Ang black hole ay isang espesyal na rehiyon sa kalawakan. Ito ay isang tiyak na akumulasyon ng itim na bagay, na may kakayahang gumuhit sa sarili nito at sumisipsip ng iba pang mga bagay sa kalawakan. Ang kababalaghan ng black hole ay hindi pa rin. Ang lahat ng magagamit na data ay mga teorya at pagpapalagay lamang ng mga siyentipikong astronomo.

Ang pangalang "black hole" ay likha ng scientist na si J.A. Wheeler noong 1968 sa Princeton University.

Mayroong teorya na ang mga black hole ay mga bituin, ngunit hindi pangkaraniwan, tulad ng mga neutron. Isang black hole - - dahil ito ay may napakataas na luminescence density at talagang walang radiation. Samakatuwid, hindi ito nakikita alinman sa infrared, o sa x-ray, o sa mga radio ray.

Ang sitwasyong ito ay ipinaliwanag ng Pranses na astronomer na si P. Laplace 150 taon bago ang pagtuklas ng mga black hole sa kalawakan. Ayon sa kanyang mga argumento, kung ang isang bituin ay may density na katumbas ng density ng Earth at isang diameter na 250 beses na mas malaki kaysa sa diameter ng Araw, kung gayon hindi nito pinapayagan ang mga light ray na kumalat sa buong Uniberso dahil sa gravity nito, at samakatuwid. nananatiling invisible. Kaya, ipinapalagay na ang mga itim na butas ay ang pinakamalakas na naglalabas ng mga bagay sa Uniberso, ngunit wala silang solidong ibabaw.

Mga katangian ng black hole

Ang lahat ng dapat na katangian ng mga black hole ay batay sa teorya ng relativity, na hinango noong ika-20 siglo ni A. Einstein. Ang anumang tradisyonal na diskarte sa pag-aaral ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi nagbibigay ng anumang nakakumbinsi na paliwanag para sa hindi pangkaraniwang bagay ng mga black hole.

Ang pangunahing pag-aari ng isang black hole ay ang kakayahang yumuko ng oras at espasyo. Anumang gumagalaw na bagay na nahuli sa gravitational field nito ay hindi maiiwasang mahila, dahil... sa kasong ito, lumilitaw ang isang siksik na gravitational vortex, isang uri ng funnel, sa paligid ng bagay. Kasabay nito, ang konsepto ng oras ay binago. Ang mga siyentipiko, sa pamamagitan ng pagkalkula, ay hilig pa ring maghinuha na ang mga black hole ay hindi mga celestial na katawan sa pangkalahatang tinatanggap na kahulugan. Ito ay talagang ilang uri ng mga butas, mga wormhole sa oras at espasyo, na may kakayahang baguhin at siksikin ito.

Ang black hole ay isang saradong rehiyon ng espasyo kung saan ang bagay ay na-compress at kung saan walang makatakas, kahit na ang liwanag.

Ayon sa mga kalkulasyon ng mga astronomo, sa malakas na gravitational field na umiiral sa loob ng mga black hole, walang isang bagay ang maaaring manatiling hindi nasaktan. Agad itong mapupunit sa bilyun-bilyong piraso bago pa man ito makapasok. Gayunpaman, hindi nito ibinubukod ang posibilidad ng pagpapalitan ng mga particle at impormasyon sa kanilang tulong. At kung ang isang black hole ay may mass na hindi bababa sa isang bilyong beses na mas malaki kaysa sa mass ng Araw (supermassive), kung gayon ito ay theoretically posible para sa mga bagay na lumipat dito nang walang panganib na mapunit ng gravity.

Siyempre, ang mga ito ay mga teorya lamang, dahil ang pananaliksik ng mga siyentipiko ay napakalayo pa rin sa pag-unawa kung ano ang mga proseso at kakayahan na itinatago ng mga black hole. Ito ay lubos na posible na ang isang bagay na katulad ay maaaring mangyari sa hinaharap.

Dahil sa relatibong kamakailang paglago ng interes sa paglikha ng mga sikat na pelikulang pang-agham sa paksa ng paggalugad sa kalawakan, marami nang narinig ang mga modernong manonood tungkol sa mga phenomena gaya ng singularity, o ang black hole. Gayunpaman, malinaw na hindi ibinubunyag ng mga pelikula ang buong katangian ng mga hindi pangkaraniwang bagay na ito, at kung minsan ay binabaluktot pa ang mga nabuong teoryang pang-agham para sa higit na epekto. Para sa kadahilanang ito, ang pag-unawa ng maraming modernong mga tao tungkol sa mga phenomena na ito ay alinman sa ganap na mababaw o ganap na mali. Ang isa sa mga solusyon sa problemang lumitaw ay ang artikulong ito, kung saan susubukan naming maunawaan ang umiiral na mga resulta ng pananaliksik at sagutin ang tanong - ano ang black hole?

Noong 1784, unang binanggit ng English priest at naturalist na si John Michell sa isang liham sa Royal Society ang isang hypothetical na napakalaking katawan na may napakalakas na atraksyon ng gravitational na ang pangalawang bilis ng pagtakas nito ay lalampas sa bilis ng liwanag. Ang pangalawang bilis ng pagtakas ay ang bilis na kakailanganin ng isang medyo maliit na bagay upang madaig ang gravitational attraction ng isang celestial body at lumampas sa saradong orbit sa paligid ng katawan na ito. Ayon sa kanyang mga kalkulasyon, ang isang katawan na may density ng Araw at isang radius na 500 solar radii ay magkakaroon ng pangalawang cosmic velocity sa ibabaw nito na katumbas ng bilis ng liwanag. Sa kasong ito, kahit na ang liwanag ay hindi aalis sa ibabaw ng naturang katawan, at samakatuwid ang katawan na ito ay sumisipsip lamang ng papasok na liwanag at mananatiling hindi nakikita ng nagmamasid - isang uri ng itim na lugar laban sa background ng madilim na espasyo.

Gayunpaman, ang konsepto ni Michell ng isang napakalaking katawan ay hindi nakakaakit ng maraming interes hanggang sa gawain ni Einstein. Alalahanin natin na tinukoy ng huli ang bilis ng liwanag bilang pinakamataas na bilis ng paglilipat ng impormasyon. Bilang karagdagan, pinalawak ni Einstein ang teorya ng grabidad sa mga bilis na malapit sa bilis ng liwanag (). Bilang resulta, hindi na nauugnay na ilapat ang teorya ng Newtonian sa mga black hole.

Ang equation ni Einstein

Bilang resulta ng paglalapat ng pangkalahatang relativity sa mga black hole at paglutas ng mga equation ni Einstein, ang mga pangunahing parameter ng isang black hole ay nakilala, kung saan mayroon lamang tatlo: masa, electric charge at angular momentum. Kapansin-pansin ang makabuluhang kontribusyon ng Indian astrophysicist na si Subramanian Chandrasekhar, na lumikha ng pangunahing monograph: "Mathematical Theory of Black Holes."

Kaya, ang solusyon sa mga equation ni Einstein ay ipinakita sa apat na opsyon para sa apat na posibleng uri ng black hole:

• BH na walang pag-ikot at walang bayad - solusyon ng Schwarzschild. Isa sa mga unang paglalarawan ng isang black hole (1916) gamit ang mga equation ni Einstein, ngunit nang hindi isinasaalang-alang ang dalawa sa tatlong mga parameter ng katawan. Ang solusyon ng German physicist na si Karl Schwarzschild ay nagpapahintulot sa isa na kalkulahin ang panlabas na gravitational field ng isang spherical na napakalaking katawan. Ang kakaiba ng konsepto ng mga black hole ng Aleman na siyentipiko ay ang pagkakaroon ng isang abot-tanaw ng kaganapan at nagtatago sa likod nito. Si Schwarzschild rin ang unang nagkalkula ng gravitational radius, na tumanggap ng kanyang pangalan, na tumutukoy sa radius ng globo kung saan matatagpuan ang horizon ng kaganapan para sa isang katawan na may isang tiyak na masa.
• BH na walang pag-ikot na may bayad – Reisner-Nordström solution. Isang solusyon na iniharap noong 1916-1918, na isinasaalang-alang ang posibleng electric charge ng isang black hole. Ang singil na ito ay hindi maaaring basta-basta malaki at limitado dahil sa nagreresultang de-koryenteng repulsion. Ang huli ay dapat mabayaran ng gravitational attraction.
• BH na may pag-ikot at walang bayad - solusyon ni Kerr (1963). Ang umiikot na black hole ng Kerr ay naiiba sa isang static na butas sa pamamagitan ng pagkakaroon ng tinatawag na ergosphere (magbasa nang higit pa tungkol dito at sa iba pang bahagi ng isang black hole).
• BH na may rotation at charge - Kerr-Newman solution. Ang solusyon na ito ay kinakalkula noong 1965 at kasalukuyang pinakakumpleto, dahil isinasaalang-alang nito ang lahat ng tatlong mga parameter ng black hole. Gayunpaman, ipinapalagay pa rin na sa kalikasan ang mga black hole ay may hindi gaanong halaga.

