Црни дупки: приказна за откривањето на најмистериозните објекти во универзумот што никогаш нема да ги видиме. Што е црна дупка во вселената

Мистериозни и неостварливи црни дупки. Законите на физиката ја потврдуваат можноста за нивно постоење во универзумот, но сè уште остануваат многу прашања. Бројни набљудувања покажуваат дека дупки постојат во универзумот и дека има повеќе од милион од овие објекти.

Што се црните дупки?

Уште во 1915 година, при решавањето на равенките на Ајнштајн, беше предвиден феномен како „црни дупки“. Сепак, научната заедница се заинтересира за нив дури во 1967 година. Тие тогаш биле наречени „срушени ѕвезди“, „замрзнати ѕвезди“.

Сега црна дупка се нарекува регион на времето и просторот што има таква гравитација што ни зрак светлина не може да излезе од него.

Како се формираат црните дупки?

Постојат неколку теории за појавата на црните дупки, кои се поделени на хипотетички и реални. Наједноставната и најраспространета реалистична теорија е теоријата за гравитационен колапс на големи ѕвезди.

Кога доволно масивна ѕвезда пред „смрт“ ќе порасне во големина и ќе стане нестабилна, трошејќи го последното гориво. Во исто време, масата на ѕвездата останува непроменета, но нејзината големина се намалува како што се случува таканареченото набивање. Со други зборови, при набивање, тешко јадро „паѓа“ во себе. Паралелно со ова, набивањето доведува до нагло зголемување на температурата во внатрешноста на ѕвездата и се откинуваат надворешните слоеви на небесното тело, од нив се формираат нови ѕвезди. Во исто време, во центарот на ѕвездата - јадрото паѓа во сопствениот „центар“. Како резултат на дејството на гравитационите сили, центарот се распаѓа во точка - односно, гравитационите сили се толку силни што го апсорбираат набиеното јадро. Така се раѓа црна дупка, која почнува да го искривува просторот и времето, така што ни светлината не може да избега од неа.

Во центрите на сите галаксии се наоѓа супермасивна црна дупка. Според теоријата на релативност на Ајнштајн:

„Секоја маса ги искривува просторот и времето.

Сега замислете колку црна дупка го искривува времето и просторот, бидејќи нејзината маса е огромна и во исто време стисната во ултра мал волумен. Поради оваа способност, се јавува следната необичност:

„Црните дупки имаат способност практично да го запрат времето и да го компресираат просторот. Поради ова силно искривување, дупките стануваат невидливи за нас“.

Ако црните дупки не се видливи, како да знаеме дека постојат?

Да, иако црната дупка е невидлива, таа треба да биде забележлива поради материјата што паѓа во неа. Како и ѕвездениот гас, кој е привлечен од црна дупка, кога се приближува до хоризонтот на настани, температурата на гасот почнува да расте до ултра високи вредности, што доведува до сјај. Ова е причината зошто црните дупки светат. Благодарение на ова, иако слаб сјај, астрономите и астрофизичарите го објаснуваат присуството во центарот на галаксијата на објект со мал волумен, но огромна маса. Во моментов, како резултат на набљудувања, откриени се околу 1000 објекти кои по однесување се слични на црните дупки.

Црни дупки и галаксии

Како црните дупки можат да влијаат на галаксиите? Ова прашање ги мачи научниците ширум светот. Постои хипотеза според која токму црните дупки лоцирани во центарот на галаксијата влијаат на нејзината форма и еволуција. И дека кога се судираат две галаксии, црните дупки се спојуваат и за време на овој процес се исфрла толку огромна количина на енергија и материја што се формираат нови ѕвезди.

