey giymez. Olay ufkunu geçen astronot, artık geri dönme fırsatı olmamasına rağmen herhangi bir değişiklik fark etmeyecektir. Bir noktada astronot, vücudunun deformasyonunun oluşmaya başlayacağı bir noktaya (olay ufkunun biraz gerisinde) ulaşacaktır. Bir kara deliğin yerçekimi alanı tekdüze olmadığından ve merkeze doğru artan bir kuvvet gradyanı ile temsil edildiğinden, astronotun bacakları, örneğin kafasından belirgin şekilde daha büyük bir yerçekimi etkisine maruz kalacaktır. Ardından, yerçekimi veya daha doğrusu gelgit kuvvetleri nedeniyle bacaklar daha hızlı “düşecektir”. Böylece, vücut yavaş yavaş uzamaya başlar. Bu fenomeni tanımlamak için, astrofizikçiler oldukça yaratıcı bir terim buldular - spagettifikasyon. Vücudun daha fazla gerilmesi, muhtemelen onu atomlara ayrıştıracak ve er ya da geç bir tekilliğe ulaşacaktır. Bir kişinin bu durumda nasıl hissedeceğini yalnızca tahmin edebilirsiniz. Vücudu germenin etkisinin kara deliğin kütlesi ile ters orantılı olduğunu belirtmekte fayda var. Yani, üç Güneş kütlesine sahip bir BH vücudu anında gerer/kırarsa, süper kütleli kara deliğin gelgit kuvvetleri daha düşük olacaktır ve bazı fiziksel malzemelerin yapılarını kaybetmeden böyle bir deformasyona “tahammül edebileceği” yönünde öneriler vardır.

Bildiğiniz gibi, büyük nesnelerin yakınında zaman daha yavaş akar, bu da bir intihar astronotunun zamanının dünyalılardan çok daha yavaş akacağı anlamına gelir. Bu durumda, belki de sadece arkadaşlarından değil, Dünya'nın kendisinden de uzun yaşayacak. Bir astronot için zamanın ne kadar yavaşlayacağını belirlemek için hesaplamalar gerekecektir, ancak yukarıdan bakıldığında, astronotun kara deliğe çok yavaş düşeceği ve vücudunun başladığı anı göremeyecek kadar yaşayamayacağı varsayılabilir. deforme etmek.

Dışarıdaki bir gözlemci için olay ufkuna kadar uçan tüm cisimlerin görüntüleri kaybolana kadar bu ufkun kenarında kalacakları dikkat çekicidir. Bu fenomenin nedeni yerçekimi kırmızıya kaymadır. Biraz sadeleştirecek olursak, olay ufkunda "donmuş" bir intihar astronotunun vücuduna düşen ışığın, zamanının yavaşlaması nedeniyle frekansını değiştireceğini söyleyebiliriz. Gibi zaman çalışır daha yavaş, ışığın frekansı azalacak ve dalga boyu artacaktır. Bu fenomenin bir sonucu olarak, çıkışta, yani harici bir gözlemci için ışık yavaş yavaş düşük frekansa - kırmızıya doğru kayacaktır. İntihar astronotu, gözlemciden neredeyse fark edilmeden de olsa uzaklaştıkça ve zamanı giderek daha yavaş akarken, spektrum boyunca bir ışık kayması gerçekleşecektir. Böylece, vücudundan yansıyan ışık kısa sürede görünür spektrumun ötesine geçecek (görüntü kaybolacak) ve gelecekte astronotun vücudu sadece kızılötesi bölgede, daha sonra radyo frekansında yakalanabilecek ve sonuç olarak, radyasyon tamamen zor olacaktır.

Yukarıda yazılanlara rağmen, çok büyük süper kütleli karadeliklerde gelgit kuvvetlerinin mesafe ile çok fazla değişmediği ve düşen cisim üzerinde neredeyse üniform olarak hareket ettiği varsayılmaktadır. Bu durumda düşen uzay gemisi yapısını koruyacaktı. Makul bir soru ortaya çıkıyor - kara delik nereye gidiyor? Bu soru, bazı bilim adamlarının solucan delikleri ve kara delikler gibi iki fenomeni birbirine bağlayan çalışmalarıyla yanıtlanabilir.

1935'te, Albert Einstein ve Nathan Rosen, dikkate alarak, iki uzay-zaman noktasını ikincisinin önemli eğrilik yerlerinde - Einstein-Rosen köprüsünü birbirine bağlayan sözde solucan deliklerinin varlığı hakkında bir hipotez ortaya koydular. veya solucan deliği. Böylesine güçlü bir uzay eğriliği için, kara deliklerin mükemmel bir şekilde başa çıkacağı rolüyle devasa bir kütleye sahip bedenler gerekli olacaktır.

Einstein-Rosen Köprüsü - aşılmaz bir solucan deliği olarak kabul edilir, çünkü küçük boyutlu ve kararsızdır.

Kara ve beyaz delikler teorisi içinde geçilebilir bir solucan deliği mümkündür. Beyaz deliğin kara deliğe düşen bilginin çıktısı olduğu yer. Beyaz delik, genel görelilik çerçevesinde tanımlanır, ancak bugün varsayımsal kalır ve keşfedilmemiştir. Amerikalı bilim adamları Kip Thorne ve yüksek lisans öğrencisi Mike Morris tarafından bir başka solucan deliği modeli önerildi. Bununla birlikte, Morris-Thorn solucan deliği durumunda olduğu gibi, kara ve beyaz delikler durumunda olduğu gibi, seyahat olasılığı, negatif enerjiye sahip ve aynı zamanda varsayımsal kalan sözde egzotik maddenin varlığını gerektirir.

Evrendeki kara delikler

Kara deliklerin varlığı nispeten yakın zamanda doğrulandı (Eylül 2015), ancak o zamandan önce kara deliklerin doğası hakkında birçok teorik materyalin yanı sıra bir kara deliğin rolü için birçok aday nesne vardı. Her şeyden önce, fenomenin doğası onlara bağlı olduğundan, kara deliğin boyutları dikkate alınmalıdır:

• yıldız kütleli kara delik. Bu tür nesneler bir yıldızın çökmesi sonucu oluşur. Daha önce de belirtildiği gibi, böyle bir kara delik oluşturabilecek bir cismin minimum kütlesi 2.5 - 3 güneş kütlesidir.
• Orta kütleli kara delikler. Gaz birikimleri, komşu bir yıldız (iki yıldızlı sistemlerde) ve diğer kozmik cisimler gibi yakındaki nesnelerin emilmesi nedeniyle artan koşullu bir ara kara delik türü.
• Süper kütleli kara delik. 10 5 -10 10 güneş kütlesine sahip kompakt nesneler. Bu tür BH'lerin ayırt edici özellikleri, daha önce tartışılan zayıf gelgit kuvvetlerinin yanı sıra paradoksal olarak düşük yoğunluktur. Samanyolu galaksimizin (Yay A*, Sgr A*) ve diğer birçok galaksinin merkezinde bulunan bu süper kütleli kara deliktir.

KKH için adaylar

En yakın kara delik veya daha doğrusu bir kara delik rolü için aday, Güneş'ten 3000 ışıkyılı uzaklıkta (galaksimizde) bulunan bir nesnedir (V616 Unicorn). İki bileşenden oluşur: kütlesi güneş kütlesinin yarısı olan bir yıldız ve kütlesi 3-5 güneş kütlesi olan görünmez bir küçük gövde. Bu nesnenin yıldız kütlesine sahip küçük bir kara delik olduğu ortaya çıkarsa, o zaman en yakın kara delik olacaktır.

Bu nesneden sonra en yakın ikinci kara delik, karadelik rolüne ilk aday olan Cyg X-1'dir (Cyg X-1). Uzaklığı yaklaşık 6070 ışıkyılıdır. Oldukça iyi çalışılmış: 14,8 güneş kütlesi kütlesine ve yaklaşık 26 km'lik bir olay ufku yarıçapına sahiptir.

Bazı kaynaklara göre, karadeliğin rolüne en yakın başka bir aday, 1999'daki tahminlere göre 1600 ışıkyılı uzaklıkta bulunan V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) yıldız sistemindeki bir cisim olabilir. Ancak daha sonraki çalışmalar bu mesafeyi en az 15 kat artırdı.

Galaksimizde kaç tane kara delik var?

Bu sorunun kesin bir cevabı yok, çünkü onları gözlemlemek oldukça zor ve gökyüzünün tüm çalışması boyunca bilim adamları, içinde yaklaşık bir düzine kara delik tespit etmeyi başardılar. Samanyolu. Hesaplamalara dalmadan, galaksimizde yaklaşık 100 - 400 milyar yıldız olduğunu ve her bininci yıldızın bir kara delik oluşturacak kadar kütleye sahip olduğunu not ediyoruz. Samanyolu'nun varlığı sırasında milyonlarca kara deliğin oluşmuş olması muhtemeldir. Dev kara delikleri kaydetmek daha kolay olduğu için, galaksimizdeki BH'lerin çoğunun süper kütleli olmadığını varsaymak mantıklıdır. NASA'nın 2005 yılındaki araştırmasının, galaksinin merkezinde yörüngede dönen tam bir kara delik sürüsünün (10-20 bin) varlığını öne sürmesi dikkat çekicidir. Buna ek olarak, 2016'da Japon astrofizikçiler nesnenin * yakınında büyük bir uydu keşfettiler - Samanyolu'nun çekirdeği olan bir kara delik. Bu cismin küçük yarıçapı (0.15 ışıkyılı) ve devasa kütlesi (100.000 güneş kütlesi) nedeniyle bilim adamları bu cismin de süper kütleli bir kara delik olduğunu öne sürüyorlar.

Galaksimizin çekirdeği, Samanyolu'nun kara deliği (Yay A *, Sgr A * veya Yay A *) süper kütlelidir ve 4.31 106 güneş kütlesi kütlesine ve 0.00071 ışıkyılı (6.25 ışık saati) yarıçapına sahiptir. veya 6.75 milyar km). Yay A*'nın etrafındaki küme ile birlikte sıcaklığı yaklaşık 1 10 7 K'dir.

En büyük kara delik

Bilim adamlarının evrende tespit edebildikleri en büyük kara delik, Dünya'dan 1,2·10 10 ışıkyılı uzaklıkta, S5 0014+81 galaksisinin merkezinde bulunan süper kütleli bir kara delik olan FSRQ blazar'dır. Swift uzay gözlemevi kullanılarak yapılan ön gözlem sonuçlarına göre, kara deliğin kütlesi 40 milyar (40 10 9) güneş kütlesiydi ve böyle bir deliğin Schwarzschild yarıçapı 118,35 milyar kilometre (0,013 ışıkyılı) idi. Ayrıca hesaplamalara göre 12,1 milyar yıl önce (Big Bang'den 1,6 milyar yıl sonra) ortaya çıkmıştır. Bu dev kara delik, etrafındaki maddeyi emmezse, o zaman karadeliklerin çağını görecek - Evrenin gelişimindeki dönemlerden biri, bu sırada kara deliklerin içinde hakim olacak. S5 0014+81 galaksisinin çekirdeği büyümeye devam ederse, Evrende var olacak son kara deliklerden biri olacak.