Pagbuo ng black hole

Mayroong ilang mga teorya tungkol sa kung paano bumubuo at lumilitaw ang isang itim na butas, ang pinakasikat na kung saan ay lumitaw ito bilang isang resulta ng pagbagsak ng gravitational ng isang bituin na may sapat na masa. Ang ganitong compression ay maaaring wakasan ang ebolusyon ng mga bituin na may mass na higit sa tatlong solar mass. Sa pagkumpleto ng mga thermonuclear na reaksyon sa loob ng naturang mga bituin, nagsisimula silang mabilis na mag-compress sa superdense. Kung ang presyon ng gas ng isang neutron star ay hindi makabawi para sa mga puwersa ng gravitational, iyon ay, ang masa ng bituin ay nagtagumpay sa tinatawag na. Oppenheimer-Volkoff limit, pagkatapos ay magpapatuloy ang pagbagsak, na nagreresulta sa bagay na na-compress sa isang black hole.

Ang pangalawang senaryo na naglalarawan sa pagsilang ng isang black hole ay ang compression ng protogalactic gas, iyon ay, interstellar gas sa yugto ng pagbabagong-anyo sa isang kalawakan o ilang uri ng cluster. Kung walang sapat na panloob na presyon upang mabayaran ang parehong mga puwersa ng gravitational, maaaring magkaroon ng black hole.

Dalawang iba pang mga sitwasyon ang nananatiling hypothetical:

• Ang paglitaw ng isang black hole bilang isang resulta ng tinatawag na primordial black hole.
• Pangyayari bilang resulta ng mga reaksyong nuklear na nagaganap sa mataas na enerhiya. Ang isang halimbawa ng mga naturang reaksyon ay ang mga eksperimento sa mga collider.

Istraktura at pisika ng mga black hole

Ang istraktura ng isang black hole ayon kay Schwarzschild ay kinabibilangan lamang ng dalawang elemento na nabanggit kanina: ang singularity at ang event horizon ng black hole. Sa madaling sabi tungkol sa singularity, mapapansin na imposibleng gumuhit ng isang tuwid na linya sa pamamagitan nito, at gayundin na ang karamihan sa mga umiiral na pisikal na teorya ay hindi gumagana sa loob nito. Kaya, ang physics ng singularity ay nananatiling isang misteryo sa mga siyentipiko ngayon. ang black hole ay isang tiyak na hangganan, tumatawid kung saan ang isang pisikal na bagay ay nawawalan ng pagkakataong bumalik nang higit sa mga limitasyon nito at tiyak na "mahuhulog" sa singularidad ng black hole.

Ang istraktura ng isang black hole ay nagiging medyo mas kumplikado sa kaso ng Kerr solution, lalo na sa pagkakaroon ng pag-ikot ng black hole. Ipinapalagay ng solusyon ni Kerr na ang butas ay may ergosphere. Ang ergosphere ay isang tiyak na rehiyon na matatagpuan sa labas ng horizon ng kaganapan, sa loob kung saan ang lahat ng mga katawan ay gumagalaw sa direksyon ng pag-ikot ng black hole. Ang lugar na ito ay hindi pa kapana-panabik at posibleng iwanan ito, hindi katulad ng kaganapang abot-tanaw. Ang ergosphere ay marahil isang uri ng analogue ng isang accretion disk, na kumakatawan sa umiikot na bagay sa paligid ng malalaking katawan. Kung ang isang static na Schwarzschild black hole ay kinakatawan bilang isang itim na globo, kung gayon ang Kerry black hole, dahil sa pagkakaroon ng isang ergosphere, ay may hugis ng isang oblate ellipsoid, sa anyo kung saan madalas nating nakikita ang mga itim na butas sa mga guhit, sa lumang mga pelikula o video game.

• Magkano ang timbang ng isang black hole? – Ang pinaka-teoretikal na materyal sa paglitaw ng isang black hole ay magagamit para sa senaryo ng hitsura nito bilang resulta ng pagbagsak ng isang bituin. Sa kasong ito, ang maximum na masa ng isang neutron star at ang pinakamababang masa ng isang black hole ay tinutukoy ng Oppenheimer - Volkov na limitasyon, ayon sa kung saan ang mas mababang limitasyon ng masa ng isang black hole ay 2.5 - 3 solar masa. Ang pinakamabigat na black hole na natuklasan (sa kalawakan NGC 4889) ay may masa na 21 bilyong solar masa. Gayunpaman, hindi natin dapat kalimutan ang tungkol sa mga itim na butas na hypothetically lumitaw bilang isang resulta ng nuclear reaksyon sa mataas na enerhiya, tulad ng sa mga collider. Ang masa ng naturang quantum black hole, sa madaling salita ay "Planck black holes," ay nasa pagkakasunud-sunod ng magnitude, katulad ng 2·10−5 g.
• Laki ng black hole. Ang pinakamababang radius ng isang black hole ay maaaring kalkulahin mula sa pinakamababang masa (2.5 – 3 solar masa). Kung ang gravitational radius ng Araw, iyon ay, ang lugar kung saan matatagpuan ang horizon ng kaganapan, ay humigit-kumulang 2.95 km, kung gayon ang pinakamababang radius ng isang black hole na 3 solar mass ay mga siyam na kilometro. Ang ganitong medyo maliit na sukat ay mahirap intindihin kapag pinag-uusapan natin ang mga malalaking bagay na umaakit sa lahat ng bagay sa kanilang paligid. Gayunpaman, para sa quantum black hole ang radius ay 10 −35 m.
• Ang average na density ng isang black hole ay nakasalalay sa dalawang parameter: masa at radius. Ang density ng isang black hole na may mass na halos tatlong solar mass ay humigit-kumulang 6 10 26 kg/m³, habang ang density ng tubig ay 1000 kg/m³. Gayunpaman, ang mga maliliit na black hole ay hindi natagpuan ng mga siyentipiko. Karamihan sa mga nakitang black hole ay may masa na higit sa 10 5 solar masa. Mayroong isang kawili-wiling pattern ayon sa kung saan mas malaki ang black hole, mas mababa ang density nito. Sa kasong ito, ang pagbabago sa masa ng 11 order ng magnitude ay nangangailangan ng pagbabago sa density ng 22 order ng magnitude. Kaya, ang isang black hole na may mass na 1·10 9 solar mass ay may density na 18.5 kg/m³, na isang mas mababa kaysa sa density ng ginto. At ang mga black hole na may mass na higit sa 10 10 solar mass ay maaaring magkaroon ng average na density na mas mababa kaysa sa hangin. Batay sa mga kalkulasyong ito, lohikal na ipagpalagay na ang pagbuo ng isang black hole ay hindi nangyayari dahil sa compression ng matter, ngunit bilang isang resulta ng akumulasyon ng isang malaking halaga ng matter sa isang tiyak na volume. Sa kaso ng quantum black hole, ang kanilang density ay maaaring humigit-kumulang 10 94 kg/m³.
• Ang temperatura ng isang black hole ay nakasalalay din sa kabaligtaran sa masa nito. Ang temperatura na ito ay direktang nauugnay sa. Ang spectrum ng radiation na ito ay tumutugma sa spectrum ng isang ganap na itim na katawan, iyon ay, isang katawan na sumisipsip ng lahat ng insidente ng radiation. Ang radiation spectrum ng isang ganap na itim na katawan ay nakasalalay lamang sa temperatura nito, kung gayon ang temperatura ng black hole ay maaaring matukoy mula sa Hawking radiation spectrum. Gaya ng nabanggit sa itaas, mas malakas ang radiation na ito kung mas maliit ang black hole. Kasabay nito, ang radiation ng Hawking ay nananatiling hypothetical, dahil hindi pa ito naobserbahan ng mga astronomo. Ito ay sumusunod mula dito na kung ang radiation ng Hawking ay umiiral, kung gayon ang temperatura ng mga naobserbahang itim na butas ay napakababa na hindi pinapayagan ang radiation na ito na makita. Ayon sa mga kalkulasyon, kahit na ang temperatura ng isang butas na may masa sa pagkakasunud-sunod ng masa ng Araw ay hindi gaanong maliit (1·10 -7 K o -272°C). Ang temperatura ng quantum black hole ay maaaring umabot sa humigit-kumulang 10 12 K, at sa kanilang mabilis na pagsingaw (mga 1.5 minuto), ang mga black hole ay maaaring maglabas ng enerhiya ng halos sampung milyong atomic bomb. Ngunit, sa kabutihang palad, upang lumikha ng gayong mga hypothetical na bagay ay mangangailangan ng enerhiya na 10 14 beses na mas malaki kaysa sa nakamit ngayon sa Large Hadron Collider. Bilang karagdagan, ang mga naturang phenomena ay hindi pa naobserbahan ng mga astronomo.

