Ce este o gaură neagră

Black Hole - Spațiu Monster

Misteriosul „eșecuri“

În ultimele decenii ale secolului XX, astronomii au putut să descopere o mulțime de obiecte uimitoare în vaste întinderi ale universului. Acest lucru - și pulsarii și quasarii, și stelele neutronice. Dar poate cel mai frapant și misterios sunt găurile negre - regiunea spațiu-timp, în care câmpul gravitațional este puternic în măsura în care nu un singur obiect (chiar lumina) nu sunt în stare să plece.

Și acolo a fost termenul de „gaură neagră“ în 1968 cu mâna lumina fizicianul american Dzhona Uilera. Noul nume a devenit rapid o utilizare științifică și într-un timp scurt înlocui complet termenul „collapsar“ folosit anterior și „stea înghețate“.

În primul rând cât mai devreme în 1795 ipoteza existenței unor stele invizibile a prezentat celebrul matematician, fizician și astronom din Franța, Per Simon Laplace (1749-1827), care, printre altele, a creat teoria formării planetelor din sistemul solar al materiei rare.

În baza legii gravitației universale, deschise Isaakom Nyutonom, Laplace, pentru a concluziona că steaua care are aceeași densitate ca și cea a planetei noastre, iar diametrul - de 250 de ori mai mult decât soarele, nu permit un singur fascicul de lumină pentru a ajunge pe Pământ datorită gravitației sale. Poate că se datorează faptului că cele mai strălucitoare stele sunt vizibile.

De fapt, cu cât corpul cosmic, este necesară o viteză mai mare, în scopul de a părăsi acest organism. Această viteză se numește doilea spațiu și Pământul este 11 km / sec. Dar Soarele are viteza de evacuare de 620 km / sec. Astfel, viteza de evacuare este mai mare, cu atât mai mare masa și cea mai mică raza corp ceresc, deoarece o creștere a greutății crește gravitaționale și cu creșterea distanței de la centrul slăbește.

Pentru că dacă raza Soarelui a fost de 10 km, iar greutatea a rămas aceeași, viteza cosmică două ar crește la jumătate din viteza luminii, adică, până la 150 000 km / s. Dacă raza Soarelui a continuat să scadă, apoi la masă constantă viteza de evacuare s-ar fi ajuns la 300 000 km / s, sau viteza luminii!

S-ar părea că ipoteza Laplace se dovedește destul de convingător existența unor obiecte din univers, care, datorită gravitației lor puternice nu pot fi văzute de pe Pământ. Dar, în timpul Laplace nu a știut că viteza este mai mare decât viteza luminii în natură pur și simplu nu există, prin urmare, ideea de găuri negre au fost incomplete.

Numai teoria generală a relativității dezvoltate de Einstein, a făcut posibilă pentru a obține o înțelegere mai modernă de găuri negre.

Conform legilor lui Newton la compresiune a corpului dublat atracția crește de patru ori. În cazul în care corpul este comprimat la o astfel de stare încât raza sa scade la zero, atunci gravitatea, respectiv, crește la infinit.

Dar Einstein a arătat că gravitația va crește mai repede, iar rata de creștere în timpul comprimării ulterioare va crește. Gravity are aceeași valoare la infinit corp ceresc, așa-numita rază gravitațională. Vorbind în mod diferit, deși corpul și nu se transforme într-un punct, care este, va avea o anumită dimensiune, dar gravitatea acesteia va tinde la infinit.

Din cele de mai sus rezultă că raza gravitațională depinde de masa corpului ceresc. De exemplu, raza gravitațională a Pământului egală cu 10 milimetri, în timp real - 6 400 km. Pentru Soare, această rază este de 3 mii de metri, în timp ce existente -.. 700 mii km.

Deci, orice corp ceresc, ondulată cu raza gravitațională, încetează să mai fie o sursă de radiații, pentru că lumina sau orice alte radiații nu poate părăsi din cauza faptului că viteza de evacuare a 2, în aceste condiții va fi mai mare decât viteza luminii.