Видови црни дупки

Според постоечката теорија, постојат три типа на црни дупки: ѕвездени, супермасивни, минијатурни. И секој од нив беше формиран на посебен начин.
- Црни дупки од ѕвездени маси, расте до огромни големини и пропаѓа.
- Супермасивните црни дупки, кои можат да имаат маса еквивалентна на милиони сонца, е многу веројатно да постојат во центрите на речиси сите галаксии, вклучувајќи го и нашиот Млечен Пат. Научниците сè уште имаат различни хипотези за формирање на супермасивни црни дупки. Засега е познато само едно - супермасивните црни дупки се нуспроизвод од формирањето на галаксиите. Супермасивни црни дупки - тие се разликуваат од обичните по тоа што имаат многу големи димензии, но парадоксално мала густина.
- Никој се уште не успеал да открие минијатурна црна дупка која би имала маса помала од Сонцето. Можно е минијатурни дупки да се формираат набргу по „Биг Бенг“, што е првичното точно постоење на нашиот универзум (пред околу 13,7 милијарди години).
- Во поново време е воведен нов концепт како „бели црни дупки“. Ова е сепак хипотетичка црна дупка, што е спротивно на црната дупка. Стивен Хокинг активно ја проучувал можноста за постоење на бели дупки.
- Квантни црни дупки - тие досега постојат само во теорија. Квантните црни дупки може да се формираат кога ултра мали честички се судираат како резултат на нуклеарна реакција.
- Теорија се и исконските црни дупки. Тие се формирале веднаш по појавата.

Во моментов има голем број отворени прашања кои допрва треба да добијат одговор од идните генерации. На пример, дали навистина постојат таканаречени „црвени дупки“ со кои можете да патувате низ просторот и времето. Што точно се случува во црна дупка и кои закони ги почитуваат овие феномени. А што е со исчезнувањето на информациите во црна дупка?

И за научниците од минатите векови и за истражувачите на нашето време, најголемата мистерија на вселената е црната дупка. Што има внатре во овој сосема непознат систем за физика? Кои закони важат таму? Како поминува времето во црна дупка и зошто ни светлите кванти не можат да избегаат од неа? Сега ќе се обидеме, се разбира, од гледна точка на теоријата, а не од практиката, да разбереме што е внатре во црната дупка, зошто таа, во принцип, е формирана и постои, како ги привлекува предметите што ја опкружуваат.

Прво, да го опишеме овој објект.

Значи, одреден регион од вселената во Универзумот се нарекува црна дупка. Невозможно е да се издвои како посебна ѕвезда или планета, бидејќи не е ниту цврсто ниту гасовито тело. Без основно разбирање за тоа што е време-просторот и како овие димензии можат да се променат, невозможно е да се разбере што е внатре во црната дупка. Факт е дека овој простор не е само просторна целина. што ги искривува и трите димензии кои ни се познати (должина, ширина и висина) и временската линија. Научниците се сигурни дека во регионот на хоризонтот (т.н. област што ја опкружува дупката), времето добива просторно значење и може да се движи и напред и назад.

Научете ги тајните на гравитацијата

Ако сакаме да разбереме што е внатре во црната дупка, ќе разгледаме детално што е гравитација. Токму овој феномен е клучен за разбирање на природата на таканаречените „црвени дупки“, од кои ни светлината не може да избега. Гравитацијата е интеракција помеѓу сите тела кои имаат материјална основа. Јачината на таквата гравитација зависи од молекуларниот состав на телата, од концентрацијата на атомите, а исто така и од нивниот состав. Колку повеќе честички колабираат во одредена област на просторот, толку е поголема гравитационата сила. Ова е нераскинливо поврзано со теоријата на Биг Бенг, кога нашиот универзум беше со големина на грашок. Тоа беше состојба на максимална сингуларност, и како резултат на блесок на светлосни кванти, просторот почна да се шири поради фактот што честичките се одбиваат една со друга. Токму спротивното научниците го опишуваат како црна дупка. Што има внатре во такво нешто според TBZ? Сингуларност, што е еднакво на индикаторите својствени на нашиот Универзум во моментот на неговото раѓање.

Како материјата влегува во црвја дупка?

Постои мислење дека човекот никогаш нема да може да разбере што се случува во црна дупка. Бидејќи, еднаш таму, тој буквално ќе биде смачкан од гравитацијата и гравитацијата. Всушност, ова не е вистина. Да, навистина, црната дупка е регион на сингуларност, каде што сè е максимално компресирано. Но, ова воопшто не е „вселенска правосмукалка“, која е способна да ги вовлече сите планети и ѕвезди во себе. Секој материјален објект што е на хоризонтот на настани ќе забележи силно искривување на просторот и времето (досега овие единици се издвојуваат). Евклидовиот систем на геометрија ќе почне да попушта, со други зборови, тие ќе се вкрстат, контурите на стереометриските фигури ќе престанат да бидат познати. Што се однесува до времето, тоа постепено ќе се забави. Колку поблиску се приближувате до дупката, часовникот ќе оди побавно во однос на времето на Земјата, но вие тоа нема да го забележите. При удирање на „црвената дупка“, телото ќе падне со нулта брзина, но оваа единица ќе биде еднаква на бесконечност. кривина, која го изедначува бесконечното со нула, што конечно го запира времето во регионот на сингуларноста.