Ano ang binubuo ng black hole?

Ang isa pang tanong ay nag-aalala sa parehong mga siyentipiko at sa mga interesado lamang sa astrophysics - ano ang binubuo ng isang black hole? Walang malinaw na sagot sa tanong na ito, dahil hindi posible na tumingin sa kabila ng horizon ng kaganapan na nakapalibot sa anumang black hole. Bilang karagdagan, tulad ng nabanggit kanina, ang mga teoretikal na modelo ng isang black hole ay nagbibigay lamang ng 3 sa mga bahagi nito: ang ergosphere, ang horizon ng kaganapan at ang singularity. Makatuwirang ipagpalagay na sa ergosphere mayroon lamang mga bagay na naakit ng black hole at ngayon ay umiikot sa paligid nito - iba't ibang uri ng cosmic body at cosmic gas. Ang abot-tanaw ng kaganapan ay isa lamang manipis na implicit na hangganan, sa sandaling lampas na kung saan ang parehong mga cosmic na katawan ay hindi mababawi na naaakit patungo sa huling pangunahing bahagi ng black hole - ang singularity. Ang katangian ng singularity ay hindi pa pinag-aralan ngayon at masyadong maaga para pag-usapan ang komposisyon nito.

Ayon sa ilang mga pagpapalagay, ang isang black hole ay maaaring binubuo ng mga neutron. Kung susundin natin ang senaryo ng paglitaw ng isang itim na butas bilang isang resulta ng pag-compress ng isang bituin sa isang neutron star na may kasunod na compression nito, marahil ang pangunahing bahagi ng black hole ay binubuo ng mga neutron, kung saan ang neutron star mismo ay binubuo. Sa simpleng mga termino: kapag ang isang bituin ay bumagsak, ang mga atomo nito ay na-compress sa paraan na ang mga electron ay pinagsama sa mga proton, sa gayon ay bumubuo ng mga neutron. Ang isang katulad na reaksyon ay aktwal na nangyayari sa kalikasan, at sa pagbuo ng isang neutron, nangyayari ang neutrino radiation. Gayunpaman, ang mga ito ay mga pagpapalagay lamang.

Ano ang mangyayari kung mahulog ka sa isang black hole?

Ang pagbagsak sa isang astrophysical black hole ay nagiging sanhi ng pag-unat ng katawan. Isaalang-alang ang isang hypothetical na suicide cosmonaut na papunta sa isang black hole na nakasuot lang ng spacesuit, mga paa muna. Sa pagtawid sa abot-tanaw ng kaganapan, hindi mapapansin ng astronaut ang anumang mga pagbabago, sa kabila ng katotohanang wala na siyang pagkakataong makabalik. Sa ilang mga punto, ang astronaut ay makakarating sa isang punto (medyo sa likod ng horizon ng kaganapan) kung saan ang pagpapapangit ng kanyang katawan ay magsisimulang mangyari. Dahil ang gravitational field ng isang black hole ay hindi pare-pareho at kinakatawan ng isang force gradient na tumataas patungo sa gitna, ang mga binti ng astronaut ay sasailalim sa isang kapansin-pansing mas malaking impluwensya ng gravitational kaysa, halimbawa, ang ulo. Pagkatapos, dahil sa gravity, o sa halip na mga puwersa ng tidal, ang mga binti ay "mahulog" nang mas mabilis. Kaya, ang katawan ay nagsisimulang unti-unting pahabain ang haba. Upang ilarawan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang mga astrophysicist ay nakabuo ng isang medyo malikhaing termino - spaghettification. Ang karagdagang pag-uunat ng katawan ay malamang na mabulok ito sa mga atomo, na, maaga o huli, ay aabot sa isang singularidad. Maaari lamang hulaan kung ano ang mararamdaman ng isang tao sa sitwasyong ito. Kapansin-pansin na ang epekto ng pag-unat ng isang katawan ay inversely proportional sa masa ng black hole. Iyon ay, kung ang isang black hole na may mass na tatlong Suns ay agad na nag-uunat/punitin ang katawan, kung gayon ang supermassive black hole ay magkakaroon ng mas mababang tidal forces at may mga mungkahi na ang ilang mga pisikal na materyales ay maaaring "tolerate" tulad ng pagpapapangit nang hindi nawawala ang kanilang istraktura.

Tulad ng alam mo, ang oras ay dumadaloy nang mas mabagal malapit sa malalaking bagay, na nangangahulugang ang oras para sa isang suicide bomber na astronaut ay dadaloy nang mas mabagal kaysa sa mga earthling. Sa kasong ito, marahil ay mabubuhay siya hindi lamang sa kanyang mga kaibigan, kundi pati na rin sa Earth mismo. Upang matukoy kung gaano karaming oras ang magpapabagal para sa isang astronaut, ang mga kalkulasyon ay kinakailangan, ngunit mula sa itaas maaari itong ipalagay na ang astronaut ay mahuhulog sa black hole nang napakabagal at, marahil, ay hindi mabubuhay upang makita ang sandali kung kailan ang kanyang nagsisimulang mag-deform ang katawan.

Kapansin-pansin na para sa isang tagamasid mula sa labas, ang lahat ng mga katawan na lumilipad hanggang sa horizon ng kaganapan ay mananatili sa gilid ng abot-tanaw na ito hanggang sa mawala ang kanilang imahe. Ang dahilan para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay gravitational redshift. Medyo pinasimple, maaari nating sabihin na ang liwanag na bumabagsak sa katawan ng isang suicide cosmonaut na "na-frozen" sa horizon ng kaganapan ay magbabago ng dalas nito dahil sa bumagal nitong oras. Habang mas mabagal ang paglipas ng panahon, bababa ang dalas ng liwanag at tataas ang wavelength. Bilang resulta ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, sa output, iyon ay, para sa isang panlabas na tagamasid, ang ilaw ay unti-unting lilipat patungo sa mababang dalas - pula. Ang pagbabago ng liwanag sa kahabaan ng spectrum ay magaganap, habang ang suicide cosmonaut ay gumagalaw nang palayo sa nagmamasid, bagaman halos hindi mahahalata, at ang kanyang oras ay dumadaloy nang mas mabagal. Kaya, ang liwanag na sinasalamin ng kanyang katawan ay malapit nang lumampas sa nakikitang spectrum (mawawala ang imahe), at sa hinaharap ang katawan ng astronaut ay makikita lamang sa rehiyon ng infrared radiation, mamaya sa frequency ng radyo, at bilang isang resulta ang ang radiation ay magiging ganap na mailap.

Sa kabila ng nasa itaas, ipinapalagay na sa napakalaking napakalaking itim na butas, ang mga puwersa ng tidal ay hindi masyadong nagbabago sa distansya at kumikilos nang halos pantay sa bumabagsak na katawan. Sa kasong ito, mapapanatili ng bumabagsak na spacecraft ang istraktura nito. Ang isang makatwirang tanong ay lumitaw: saan humahantong ang black hole? Ang tanong na ito ay masasagot sa pamamagitan ng gawain ng ilang mga siyentipiko, na nag-uugnay sa dalawang phenomena tulad ng mga wormhole at black hole.