Bilinen diğer iki karadelik, isimlendirilmese de, varlıklarını deneysel olarak doğruladıkları ve yerçekimi çalışması için önemli sonuçlar verdikleri için karadelik çalışmaları için büyük önem taşıyor. İki kara deliğin bire çarpışması olarak adlandırılan GW150914 olayından bahsediyoruz. Bu etkinliğin kayıt olmasına izin verildi.

Kara deliklerin tespiti

Kara delikleri tespit etme yöntemlerini düşünmeden önce, şu soruya cevap verilmelidir - kara delik neden karadır? - bunun cevabı astrofizik ve kozmolojide derin bilgi gerektirmez. Gerçek şu ki, bir kara delik, üzerine düşen tüm radyasyonu emer ve varsayımı hesaba katmazsanız hiç yaymaz. Bu fenomeni daha ayrıntılı olarak ele alırsak, karadeliklerin içinde elektromanyetik radyasyon şeklinde enerji salınımına yol açan hiçbir süreç olmadığını varsayabiliriz. O zaman kara delik yayılırsa, o zaman Hawking spektrumundadır (bu, ısıtılmış, kesinlikle kara bir cismin spektrumuna denk gelir). Bununla birlikte, daha önce belirtildiği gibi, bu radyasyon tespit edilmedi, bu da tamamen düşük bir kara delik sıcaklığına işaret ediyor.

Genel olarak kabul edilen başka bir teori, elektromanyetik radyasyonun olay ufkunu terk etme yeteneğine sahip olmadığını söylüyor. Fotonların (ışık parçacıkları) büyük nesneler tarafından çekilmemesi muhtemeldir, çünkü teoriye göre kendilerinin kütlesi yoktur. Bununla birlikte, kara delik hala uzay-zamanın bozulması yoluyla ışığın fotonlarını "çekiyor". Uzayda bir kara deliği uzay-zamanın pürüzsüz yüzeyinde bir tür çöküntü olarak hayal edersek, kara deliğin merkezinden, ışığın artık ondan uzaklaşamayacağı belirli bir mesafe vardır. . Yani, kabaca konuşursak, ışık "dip" bile olmayan "çukura" "düşmeye" başlar.

Ek olarak, kütleçekimsel kırmızıya kaymanın etkisi göz önüne alındığında, bir karadelikteki ışığın frekansını kaybetmesi, spektrum boyunca düşük frekanslı uzun dalga radyasyonu bölgesine kayması ve enerjiyi tamamen kaybetmesine kadar olasıdır.

Yani bir kara delik karadır ve bu nedenle uzayda tespit edilmesi zordur.

Algılama yöntemleri

Gökbilimcilerin bir kara deliği tespit etmek için kullandıkları yöntemleri düşünün:

Yukarıda bahsedilen yöntemlere ek olarak, bilim adamları genellikle kara delikler ve gibi nesneleri ilişkilendirir. Kuasarlar, Evrendeki en parlak astronomik nesneler arasında yer alan bazı kozmik cisimler ve gaz kümeleridir. Nispeten küçük boyutlarda yüksek bir lüminesans yoğunluğuna sahip olduklarından, bu nesnelerin merkezinin çevreleyen maddeyi kendine çeken süper kütleli bir kara delik olduğuna inanmak için sebepler var. Böylesine güçlü bir yerçekimi çekimi nedeniyle, çekilen madde o kadar ısıtılır ki yoğun bir şekilde yayılır. Bu tür nesnelerin tespiti genellikle bir kara deliğin tespiti ile karşılaştırılır. Bazen kuasarlar iki yönde ısıtılmış plazma jetleri yayabilir - göreceli jetler. Bu tür jetlerin (jet) ortaya çıkmasının nedenleri tam olarak açık değildir, ancak muhtemelen BH ve yığılma diskinin manyetik alanlarının etkileşiminden kaynaklanır ve doğrudan bir kara delik tarafından yayılmazlar.

M87 galaksisinde bir kara deliğin merkezinden çarpan bir jet

Yukarıdakileri özetlersek, yakından hayal edilebilir: Bu, çevresinde güçlü bir şekilde ısıtılan maddenin döndüğü ve parlak bir toplanma diski oluşturan küresel siyah bir nesnedir.

Kara deliklerin birleşmesi ve çarpışması

Astrofizikteki en ilginç olaylardan biri, bu tür devasa astronomik cisimleri tespit etmeyi de mümkün kılan kara deliklerin çarpışmasıdır. Bu tür süreçler sadece astrofizikçilerin ilgisini çekmez, çünkü fizikçiler tarafından yeterince incelenmemiş fenomenlerle sonuçlanırlar. en parlak örnek GW150914 adı verilen daha önce bahsedilen olay, iki kara deliğin karşılıklı çekim kuvveti sonucunda birleşerek birleşecek kadar çok yaklaşması olayıdır. önemli bir sonuç bu çarpışma yerçekimi dalgalarının ortaya çıkmasıydı.

Yerçekimi dalgalarının tanımına göre, bunlar kütlesel hareketli nesnelerden dalga benzeri bir şekilde yayılan yerçekimi alanındaki değişikliklerdir. Bu tür iki nesne birbirine yaklaştığında, ortak bir ağırlık merkezi etrafında dönmeye başlarlar. Birbirlerine yaklaştıkça kendi eksenleri etrafındaki dönüşleri artar. Bir noktada yerçekimi alanının bu tür değişken salınımları, uzayda milyonlarca ışıkyılı boyunca yayılabilen güçlü bir yerçekimi dalgası oluşturabilir. Böylece, 1,3 milyar ışıkyılı uzaklıkta, 14 Eylül 2015'te Dünya'ya ulaşan ve LIGO ve VIRGO dedektörleri tarafından kaydedilen güçlü bir yerçekimi dalgası oluşturan iki kara deliğin çarpışması meydana geldi.

Kara delikler nasıl ölür?

Açıkçası, bir kara deliğin varlığının sona ermesi için tüm kütlesini kaybetmesi gerekir. Ancak onun tanımına göre, olay ufkunu geçen kara delikten hiçbir şey ayrılamaz. Sovyet teorik fizikçisi Vladimir Gribov'un bir başka Sovyet bilim adamı Yakov Zeldovich ile yaptığı tartışmada ilk kez bir kara delik tarafından parçacıkların emisyon olasılığından bahsettiği bilinmektedir. açısından olduğunu savundu. Kuantum mekaniği Bir kara delik, bir tünel etkisi yoluyla parçacıklar yayabilir. Daha sonra, kuantum mekaniğinin yardımıyla, kendi, biraz farklı teorisini, İngiliz teorik fizikçi Stephen Hawking'i kurdu. Bu fenomen hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz. Kısacası, boşlukta sürekli çiftler halinde doğan ve çevredeki dünyayla etkileşime girmeden birbirlerini yok eden sözde sanal parçacıklar vardır. Ancak bu tür çiftler kara deliğin olay ufkunda ortaya çıkarsa, o zaman güçlü yerçekimi varsayımsal olarak onları ayırabilir, bir parçacık kara deliğe düşer ve diğeri kara delikten uzaklaşır. Ve bir delikten uzaklaşan bir parçacık gözlemlenebildiğinden ve dolayısıyla pozitif enerjiye sahip olduğundan, bir deliğe düşen bir parçacık negatif enerjiye sahip olmalıdır. Böylece kara delik enerjisini kaybedecek ve kara delik buharlaşması denen bir etki oluşacaktır.

Bir kara deliğin mevcut modellerine göre, daha önce de belirtildiği gibi, kütlesi azaldıkça radyasyonu daha yoğun hale gelir. Daha sonra, bir kara deliğin varlığının son aşamasında, bir kuantum kara deliğin boyutuna indirilebildiği zaman, binlerce hatta binlerce eşdeğer olabilen radyasyon şeklinde çok büyük miktarda enerji salacaktır. milyonlarca atom bombası. Bu olay, aynı bomba gibi bir kara deliğin patlamasını biraz andırıyor. Hesaplamalara göre, ilkel karadelikler Big Bang'in bir sonucu olarak doğmuş olabilir ve kütlesi 10 12 kg civarında olan karadeliklerin bizim zamanımızda buharlaşıp patlaması gerekirdi. Öyle olsa bile, bu tür patlamalar gökbilimciler tarafından hiç görülmedi.

Hawking'in kara deliklerin yok edilmesi için önerdiği mekanizmaya rağmen, Hawking radyasyonunun özellikleri kuantum mekaniği çerçevesinde bir paradoksa neden olur. Bir kara delik bir cismi emerse ve sonra bu cismin emilmesinden kaynaklanan kütleyi kaybederse, cismin doğası ne olursa olsun, kara delik cismin emilmesinden önceki halinden farklı olmayacaktır. Bu durumda, vücut hakkındaki bilgiler sonsuza kadar kaybolur. Teorik hesaplamalar açısından, ilk saf durumun ortaya çıkan karışık ("termal") duruma dönüştürülmesi, mevcut kuantum mekaniği teorisine karşılık gelmez. Bu paradoks bazen bir kara delikte bilginin kaybolması olarak adlandırılır. Bu paradoksa gerçek bir çözüm hiçbir zaman bulunamadı. Paradoksu çözmek için bilinen seçenekler:

• Hawking'in teorisinin tutarsızlığı. Bu, kara deliği ve sürekli büyümesini yok etmenin imkansızlığını gerektirir.
• Beyaz deliklerin varlığı. Bu durumda, emilen bilgi kaybolmaz, sadece başka bir Evrene atılır.
• ödeme gücü değil kabul edilen teori Kuantum mekaniği.

Kara delik fiziğinin çözülmemiş sorunu

Daha önce açıklanan her şeye bakılırsa, kara delikler, nispeten uzun bir süredir çalışılmış olmalarına rağmen, mekanizmaları hala bilim adamları tarafından bilinmeyen birçok özelliğe sahiptir.

• 1970 yılında, bir İngiliz bilim adamı sözde formüle etti. "kozmik sansür ilkesi" - "Doğa çıplak tekillikten nefret eder." Bu, tekilliğin yalnızca bir kara deliğin merkezi gibi görüşten gizlenen yerlerde oluştuğu anlamına gelir. Ancak bu ilke henüz kanıtlanmamıştır. "Çıplak" bir tekilliğin oluşabileceğine göre teorik hesaplamalar da vardır.
• Karadeliklerin sadece üç parametreye sahip olduğu “kılsızlık teoremi” de kanıtlanmamıştır.
• Kara delik manyetosferinin tam bir teorisi geliştirilmemiştir.
• Kütleçekimsel tekilliğin doğası ve fiziği çalışılmamıştır.
• Bir kara deliğin varlığının son aşamasında ne olduğu ve kuantum bozunmasından sonra geriye ne olduğu kesin olarak bilinmemektedir.