Asta nu e doar clar: ce forță este capabil de a comprima stea la raza gravitațională? Pe această chestiune de astrofizică, nu într-adevăr de gândire, responsabil: steaua! Faptul este că, în timp ce ea „trăiește“ în interiorul reacțiilor termonucleare, care creează fluxuri de lumină, graba la suprafața sferei de gaz. Dar cantitatea de material necesară pentru reacția (de exemplu, hidrogen) nu este nelimitată, pentru că de ceva timp - de la cateva zeci de milioane de miliarde de ani - se usuca.

După care presiunea internă, care a sprijinit reacție termonucleare dispare, iar steaua începe să contracteze sub influența propriei gravitații. Cu toate acestea, unele stele sunt comprimate foarte repede - catastrofic. Rezultatul este un colaps așa-numita gravitațională.

După ce a demonstrat teoretic existența găurilor negre, astronomii au început să caute modalități de a le vedea prima mana. Această lucrare a început o căutare cu sursa de raze X, deoarece acesta se produce numai atunci când gazul ambiant este încălzit la temperaturi foarte ridicate. Dar faptul că o astfel de încălzire a avut loc, este necesar ca exista un câmp gravitațional foarte puternic. Și aceste domenii au scăzut stele: pitice albe, stele neutronice si .... gauri negre! Dar, dacă este posibil ca pitice albe pentru a observa în mod direct, problema găurilor negre este complicată. Dar astronomii au fost în măsură să rezolve această problemă.

Văzând că în cazul în care corpul are o masă care este de două ori la soare, acesta ar putea pretinde a fi o gaură neagră. Se măsoară greutatea obiectului ceresc este relativ ușor dacă are o pereche de un alt corp ceresc.

În cele din urmă acest sistem dual, care emite, de asemenea, razele X, astronomii au descoperit în constelația Cygnus. Obiectul numit Cygnus X-1, și el a fost primul candidat pentru o gaură neagră.

Acesta este situat la o distanță de 6 mii de ani lumină de Pământ și este compusă din două corpuri :. normal masa gigant stea de aproximativ 20 de sori și obiect invizibil de cântărire 10 Suns, care emite raze X.

Cu toate acestea, în cazul în care nimic nu poate scăpa dintr-o gaură neagră, atunci cum se poate emite? Se pare o situație paradoxală. Dar, se pare, nu emite gaura neagră în sine, ci doar substanta care cade pe ea. Era de lumina lui și de a determina dacă există o gaură neagră.

Cu gravitația sa puternică, gaura neagră ia departe de tovarășul său de substanță, pe care îl dirijează într-o spirală. Și care este problema mai aproape de gaura neagră, cu atât mai mult se încălzește. În cele din urmă, la un moment dat, ea începe să emită raze X în calitate de observatori terestre fixe.

„Tunele“ în necunoscut

Găurile negre, ca stelele obișnuite, sunt foarte diverse, în special în dimensiunea sa. Pentru că astronomii le-au împărțit în trei tipuri.

Prima dintre ele includ găuri negre, a căror masă este de aproximativ 10 mase solare. Acestea sunt formate din stele masive, se oprește atunci când aceste reacții termonucleare.

Al doilea tip este reprezentat de găuri negre supermasive în centrele de galaxii: greutatea lor - de la milioane la miliarde de solare. Ei tind să fie amplasate în centrele de galaxii - stele insula univers.

În plus, monștrii spațiu au apetit incredibil. Toate în timp ce creșterea masei lor, ei au deja „mâncat“ totul în jurul valorii de lucrurile lor, care este egală cu masa a milioane de sori. Dar cu toate acestea, nu încetează atât de activ „absorbi“ cercul interior, crescând astfel „dimensiunea“ lor.

Meniul permanent gaura neagra include: gaz, praf, stele si planete, dar uneori ele chiar și cele mai apropiate rude tratație lor - obiecte masive compacte, cum ar fi găuri negre de masă stelare. Nu-i priva atentia si stelele neutronice, și pitice albe, prinse accidental în câmpul lor gravitațional. Este cel mai tare aceste obiecte „striga“, în intervalele de raze X și gamma, atunci când gaura neagră le absoarbe.