Noong 1935, naglagay sina Albert Einstein at Nathan Rosen ng hypothesis tungkol sa pagkakaroon ng tinatawag na wormhole, na nagkokonekta sa dalawang punto ng space-time sa mga lugar na may makabuluhang curvature ng huli - isang Einstein-Rosen bridge o wormhole. Para sa napakalakas na kurbada ng espasyo, ang mga katawan na may napakalaking masa ay kinakailangan, ang papel na kung saan ay ganap na matutupad ng mga black hole.

Ang Einstein-Rosen Bridge ay itinuturing na isang hindi madaanan na wormhole dahil ito ay maliit sa laki at hindi matatag.

Posible ang isang traversable wormhole sa loob ng balangkas ng teorya ng black and white hole. Kung saan ang white hole ay ang output ng impormasyon na nakulong sa black hole. Ang puting butas ay inilarawan sa loob ng balangkas ng pangkalahatang relativity, ngunit ngayon ay nananatiling hypothetical at hindi pa natuklasan. Ang isa pang modelo ng isang wormhole ay iminungkahi ng mga Amerikanong siyentipiko na si Kip Thorne at ng kanyang nagtapos na estudyante na si Mike Morris, na maaaring madaanan. Gayunpaman, kapwa sa kaso ng Morris-Thorne wormhole at sa kaso ng black and white holes, ang posibilidad ng paglalakbay ay nangangailangan ng pagkakaroon ng tinatawag na exotic matter, na may negatibong enerhiya at nananatiling hypothetical.

Mga itim na butas sa Uniberso

Ang pagkakaroon ng mga itim na butas ay nakumpirma kamakailan lamang (Setyembre 2015), ngunit bago ang oras na iyon ay mayroon nang maraming teoretikal na materyal sa likas na katangian ng mga itim na butas, pati na rin ang maraming mga bagay na kandidato para sa papel ng isang black hole. Una sa lahat, dapat mong isaalang-alang ang laki ng itim na butas, dahil ang mismong likas na katangian ng hindi pangkaraniwang bagay ay nakasalalay sa kanila:

• Stellar mass black hole. Ang ganitong mga bagay ay nabuo bilang isang resulta ng pagbagsak ng isang bituin. Tulad ng nabanggit kanina, ang pinakamababang masa ng isang katawan na may kakayahang bumuo ng tulad ng isang black hole ay 2.5 - 3 solar masa.
• Intermediate mass black hole. Isang conditional intermediate na uri ng black hole na lumaki dahil sa pagsipsip ng mga kalapit na bagay, tulad ng isang kumpol ng gas, isang kalapit na bituin (sa mga sistema ng dalawang bituin) at iba pang mga cosmic na katawan.
• Napakalaking black hole. Mga compact na bagay na may 10 5 -10 10 solar mass. Ang mga natatanging katangian ng naturang mga black hole ay ang kanilang paradoxically low density, pati na rin ang mahinang tidal forces, na nabanggit kanina. Ito talaga ang napakalaking black hole sa gitna ng ating Milky Way galaxy (Sagittarius A*, Sgr A*), pati na rin ang karamihan sa iba pang mga galaxy.

Mga kandidato para sa ChD

Ang pinakamalapit na black hole, o sa halip ay isang kandidato para sa papel ng isang black hole, ay isang bagay (V616 Monoceros), na matatagpuan sa layo na 3000 light years mula sa Araw (sa ating kalawakan). Binubuo ito ng dalawang bahagi: isang bituin na may mass na kalahati ng masa ng Araw, pati na rin ang isang hindi nakikitang maliit na katawan na ang masa ay 3-5 solar mass. Kung ang bagay na ito ay lumabas na isang maliit na black hole ng stellar mass, kung gayon ito ay nararapat na maging pinakamalapit na black hole.

Kasunod ng bagay na ito, ang pangalawang pinakamalapit na black hole ay ang object na Cygnus X-1 (Cyg X-1), na siyang unang kandidato para sa papel ng isang black hole. Ang distansya dito ay humigit-kumulang 6070 light years. Medyo mahusay na pinag-aralan: mayroon itong mass na 14.8 solar masa at isang radius ng horizon ng kaganapan na halos 26 km.

Ayon sa ilang mga mapagkukunan, ang isa pang pinakamalapit na kandidato para sa papel ng isang black hole ay maaaring isang katawan sa star system na V4641 Sagittarii (V4641 Sgr), na, ayon sa mga pagtatantya noong 1999, ay matatagpuan sa layo na 1600 light years. Gayunpaman, ang mga kasunod na pag-aaral ay nadagdagan ang distansya na ito ng hindi bababa sa 15 beses.

Ilang black hole ang mayroon sa ating kalawakan?

Walang eksaktong sagot sa tanong na ito, dahil ang pagmamasid sa kanila ay medyo mahirap, at sa buong panahon ng pag-aaral sa kalangitan, natuklasan ng mga siyentipiko ang tungkol sa isang dosenang black hole sa loob ng Milky Way. Nang hindi nakikibahagi sa mga kalkulasyon, napapansin natin na may humigit-kumulang 100–400 bilyong bituin sa ating kalawakan, at humigit-kumulang bawat libong bituin ay may sapat na masa upang bumuo ng isang black hole. Malamang na milyon-milyong mga black hole ang maaaring nabuo sa panahon ng pagkakaroon ng Milky Way. Dahil mas madaling makakita ng mga black hole na napakalaking laki, makatuwirang ipagpalagay na malamang na ang karamihan sa mga black hole sa ating kalawakan ay hindi supermassive. Kapansin-pansin na ang pananaliksik ng NASA noong 2005 ay nagmumungkahi ng pagkakaroon ng isang buong kuyog ng mga black hole (10-20 thousand) na umiikot sa gitna ng kalawakan. Bilang karagdagan, noong 2016, natuklasan ng mga Japanese astrophysicist ang isang napakalaking satellite malapit sa object * - isang black hole, ang core ng Milky Way. Dahil sa maliit na radius (0.15 light years) ng katawan na ito, pati na rin ang napakalaking masa nito (100,000 solar masa), ipinapalagay ng mga siyentipiko na ang bagay na ito ay isa ring napakalaking black hole.

Ang core ng ating kalawakan, ang black hole ng Milky Way (Sagittarius A*, Sgr A* o Sagittarius A*) ay supermassive at may mass na 4.31 10 6 solar mass, at radius na 0.00071 light years (6.25 light hours . o 6.75 bilyong km). Ang temperatura ng Sagittarius A*, kasama ang kumpol sa paligid nito, ay humigit-kumulang 1·10 7 K.

Ang pinakamalaking black hole

Ang pinakamalaking black hole sa Uniberso na natuklasan ng mga siyentipiko ay isang napakalaking black hole, FSRQ blazar, sa gitna ng galaxy S5 0014+81, sa layo na 1.2 10 10 light years mula sa Earth. Ayon sa mga resulta ng paunang pagmamasid gamit ang Swift space observatory, ang masa ng black hole ay 40 bilyon (40·10 9) solar mass, at ang Schwarzschild radius ng naturang butas ay 118.35 bilyong kilometro (0.013 light years). Bilang karagdagan, ayon sa mga kalkulasyon, ito ay bumangon 12.1 bilyong taon na ang nakalilipas (1.6 bilyong taon pagkatapos ng Big Bang). Kung ang higanteng black hole na ito ay hindi sumisipsip sa bagay na nakapalibot dito, ito ay mabubuhay hanggang sa panahon ng black hole - isa sa mga panahon ng pag-unlad ng Uniberso, kung saan ang mga black hole ay nangingibabaw dito. Kung ang core ng galaxy S5 0014+81 ay patuloy na lumalaki, ito ay magiging isa sa mga huling black hole na iiral sa Uniberso.

Ang iba pang dalawang kilalang black hole, bagama't wala silang sariling mga pangalan, ay pinakamahalaga para sa pag-aaral ng mga black hole, dahil kinumpirma nila ang kanilang pag-iral sa eksperimento, at nagbigay din ng mahahalagang resulta para sa pag-aaral ng gravity. Pinag-uusapan natin ang kaganapang GW150914, na kung saan ay ang banggaan ng dalawang black hole sa isa. Ang kaganapang ito ay naging posible upang magparehistro.