Kara delikler hakkında ilginç gerçekler

Yukarıdakileri özetleyerek, kara deliklerin doğasının birkaç ilginç ve sıra dışı özelliğini vurgulayabiliriz:

• Kara deliklerin yalnızca üç parametresi vardır: kütle, elektrik yükü ve açısal momentum. Bu cismin bu kadar az sayıda özelliğinin bir sonucu olarak, bunu ifade eden teoreme "saçsızlık teoremi" denir. "Bir kara deliğin saçı yoktur" tabiri de buradan gelmektedir, yani iki karadelik kesinlikle aynıdır, bahsedilen üç parametresi aynıdır.
• Kara deliklerin yoğunluğu havanın yoğunluğundan daha az olabilir ve sıcaklık mutlak sıfıra yakındır. Bundan, bir karadeliğin oluşumunun maddenin sıkıştırılması nedeniyle değil, belirli bir hacimde çok miktarda maddenin birikmesi sonucu meydana geldiğini varsayabiliriz.
• Kara delikler tarafından emilen cisimler için zaman, harici bir gözlemciye göre çok daha yavaş ilerler. Ek olarak, absorbe edilen cisimler, bilim adamları tarafından spagettifikasyon olarak adlandırılan kara deliğin içinde önemli ölçüde gerilir.
• Galaksimizde yaklaşık bir milyon kara delik olabilir.
• Muhtemelen her galaksinin merkezinde süper kütleli bir kara delik vardır.
• Gelecekte, teorik modele göre, Evren, kara deliklerin Evrendeki baskın cisimler haline geleceği sözde kara delikler çağına ulaşacaktır.

Kara delikler - belki de Evrenimizdeki en gizemli ve esrarengiz astronomik nesneler, keşiflerinden bu yana uzmanların dikkatini çekti ve bilim kurgu yazarlarının hayal gücünü heyecanlandırdı. Kara delikler nedir ve neye benziyorlar? Kara delikler sönmüş yıldızlardır, çünkü fiziksel özellikler O kadar yüksek bir yoğunluğa ve o kadar güçlü bir yerçekimine sahipler ki, ışık bile onlardan kaçamaz.

Kara deliklerin keşfinin tarihi

İlk kez, kara deliklerin teorik varlığı, gerçek keşiflerinden çok önce, 1783'te biri D. Michel (Yorkshire'lı bir İngiliz rahip, boş zamanlarında astronomiye düşkün) tarafından önerildi. Hesaplarına göre, bizimkini alıp (modern bilgisayar dilinde, arşivleyin) 3 km'lik bir yarıçapa sıkıştırırsak, ışığın bile terk edemeyeceği kadar büyük (sadece devasa) bir yerçekimi kuvveti oluşur. “Kara delik” kavramı bu şekilde ortaya çıktı, aslında aslında hiç kara olmasa da, bize göre “karanlık delik” terimi daha uygun olurdu, çünkü gerçekleşen tam olarak ışığın yokluğudur.

Daha sonra 1918'de büyük bilim adamı Albert Einstein, görelilik teorisi bağlamında kara delikler konusunu yazdı. Ancak yalnızca 1967'de, Amerikalı astrofizikçi John Wheeler'ın çabalarıyla, kara delikler kavramı nihayet akademik çevrelerde yer kazandı.

Her ne kadar D. Michel, Albert Einstein ve John Wheeler eserlerinde bu gizemli gök cisimlerinin uzayda sadece teorik olarak var olduklarını varsaydılar, ancak kara deliklerin gerçek keşfi 1971'de gerçekleşti. sonra uzayda ilk kez fark edildiler. teleskop.

Kara delik böyle görünüyor.

Uzayda kara delikler nasıl oluşur?

Astrofizikten bildiğimiz gibi, tüm yıldızların (Güneşimiz dahil) sınırlı miktarda yakıtı vardır. Ve bir yıldızın ömrü milyarlarca ışıkyılı sürebilse de, er ya da geç bu koşullu yakıt arzı sona erer ve yıldız “söner”. Bir yıldızın "yok olma" sürecine, yıldızın önemli bir dönüşüm geçirdiği ve boyutuna bağlı olarak bir beyaz cüce, bir nötron yıldızı veya bir kara deliğe dönüşebileceği yoğun reaksiyonlar eşlik eder. Ayrıca, inanılmaz derecede etkileyici boyutlara sahip en büyük yıldızlar genellikle bir karadeliğe dönüşür - bu en inanılmaz boyutların sıkıştırılması nedeniyle, yeni oluşan kara deliğin kütlesinde ve yerçekimi kuvvetinde çoklu bir artış meydana gelir, bu da bir kara deliğe dönüşür. bir tür galaktik elektrikli süpürge - etrafındaki her şeyi ve her şeyi emer.

Kara delik bir yıldızı yutar.

Küçük bir not - Güneşimiz, galaktik standartlara göre, hiç de büyük bir yıldız değildir ve yaklaşık birkaç milyar yıl içinde gerçekleşecek olan sönmeden sonra, büyük olasılıkla bir kara deliğe dönüşmeyecektir.

Ama dürüst olalım - bugün, bilim adamları hala bir kara delik oluşumunun tüm inceliklerini bilmiyorlar, şüphesiz bu, milyonlarca ışıkyılı sürebilen son derece karmaşık bir astrofiziksel süreçtir. Bu yönde ilerlemek mümkün olsa da, aktif bir kara delik oluşturma sürecinin gerçekleştiği, sözde ara karadeliklerin, yani yok olma durumunda olan yıldızların tespiti ve ardından incelenmesi, abilir. Bu arada, benzer bir yıldız, 2014 yılında gökbilimciler tarafından bir sarmal gökadanın kolunda keşfedildi.

evrende kaç tane kara delik var

Modern bilim adamlarının teorilerine göre, Samanyolu galaksimizde yüz milyonlarca kara delik olabilir. 2,5 milyon ışıkyılı Samanyolu'muzdan uçacak hiçbir şeyin olmadığı, yanımızdaki galakside onlardan daha az olamaz.

kara delikler teorisi

(Güneşimizin kütlesinden yüzbinlerce kat daha büyük olan) devasa kütleye ve inanılmaz yerçekimi gücüne rağmen, kara delikleri teleskopla görmek kolay değildi, çünkü hiç ışık yaymazlar. Bilim adamları, yalnızca "yemek" anında bir kara delik fark etmeyi başardılar - başka bir yıldızın emilmesi, şu anda zaten gözlemlenebilen karakteristik bir radyasyon ortaya çıkıyor. Böylece kara delik teorisi gerçek bir doğrulama buldu.

Kara deliklerin özellikleri

Bir kara deliğin ana özelliği, çevreleyen uzayın ve zamanın olağan durumlarında kalmasına izin vermeyen inanılmaz yerçekimi alanlarıdır. Evet, doğru duydunuz, bir kara deliğin içinde zaman normalden çok daha yavaş akar ve eğer orada olsaydınız, sonra geri dönerseniz (elbette çok şanslıysanız) Dünya'da yüzyıllar geçtiğini fark ettiğinizde şaşırırdınız, ve yaşlanmayacaksın bile. Doğrusunu söylemek gerekirse, bir kara deliğin içinde olsaydınız, hayatta kalamazdınız, çünkü oradaki yerçekimi öyle bir kuvvettir ki, herhangi bir maddesel nesne parçalara, hatta atomlara bölünürdü.

Ama yerçekimi alanının sınırları içinde bir kara deliğe bile yakın olsaydınız, o zaman da zor zamanlar geçirirdiniz, çünkü yerçekimine ne kadar karşı koyarsanız, uçmaya çalışırsanız, o kadar hızlı düşerdiniz. Bu görünüşte paradoksun nedeni, tüm kara deliklerin sahip olduğu yerçekimi girdap alanıdır.

Bir insan kara deliğe düşerse ne olur?

Kara deliklerin buharlaşması

İngiliz gökbilimci S. Hawking ilginç bir gerçeği keşfetti: Kara deliklerin de buharlaşma yaydığı ortaya çıktı. Doğru, bu sadece nispeten küçük kütleli delikler için geçerlidir. Etraflarındaki güçlü yerçekimi, parçacık ve antiparçacık çiftleri oluşturur, çiftlerden biri delik tarafından içe çekilir ve ikincisi dışa doğru fırlatılır. Böylece bir kara delik, sert karşıt parçacıklar ve gama ışınları yayar. Bir kara delikten gelen bu buharlaşma veya radyasyon, onu keşfeden bilim adamının adını aldı - "Hawking radyasyonu".

En büyük kara delik

Kara delikler teorisine göre, neredeyse tüm galaksilerin merkezinde, kütleleri birkaç milyondan birkaç milyar güneş kütlesine kadar olan devasa kara delikler vardır. Ve nispeten yakın zamanda, bilim adamları bugüne kadar bilinen en büyük iki kara deliği keşfettiler, bunlar iki yakın gökadadalar: NGC 3842 ve NGC 4849.

NGC 3842, bizden 320 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan Aslan takımyıldızındaki en parlak gökadadır. Merkezinde 9,7 milyar güneş kütlesi kütleye sahip devasa bir kara delik var.

NGC 4849, 335 milyon ışıkyılı uzaklıkta, Koma kümesinde yer alan ve eşit derecede etkileyici bir kara deliğe sahip bir gökadadır.

Bu dev karadeliklerin yerçekimi alanının veya akademik terimlerle olay ufkunun hareket bölgeleri, Güneş'ten yaklaşık 5 kat daha uzaktır! Böyle bir kara delik güneş sistemimizi yer ve boğulmaz bile.

En küçük kara delik

Ancak geniş kara delik ailesinde çok küçük temsilciler var. Yani şu anda bilim adamları tarafından keşfedilen en cüce kara delik kütlesi, Güneşimizin kütlesinin sadece 3 katıdır. Aslında bu, bir kara deliğin oluşumu için gerekli teorik minimumdur, eğer o yıldız biraz daha küçük olsaydı, delik oluşmazdı.

Kara delikler yamyamdır

Evet, öyle bir fenomen var ki, yukarıda yazdığımız gibi, kara delikler, diğer kara delikler de dahil olmak üzere etraflarındaki her şeyi emen bir tür "galaktik elektrikli süpürge" dir. Son zamanlarda, gökbilimciler, bir galaksiden gelen bir kara deliğin, başka bir galaksiden gelen başka bir büyük kara obur tarafından yendiğini keşfettiler.

• Bazı bilim adamlarının hipotezlerine göre kara delikler sadece her şeyi içine çeken galaktik elektrikli süpürgeler değil, belirli koşullar altında kendileri de yeni evrenler oluşturabiliyorlar.
• Kara delikler zamanla buharlaşabilir. Yukarıda İngiliz bilim adamı Stephen Hawking tarafından kara deliklerin radyasyon özelliğine sahip olduğunun keşfedildiğini ve çok uzun bir süre sonra, etrafında absorbe edecek hiçbir şey olmadığında, karadeliğin daha fazla buharlaşmaya başlayacağını, sonunda karadeliğin daha fazla buharlaşmaya başlayacağını yazmıştık. tüm kütlesini çevreleyen alana verir. Bu sadece bir varsayım olsa da, bir hipotez.
• Kara delikler zamanı yavaşlatır ve uzayı büker. Zaman genişlemesi hakkında zaten yazdık, ancak kara delik koşullarında uzay tamamen eğri olacaktır.
• Kara delikler evrendeki yıldız sayısını sınırlar. Yani, yerçekimi alanları, bildiğiniz gibi yeni yıldızların doğduğu uzaydaki gaz bulutlarının soğumasını engeller.