Одговор на емитирана светлина

Единствениот објект во вселената што привлекува светлина е црната дупка. Што има внатре и во каква форма е таму не е познато, но тие веруваат дека ова е темен мрак, што е невозможно да се замисли. Лесните кванти, стигнувајќи таму, не само што исчезнуваат. Нивната маса се множи со масата на сингуларноста, што ја прави уште поголема и ја зголемува.Така, ако вклучите фенерче во внатрешноста на црвоточината за да погледнете наоколу, таа нема да свети. Емитираните кванти постојано ќе се множат со масата на дупката и, грубо кажано, само ќе ја влошите вашата ситуација.

Црни дупки насекаде

Како што веќе сфативме, основата на образованието е гравитацијата, чија вредност е милиони пати поголема отколку на Земјата. Точната идеја за тоа што е црна дупка му ја дал на светот Карл Шварцшилд, кој всушност го открил хоризонтот на настани и точката од која нема враќање, а исто така утврдил дека нулата во состојба на сингуларитет е еднаква на бесконечноста. . Според него, црна дупка може да се формира каде било во вселената. Во овој случај, одреден материјален објект со сферична форма мора да го достигне гравитациониот радиус. На пример, масата на нашата планета мора да се вклопи во волумен на еден грашок за да стане црна дупка. И Сонцето треба да има дијаметар од 5 километри со неговата маса - тогаш неговата состојба ќе стане еднина.

Нов хоризонт на формирање на светот

Законите на физиката и геометријата функционираат совршено на земјата и во вселената, каде што просторот е блиску до вакуум. Но, тие целосно го губат своето значење на хоризонтот на настани. Затоа, од математичка гледна точка, невозможно е да се пресмета што има внатре во црната дупка. Сликите до кои можете да дојдете ако го свиткате просторот во согласност со нашите идеи за светот се секако далеку од вистината. Само е утврдено дека времето овде се претвора во просторна целина и, најверојатно, на постоечките им се додаваат уште некои димензии. Ова овозможува да се верува дека во црната дупка се формираат сосема различни светови (фотографијата, како што знаете, нема да го покаже тоа, бидејќи светлината се јаде таму). Овие универзуми можеби се составени од антиматерија, која моментално не им е позната на научниците. Исто така, постојат верзии дека сферата без враќање е само портал кој води или во друг свет или до други точки во нашиот Универзум.

Раѓање и смрт

Многу повеќе од постоењето на црна дупка е нејзиното раѓање или исчезнување. Сферата што го искривува простор-времето, како што веќе дознавме, е формирана како резултат на колапс. Ова може да биде експлозија на голема ѕвезда, судир на две или повеќе тела во вселената итн. Но, како материјата, која теоретски може да се почувствува, стана царство на временско искривување? Загатката е во тек. Но, тоа е проследено со второ прашање - зошто исчезнуваат такви сфери без враќање? И ако црните дупки испаруваат, тогаш зошто таа светлина и сета космичка материја што тие ја извлекле не излегува од нив? Кога материјата во зоната на сингуларност почнува да се шири, гравитацијата постепено се намалува. Како резултат на тоа, црната дупка едноставно се раствора, а обичниот вакуум на надворешниот простор останува на своето место. Од ова следи уште една мистерија - каде отиде сето она што навлезе во него?

Гравитацијата - нашиот клуч за среќна иднина?

Истражувачите се уверени дека енергетската иднина на човештвото може да биде формирана од црна дупка. Што е внатре во овој систем сè уште е непознато, но беше можно да се утврди дека на хоризонтот на настани секоја материја се трансформира во енергија, но, се разбира, делумно. На пример, едно лице, кое ќе се најде блиску до точката од која нема враќање, ќе даде 10 проценти од својата материја за нејзина преработка во енергија. Оваа бројка е едноставно колосална, таа стана сензација меѓу астрономите. Факт е дека на Земјата, кога материјата се преработува во енергија за само 0,7 проценти.