Pagtuklas ng mga itim na butas

Bago isaalang-alang ang mga pamamaraan para sa pag-detect ng mga black hole, dapat nating sagutin ang tanong - bakit itim ang black hole? – ang sagot dito ay hindi nangangailangan ng malalim na kaalaman sa astrophysics at cosmology. Ang katotohanan ay ang isang itim na butas ay sumisipsip ng lahat ng radiation na bumabagsak dito at hindi naglalabas ng lahat, kung hindi mo isinasaalang-alang ang hypothetical. Kung isasaalang-alang natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito nang mas detalyado, maaari nating ipagpalagay na ang mga proseso na humahantong sa pagpapalabas ng enerhiya sa anyo ng electromagnetic radiation ay hindi nangyayari sa loob ng mga black hole. Pagkatapos, kung ang isang itim na butas ay naglalabas, ito ay ginagawa sa Hawking spectrum (na tumutugma sa spectrum ng isang pinainit, ganap na itim na katawan). Gayunpaman, tulad ng nabanggit kanina, ang radiation na ito ay hindi nakita, na nagpapahiwatig na ang temperatura ng mga black hole ay ganap na mababa.

Ang isa pang pangkalahatang tinatanggap na teorya ay nagsasabi na ang electromagnetic radiation ay hindi talaga kayang umalis sa abot-tanaw ng kaganapan. Malamang na ang mga photon (mga partikulo ng liwanag) ay hindi naaakit ng napakalaking bagay, dahil, ayon sa teorya, sila mismo ay walang masa. Gayunpaman, "naaakit" pa rin ng black hole ang mga photon ng liwanag sa pamamagitan ng pagbaluktot ng space-time. Kung akala natin ang isang black hole sa kalawakan bilang isang uri ng depression sa makinis na ibabaw ng space-time, kung gayon mayroong isang tiyak na distansya mula sa gitna ng black hole, papalapit kung aling liwanag ang hindi na makakalayo dito. Iyon ay, halos nagsasalita, ang liwanag ay nagsisimulang "mahulog" sa isang "butas" na wala kahit isang "ilalim".

Bilang karagdagan, kung isasaalang-alang natin ang epekto ng gravitational redshift, posible na ang liwanag sa isang black hole ay mawawala ang dalas nito, lumilipat kasama ang spectrum sa rehiyon ng low-frequency na long-wave radiation hanggang sa tuluyang mawalan ng enerhiya.

Kaya, ang isang itim na butas ay itim ang kulay at samakatuwid ay mahirap makita sa kalawakan.

Mga paraan ng pagtuklas

Tingnan natin ang mga pamamaraan na ginagamit ng mga astronomo upang makita ang isang black hole:

Bilang karagdagan sa mga pamamaraan na nabanggit sa itaas, madalas na iniuugnay ng mga siyentipiko ang mga bagay tulad ng mga black hole at. Ang mga quasar ay ilang mga kumpol ng mga cosmic na katawan at gas, na kabilang sa mga pinakamaliwanag na astronomical na bagay sa Uniberso. Dahil mayroon silang mataas na intensity ng luminescence sa medyo maliit na sukat, may dahilan upang ipalagay na ang gitna ng mga bagay na ito ay isang napakalaking black hole, na umaakit sa nakapalibot na bagay. Dahil sa napakalakas na atraksyon ng gravitational, ang naaakit na bagay ay sobrang init na ito ay nag-radiate nang matindi. Ang pagtuklas ng mga naturang bagay ay karaniwang inihahambing sa pagtuklas ng isang black hole. Minsan ang mga quasar ay maaaring maglabas ng mga jet ng pinainit na plasma sa dalawang direksyon - relativistic jet. Ang mga dahilan para sa paglitaw ng naturang mga jet ay hindi lubos na malinaw, ngunit malamang na ang mga ito ay sanhi ng pakikipag-ugnayan ng mga magnetic field ng black hole at ang accretion disk, at hindi ibinubuga ng direktang black hole.

Jet sa M87 galaxy shooting mula sa gitna ng black hole

Upang ibuod ang nasa itaas, maaari mong isipin, malapitan: ito ay isang spherical na itim na bagay sa paligid kung saan umiikot ang napakainit na bagay, na bumubuo ng isang makinang na accretion disk.

Mga pagsasanib at banggaan ng mga black hole

Ang isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na phenomena sa astrophysics ay ang banggaan ng mga black hole, na ginagawang posible upang makita ang mga napakalaking astronomical na katawan. Ang ganitong mga proseso ay interesado hindi lamang sa mga astrophysicist, dahil nagreresulta ito sa mga phenomena na hindi gaanong pinag-aralan ng mga physicist. Ang pinaka-kapansin-pansing halimbawa ay ang naunang nabanggit na kaganapan na tinatawag na GW150914, nang ang dalawang itim na butas ay napakalapit na, bilang resulta ng kanilang kapwa gravitational attraction, sila ay nagsanib sa isa. Ang isang mahalagang resulta ng banggaan na ito ay ang paglitaw ng mga gravitational wave.

Ayon sa kahulugan, ang mga gravitational wave ay mga pagbabago sa gravitational field na kumakalat sa paraang parang alon mula sa malalaking bagay na gumagalaw. Kapag lumalapit ang dalawang ganoong bagay, nagsisimula silang umikot sa isang karaniwang sentro ng grabidad. Habang papalapit sila, tumataas ang kanilang pag-ikot sa kanilang sariling axis. Ang ganitong mga alternating oscillations ng gravitational field sa ilang sandali ay maaaring bumuo ng isang malakas na gravitational wave, na maaaring kumalat sa kalawakan para sa milyun-milyong light years. Kaya, sa layo na 1.3 bilyong light years, dalawang black hole ang nagbanggaan, na nagdulot ng malakas na gravitational wave na umabot sa Earth noong Setyembre 14, 2015 at naitala ng LIGO at VIRGO detector.

Paano namamatay ang mga black hole?

Malinaw, para tumigil ang pag-iral ng black hole, kakailanganin nitong mawala ang lahat ng masa nito. Gayunpaman, ayon sa kahulugan nito, walang makakaalis sa black hole kung ito ay tumawid sa abot-tanaw ng kaganapan nito. Ito ay kilala na ang posibilidad ng paglabas ng mga particle mula sa isang black hole ay unang binanggit ng Soviet theoretical physicist na si Vladimir Gribov, sa kanyang talakayan sa isa pang Soviet scientist na si Yakov Zeldovich. Nagtalo siya na mula sa punto ng view ng quantum mechanics, ang isang black hole ay may kakayahang maglabas ng mga particle sa pamamagitan ng tunneling effect. Nang maglaon, gamit ang quantum mechanics, ang English theoretical physicist na si Stephen Hawking ay nagtayo ng kanyang sariling, bahagyang naiibang teorya. Maaari kang magbasa nang higit pa tungkol sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Sa madaling sabi, sa isang vacuum ay may mga tinatawag na virtual na mga particle, na patuloy na ipinanganak sa mga pares at puksain ang bawat isa, nang hindi nakikipag-ugnayan sa labas ng mundo. Ngunit kung ang gayong mga pares ay lilitaw sa abot-tanaw ng kaganapan ng isang itim na butas, kung gayon ang malakas na grabidad ay hypothetically na may kakayahang paghiwalayin ang mga ito, na may isang particle na nahuhulog sa black hole at ang isa ay lumalayo mula sa black hole. At dahil ang isang butil na lumilipad palayo sa isang butas ay maaaring maobserbahan, at samakatuwid ay may positibong enerhiya, kung gayon ang isang butil na nahuhulog sa isang butas ay dapat na may negatibong enerhiya. Kaya, mawawalan ng enerhiya ang black hole at magkakaroon ng epekto, na tinatawag na black hole evaporation.