Discovery Channel'daki kara delikler, video

Ve sonuç olarak, Discovery kanalından size kara delikler hakkında ilginç bir bilimsel belgesel sunuyoruz.

24 Ocak 2013

Bilimsel teorilerin öngördüğü evrendeki tüm varsayımsal nesneler arasında en ürkütücü izlenimi kara delikler yaratır. Ve varlıklarıyla ilgili varsayımlar, Einstein'ın genel görelilik teorisini yayınlamasından neredeyse bir buçuk yüzyıl önce yapılmaya başlansa da, varlıklarının gerçekliğine dair ikna edici kanıtlar oldukça yakın zamanda elde edildi.

Genel göreliliğin yerçekiminin doğası sorusunu nasıl ele aldığıyla başlayalım. Newton'un evrensel yerçekimi yasası, evrendeki herhangi iki büyük cisim arasında karşılıklı bir çekim kuvveti olduğunu belirtir. Bu çekim kuvveti nedeniyle Dünya, Güneş'in etrafında döner. Genel görelilik, bizi Güneş-Dünya sistemine farklı bakmaya zorlar. Bu teoriye göre, Güneş gibi büyük bir gök cismi varlığında, uzay-zaman adeta ağırlığı altında çöker ve dokusunun tekdüzeliği bozulur. Üzerinde ağır bir top bulunan elastik bir trambolin hayal edin (örneğin, bir bowling salonundan). Gerilmiş kumaş, ağırlığının altında sarkar ve etrafta bir seyrelme yaratır. Aynı şekilde Güneş de uzay-zamanı kendi etrafında iter.

Bu resme göre, Dünya basitçe ortaya çıkan huninin etrafında dönüyor (bir trambolin üzerinde ağır bir topun etrafında dönen küçük bir topun kaçınılmaz olarak hızını kaybedip büyük olana doğru spiral yapması dışında). Ve günlük hayatımızda alışılmış olarak yerçekimi kuvveti olarak algıladığımız şey, Newtoncu anlamda bir kuvvet değil, uzay-zamanın geometrisindeki bir değişiklikten başka bir şey değildir. Bugüne kadar, yerçekiminin doğasına ilişkin genel görelilik kuramının bize sunduğundan daha başarılı bir açıklama icat edilmedi.

Şimdi, önerilen resim çerçevesinde, fiziksel boyutlarını artırmadan ağır bir topun kütlesini artırıp arttırırsak ne olacağını hayal edin? Tamamen esnek olan huni, üst kenarları tamamen daha ağır olan topun üzerinde bir yerde birleşene kadar derinleşecek ve daha sonra yüzeyden bakıldığında var olmayı bırakacaktır. Gerçek Evrende, yeterli kütle ve madde yoğunluğu biriktiren nesne, kendi etrafına bir uzay-zaman tuzağı çarpar, uzay-zaman dokusu kapanır ve Evrenin geri kalanıyla temasını kaybederek ona görünmez hale gelir. Kara delik böyle oluşur.

Schwarzschild ve çağdaşları, böyle tuhaf kozmik nesnelerin doğada olmadığına inanıyorlardı. Einstein'ın kendisi sadece bu bakış açısına bağlı kalmakla kalmadı, aynı zamanda fikrini matematiksel olarak doğrulamayı başardığına da yanlışlıkla inandı.

1930'larda genç Hintli astrofizikçi Chandrasekhar bunu kanıtladı. nükleer yakıt yıldız kabuğunu bırakır ve yavaş yavaş soğumaya başlar. Beyaz cüce sadece kütlesi 1,4 güneş kütlesinden az ise. Kısa süre sonra Amerikalı Fritz Zwicky, süpernova patlamalarında aşırı yoğun nötron maddesi kütlelerinin ortaya çıktığını tahmin etti; Daha sonra Lev Landau da aynı sonuca vardı. Chandrasekhar'ın çalışmasından sonra, yalnızca 1.4 güneş kütlesinden daha büyük kütleye sahip yıldızların böyle bir evrim geçirebileceği açıktı. Bu nedenle, doğal bir soru ortaya çıktı - nötron yıldızlarının geride bıraktığı süpernovalar için bir üst kütle sınırı var mı?

1930'ların sonlarında, Amerikan atom bombasının gelecekteki babası Robert Oppenheimer, böyle bir sınırın gerçekten var olduğunu ve birkaç güneş kütlesini aşmadığını belirledi. O zaman daha kesin bir değerlendirme yapmak mümkün değildi; artık nötron yıldızlarının kütlelerinin 1.5-3 Ms aralığında olması gerektiği biliniyor. Ancak Oppenheimer ve yüksek lisans öğrencisi George Volkov'un yaklaşık hesaplamalarından bile, süpernovaların en büyük torunlarının nötron yıldızları haline gelmediğini, ancak başka bir duruma geçtiğini takip etti. 1939'da Oppenheimer ve Hartland Snyder, idealleştirilmiş bir modelde, çökmekte olan devasa bir yıldızın yerçekimi yarıçapına daraldığını kanıtladı. Formüllerinden, aslında, yıldızın orada durmadığı, ancak ortak yazarların böyle radikal bir sonuca varmaktan kaçındıkları anlaşılmaktadır.

09.07.1911 - 13.04.2008

Nihai cevap, 20. yüzyılın ikinci yarısında, Sovyet fizikçileri de dahil olmak üzere parlak teorik fizikçilerden oluşan bir galaksinin çabalarıyla bulundu. Böyle bir çöküşün yıldızı her zaman “durana kadar” sıkıştırdığı ve özünü tamamen yok ettiği ortaya çıktı. Sonuç olarak, sonsuz küçük bir hacimde kapalı bir tekillik, yerçekimi alanının bir "süper konsantrasyonu" ortaya çıkar. Sabit bir delik için bu bir nokta, dönen bir delik için bir halkadır. Uzay-zamanın eğriliği ve buna bağlı olarak, tekilliğe yakın yerçekimi kuvveti, sonsuz olma eğilimindedir. 1967'nin sonlarında, Amerikalı fizikçi John Archibald Wheeler, böyle bir nihai yıldız çöküşüne kara delik adını veren ilk kişiydi. Yeni terim, onu dünyaya yayan fizikçilere ve memnun gazetecilere aşık oldu (Fransızlar ilk başta bundan hoşlanmadı, çünkü trou noir ifadesi şüpheli çağrışımlar önerdi).

Bir kara deliğin en önemli özelliği, içine ne girerse girsin bir daha geri gelmemesidir. Bu, ışık için bile geçerlidir, bu nedenle kara delikler adını alır: Üzerine düşen tüm ışığı emen ve kendi ışığını yaymayan bir cisim tamamen siyah görünür. Genel göreliliğe göre, bir nesne bir kara deliğin merkezine kritik bir mesafeden yaklaşırsa - bu mesafeye Schwarzschild yarıçapı denir - asla geri dönemez. (Alman astronom Karl Schwarzschild, 1873-1916) son yıllar Einstein'ın genel görelilik kuramının denklemlerini kullanarak hayatının bir döneminde sıfır hacimli bir kütlenin etrafındaki yerçekimi alanını hesapladı.) Güneş'in kütlesi için, Schwarzschild yarıçapı 3 km'dir, yani Güneşimizi bir kütleye dönüştürmek için. kara delik, tüm kütlesini küçük bir kasaba boyutuna yoğunlaştırmanız gerekiyor!

Schwarzschild yarıçapı içinde, teori daha da garip fenomenleri öngörür: bir karadelikteki tüm madde, tam merkezinde sonsuz küçük bir sonsuz yoğunluk noktasında toplanır - matematikçiler böyle bir nesneye tekil bir tedirginlik derler. Sonsuz yoğunlukta, matematiksel olarak konuşursak, herhangi bir sonlu madde kütlesi sıfır uzamsal hacim kaplar. Bu fenomenin gerçekten bir kara deliğin içinde olup olmadığını, elbette deneysel olarak doğrulayamıyoruz, çünkü Schwarzschild yarıçapının içine düşen her şey geri dönmez.

Bu nedenle, "bak" kelimesinin geleneksel anlamıyla bir kara deliği "göremeden", yine de varlığını, süper güçlü ve tamamen olağandışı yerçekimi alanının etrafındaki madde üzerindeki etkisinin dolaylı işaretleriyle tespit edebiliriz. .

Süper kütleli kara delikler

Samanyolu'muzun ve diğer galaksilerin merkezinde, Güneş'ten milyonlarca kat daha ağır, inanılmaz derecede büyük bir kara delik var. Bu süper kütleli kara delikler (dedikleri gibi), galaksilerin merkezlerine yakın yıldızlararası gazın hareketinin doğası gözlemlenerek keşfedildi. Gazlar, gözlemlere göre, süper kütleli nesneden yakın bir mesafede dönüyorlar ve Newton'un mekanik yasalarını kullanan basit hesaplamalar, onları çeken nesnenin yetersiz bir çapla canavarca bir kütleye sahip olduğunu gösteriyor. Sadece bir kara delik, galaksinin merkezindeki yıldızlararası gazı bu şekilde döndürebilir. Aslında, astrofizikçiler komşu galaksilerimizin merkezlerinde bu türden düzinelerce büyük karadelik buldular ve herhangi bir galaksinin merkezinin bir kara delik olduğundan şiddetle şüpheleniyorlar.

Yıldız kütleli kara delikler

Yıldızların evrimine ilişkin şu anki anlayışımıza göre, kütlesi yaklaşık 30 güneş kütlesinden daha büyük olan bir yıldız bir süpernova patlamasında öldüğünde, dış kabuğu parçalanır ve iç katmanlar hızla merkeze doğru çöker ve içinde bir kara delik oluşturur. yakıt rezervlerini tüketen yıldızın yeri. Yıldızlararası uzayda izole edilmiş bu kökene sahip bir kara deliği tanımlamak pratik olarak imkansızdır, çünkü nadir bir boşluktadır ve yerçekimi etkileşimleri açısından hiçbir şekilde kendini göstermez. Bununla birlikte, böyle bir delik bir ikili yıldız sisteminin (kütle merkezlerinin etrafında dönen iki sıcak yıldız) parçası olsaydı, kara delik yine de ortak yıldız üzerinde yerçekimi etkisine sahip olacaktı. Bugün gökbilimcilerin bu tür yıldız sistemlerinin rolü için bir düzineden fazla adayı var, ancak bunların hiçbiri için kesin kanıtlar elde edilmemiş.