Секој човек кој ќе се запознае со астрономијата порано или подоцна доживува силна љубопитност за најмистериозните објекти во универзумот - црните дупки. Ова се вистинските господари на темнината, способни да го „проголтаат“ секој атом кој минува во близина и да не пуштат ни светлината да избега - нивната привлечност е толку моќна. Овие објекти претставуваат вистински предизвик за физичарите и астрономите. Првите сè уште не можат да разберат што се случува со материјата што паднала во црната дупка, а вторите, иако најкорисните феномени на вселената ги објаснуваат со постоењето на црните дупки, никогаш немале можност да набљудуваат ниту една од нив. директно. Ќе зборуваме за овие најинтересни небесни објекти, ќе дознаеме што е веќе откриено и што останува да се знае за да се подигне превезот на тајноста.

Што е црна дупка?

Името „црна дупка“ (на англиски - црна дупка) беше предложено во 1967 година од американскиот теоретски физичар Џон Арчибалд Вилер (види слика лево). Служеше за означување на небесно тело, чија привлечност е толку силна што дури ни светлината не се испушта сама од себе. Затоа, тој е „црн“ бидејќи не испушта светлина.

индиректни набљудувања

Ова е причината за таквата мистерија: бидејќи црните дупки не светат, не можеме директно да ги видиме и сме принудени да ги бараме и проучуваме, користејќи само индиректни докази дека нивното постоење остава во околниот простор. Со други зборови, ако црна дупка проголта ѕвезда, не можеме да ја видиме црната дупка, но можеме да ги набљудуваме разорните ефекти на нејзиното моќно гравитационо поле.

Лапласовата интуиција

И покрај фактот што изразот „црна дупка“ за означување на хипотетичката последна фаза на еволуцијата на ѕвезда што се урна во себе под влијание на гравитацијата се појави релативно неодамна, идејата за можноста за постоење на такви тела се појави повеќе отколку пред два века. Англичанецот Џон Мишел и Французинот Пјер-Симон де Лаплас независно претпоставувале постоење на „невидливи ѕвезди“; додека тие се засноваа на вообичаените закони за динамика и Њутновиот закон за универзална гравитација. Денес, црните дупки го добија својот правилен опис врз основа на општата теорија на релативноста на Ајнштајн.

Во своето дело „Изјава за системот на светот“ (1796), Лаплас напиша: „Светла ѕвезда со иста густина како Земјата, со дијаметар 250 пати поголем од дијаметарот на Сонцето, поради неговата гравитациска привлечност, нема да дозволи светлосните зраци да допрат до нас. Затоа, можно е најголемите и најсветлите небесни тела да се невидливи поради оваа причина.

Непобедлива гравитација

Идејата на Лаплас беше заснована на концептот на брзина на бегство (втора космичка брзина). Црната дупка е толку густ објект што нејзината привлечност може да ја задржи дури и светлината, која развива најголема брзина во природата (речиси 300.000 км / с). Во пракса, за да избегате од црна дупка, потребна ви е брзина поголема од брзината на светлината, но тоа е невозможно!

Ова значи дека ѕвезда од овој вид би била невидлива, бидејќи дури ни светлината не би можела да ја надмине нејзината моќна гравитација. Ајнштајн го објасни овој факт преку феноменот на отклонување на светлината под влијание на гравитационото поле. Во реалноста, во близина на црна дупка, време-просторот е толку закривен што патеките на светлосните зраци исто така се затвораат на себе. За да го претвориме Сонцето во црна дупка, ќе треба да ја концентрираме целата негова маса во топка со радиус од 3 km, а Земјата ќе треба да се претвори во топка со радиус од 9 mm!