Ayon sa umiiral na mga modelo ng isang black hole, tulad ng nabanggit kanina, habang bumababa ang masa nito, nagiging mas matindi ang radiation nito. Pagkatapos, sa huling yugto ng pagkakaroon ng black hole, kapag ito ay maaaring lumiit sa laki ng isang quantum black hole, ito ay maglalabas ng malaking halaga ng enerhiya sa anyo ng radiation, na maaaring katumbas ng libu-libo o kahit milyon-milyong atomic. mga bomba. Ang kaganapang ito ay medyo nakapagpapaalaala sa pagsabog ng isang black hole, tulad ng parehong bomba. Ayon sa mga kalkulasyon, ang mga primordial black hole ay maaaring ipinanganak bilang isang resulta ng Big Bang, at ang mga sa kanila na may mass na humigit-kumulang 10 12 kg ay sumingaw at sumabog sa ating panahon. Magkagayunman, ang gayong mga pagsabog ay hindi kailanman napansin ng mga astronomo.

Sa kabila ng iminungkahing mekanismo ni Hawking para sa pagsira ng mga black hole, ang mga katangian ng radiation ni Hawking ay nagdudulot ng isang kabalintunaan sa loob ng balangkas ng quantum mechanics. Kung ang isang itim na butas ay sumisipsip ng isang tiyak na katawan, at pagkatapos ay mawawala ang masa na nagreresulta mula sa pagsipsip ng katawan na ito, kung gayon anuman ang likas na katangian ng katawan, ang itim na butas ay hindi naiiba sa kung ano ito bago sumisipsip sa katawan. Sa kasong ito, ang impormasyon tungkol sa katawan ay tuluyang mawawala. Mula sa punto ng view ng mga teoretikal na kalkulasyon, ang pagbabago ng paunang purong estado sa nagresultang mixed ("thermal") na estado ay hindi tumutugma sa kasalukuyang teorya ng quantum mechanics. Ang kabalintunaan na ito ay kung minsan ay tinatawag na pagkawala ng impormasyon sa isang black hole. Ang isang tiyak na solusyon sa kabalintunaan na ito ay hindi kailanman natagpuan. Mga kilalang solusyon sa kabalintunaan:

• Ang kawalan ng bisa ng teorya ni Hawking. Nangangahulugan ito ng imposibilidad na sirain ang isang black hole at ang patuloy na paglaki nito.
• Ang pagkakaroon ng mga puting butas. Sa kasong ito, ang hinihigop na impormasyon ay hindi nawawala, ngunit itinapon lamang sa isa pang Uniberso.
• Ang hindi pagkakapare-pareho ng pangkalahatang tinatanggap na teorya ng quantum mechanics.

Hindi nalutas na problema ng black hole physics

Sa paghusga sa lahat ng inilarawan nang mas maaga, ang mga itim na butas, bagaman sila ay pinag-aralan nang medyo mahabang panahon, ay mayroon pa ring maraming mga tampok, ang mga mekanismo na hindi pa rin alam ng mga siyentipiko.

• Noong 1970, binuo ng isang Ingles na siyentipiko ang tinatawag na. "ang prinsipyo ng cosmic censorship" - "Ang kalikasan ay kinasusuklaman ang hubad na pagka-isahan." Nangangahulugan ito na ang mga singularidad ay nabubuo lamang sa mga nakatagong lugar, tulad ng gitna ng isang black hole. Gayunpaman, ang prinsipyong ito ay hindi pa napatunayan. Mayroon ding mga teoretikal na kalkulasyon ayon sa kung saan maaaring lumitaw ang isang "hubad" na singularidad.
• Ang "no hair theorem", ayon sa kung saan ang mga itim na butas ay may tatlong mga parameter lamang, ay hindi pa napatunayan.
• Ang isang kumpletong teorya ng black hole magnetosphere ay hindi pa nabuo.
• Ang kalikasan at pisika ng gravitational singularity ay hindi napag-aralan.
• Hindi tiyak kung ano ang mangyayari sa huling yugto ng pagkakaroon ng black hole, at kung ano ang nananatili pagkatapos ng pagkabulok ng kabuuan nito.

Mga kagiliw-giliw na katotohanan tungkol sa mga itim na butas

Ang pagbubuod sa itaas, maaari naming i-highlight ang ilang mga kawili-wili at hindi pangkaraniwang mga tampok ng likas na katangian ng mga black hole:

• Ang mga BH ay mayroon lamang tatlong mga parameter: mass, electric charge at angular momentum. Bilang resulta ng napakaliit na bilang ng mga katangian ng katawan na ito, ang theorem na nagsasaad nito ay tinatawag na "no-hair theorem". Dito rin nagmula ang pariralang "isang black hole ay walang buhok", na nangangahulugan na ang dalawang itim na butas ay ganap na magkapareho, ang kanilang tatlong mga parameter na nabanggit ay pareho.
• Ang density ng black hole ay maaaring mas mababa kaysa sa density ng hangin, at ang temperatura ay malapit sa absolute zero. Mula dito maaari nating ipagpalagay na ang pagbuo ng isang itim na butas ay hindi nangyayari dahil sa compression ng bagay, ngunit bilang isang resulta ng akumulasyon ng isang malaking halaga ng bagay sa isang tiyak na dami.
• Ang oras ay lumilipas nang mas mabagal para sa mga katawan na hinihigop ng isang black hole kaysa sa isang panlabas na tagamasid. Bilang karagdagan, ang mga hinihigop na katawan ay umaabot nang malaki sa loob ng black hole, na tinatawag ng mga siyentipiko na spaghettification.
• Maaaring may halos isang milyong black hole sa ating kalawakan.
• Marahil ay mayroong napakalaking black hole sa gitna ng bawat kalawakan.
• Sa hinaharap, ayon sa teoretikal na modelo, maaabot ng Uniberso ang tinatawag na panahon ng mga itim na butas, kung kailan ang mga itim na butas ay magiging nangingibabaw na mga katawan sa Uniberso.

Petsa ng publikasyon: 09/27/2012

Karamihan sa mga tao ay may malabo o hindi tamang ideya kung ano ang mga black hole. Samantala, ito ay mga pandaigdigan at makapangyarihang mga bagay ng Uniberso, kung ihahambing sa kung saan ang ating Planeta at ang ating buong buhay ay wala.

Kakanyahan

Ito ay isang kosmikong bagay na may napakalaking gravity na sinisipsip nito ang lahat ng bagay na nasa loob ng mga hangganan nito. Sa esensya, ang black hole ay isang bagay na hindi man lang naglalabas ng liwanag at yumuko sa space-time. Kahit na ang oras ay gumagalaw nang mas mabagal malapit sa mga black hole.

Sa katunayan, ang pagkakaroon ng mga black hole ay isang teorya lamang (at isang maliit na kasanayan). Ang mga siyentipiko ay may mga pagpapalagay at praktikal na karanasan, ngunit hindi pa napag-aaralang mabuti ang mga black hole. Samakatuwid, ang lahat ng bagay na akma sa paglalarawang ito ay karaniwang tinatawag na black hole. Ang mga black hole ay hindi gaanong pinag-aralan, at samakatuwid maraming mga katanungan ang nananatiling hindi nalutas.

Ang anumang black hole ay may horizon ng kaganapan - ang hangganang iyon pagkatapos ay walang makakatakas. Bukod dito, kapag mas malapit ang isang bagay sa isang black hole, mas mabagal ang paggalaw nito.

Edukasyon

Mayroong ilang mga uri at paraan ng pagbuo ng mga black hole:
- ang pagbuo ng mga black hole bilang resulta ng pagbuo ng Uniberso. Ang gayong mga black hole ay lumitaw kaagad pagkatapos ng Big Bang.
- namamatay na mga bituin. Kapag nawalan ng enerhiya ang isang bituin at huminto ang mga reaksiyong thermonuclear, nagsisimulang lumiit ang bituin. Depende sa antas ng compression, ang mga neutron star, white dwarf at, sa katunayan, ang mga black hole ay nakikilala.
- nakuha sa pamamagitan ng eksperimento. Halimbawa, ang isang quantum black hole ay maaaring malikha sa isang collider.

Mga bersyon

Maraming mga siyentipiko ang may hilig na maniwala na ang mga black hole ay naglalabas ng lahat ng hinihigop na bagay sa ibang lugar. Yung. Dapat mayroong "mga puting butas" na gumagana sa ibang prinsipyo. Kung maaari kang makapasok sa isang itim na butas, ngunit hindi makalabas, kung gayon, sa kabaligtaran, hindi ka makapasok sa isang puting butas. Ang pangunahing argumento ng mga siyentipiko ay ang matalim at malakas na pagsabog ng enerhiya na naitala sa kalawakan.