Bileşiminde bir kara delik bulunan ikili bir sistemde, "canlı" bir yıldızın maddesi kaçınılmaz olarak karadelik yönünde "akacaktır". Ve karadelik tarafından emilen madde, kara deliğe düştüğünde bir spiral içinde dönecek, Schwarzschild yarıçapını geçerken kaybolacak. Ancak ölümcül sınıra yaklaşıldığında, kara deliğin hunisine emilen madde, delik tarafından emilen parçacıklar arasındaki daha sık çarpışmalar nedeniyle kaçınılmaz olarak yoğunlaşacak ve ısınacaktır, ta ki boşluktaki dalgaların radyasyon enerjilerine kadar ısınana kadar. Elektromanyetik radyasyon spektrumunun X-ışını aralığı. Gökbilimciler, bu tür X-ışınlarının yoğunluğundaki değişikliklerin sıklığını ölçebilir ve mevcut diğer verilerle karşılaştırarak, bir nesnenin maddeyi kendisine "çeken" yaklaşık kütlesini hesaplayabilir. Bir nesnenin kütlesi, Chandrasekhar sınırını (1.4 güneş kütlesi) aşarsa, bu nesne, armatürümüzün dejenere olmaya mahkum olduğu bir beyaz cüce olamaz. Bu tür çift X-ışını yıldızlarının gözlemlendiği çoğu durumda, büyük kütleli nesne bir nötron yıldızıdır. Bununla birlikte, tek makul açıklamanın bir ikili yıldız sisteminde bir kara deliğin varlığı olduğu bir düzineden fazla vaka olmuştur.

Diğer tüm kara delik türleri çok daha spekülatiftir ve yalnızca teorik araştırmalara dayanır - Deneysel kanıt onların varlığı hiç yoktur. Birincisi, bunlar bir dağın kütlesiyle karşılaştırılabilir kütleye sahip ve bir protonun yarıçapına sıkıştırılmış kara mini deliklerdir. Büyük Patlama'dan hemen sonra Evrenin oluşumunun ilk aşamasında kökenleri fikri İngiliz kozmolog Stephen Hawking tarafından önerildi (bkz. Hawking, mini delik patlamalarının, evrendeki gerçekten gizemli gama ışını patlamaları fenomenini açıklayabileceğini öne sürdü. İkincisi, bazı temel parçacık teorileri, Evren'de - mikro düzeyde - evrenin çöplerinden bir tür köpük olan gerçek bir kara delik eleklerinin varlığını tahmin eder. Bu tür mikro deliklerin çapının yaklaşık 10-33 cm olduğu varsayılır - bunlar bir protondan milyarlarca kat daha küçüktür. Şu anda, bu tür kara deliklerin-parçacıkların varlığının gerçeğinin bile deneysel bir doğrulaması için, bir şekilde özelliklerini araştırmak için hiçbir umudumuz yok.

Ve gözlemci kendini aniden yerçekimi yarıçapının diğer tarafında bulursa, aksi takdirde olay ufku olarak adlandırılırsa ne olacak? İşte kara deliklerin en şaşırtıcı özelliği başlıyor. Boşuna değil, kara deliklerden bahsetmişken, her zaman zamandan, daha doğrusu uzay-zamandan bahsettik. Einstein'ın görelilik kuramına göre, bir cisim ne kadar hızlı hareket ederse kütlesi o kadar büyük olur ama zaman o kadar yavaş akmaya başlar! Normal koşullar altında düşük hızlarda bu etki algılanamaz, ancak vücut (uzay gemisi) ışık hızına yakın bir hızda hareket ederse, kütlesi artar ve zaman yavaşlar! Cismin hızı ışık hızına eşit olduğunda kütle sonsuza döner ve zaman durur! Bu, katı matematiksel formüllerle kanıtlanmıştır. Kara deliğe geri dönelim. Astronotları olan bir yıldız gemisi yerçekimi yarıçapına veya olay ufkuna yaklaştığında harika bir durum hayal edin. Olay ufkunun böyle adlandırıldığı açıktır, çünkü herhangi bir olayı (genel olarak bir şeyi gözlemleyebiliriz) ancak bu sınıra kadar gözlemleyebiliriz. Bu sınırı gözlemleyemeyeceğimizi. Ancak kara deliğe yaklaşan bir geminin içinde astronotlar eskisi gibi hissedecekler çünkü. saatlerine göre, zaman "normal" olarak gidecek. Uzay aracı olay ufkunu sakince geçecek ve yoluna devam edecek. Ancak hızı ışık hızına yakın olacağından uzay aracı, kelimenin tam anlamıyla bir anda kara deliğin merkezine ulaşacaktır.

Ve harici bir gözlemci için, uzay aracı olay ufkunda duracak ve neredeyse sonsuza kadar orada kalacak! Kara deliklerin devasa yerçekimi paradoksu budur. Soru doğal ama dışarıdan bir gözlemcinin saatine göre sonsuza giden astronotlar hayatta kalacak mı? Numara. Ve mesele, muazzam yerçekiminde değil, bu kadar küçük ve büyük bir gövdede küçük mesafelerde büyük ölçüde değişen gelgit kuvvetlerinde. 1 m 70 cm'lik bir astronotun büyümesiyle, başındaki gelgit kuvvetleri ayaklarından çok daha az olacak ve zaten olay ufkunda parçalara ayrılacak. yani biz varız genel anlamda kara deliklerin ne olduğunu bulduk ama şimdiye kadar yıldız kütleli kara deliklerden bahsediyorduk. Şu anda, gökbilimciler kütlesi bir milyar güneş olabilen süper kütleli kara delikleri tespit etmeyi başardılar! Süper kütleli kara delikler, özellikleri bakımından daha küçük olanlardan farklı değildir. Onlar sadece çok daha büyükler ve kural olarak, Evrenin yıldız adaları olan galaksilerin merkezlerinde bulunurlar. Ayrıca Galaksimizin merkezinde (Samanyolu) süper kütleli bir kara delik var. Bu tür kara deliklerin devasa kütlesi, onları yalnızca Galaksimizde değil, aynı zamanda Dünya'dan ve Güneş'ten milyonlarca ve milyarlarca ışıkyılı uzaklıkta bulunan uzak galaksilerin merkezlerinde de aramayı mümkün kılacaktır. Avrupalı ​​ve Amerikalı bilim adamları, modern teorik hesaplamalara göre her galaksinin merkezinde bulunması gereken süper kütleli kara delikler için küresel bir araştırma yaptılar.

Modern teknoloji, komşu gökadalarda bu çöküntülerin varlığını tespit etmeyi mümkün kılıyor, ancak çok azı bulundu. Bu, kara deliklerin ya galaksilerin orta kısmındaki yoğun gaz ve toz bulutlarında saklandıkları ya da Evrenin daha uzak köşelerinde bulundukları anlamına gelir. Böylece kara delikler, üzerlerinde madde birikmesi sırasında yayılan X-ışınları ile tespit edilebiliyor ve bu tür kaynakların sayımını yapmak için, üzerinde X-ışını teleskopları bulunan uydular, Dünya'ya yakın uzaya fırlatıldı. X-ışınlarının kaynaklarını araştıran Chandra ve Rossi uzay gözlemevleri, gökyüzünün X-ışını arka plan radyasyonu ile dolu olduğunu ve görünür ışınlardan milyonlarca kat daha parlak olduğunu keşfettiler. Gökyüzünden gelen bu arka plan X-ışını emisyonunun çoğu kara deliklerden gelmelidir. Genellikle astronomide üç tür karadelikten bahsederler. Birincisi yıldız kütleli kara deliklerdir (yaklaşık 10 güneş kütlesi). Füzyon yakıtı bittiğinde büyük yıldızlardan oluşurlar. İkincisi, galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara deliklerdir (bir milyondan milyarlarca güneş kütlesine kadar kütleler). Ve son olarak, kütleleri küçük olan (kütle sırasına göre) Evrenin yaşamının başlangıcında oluşan ilkel kara delikler. büyük asteroit). Bu nedenle, geniş bir olası kara delik kütlesi aralığı doldurulmamış olarak kalır. Ama bu delikler nerede? Alanı X-ışınları ile doldururken, yine de gerçek "yüzlerini" göstermek istemiyorlar. Ancak arka plan X-ışını radyasyonu ile kara delikler arasındaki bağlantıya dair net bir teori oluşturmak için onların sayılarını bilmek gerekir. Şimdiye kadar, uzay teleskopları sadece tespit edebildi çok sayıda varlığı kanıtlanmış sayılabilecek süper kütleli kara delikler. Dolaylı kanıtlar, arka plan radyasyonundan sorumlu gözlemlenebilir kara deliklerin sayısını %15'e çıkarmayı mümkün kılıyor. Süper kütleli kara deliklerin geri kalanının, yalnızca yüksek enerjili X-ışınlarının geçmesine izin veren veya modern gözlem araçlarıyla tespit edilemeyecek kadar uzakta olan kalın bir toz bulutu tabakasının arkasına saklandığını varsaymak zorundayız.

M87 galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara delik (mahalle). Olay ufkundan bir jet görülüyor. www.college.ru/astronomy adresinden görüntü

Gizli kara deliklerin aranması, modern X-ışını astronomisinin ana görevlerinden biridir. Bununla birlikte, Chandra ve Rossi teleskoplarını kullanan araştırmalarla ilişkili bu alandaki en son atılımlar, yalnızca X-ışını radyasyonunun düşük enerjili aralığını kapsar - yaklaşık 2000-20.000 elektron volt (karşılaştırma için, optik radyasyonun enerjisi yaklaşık 2'dir. elektron volt). volt). Bu çalışmalarda önemli değişiklikler, 20.000-300.000 elektron voltluk bir enerji ile hala yeterince çalışılmamış X-ışını radyasyonu bölgesine nüfuz edebilen Avrupa uzay teleskobu Integral tarafından yapılabilir. Bu tür X-ışınlarını incelemenin önemi, gökyüzünün X-ışını arka planının düşük bir enerjiye sahip olmasına rağmen, bu arka plana karşı yaklaşık 30.000 elektron voltluk bir enerjiye sahip çoklu radyasyon tepelerinin (noktalarının) görünmesi gerçeğinde yatmaktadır. Bilim adamları henüz bu zirveleri neyin ürettiğinin gizemini çözemediler ve Integral, bu tür X-ışını kaynaklarını bulabilecek kadar hassas ilk teleskop. Gökbilimcilere göre, yüksek enerjili ışınlar, Compton kalınlığında cisimler, yani bir toz kabuğuna gizlenmiş süper kütleli kara deliklere yol açar. Arka plan radyasyon alanındaki 30.000 elektron voltluk X-ışını tepe noktalarından sorumlu olan Compton nesneleridir.

Ancak araştırmalarına devam eden bilim adamları, Compton nesnelerinin yüksek enerjili zirveler yaratması gereken kara delik sayısının sadece %10'unu oluşturduğu sonucuna vardılar. Bu, teorinin daha da gelişmesinin önünde ciddi bir engeldir. Bu, eksik X-ışınlarının Compton-thick tarafından değil, sıradan süper kütleli kara delikler tarafından sağlandığı anlamına mı geliyor? Peki ya düşük enerjili X-ışınları için toz perdeleri? Cevap, birçok kara deliğin (Compton nesneleri) kendilerini saran tüm gaz ve tozu emmek için yeterli zamana sahip olmaları, ancak bundan önce kendilerini yüksek enerjili X-ışınları ile ilan etme fırsatına sahip olmaları gibi görünüyor. Tüm maddeyi emdikten sonra, bu tür kara delikler olay ufkunda X-ışınları üretemediler. Bu kara deliklerin neden tespit edilemediği açıklığa kavuşuyor ve kara delik artık ışıma yapmasa da, daha önce onun tarafından yaratılan radyasyon Evrende dolaşmaya devam ettiğinden, eksik arka plan radyasyon kaynaklarını hesaplarına bağlamak mümkün hale geliyor. Bununla birlikte, kayıp kara deliklerin gökbilimcilerin önerdiğinden daha gizli olması tamamen mümkündür, bu yüzden onları göremememiz onların var olmadığı anlamına gelmez. Sadece onları görmek için yeterli gözlem gücümüz yok. Bu arada, NASA bilim adamları, gizli kara delikler arayışını evrene daha da genişletmeyi planlıyorlar. Buzdağının su altı kısmının orada olduğuna inanıyorlar. Birkaç ay içinde Swift görevinin bir parçası olarak araştırmalar yapılacak. Derin Evren'e nüfuz, saklanan kara delikleri ortaya çıkaracak, arka plan radyasyonunun eksik halkasını bulacak ve Evrenin erken çağındaki faaliyetlerine ışık tutacaktır.