Видови црни дупки

Пред околу десет години, набљудувањата сугерираа постоење на два вида црни дупки: ѕвездени, чија маса е споредлива со масата на Сонцето или малку ја надминува, и супермасивни, чија маса е од неколку стотици илјади до многу милиони соларни маси. Сепак, релативно неодамна, рендгенските снимки и спектрите со висока резолуција добиени од вештачки сателити како што се Чандра и XMM-Њутн го изнесоа на преден план третиот тип црна дупка - со просечна маса што ја надминува масата на Сонцето за илјадници пати .

ѕвездени црни дупки

Ѕвездените црни дупки станаа познати порано од другите. Тие се формираат кога ѕвезда со висока маса, на крајот од нејзиниот еволутивен пат, снема нуклеарно гориво и пропаѓа во себе поради сопствената гравитација. Експлозијата што ја разбива ѕвездата (позната како „експлозија на супернова“) има катастрофални последици: ако јадрото на ѕвездата е повеќе од 10 пати поголема од масата на Сонцето, ниту една нуклеарна сила не може да го издржи гравитацискиот колапс што ќе резултира со појава на црна дупка.

Супермасивни црни дупки

Супермасивните црни дупки, за прв пат забележани во јадрата на некои активни галаксии, имаат различно потекло. Постојат неколку хипотези во врска со нивното раѓање: ѕвездена црна дупка која ги проголтува сите ѕвезди што ја опкружуваат милиони години; споен кластер од црни дупки; колосален облак од гас кој се урива директно во црна дупка. Овие црни дупки се меѓу најенергичните објекти во вселената. Тие се наоѓаат во центрите на многу галаксии, ако не и сите. Таква црна дупка има и нашата Галакси. Понекогаш, поради присуството на таква црна дупка, јадрата на овие галаксии стануваат многу светли. Галаксиите со црни дупки во центарот, опкружени со големо количество материја што паѓа и, според тоа, способни да произведат огромно количество енергија, се нарекуваат „активни“, а нивните јадра се нарекуваат „активни галактички јадра“ (AGN). На пример, квазарите (најоддалечените вселенски објекти од нас достапни за нашето набљудување) се активни галаксии, во кои гледаме само многу светло јадро.

Средно и „мини“

Друга мистерија остануваат црните дупки со средна маса, кои, според неодамнешните студии, можеби се во центарот на некои топчести јата, како што се M13 и NCC 6388. Многу астрономи се скептични за овие објекти, но некои неодамнешни истражувања сугерираат присуство на црни дупки.средни големини дури и недалеку од центарот на нашата Галаксија. Англискиот физичар Стивен Хокинг, исто така, изнесе теоретска претпоставка за постоењето на четвртиот тип на црна дупка - „мини-дупка“ со маса од само милијарда тони (што е приближно еднакво на масата на голема планина). Станува збор за примарни објекти, односно оние што се појавиле во првите моменти од животот на Универзумот, кога притисокот бил сè уште многу висок. Сепак, се уште не е откриена трага од нивното постоење.

Како да пронајдете црна дупка

Пред само неколку години, светлината се запали над црните дупки. Благодарение на постојаното подобрување на инструментите и технологиите (и копнени и вселенски), овие објекти стануваат се помалку мистериозни; поточно, просторот околу нив станува помалку мистериозен. Навистина, бидејќи самата црна дупка е невидлива, можеме да ја препознаеме само ако е опкружена со доволно материја (ѕвезди и топол гас) што орбитира околу неа на мало растојание.

Гледање двојни системи

Некои ѕвездени црни дупки се откриени со набљудување на орбиталното движење на ѕвезда околу невидлив бинарен придружник. Блиските бинарни системи (односно, составени од две ѕвезди многу блиску една до друга), во кои еден од придружниците е невидлив, се омилен предмет на набљудување на астрофизичарите кои бараат црни дупки.

Индикација за присуството на црна дупка (или неутронска ѕвезда) е силната емисија на Х-зраци, предизвикани од сложен механизам, кој шематски може да се опише на следниов начин. Поради својата моќна гравитација, црната дупка може да ја откине материјата од придружна ѕвезда; овој гас се дистрибуира во форма на рамен диск и спирално паѓа во црната дупка. Триењето што произлегува од судирите на честичките на гасот што паѓа ги загрева внатрешните слоеви на дискот до неколку милиони степени, што предизвикува моќна емисија на Х-зраци.