Și, în sfârșit, al treilea tip sunt găurile negre primordiale, care au apărut în evoluția timpurie a universului. Ele pot fi luate în considerare, printre piticilor găurile negre, din cauza greutății lor în comparație cu greutatea de asteroizi mari.

„Memoria“ de găuri negre

În ceea ce privește găurile negre pentru o lungă perioadă de timp avizul predominat în comunitatea științifică că acestea sunt, probabil, cele mai misterioase obiecte din nimic univers unul de altul nu diferă, adică, omenește vorbind, toate acestea arata la fel.

Cu toate acestea, studiile efectuate la începutul secolului XXI, oamenii de știință din America, această idee preconcepută despre găurile negre respinse complet. Sa dovedit, acestea sunt aproape la fel de unic ca oamenii. Mai mult decât atât, ele pot fi nu numai diferențele, dar, de asemenea, determina lor „biografia“ lung, asta este ceea ce sa întâmplat cu ei în trecut. Desigur, doar teoretic.

Aceste date interesante despre găuri negre a fost un grup de astrofizicieni americani, condus de profesorul Samir Mathur. Acești cercetători au reușit să dezvolte o nouă teorie a structurii de găuri negre, care, potrivit oamenilor de stiinta, va oferi o oportunitate de a rezolva problema de lungă durată a fizicii: așa-numitele informații paradox.

Esența acestui paradox este după cum urmează. În conformitate cu modelul general acceptat de o gaură neagră, și nu contează din care a fost construit și în ce proporție - de protoni sau electroni din gaz, planete sau stele, - gravitația colosală transformă tot acest material într-o structură complet omogenă.

Din aceasta la rândul său, implică faptul că structura internă a găurilor negre, este practic același. Acestea diferă unul de altul numai prin masa lor gigantice și diametrul orizontului evenimentului în cadrul căruia să scape de vârtejul gaura neagră, nimic nu mai este capabil.

Anterior, în conformitate cu calculele celebrului fizician Stephen Hawking, sa dovedit că el a fost într-o gaură neagră a particulelor nici o influență pe ea nu are. Singurul lucru pe care ea poate face - pentru a crește masa monstru spațiu.

Dar această teorie, oamenii de știință au descoperit un dezavantaj: este contrar uneia dintre legile mecanicii cuantice - legea reversibilității, care prevede că calculele teoretice trebuie explicate nu numai prin procesul asociat cu formarea unei găuri negre, dar du-te înapoi la termenii originali că acest mecanism educația „pe“ poziția.

Acest lucru a însemnat că, dacă luăm ca bază pentru construirea Hawking, din care rezulta că toate găurile negre sunt la fel, chiar și în teorie, era imposibil să se traseze „istoria“ a cel puțin unul dintre ei la început său unic. Adică, orice informații despre particulele care au creat gaura neagră a fost pierdut în ea pentru totdeauna.

Este în astfel de circumstanțe Mathur o dată pusă la îndoială. Și, pentru a respinge acest concept, el a profitat de teoria corzilor bine-cunoscut în zilele noastre, ceea ce presupune că toate particulele fundamentale sunt formate din obiecte numite siruri de caractere.

În conformitate cu șirurile modele teoretice existente se pot comporta în diverse moduri: pot țese, împletit în ring pentru a forma o spirală. Suntem în scara noastră percepe combinația de siruri de caractere ca particulele care alcătuiesc lumea.

Deci, Mathur a încercat să dau seama cum să se comporte siruri de caractere combinate într-un obiect foarte masiv si extins, un fel de gigant „particulă elementară.“ Pentru a rezolva această sarcină enormă, un fizician a luat mai mulți ani. În același timp, el a lucrat la ea nu este el însuși, și într-un grup cu mulți oameni de știință din diferite țări.

Studiul a constatat ca șirurile pot forma destul de complexă structură elastică și flexibilă gigant măsură. Astfel, crescând treptat greutatea substanței în structura sa teoretică Mathur în cele din urmă „creat“ gaură neagră. Și ceea ce este cel mai interesant în modelul Mathura, diametrul unei teoretic „gaură neagră“ în precizie corespundea orizontului evenimentelor cu o lățime gaură neagră pentru aceeași masă, dar calculată de modelul clasic.