Bazı kara deliklerin sessiz komşularından daha aktif olduğu düşünülüyor. Aktif kara delikler çevredeki maddeyi emer ve eğer "boşluksuz" bir yıldız uçan yerçekimi uçuşuna girerse, o zaman kesinlikle en barbarca şekilde "yenilir" (parçalara ayrılır). Bir kara deliğe düşen emilen madde, muazzam sıcaklıklara ısıtılır ve gama, x-ışını ve ultraviyole aralıklarında bir parlama yaşar. Ayrıca Samanyolu'nun merkezinde süper kütleli bir kara delik var, ancak bunu incelemek komşu ve hatta uzak galaksilerdeki deliklerden daha zor. Bunun nedeni, galaksimizin merkezine giden yoğun gaz ve toz duvarıdır, çünkü güneş sistemi neredeyse galaktik diskin kenarında yer almaktadır. Bu nedenle, kara delik aktivitesi gözlemleri, çekirdeği açıkça görülebilen galaksiler için çok daha etkilidir. Boötes takımyıldızında 4 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan uzak gökadalardan birini gözlemlerken, gökbilimciler ilk kez bir yıldızın süper kütleli bir kara delik tarafından soğurulma sürecini başından ve neredeyse sonuna kadar izlemeyi başardılar. . Binlerce yıl boyunca, bu devasa çöküntü, yıldızlardan biri ona yeterince yaklaşmaya cesaret edene kadar isimsiz bir eliptik galaksinin merkezinde sessizce yattı.

Kara deliğin güçlü yerçekimi yıldızı parçalara ayırdı. Madde pıhtıları kara deliğe düşmeye başladı ve olay ufkuna ulaştıktan sonra ultraviyole aralığında parlak bir şekilde parladı. Bu parlamalar, gökyüzünü ultraviyole ışığında inceleyen yeni NASA Galaxy Evolution Explorer uzay teleskopu tarafından yakalandı. Teleskop bugün bile seçkin nesnenin davranışını gözlemlemeye devam ediyor, çünkü kara deliğin yemeği henüz bitmedi ve yıldızın kalıntıları zaman ve uzay uçurumuna düşmeye devam ediyor. Bu tür süreçlerin gözlemleri, nihayetinde karadeliklerin ana gökadalarıyla nasıl evrimleştiğini (veya tersine, gökadaların bir ana kara delik ile evrimleştiğini) daha iyi anlamaya yardımcı olacaktır. Daha önceki gözlemler, bu tür aşırılıkların evrende nadir olmadığını gösteriyor. Bilim adamları, ortalama olarak bir yıldızın tipik bir galaksinin süper kütleli bir kara deliği tarafından her 10.000 yılda bir absorbe edildiğini hesapladılar, ancak çok sayıda galaksi olduğu için yıldız absorpsiyonunu çok daha sık gözlemlemek mümkün.

kaynak

Bilimsel düşünce bazen o kadar paradoksal özelliklere sahip nesneler inşa eder ki, en zeki bilim adamları bile ilk başta onları tanımayı reddederler. Modern fizik tarihindeki en belirgin örnek, neredeyse 90 yıl önce tahmin edilen yerçekimi alanının aşırı durumları olan kara deliklere uzun vadeli ilgi eksikliğidir. Uzun zaman tamamen teorik bir soyutlama olarak kabul edildiler ve ancak 1960'larda ve 70'lerde gerçekliklerine inanmaya başladılar. Bununla birlikte, kara delikler teorisinin temel denklemi iki yüz yıldan fazla bir süre önce türetildi.

John Michell'in içgörüsü

Fizikçi, astronom ve jeolog, Cambridge Üniversitesi'nde profesör ve İngiltere Kilisesi'nin papazı olan John Michell'in adı, 18. yüzyılda İngiliz biliminin yıldızları arasında haksız yere tamamen kayboldu. Michell, deprem bilimi olan sismolojinin temellerini attı, mükemmel bir manyetizma çalışması yaptı ve Coulomb, gravimetrik ölçümler için kullandığı burulma dengesini icat etmeden çok önce. 1783'te Newton'un iki büyük kreasyonunu, mekanik ve optiği birleştirmeye çalıştı. Newton, ışığı küçük parçacıklardan oluşan bir akım olarak gördü. Michell, ışık cisimciklerinin sıradan madde gibi mekanik yasalarına uyduğunu öne sürdü. Bu hipotezin sonucunun çok önemsiz olduğu ortaya çıktı - gök cisimleri ışık için tuzaklara dönüşebilir.

Michell nasıl düşündü? Bir gezegenin yüzeyinden ateşlenen bir top mermisi, yalnızca başlangıç ​​hızışimdi ikinci kozmik hız ve kaçış hızı olarak adlandırılan değeri aşacaktır. Gezegenin yerçekimi, kaçış hızı ışık hızını aşacak kadar güçlüyse, tepe noktasında ateşlenen ışık cisimcikleri sonsuza kaçamaz. Aynısı yansıyan ışıkta da olacaktır. Bu nedenle, çok uzak bir gözlemci için gezegen görünmez olacaktır. Michell, böyle bir gezegenin yarıçapının kritik değerini, kütlesine bağlı olarak hesapladı, M, Güneşimizin kütlesine indirgendi, Ms: Rcr = 3 km x M/Ms.

John Michell, formüllerine inandı ve uzayın derinliklerinin, Dünya'dan herhangi bir teleskopla görülemeyen birçok yıldızı gizlediğini varsayıyordu. Daha sonra, büyük Fransız matematikçi, astronom ve fizikçi Pierre Simon Laplace aynı sonuca vardı ve bunu Exposition of the System of the World'ün hem birinci (1796) hem de ikinci (1799) baskılarına dahil etti. Ancak üçüncü baskı, çoğu fizikçinin zaten ışığı eterin titreşimleri olarak gördüğü 1808'de yayınlandı. "Görünmez" yıldızların varlığı, ışığın dalga teorisiyle çelişiyordu ve Laplace onlardan bahsetmemenin en iyisi olduğunu düşündü. Daha sonraki zamanlarda, bu fikir, yalnızca fizik tarihi üzerine yapılan çalışmalarda sergilenmeye değer bir merak olarak kabul edildi.

Schwarzschild modeli

Kasım 1915'te Albert Einstein, genel görelilik teorisi (GR) olarak adlandırdığı bir yerçekimi teorisi yayınladı. Bu çalışma, Berlin Bilimler Akademisi'nden meslektaşı Karl Schwarzschild'in şahsında hemen takdir eden bir okuyucu buldu. Dünyada, belirli bir astrofiziksel problemi çözmek için genel göreliliği uygulayan, dönmeyen küresel bir cismin içindeki ve dışındaki uzay-zaman metriğini hesaplayan ilk kişi Schwarzschild'di (somut olması için ona yıldız diyeceğiz).

Schwarzschild'in hesaplamalarından, bir yıldızın kütleçekiminin, ancak yarıçapı John Michell'in hesapladığı değerden çok daha büyük olması durumunda Newton'un uzay ve zaman yapısını büyük ölçüde bozmadığı sonucu çıkar! Bu parametre ilk olarak Schwarzschild yarıçapı olarak adlandırıldı ve şimdi yerçekimi yarıçapı olarak adlandırılıyor. Genel göreliliğe göre, yerçekimi ışığın hızını etkilemez, ancak ışık titreşimlerinin frekansını zamanı yavaşlattığı oranda azaltır. Bir yıldızın yarıçapı yerçekimi yarıçapından 4 kat daha büyükse, yüzeyindeki zamanın akışı %15 yavaşlar ve uzay gözle görülür bir eğrilik kazanır. Çift fazlalık ile daha fazla bükülür ve zaman koşusunu %41 yavaşlatır. Yerçekimi yarıçapına ulaşıldığında, yıldızın yüzeyindeki zaman tamamen durur (tüm frekanslar sıfırlanır, radyasyon donar ve yıldız söner), ancak oradaki uzayın eğriliği hala sonludur. Güneşten uzakta, geometri hala Öklid olarak kalır ve zaman hızını değiştirmez.

Michell ve Schwarzschild için yerçekimi yarıçapının değerlerinin aynı olmasına rağmen, modellerin ortak hiçbir yanı yoktur. Michell için uzay ve zaman değişmez, ancak ışık yavaşlar. Boyutları yerçekimi yarıçapından daha küçük olan bir yıldız parlamaya devam eder, ancak yalnızca çok uzak olmayan bir gözlemci tarafından görülebilir. Schwarzschild için ışığın hızı mutlaktır, ancak uzay ve zamanın yapısı yerçekimine bağlıdır. Yerçekimi yarıçapının altına düşen bir yıldız, nerede olursa olsun herhangi bir gözlemci için kaybolur (daha doğrusu, yerçekimi etkileriyle tespit edilebilir, ancak hiçbir şekilde radyasyonla tespit edilemez).

İnançsızlıktan iddiaya

Schwarzschild ve çağdaşları, böyle tuhaf kozmik nesnelerin doğada olmadığına inanıyorlardı. Einstein'ın kendisi sadece bu bakış açısına bağlı kalmakla kalmadı, aynı zamanda fikrini matematiksel olarak doğrulamayı başardığına da yanlışlıkla inandı.

1930'larda, genç bir Hintli astrofizikçi Chandrasekhar, nükleer yakıtını tüketen bir yıldızın, ancak kütlesi 1,4 güneş kütlesinden daha az ise kabuğunu döktüğünü ve yavaş yavaş soğuyan bir beyaz cüceye dönüştüğünü kanıtladı. Kısa süre sonra Amerikalı Fritz Zwicky, süpernova patlamalarında aşırı yoğun nötron maddesi kütlelerinin ortaya çıktığını tahmin etti; Daha sonra Lev Landau da aynı sonuca vardı. Chandrasekhar'ın çalışmasından sonra, yalnızca 1.4 güneş kütlesinden daha büyük kütleye sahip yıldızların böyle bir evrim geçirebileceği açıktı. Bu nedenle, doğal bir soru ortaya çıktı - nötron yıldızlarının geride bıraktığı süpernovalar için bir üst kütle sınırı var mı?