Рендгенски набљудувања

Набљудувањата во рендгенските зраци на објектите во нашата галаксија и соседните галаксии, кои се спроведуваат неколку децении, овозможија да се детектираат компактни бинарни извори, од кои околу десетина се системи кои содржат кандидати за црни дупки. Главниот проблем е да се одреди масата на невидливото небесно тело. Вредноста на масата (иако не е многу точна) може да се најде со проучување на движењето на придружникот или, што е многу потешко, со мерење на интензитетот на рендгенските зраци на инцидентната материја. Овој интензитет е поврзан со равенка со масата на телото на кое паѓа оваа супстанца.

Нобеловец

Нешто слично може да се каже и за супермасивните црни дупки забележани во јадрата на многу галаксии, чии маси се проценуваат со мерење на орбиталните брзини на гасот што паѓа во црната дупка. Во овој случај, предизвикано од моќно гравитациско поле на многу голем објект, брзото зголемување на брзината на облаците од гас што орбитираат во центарот на галаксиите се открива со набљудувања во опсегот на радио, како и во оптичките зраци. Набљудувањата во опсегот на Х-зраци може да го потврдат зголеменото ослободување на енергија предизвикано од падот на материјата во црната дупка. Истражувањето на рендгенските зраци во раните 1960-ти го започна Италијанецот Рикардо Џакони, кој работеше во САД. Тој беше награден со Нобеловата награда во 2002 година како признание за неговиот „револуционерен придонес во астрофизиката што доведе до откривање на извори на Х-зраци во вселената“.

Лебед X-1: првиот кандидат

Нашата галаксија не е имуна од присуството на објекти кандидати за црни дупки. За среќа, ниту еден од овие објекти не е доволно блиску до нас за да претставува опасност за постоењето на Земјата или Сончевиот систем. И покрај големиот број на забележани компактни извори на Х-зраци (а тоа се најверојатните кандидати за пронаоѓање црни дупки таму), не сме сигурни дека тие всушност содржат црни дупки. Единствениот меѓу овие извори што нема алтернативна верзија е блискиот бинарен Лебед X-1, односно најсветлиот извор на Х-зраци во соѕвездието Лебед.

масивни ѕвезди

Овој систем, со орбитален период од 5,6 дена, се состои од многу светла сина ѕвезда со голема големина (нејзиниот дијаметар е 20 пати поголем од Сонцето, а неговата маса е околу 30 пати), лесно се разликува дури и во вашиот телескоп, и невидлива втора ѕвезда, масата која се проценува на неколку сончеви маси (до 10). Лоцирана на оддалеченост од 6500 светлосни години од нас, втората ѕвезда би била совршено видлива кога би била обична ѕвезда. Неговата невидливост, моќните рендгенски зраци на системот и конечно неговата проценка на масата ги наведуваат повеќето астрономи да веруваат дека ова е прво потврдено откритие на ѕвездена црна дупка.

Сомнежи

Сепак, има и скептици. Меѓу нив е и еден од најголемите истражувачи на црните дупки, физичарот Стивен Хокинг. Тој дури се обложил со својот американски колега Кил Торн, силен поддржувач на класификацијата на Лебед Х-1 како црна дупка.

Спорот за природата на објектот Лебед Х-1 не е единствениот облог на Хокинг. Посветувајќи неколку децении на теоретски студии за црните дупки, тој се увери во заблудата на неговите претходни идеи за овие мистериозни објекти. Конкретно, Хокинг претпоставува дека материјата откако ќе падне во црна дупка исчезнува засекогаш, а со тоа исчезнува и целиот нејзин информативен багаж. . Тој беше толку сигурен во тоа што се обложи на оваа тема во 1997 година со неговиот американски колега Џон Прескил.

Признавање на грешка

На 21 јули 2004 година, во својот говор на Конгресот за релативност во Даблин, Хокинг призна дека Прескил бил во право. Црните дупки не водат до целосно исчезнување на материјата. Покрај тоа, тие имаат одреден вид „меморија“. Внатре во нив може добро да се чуваат траги од она што го апсорбирале. Така, со „испарување“ (т.е. бавно емитување зрачење поради квантниот ефект), тие можат да ја вратат оваа информација во нашиот Универзум.