Ang mga tagapagtaguyod ng teorya ng string ay karaniwang lumikha ng kanilang sariling modelo ng isang black hole, na hindi sumisira ng impormasyon. Ang kanilang teorya ay tinatawag na "Fuzzball" - ito ay nagbibigay-daan sa amin upang sagutin ang mga tanong na may kaugnayan sa singularity at ang pagkawala ng impormasyon.

Ano ang singularidad at pagkawala ng impormasyon? Ang singularity ay isang punto sa espasyo na nailalarawan sa pamamagitan ng walang katapusang presyon at density. Maraming mga tao ang nalilito sa katotohanan ng singularity, dahil ang mga physicist ay hindi maaaring gumana sa walang katapusang mga numero. Marami ang sigurado na mayroong isang singularidad sa isang black hole, ngunit ang mga katangian nito ay inilarawan nang napakababaw.

Sa madaling salita, lahat ng problema at hindi pagkakaunawaan ay nagmumula sa relasyon sa pagitan ng quantum mechanics at gravity. Sa ngayon, ang mga siyentipiko ay hindi maaaring lumikha ng isang teorya na nagkakaisa sa kanila. At iyon ang dahilan kung bakit lumitaw ang mga problema sa isang black hole. Pagkatapos ng lahat, ang isang black hole ay tila sumisira sa impormasyon, ngunit sa parehong oras ang mga pundasyon ng quantum mechanics ay nilabag. Bagama't kamakailan lamang ay tila nalutas ni S. Hawking ang isyung ito, na nagsasabi na ang impormasyon sa mga black hole ay hindi nawasak pagkatapos ng lahat.

Mga stereotype

Una, ang mga black hole ay hindi maaaring umiral nang walang katiyakan. At lahat salamat sa Hawking evaporation. Samakatuwid, hindi na kailangang isipin na ang mga itim na butas ay malaon o huli ay lalamunin ang Uniberso.

Pangalawa, hindi magiging black hole ang ating Araw. Dahil ang masa ng aming bituin ay hindi sapat. Ang ating araw ay mas malamang na maging isang puting dwarf (at hindi iyon isang katotohanan).

Pangatlo, hindi sisirain ng Large Hadron Collider ang ating Earth sa pamamagitan ng paglikha ng black hole. Kahit na sinadya nilang lumikha ng isang itim na butas at "ilabas" ito, pagkatapos ay dahil sa maliit na sukat nito, kakainin nito ang ating planeta sa napakatagal na panahon.

Pang-apat, hindi mo kailangang isipin na ang black hole ay isang "butas" sa kalawakan. Ang black hole ay isang spherical na bagay. Kaya ang karamihan ng mga opinyon na ang mga black hole ay humahantong sa isang parallel na Uniberso. Gayunpaman, ang katotohanang ito ay hindi pa napatunayan.

Panglima, walang kulay ang black hole. Natutukoy ito alinman sa pamamagitan ng X-ray radiation o laban sa background ng iba pang mga kalawakan at bituin (lens effect).

Dahil sa ang katunayan na ang mga tao ay madalas na nalilito ang mga itim na butas sa mga wormhole (na talagang umiiral), ang mga konsepto na ito ay hindi nakikilala sa mga ordinaryong tao. Ang isang wormhole ay talagang nagpapahintulot sa iyo na lumipat sa espasyo at oras, ngunit hanggang ngayon ay sa teorya lamang.

Mga kumplikadong bagay sa simpleng termino

Mahirap ilarawan ang gayong kababalaghan bilang isang black hole sa simpleng wika. Kung itinuturing mo ang iyong sarili na isang techie na bihasa sa eksaktong mga agham, ipinapayo ko sa iyo na basahin ang mga gawa ng mga siyentipiko nang direkta. Kung nais mong matuto nang higit pa tungkol sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, pagkatapos ay basahin ang mga gawa ni Stephen Hawking. Marami siyang ginawa para sa agham, at lalo na sa larangan ng black holes. Ang pagsingaw ng mga black hole ay ipinangalan sa kanya. Siya ay isang tagasuporta ng pedagogical na diskarte, at samakatuwid ang lahat ng kanyang mga gawa ay mauunawaan kahit na sa karaniwang tao.

Mga Aklat:
- "Black Holes at Young Universe" 1993.
- "The World in a Nutshell 2001."
- "Ang Maikling Kasaysayan ng Uniberso 2005".

Lalo kong nais na irekomenda ang kanyang mga sikat na pelikula sa agham, na magsasabi sa iyo sa malinaw na wika hindi lamang tungkol sa mga black hole, kundi pati na rin sa Uniberso sa pangkalahatan:
- "Stephen Hawking's Universe" - isang serye ng 6 na yugto.
- "Deep into the Universe with Stephen Hawking" - isang serye ng 3 episode.
Ang lahat ng mga pelikulang ito ay isinalin sa Russian at madalas na ipinapakita sa Discovery channels.

Salamat sa iyong atensyon!

Mga pinakabagong tip mula sa seksyong Agham at Teknolohiya:

Nakatulong ba sa iyo ang payong ito? Maaari mong tulungan ang proyekto sa pamamagitan ng pagbibigay ng anumang halaga ayon sa iyong pagpapasya para sa pagpapaunlad nito. Halimbawa, 20 rubles. O higit pang mga:)

Matapos maubos ang nuclear fuel reserves, humihinto ang thermonuclear reactions at ang bituin ay nagsisimulang lumiit sa ilalim ng sarili nitong timbang. Kung mayroon itong medyo malaking masa, ang core ay na-compress nang labis na ang isang itim na butas ay nabuo. Ang mga bagay na ito ay may napakalaking masa na may maliit na volume, at ang kanilang gravity ay napakalakas na kahit na ang liwanag ay hindi makatakas sa pagkahumaling nito.

Kung ang Araw ay naging tulad ng isang katawan, pagkatapos ay dapat itong i-compress sa isang radius na 9 km lamang, at ang Earth ay dapat na i-compress sa laki ng isang gisantes.

Sa loob nito, ang density at gravity ay tumatagal sa walang katapusang mga halaga. Ngunit ang lahat ng ito ay totoo para sa karaniwan, macrocosm. Ang microworld ay wala pang sariling teorya ng gravity.

Ano ang nasa loob ng black hole

Ito ay itinatag na mayroong isang singularidad sa loob ng black hole. Wala pa kaming mga tool para pag-aralan ang mga bagay na ito, ngunit mayroon kaming ilang mga kamangha-manghang video :)