1930'ların sonlarında, Amerikan atom bombasının gelecekteki babası Robert Oppenheimer, böyle bir sınırın gerçekten var olduğunu ve birkaç güneş kütlesini aşmadığını belirledi. O zaman daha kesin bir değerlendirme yapmak mümkün değildi; artık nötron yıldızlarının kütlelerinin 1.5-3 M s aralığında olması gerektiği bilinmektedir. Ancak Oppenheimer ve yüksek lisans öğrencisi George Volkov'un yaklaşık hesaplamalarından bile, süpernovaların en büyük torunlarının nötron yıldızları haline gelmediğini, ancak başka bir duruma geçtiğini takip etti. 1939'da Oppenheimer ve Hartland Snyder, idealleştirilmiş bir modelde, çökmekte olan devasa bir yıldızın yerçekimi yarıçapına daraldığını kanıtladı. Formüllerinden, aslında, yıldızın orada durmadığı, ancak ortak yazarların böyle radikal bir sonuca varmaktan kaçındıkları anlaşılmaktadır.

Nihai cevap, 20. yüzyılın ikinci yarısında, Sovyet fizikçileri de dahil olmak üzere parlak teorik fizikçilerden oluşan bir galaksinin çabalarıyla bulundu. Böyle bir çöküş ortaya çıktı her zaman yıldızı "durana kadar" sıkıştırır, maddesini tamamen yok eder. Sonuç olarak, sonsuz küçük bir hacimde kapalı bir tekillik, yerçekimi alanının bir "süper konsantrasyonu" ortaya çıkar. Sabit bir delik için bu bir nokta, dönen bir delik için bir halkadır. Uzay-zamanın eğriliği ve buna bağlı olarak, tekilliğe yakın yerçekimi kuvveti, sonsuz olma eğilimindedir. 1967'nin sonlarında, Amerikalı fizikçi John Archibald Wheeler, böyle bir nihai yıldız çöküşüne kara delik adını veren ilk kişiydi. Yeni terim, onu dünyaya yayan fizikçilere ve memnun gazetecilere aşık oldu (Fransızlar ilk başta bundan hoşlanmadı, çünkü trou noir ifadesi şüpheli çağrışımlar önerdi).

Orada, ufkun ötesinde

Bir kara delik ne madde ne de radyasyondur. Biraz mecazi anlamda, bunun uzay-zamanın oldukça kavisli bir bölgesinde yoğunlaşan, kendi kendini idame ettiren bir yerçekimi alanı olduğunu söyleyebiliriz. Dış sınırı, olay ufku olan kapalı bir yüzeyle tanımlanır. Yıldız çökmeden önce dönmediyse, bu yüzey, yarıçapı Schwarzschild yarıçapıyla çakışan normal bir küre olur.

Ufkun fiziksel anlamı çok açıktır. Dış komşuluğundan gönderilen bir ışık sinyali sonsuz bir mesafe kat edebilir. Ancak iç bölgeden gönderilen sinyaller sadece ufku geçmemekle kalmayacak, kaçınılmaz olarak tekilliğe "düşecektir". Ufuk, karasal (ve diğer tüm) gökbilimciler tarafından bilinebilecek olaylar ile hiçbir koşulda hakkında bilgisi ortaya çıkmayacak olaylar arasındaki uzamsal sınırdır.

Ufuktan uzakta "Schwarzschild'e göre" olması gerektiği gibi, bir deliğin çekimi uzaklığın karesi ile ters orantılıdır, bu nedenle uzak bir gözlemci için sıradan bir ağır cisim olarak kendini gösterir. Kütleye ek olarak, delik, çöken yıldızın atalet momentini ve elektrik yükünü devralır. Ve önceki yıldızın diğer tüm özellikleri (yapı, bileşim, tayf sınıfı vb.) unutulmaya yüz tutmaktadır.

Onboard saatine göre saniyede bir sinyal gönderen bir radyo istasyonu ile deliğe bir sonda gönderelim. Uzak bir gözlemci için, sonda ufka yaklaştıkça, sinyaller arasındaki zaman aralıkları - prensipte, süresiz olarak - artacaktır. Gemi görünmez ufku geçer geçmez, "delik üstü" dünya için tamamen sessiz olacaktır. Bununla birlikte, bu kaybolma iz bırakmadan olmayacaktır, çünkü sonda deliğe kütlesini, yükünü ve torkunu verecektir.

kara delik radyasyonu

Önceki tüm modeller, yalnızca genel görelilik temelinde inşa edildi. Ancak dünyamız, kara delikleri göz ardı etmeyen kuantum mekaniği yasalarına tabidir. Bu yasalar, merkezi tekilliği matematiksel bir nokta olarak düşünmemize izin vermez. Kuantum bağlamında, çapı yaklaşık olarak 10-33 santimetreye eşit olan Planck-Wheeler uzunluğu ile verilir. Bu bölgede sıradan uzayın varlığı sona erer. Deliğin merkezinin, kuantum olasılık yasalarına göre ortaya çıkan ve ölen çeşitli topolojik yapılarla doldurulduğu genel olarak kabul edilir. Wheeler'ın kuantum köpüğü olarak adlandırdığı böyle bir köpüren yarı uzayın özellikleri hala tam olarak anlaşılamamıştır.

Kuantum tekilliğinin varlığı, kara deliğin derinliklerine düşen maddi cisimlerin kaderiyle doğrudan ilişkilidir. Deliğin merkezine yaklaşırken, şu anda bilinen malzemelerden yapılmış herhangi bir nesne gelgit kuvvetleri tarafından ezilecek ve parçalanacaktır. Bununla birlikte, geleceğin mühendisleri ve teknoloji uzmanları, bugün duyulmamış özelliklere sahip bazı süper güçlü alaşımlar ve kompozitler yaratsalar bile, bunların hepsi her halükarda yok olmaya mahkumdur: sonuçta, tekillik bölgesinde ne tanıdık zaman ne de tanıdık uzay vardır.

Şimdi deliğin ufkuna kuantum mekaniksel bir mercekle bakalım. Boş uzay - fiziksel boşluk - aslında hiçbir şekilde boş değildir. Vakumdaki çeşitli alanların kuantum dalgalanmaları nedeniyle, birçok sanal parçacık sürekli olarak doğar ve ölür. Ufka yakın yerçekimi çok güçlü olduğundan, dalgalanmaları son derece güçlü yerçekimi patlamaları yaratır. Bu tür alanlarda hızlandırıldığında, yeni doğan "sanallar" ek enerji kazanır ve bazen normal uzun ömürlü parçacıklar haline gelir.

Sanal parçacıklar her zaman zıt yönlerde hareket eden çiftler halinde doğarlar (bu, momentumun korunumu yasası tarafından gereklidir). Bir yerçekimi dalgalanması boşluktan bir çift parçacık çıkarırsa, bunlardan biri ufkun dışında ve ikincisi (birincisinin antiparçacığı) içeride gerçekleşebilir. "İç" parçacık deliğe düşecek, ancak "dış" parçacık uygun koşullar altında kaçabilir. Sonuç olarak, delik bir radyasyon kaynağına dönüşür ve bu nedenle enerji ve dolayısıyla kütle kaybeder. Bu nedenle, kara delikler temelde kararsızdır.

Bu fenomene, 1970'lerin ortalarında keşfeden olağanüstü İngiliz teorik fizikçiden sonra Hawking etkisi denir. Özellikle Stephen Hawking, bir kara deliğin ufkunun, T = 0,5 x 10 -7 x M s /M sıcaklığa kadar ısıtılan mutlak kara bir cismin tam olarak aynı şekilde fotonlar yaydığını kanıtladı. Delik inceldikçe sıcaklığının arttığını ve tabii ki "buharlaşmanın" arttığını izler. Bu süreç son derece yavaştır ve M kütleli bir deliğin ömrü yaklaşık 10 65 x (M/M s) 3 yıldır. Boyutu Planck-Wheeler uzunluğuna eşit olduğunda, delik stabilitesini kaybeder ve patlar ve aynı anda bir milyon on megatonluk patlamayla aynı enerjiyi serbest bırakır. hidrojen bombaları. İlginçtir ki, ortadan kaybolduğu sırada deliğin kütlesi hala oldukça büyük, 22 mikrogram. Bazı modellere göre, delik iz bırakmadan kaybolmaz, ancak aynı kütlenin, sözde maksimonun sabit bir kalıntısını geride bırakır.

Maximon 40 yıl önce doğdu - bir terim ve fiziksel bir fikir olarak. 1965 yılında Akademisyen M. A. Markov, temel parçacıkların kütlesinde bir üst sınır olduğunu öne sürdü. Bunu önerdi sınır değerüç temel fiziksel sabitten birleştirilebilen kütle boyutunun değeri - Planck sabiti h, ışık hızı C ve yerçekimi sabiti G (detay sevenler için: bunu yapmak için h ve C'yi çarpmanız gerekir) , sonucu G'ye böl ve çıkar Kare kök). Bunlar makalede bahsedilen 22 mikrogramın aynısıdır, bu değere Planck kütlesi denir. Aynı sabitlerden uzunluk boyutunda (Planck-Wheeler uzunluğu 10 -33 cm çıkacaktır) ve zaman boyutunda (10 -43 sn) bir değer oluşturmak mümkündür.
Markov, akıl yürütmesinde daha da ileri gitti. Onun hipotezine göre, bir kara deliğin buharlaşması bir "kuru kalıntı" - bir özdeyiş - oluşumuna yol açar. Markov, bu tür yapılara temel kara delikler adını verdi. Bu teorinin gerçeğe ne ölçüde tekabül ettiği hala açık bir sorudur. Her durumda, Markov özdeyişlerinin analogları, süper sicim teorisine dayanan bazı kara delik modellerinde yeniden canlandırıldı.

uzay derinlikleri

Kara delikler fizik yasalarına göre yasak değil ama doğada varlar mı? Bu tür en az bir nesnenin uzayda varlığının kesinlikle kesin kanıtı henüz bulunamadı. Ancak bazı ikili sistemlerde X-ışını kaynaklarının yıldız kökenli kara delikler olması kuvvetle muhtemeldir. Bu radyasyon, sıradan bir yıldızın atmosferinin komşu deliğin yerçekimi alanı tarafından emilmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkmalıdır. Gaz olay ufkuna hareketi sırasında kuvvetli bir şekilde ısıtılır ve X-ışını kuantası yayar. En az iki düzine X-ışını kaynağı artık kara deliklerin rolü için uygun adaylar olarak kabul ediliyor. Dahası, yıldız istatistikleri, yalnızca bizim Galaksimizde yaklaşık on milyon yıldız kökenli delik olduğunu gösteriyor.

Kara delikler, maddenin galaktik çekirdeklerdeki kütleçekimsel yoğunlaşması sürecinde de oluşabilir. Milyonlarca ve milyarlarca güneş kütlesi kütlesine sahip devasa delikler, büyük olasılıkla birçok galakside bulunan bu şekilde ortaya çıkar. Görünüşe göre, Samanyolu'nun toz bulutlarıyla kaplı merkezinde 3-4 milyon güneş kütlesi kütlesine sahip bir delik var.