Црните дупки во галаксијата

Астрономите сè уште имаат многу сомнежи за присуството на ѕвездени црни дупки во нашата Галаксија (како онаа што припаѓа на двојниот систем Лебед X-1); но има многу помалку сомнеж за супермасивните црни дупки.

Во Центар

Има барем една супермасивна црна дупка во нашата Галаксија. Неговиот извор, познат како Стрелец А*, е прецизно лоциран во центарот на рамнината на Млечниот Пат. Неговото име се објаснува со фактот дека е најмоќниот радиоизвор во соѕвездието Стрелец. Во таа насока се наоѓаат и геометриските и физичките центри на нашиот галактички систем. Сместена на растојание од околу 26.000 светлосни години од нас, супермасивна црна дупка поврзана со изворот на радио бранови, Стрелец А *, има маса која се проценува на околу 4 милиони соларни маси, содржана во простор чиј волумен е споредлив до волуменот на Сончевиот систем. Нејзината релативна близина до нас (оваа супермасивна црна дупка без сомнение е најблиску до Земјата) предизвика објектот да се најде под особено длабока контрола од страна на вселенската опсерваторија Чандра во последниве години. Се покажа, особено, дека тој е исто така моќен извор на Х-зраци (но не толку моќен како изворите во активните галактички јадра). Стрелец А* можеби е заспаниот остаток од она што беше активното јадро на нашата Галаксија пред милиони или милијарди години.

Втора црна дупка?

Сепак, некои астрономи веруваат дека има уште едно изненадување во нашата Галаксија. Станува збор за втора црна дупка со просечна маса, која држи заедно јато млади ѕвезди и не дозволува да паднат во супермасивна црна дупка сместена во центарот на самата галаксија. Како може на растојание помало од една светлосна година од него да има ѕвездено јато со старост што едвај достигнало 10 милиони години, односно, според астрономски стандарди, многу младо? Според истражувачите, одговорот лежи во фактот дека јатото не е родено таму (околината околу централната црна дупка е премногу непријателска за формирање на ѕвезди), туку е „нацртана“ таму поради постоењето на втора црна дупка внатре. тоа, кое има маса на просечни вредности.

Во орбитата

Поединечните ѕвезди на јатото, привлечени од супермасивната црна дупка, почнаа да се префрлаат кон галактичкиот центар. Меѓутоа, наместо да бидат дисперзирани во вселената, тие остануваат заедно поради привлекувањето на втората црна дупка која се наоѓа во центарот на јатото. Масата на оваа црна дупка може да се процени од нејзината способност да држи цело ѕвездено јато „на поводник“. Се чини дека црна дупка со средна големина се врти околу централната црна дупка за околу 100 години. Тоа значи дека долгорочните набљудувања во текот на многу години ќе ни овозможат да го „видиме“.

За да се формира црна дупка, потребно е телото да се компресира до одредена критична густина така што радиусот на компримираното тело е еднаков на неговиот гравитациски радиус. Вредноста на оваа критична густина е обратно пропорционална на квадратот на масата на црната дупка.

За типична ѕвездена маса црна дупка ( М=10Мсонце) гравитациониот радиус е 30 km, а критичната густина е 2·10 14 g/cm 3, односно двесте милиони тони на кубен сантиметар. Оваа густина е многу висока во споредба со просечната густина на Земјата (5,5 g/cm3), таа е еднаква на густината на супстанцијата на атомското јадро.

За црна дупка во јадрото на галаксијата ( М=10 10 Мсонце) радиусот на гравитацијата е 3 10 15 cm = 200 AU, што е пет пати поголемо од растојанието од Сонцето до Плутон (1 астрономска единица - просечното растојание од Земјата до Сонцето - е еднакво на 150 милиони km или 1,5 10 13 цм). Критичната густина во овој случај е еднаква на 0,2·10 -3 g/cm 3, што е неколку пати помала од густината на воздухот, еднаква на 1,3·10 -3 g/cm 3 (!).

За Земјата ( М=3 10 -6 Мсонце) радиусот на гравитацијата е блиску до 9 mm, а соодветната критична густина е монструозно висока: ρ cr = 2·10 27 g/cm 3, што е за 13 реда на величина поголема од густината на атомското јадро.