• Ang oras ay lumilipas nang mas mabagal malapit sa mga itim na butas kaysa sa malayo sa kanila. Kung mapapansin mo ang isang bagay na itinapon sa bagay na ito, ang paggalaw ng bagay ay bumagal at ang visibility nito ay hihina. Sa dulo siya ay titigil at magiging invisible. Ngunit kung ang tagamasid mismo ay tumalon doon, siya ay agad na mahuhulog sa gitna ng butas, at ang mga puwersa ng gravitational ay mapunit siya kaagad. At makikita niya ang buong buhay ng sansinukob, mula sa pagsilang hanggang sa kamatayan.
• Ang isang kawili-wiling pag-aari ay pagkatapos na malampasan ang abot-tanaw ng kaganapan: kung mas lumalaban ka sa gravity ng black hole at nagsusumikap na lumipad nang mas malayo, mas mabilis kang mahuhulog dito. Mahirap isipin ito, dapat kang sumang-ayon ...
• Hindi mahalaga kung ano ang katawan bago ang compression, pagkatapos ng prosesong ito tatlo lamang sa mga parameter nito ang maaaring masuri. Ang mga ito ay electric charge, kabuuang masa at angular momentum. Imposibleng itatag ang mga paunang parameter ng isang black hole - ang hugis, kulay, komposisyon ng bagay.
• Lahat ng bagay na lampas sa abot-tanaw ng kaganapan ay kinakailangang mapupunta sa gitna, kung saan mayroong isang singularity na may walang katapusang density. Ito ay isang lugar kung saan ang mga batas ng pisika at mga klasikal na konsepto ng espasyo at oras ay hindi na nalalapat.
• Natuklasan ni Stephen Hawking ang pagsingaw ng mga black hole. Ang malalaking butas ay sumingaw sa napakatagal na panahon - sampu at daan-daang bilyong taon, at mga mikroskopiko - sa isang bahagi ng isang segundo. Ang hypothetical evaporation, o emission ng mga photon, ay tinatawag na Hawking radiation. Ang prosesong ito ay may purong teoretikal na katwiran. Ayon sa teorya, ang mga itim na butas na nabuo sa kapanganakan ng Uniberso at pagkakaroon ng mass na 10 12 kg ay dapat na ganap na sumingaw sa ating panahon. Dahil ang intensity ng evaporation ay tumataas nang bumababa ang laki, ang prosesong ito ay dapat magtapos sa isang pagsabog. Sa ngayon, hindi pa naobserbahan ng mga astronomo ang gayong mga pagsabog.
• Ang klasikal na teorya ng grabidad ay nagmumungkahi na ang isang black hole ay hindi mababawasan o masisira. Maaari lamang itong tumaas. Ito ay sumusunod mula dito na ang impormasyon na nakukuha sa loob ay hindi naa-access ng isang tagamasid sa labas.
• Walang nakakaalam kung ano ang makikita natin kapag papalapit sa isang black hole. Ngunit ito ay lubos na posible na siya ay hindi ganoon itim. Ang bagay na lumilipad sa ibabaw nito ay bumibilis at umiinit, at dapat na kumikinang bago sumisid sa ibaba ng abot-tanaw ng kaganapan. Samakatuwid, sa harap namin ay hindi magkakaroon ng isang bilog na madilim na ginupit sa kalawakan, ngunit isang nagniningning na halo, medyo tulad ng araw sa sandali ng kabuuang eklipse nito.

Napakalaking black hole

Ang lahat ng mga kalawakan ay may mga itim na butas sa kanilang mga sentro, kabilang ang atin. Ang ganitong mga konklusyon ay ginawa batay sa mga obserbasyon ng paggalaw ng interstellar gas at kalapit na mga bituin. Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang mga bagay sa gitna ng kalawakan ay dapat magkaroon ng napakalaking masa ngunit maliliit na sukat. Ito ay lumiliko na ang anumang sentro ay isang black hole. At ang kanilang masa ay milyun-milyon at bilyun-bilyong solar mass. Ang lahat ng naobserbahang stellar system na may mga katangian ng black hole ay may masa na 4 – 16 solar.

Maraming mga signal - ang vibrations ng mga bituin, ang ilang mga iba pa - ay isinalin sa sound form. Ganito ang hitsura ng tunog ng dalawang black hole na nagsasama:

Paano sila mahahanap

Posibleng makakita ng black hole kung ito ay bahagi ng binary system.Halimbawa, sa isang binary system, isa sa mga bituin ay sumasabog, nagiging isang Ang natitirang bituin ay maaapektuhan ng gravity ng kanyang kapitbahay, samakatuwid bagay mula sa ang bituin ay dadaloy sa black hole (literal na "lalamunin" nito ang bituin ).

Ang bagay mula sa bituin ay iikot sa isang spiral sa paligid ng itim na butas, na magiging sanhi upang ito ay maging malakas at uminit. Ang pag-init ay magpapatuloy hanggang lumitaw ang radiation ng alon sa hanay ng X-ray, sa pamamagitan ng likas na katangian kung saan posible na maunawaan ang mga parameter ng bagay. Gayundin, ang isang itim na butas, na lumilipad malapit sa isang bituin, ay nagpapalihis nito mula sa normal na tilapon nito kasama ang napakalaking gravity nito, at sa gayo'y inilalantad ang sarili nito. Ang mga black hole na walang kasamang bituin ay umiiral din sa mga teoretikal na kalkulasyon.

Paano sila nag-aaral

Ang mga black hole ay pangunahing pinag-aaralan sa pamamagitan ng mathematical modelling at physics. Kung ang mga teoretikal na kalkulasyon ay pare-pareho sa mga obserbasyon at hindi sumasalungat sa mga napatunayang katotohanan, ang hypothesis ay nagiging isang pangkalahatang tinatanggap na teorya. Narito ang isang video kung saan ito ay tinalakay nang detalyado:

Alam ng lahat na may mga bituin, planeta, asteroid, at kometa sa kalawakan na maaaring maobserbahan sa mata o sa pamamagitan ng teleskopyo. Alam din na mayroong mga espesyal na bagay sa espasyo - mga itim na butas.

Ang isang bituin ay maaaring maging isang black hole sa pagtatapos ng kanyang buhay. Sa panahon ng pagbabagong ito, ang bituin ay nagkontrata nang napakalakas, habang ang masa nito ay pinananatili. Ang bituin ay nagiging maliit ngunit napakabigat na bola. Kung ipagpalagay natin na ang ating planetang Earth ay magiging isang itim na butas, kung gayon ang diameter nito sa estado na ito ay magiging 9 na milimetro lamang. Ngunit ang Earth ay hindi magagawang maging isang black hole, dahil ang ganap na magkakaibang mga reaksyon ay nagaganap sa core ng mga planeta, hindi katulad ng sa mga bituin.

Ang ganitong malakas na compression at compaction ng bituin ay nangyayari dahil, sa ilalim ng impluwensya ng thermonuclear reactions sa gitna ng bituin, ang kaakit-akit na puwersa nito ay tumataas nang malaki at nagsisimulang maakit ang ibabaw ng bituin sa gitna nito. Unti-unti, ang bilis ng pagkontrata ng bituin ay tumataas at kalaunan ay nagsisimulang lumampas sa bilis ng liwanag. Kapag ang isang bituin ay umabot sa ganitong estado, ito ay tumitigil sa pagkinang dahil ang mga particle ng liwanag - quanta - ay hindi maaaring madaig ang puwersa ng grabidad. Ang isang bituin sa estado na ito ay tumitigil sa paglabas ng liwanag; nananatili itong "sa loob" ng gravitational radius - ang hangganan kung saan ang lahat ng mga bagay ay naaakit sa ibabaw ng bituin. Tinatawag ng mga astronomo ang hangganang ito na horizon ng kaganapan. At sa kabila ng hangganang ito, bumababa ang puwersa ng gravitational ng black hole. Dahil ang mga light particle ay hindi maaaring madaig ang gravitational boundary ng isang bituin, ang isang black hole ay makikita lamang gamit ang mga instrumento, halimbawa, kung sa hindi kilalang mga kadahilanan ang isang spaceship o ibang katawan - isang kometa o isang asteroid - ay nagsimulang baguhin ang trajectory nito, nangangahulugan ito na malamang na nasa ilalim ito ng impluwensya ng gravitational forces ng isang black hole. Ang isang kinokontrol na bagay sa espasyo sa ganoong sitwasyon ay dapat na mapilit na i-on ang lahat ng mga makina at iwanan ang zone ng mapanganib na gravity, at kung walang sapat na kapangyarihan, pagkatapos ay hindi maiiwasang lamunin ito ng isang itim na butas.

Kung ang Araw ay maaaring maging isang black hole, kung gayon ang mga planeta ng solar system ay nasa loob ng gravitational radius ng Araw at ito ay umaakit at sumisipsip sa kanila. Sa kabutihang palad para sa amin, hindi ito mangyayari, dahil... Tanging napakalaki at malalaking bituin lamang ang maaaring maging black hole. Masyadong maliit ang araw para dito. Sa panahon ng ebolusyon nito, ang Araw ay malamang na maging isang extinct black dwarf. Ang iba pang mga black hole na mayroon na sa kalawakan ay hindi mapanganib para sa ating planeta at mga pang-lupang sasakyang pangkalawakan - ang mga ito ay masyadong malayo sa atin.

Sa sikat na serye sa TV na "The Big Bang Theory", na maaari mong panoorin, hindi mo malalaman ang mga lihim ng paglikha ng Uniberso o ang mga dahilan ng paglitaw ng mga black hole sa kalawakan. Ang mga pangunahing tauhan ay madamdamin tungkol sa agham at nagtatrabaho sa departamento ng pisika sa unibersidad. Patuloy nilang nahahanap ang kanilang mga sarili sa iba't ibang mga nakakatawang sitwasyon, na nakakatuwang panoorin.