Stephen Hawking, Evrenimize yol açan Büyük Patlama'dan hemen sonra keyfi kütleye sahip kara deliklerin doğabileceği sonucuna vardı. Ağırlığı bir milyar tona kadar olan birincil delikler çoktan buharlaştı, ancak daha ağır olanlar hala uzayın derinliklerinde saklanabilir ve zamanı gelince, güçlü gama radyasyonu flaşları şeklinde kozmik havai fişekler oluşturabilir. Ancak şimdiye kadar bu tür patlamalar gözlemlenmedi.

kara delik fabrikası

Hızlandırıcıdaki parçacıkları, çarpışmalarının bir kara deliğe yol açacağı kadar yüksek bir enerjiye hızlandırmak mümkün müdür? İlk bakışta, bu fikir sadece çılgınca - deliğin patlaması dünyadaki tüm yaşamı yok edecek. Üstelik teknik olarak da mümkün değil. Bir deliğin minimum kütlesi gerçekten 22 mikrogram ise, enerji birimlerinde 10 28 elektron volttur. Bu eşik, 2007'de CERN'de piyasaya sürülecek olan dünyanın en güçlü hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndan (LHC) 15 kat daha yüksek.

Bununla birlikte, bir deliğin minimum kütlesinin standart tahmininin önemli ölçüde fazla tahmin edilmesi mümkündür. Her halükarda, kuantum kütleçekim teorisini de içeren süper sicimler teorisini geliştiren fizikçilerin söylediği şey budur (tam olmaktan uzak olsa da). Bu teoriye göre uzayın üçten az değil, en az dokuz boyutu vardır. Ekstra boyutları fark etmiyoruz çünkü bunlar o kadar küçük bir ölçekte ilmeklenmişler ki aletlerimiz onları algılamıyor. Bununla birlikte, yerçekimi her yerde mevcuttur, gizli boyutlara nüfuz eder. Üç boyutta yerçekimi kuvveti uzaklığın karesiyle ters orantılıdır ve dokuz boyutta sekizinci kuvvettir. Bu nedenle, çok boyutlu bir dünyada, yerçekimi alanının yoğunluğu, mesafe azaldıkça üç boyutlu bir dünyaya göre çok daha hızlı artar. Bu durumda, Planck uzunluğu birçok kez artar ve deliğin minimum kütlesi keskin bir şekilde düşer.

Sicim teorisi, dokuz boyutlu uzayda sadece 10 -20 g kütleye sahip bir kara deliğin doğabileceğini tahmin ediyor.Zern süper hızlandırıcısında hızlandırılan hesaplanan göreli proton kütlesi yaklaşık olarak aynıdır. En iyimser senaryoya göre, her saniye bir delik üretebilecek ve bu da yaklaşık 10-26 saniye yaşayacak. Buharlaşma sürecinde, kayıt edilmesi kolay olacak her türlü temel parçacık doğacak. Deliğin kaybolması, bir derecenin binde biri için bir mikrogram suyu ısıtmak için bile yeterli olmayan enerjinin salınmasına yol açacaktır. Bu nedenle, LHC'nin zararsız bir kara delik fabrikasına dönüşeceği umudu var. Bu modeller doğruysa yeni nesil yörüngesel kozmik ışın dedektörleri de bu tür delikleri tespit edebilecek.

Yukarıdakilerin tümü sabit kara delikler için geçerlidir. Bu arada, bir sürü ilginç özelliği olan dönen delikler var. Kara delik radyasyonunun teorik analizinin sonuçları, aynı zamanda ayrı bir tartışmayı hak eden entropi kavramının ciddi bir şekilde yeniden düşünülmesine yol açtı. Bir sonraki sayıda bununla ilgili daha fazla bilgi.

Zeminin nasıl süpürüldüğünü hiç gördünüz mü? Eğer öyleyse, elektrikli süpürgenin tozu ve kağıt artıkları gibi diğer küçük kalıntıları nasıl emdiğini fark ettiniz mi? Elbette yaptılar. Kara delikler kabaca bir elektrikli süpürgeyle aynı şeyi yapar, ancak toz yerine daha büyük nesneleri çekmeyi tercih ederler: yıldızlar ve gezegenler. Ancak kozmik tozu da küçümsemezler.

Kara delikler nasıl ortaya çıkıyor?

Kara deliklerin nereden geldiğini anlamak için hafif basıncın ne olduğunu bilmek güzel olurdu. Nesnelerin üzerine düşen ışığın üzerlerine bastığı ortaya çıkıyor. Örneğin, karanlık bir odada bir ampul yakarsak, aydınlatılan tüm nesnelere ek bir ışık basıncı kuvveti etki etmeye başlayacaktır. Bu kuvvet çok küçüktür ve günlük hayatta elbette onu asla hissedemeyeceğiz. Bunun nedeni ampulün çok zayıf bir ışık kaynağı olmasıdır. (Laboratuvar koşullarında, bir ampulün ışık basıncı hala ölçülebilir; ilk kez Rus fizikçi P. N. Lebedev bunu yapmayı başardı) Yıldızlarda durum farklıdır. Yıldız genç ve pırıl pırıl parlarken, içinde üç güç savaşıyor. Bir yandan, yıldızı bir noktaya sıkıştırma eğiliminde olan yerçekimi kuvveti, dış katmanları çekirdeğe doğru çeker. Öte yandan, yıldızı şişirme eğiliminde olan hafif basıncın kuvveti ve sıcak gazın basınç kuvveti vardır. Bir yıldızın çekirdeğinde doğan ışık o kadar yoğundur ki, yıldızın dış katmanlarını uzağa iter ve onları merkeze doğru çeken yerçekimi kuvvetini dengeler. Bir yıldız yaşlandıkça çekirdeği giderek daha az ışık üretir. Bu olur, çünkü bir yıldızın ömrü boyunca, hidrojeninin tüm arzı tükenir, bunun hakkında zaten yazdık. Bir yıldız çok büyükse, Güneş'ten 20 kat daha ağırsa, dış kabuklarının kütlesi çok büyüktür. Bu nedenle, ağır bir yıldızda dış katmanlar çekirdeğe daha da yaklaşmaya başlar, tüm yıldız küçülmeye başlar. Aynı zamanda, büzülen yıldızın yüzeyindeki yerçekimi kuvveti büyür. Yıldız küçüldükçe etrafındaki maddeyi daha çok çekmeye başlar. Sonunda, yıldızın çekiciliği o kadar korkunç bir hale gelir ki, yaydığı ışık bile ondan kaçamaz. Bu anda yıldız olur Kara delik. Artık hiçbir şey yaymaz, sadece ışık da dahil olmak üzere yakındaki her şeyi emer. Ondan tek bir ışık ışını gelmez, bu yüzden kimse onu göremez ve bu nedenle ona kara delik denir: her şey oraya çekilir, ama asla geri gelmez.

Bir kara delik neye benziyor?

Eğer sen ve ben bir kara deliğe yakın olsaydık, küçük, tamamen siyah bir uzay bölgesi etrafında dönen oldukça büyük bir ışıklı disk görürdük. Bu kara bölge kara deliktir. Ve etrafındaki parlak disk, kara deliğe düşen maddedir. Böyle bir diske toplama diski denir. Bir kara deliğin çekimi çok güçlüdür, bu nedenle emilen madde çok yüksek bir ivme ile hareket eder ve bu nedenle kendisi ışımaya başlar. Gökbilimciler böyle bir diskten yayılan ışığı inceleyerek kara deliğin kendisi hakkında çok şey öğrenebilirler. Bir kara deliğin varlığının bir başka dolaylı işareti, yıldızların belirli bir uzay bölgesi etrafındaki olağandışı hareketidir. Deliğin çekilmesi, yakındaki yıldızların eliptik yörüngelerde hareket etmesine neden olur. Yıldızların bu tür hareketleri de gökbilimciler tarafından kaydedilir.
Şimdi bilim adamlarının dikkati, galaksimizin merkezinde bulunan kara deliğe çevrildi. Gerçek şu ki, kütlesi Dünya'nın yaklaşık 3 katı olan bir hidrojen bulutu kara deliğe yaklaşıyor. Bu bulut zaten kara deliğin yerçekimi nedeniyle şeklini değiştirmeye başladı, önümüzdeki yıllarda daha da gerilecek ve kara deliğin içine çekilecek.

Bir kara deliğin içinde gerçekleşen süreçleri asla göremeyeceğiz, bu yüzden kara deliğin etrafındaki diskin gözlemleriyle yetinmeye devam ediyor. Ama burada çok ilginç şeyler bekliyoruz. Belki de en ilginç fenomen, bu diskin merkezinden çıkan ultra hızlı madde jetlerinin oluşumudur. Bu fenomenin mekanizması açıklığa kavuşturulmamıştır ve büyük olasılıkla biriniz bu tür jetlerin oluşum teorisini yaratacaktır. Bu arada, yalnızca bu tür "çekimlere" eşlik eden X-ışını flaşlarını kaydedebiliriz.

Bu video, bir kara deliğin yakındaki bir yıldızın malzemesini yavaş yavaş nasıl yakaladığını gösteriyor. Bu durumda, kara deliğin etrafında bir yığılma diski oluşur ve maddesinin bir kısmı muazzam hızlarda uzaya fırlatılır. Bu durumda, Dünya çevresinde hareket eden bir uydu tarafından toplanan büyük miktarda X-ışını radyasyonu üretilir.

Bir kara delik nasıl düzenlenir?

Bir kara delik üç ana bölüme ayrılabilir. Çok hızlı hareket ederseniz, kara deliğe düşmekten kaçınabileceğiniz dış kısım. yüksek hız. Olay ufku dış kısımdan daha derindir - bu, geçtikten sonra vücudun kara delikten geri dönme umudunu yitirdiği hayali bir sınırdır. Olay ufkunun ötesindeki her şey dışarıdan görülemez, çünkü güçlü yerçekimi nedeniyle içeriden hareket eden ışık bile onun ötesine uçamayacaktır. Bir kara deliğin tam merkezinde bir tekillik olduğuna inanılır - içinde büyük bir kütlenin yoğunlaştığı küçük hacimli bir uzay bölgesi - bir kara deliğin kalbi.

Bir kara deliğe uçabilir misin?

Büyük bir mesafede, bir kara deliğin çekimi, kara deliğin kütlesiyle aynı kütleye sahip en sıradan yıldızın çekimiyle tamamen aynıdır. Olay ufkuna yaklaştıkça cazibe daha da artacaktır. Bu nedenle, bir kara deliğe uçmak mümkündür, ancak yine de geri dönebilmeniz için ondan uzak durmak daha iyidir. Gökbilimciler, bir kara deliğin yakındaki bir yıldızı nasıl emdiğini izlemek zorunda kaldılar. Bu videoda nasıl göründüğünü görebilirsiniz:

Güneşimiz kara deliğe mi dönüşecek?

Hayır, dönmeyecek. Güneş'in kütlesi bunun için çok küçük. Hesaplamalar, bir yıldızın kara delik olabilmesi için Güneş'ten en az 4 kat daha büyük olması gerektiğini gösteriyor. Bunun yerine, Güneş kırmızı bir deve dönüşecek ve yaklaşık Dünya'nın yörüngesi kadar şişecek ve sonra dış kabuğunu atıp beyaz bir cüce olacak. Kesinlikle Güneş'in evrimini anlatacağız.