Noua structură a găurii negre, oamenii de știință au numit „incalceala pufoasa.“ Cu faptul că, așa cum se arată prin calcule, în diferite găuri negre acest încurcarea poate lua diverse forme: ca o pajiște de flori sau o frunză pe copac. Astfel, profesorul Mathur a dovedit că găurile negre nu sunt impersonale, și, de fapt, unic. Prin urmare, rezoluția „paradoxul de informații“, care, de altfel, în 2000, cu numărul 8 a fost inclus în top zece probleme majore în fizica mileniului al treilea.

Deci, în nimic negru dispare fără urmă găuri și șiruri de împletire complicate sunt informații despre particulele care au dus la această structură misterioasă a universului.

Lumea ciudată de găuri negre

Știind exact cum apare acest monstru cosmic, astrofizică și, de asemenea, să încerce să se uite în interiorul găurii negre. Iar unele dintre informațiile pe care le au putut obține. Desigur, cu ajutorul unor modele teoretice.

Astfel, cercetătorii au fost în măsură să dau seama ce o gaură neagră este un crater circular imens, și că găurile negre emit unde acustice, care seamănă cu zumzet monoton.

În plus, în modelele lor fizicii au încercat să evalueze ceea ce se întâmplă în interiorul unei găuri negre prin ochii unui om, care a dovedit în pâlnie. Și primul lucru pe care am putut vedea o astfel de persoană convențională, acesta este un număr foarte mare de stele, vom cădea în abis. Mulți dintre ei, cu care se confruntă reciproc, Cruz ar dezintegra în fragmente.

El a putut vedea, de asemenea, modul în care apar marginile pâlniei întunecată a reflexiile luminii, iar pe pante sale luminoase sidefat, fântâni spumante. Această pâlnie de fringing, numit un disc de acumulare. Se rotește la viteză mare: aproximativ 18 milioane de km / h. Cuprinzând discul de gaz și praf, care, alunecarea pe „spirala morții“, care se încadrează într-o gaură neagră.

Aceeași gaură neagră ca un dinam uriaș, în jurul căruia există un câmp magnetic puternic. Atunci când tensiunea atinge o anumită valoare critică, gaura neagră „descărcat“. Apoi, din acestea, de la un jet pulverizat oală de fierbere sunt scoase de gaz și praf, numite jeturi. Acestea sunt transportate cu aproape viteza luminii. Ceea ce a extinde de multe ori pe parcursul a milioane de ani lumină și strălucire ca sute de miliarde de sori.

Deci, tot ceea ce mișcă mai lent decât particulele de lumina, mai devreme sau mai târziu se va arunca cu capul în întuneric și să dispară pentru totdeauna în ghearele nesățioase de găuri negre. Numai razele de lumină vor fi circling în mod constant și monotonă pe marginea discului, pe aceeași linie, nu se va schimba.

Când scufundări în gaura neagră sub influența creșterii forței de gravitație în timp ce pornește mai lent și mai lent să curgă.

Dar, în afara gaura neagra, timpul zboara, ca un uragan. Și în inima monstru cosmic, în cazul în care explodează de timp. Pentru o fracțiune de secundă Soarele se răcește, iar cerul era acoperit cu noi galaxii.

Timpul devine un punct: așa-numita singularitate are loc, adică starea atunci când substanța are o densitate infinită și temperatură. Cu toate acestea, ceea ce este cu adevărat singularitatea în centrul unei găuri negre - nimeni nu poate spune. Au încălcat legile fizicii, iar timpul și spațiul dispar. Timpul se oprește.

Dar aceasta este doar rezultatul modelelor matematice.

Cu toate acestea, chiar și în 1976, FRIMEN Dayson a făcut presupunerea că informațiile din universul nostru poate curge într-un alt univers. Tunel care duce înapoi la mijlocul găurii negre căscat. Această idee părea să Dyson în măsura neștiințific, că el nu-l publice. Dar, mai târziu, în aceeași idee a venit la Stiven Hoking și cosmolog american Lee Smolin.