Ако земеме некоја имагинарна сферична преса и ја компресираме Земјата, задржувајќи ја нејзината маса, тогаш кога ќе го намалиме радиусот на Земјата (6370 km) за четири пати, нејзината втора брзина на бегство ќе се удвои и ќе стане еднаква на 22,4 km/s. Ако ја компресираме Земјата така што нејзиниот радиус стане приближно 9 mm, тогаш втората космичка брзина ќе добие вредност еднаква на брзината на светлината в= 300000 km/s.

Понатаму, печатот нема да биде потребен - Земјата компресирана до такви димензии веќе ќе се намали. На крајот, на местото на Земјата ќе се формира црна дупка, чиј радиус на хоризонтот на настани ќе биде блиску до 9 mm (ако ја занемариме ротацијата на формираната црна дупка). Во реални услови, се разбира, нема супермоќна преса - гравитацијата „работи“. Затоа црните дупки можат да се формираат само кога внатрешноста на многу масивни ѕвезди се рушат, во кои гравитацијата е доволно силна за да ја компресира материјата до критична густина.

Еволуција на ѕвездите

Црните дупки се формираат во последните фази од еволуцијата на масивните ѕвезди. Термонуклеарни реакции се случуваат во длабочините на обичните ѕвезди, се ослободува огромна енергија и се одржува висока температура (десетици и стотици милиони степени). Гравитационите сили имаат тенденција да ја компресираат ѕвездата, а силите на притисокот на врелиот гас и радијацијата се спротивставуваат на оваа компресија. Според тоа, ѕвездата е во хидростатска рамнотежа.

Покрај тоа, ѕвездата може да биде во термичка рамнотежа кога ослободувањето на енергија поради термонуклеарните реакции во нејзиниот центар е точно еднакво на моќта што ја емитира ѕвездата од површината. Како што ѕвездата се собира и се шири, топлинската рамнотежа е нарушена. Ако ѕвездата е неподвижна, тогаш нејзината рамнотежа е воспоставена на таков начин што негативната потенцијална енергија на ѕвездата (енергијата на гравитациската контракција) е секогаш двојно поголема од топлинската енергија во апсолутна вредност. Поради ова, ѕвездата има неверојатно својство - негативен топлински капацитет. Обичните тела имаат позитивен топлински капацитет: загреаното парче железо, ладејќи се, односно губи енергија, ја намалува неговата температура. Во ѕвезда, спротивното е точно: колку повеќе енергија губи во форма на зрачење, толку температурата во нејзиниот центар станува повисока.

Оваа чудна, на прв поглед, карактеристика наоѓа едноставно објаснување: ѕвездата, зрачејќи, полека се намалува. Кога ќе се компресира, потенцијалната енергија се претвора во кинетичка енергија на слоевите на ѕвездата кои паѓаат, а нејзината внатрешност се загрева. Покрај тоа, топлинската енергија што ја добива ѕвездата како резултат на компресија е двојно поголема од енергијата што се губи во форма на зрачење. Како резултат на тоа, температурата на внатрешноста на ѕвездата се зголемува и се врши континуирана термонуклеарна синтеза на хемиски елементи. На пример, реакцијата на претворање на водородот во хелиум на сегашното Сонце се одвива на температура од 15 милиони степени. Кога, по 4 милијарди години, целиот водород во центарот на Сонцето ќе се претвори во хелиум, за понатамошна синтеза на јаглеродни атоми од атомите на хелиум ќе биде потребна многу повисока температура, околу 100 милиони степени (електричното полнење на јадрата на хелиумот е двојно повеќе од водородни јадра, а за да се доближат јадрата хелиумот на растојание од 10-13 cm потребна е многу повисока температура). Токму оваа температура ќе се обезбеди поради негативниот топлински капацитет на Сонцето до времето на палење во неговите длабочини на термонуклеарната реакција на претворање на хелиум во јаглерод.

бели џуџиња

Ако масата на ѕвездата е мала, така што масата на нејзиното јадро, под влијание на термонуклеарни трансформации, е помала од 1,4 МСонцето, термонуклеарната фузија на хемиски елементи може да престане поради таканаречената дегенерација на електронскиот гас во јадрото на ѕвездата. Особено, притисокот на дегенериран гас зависи од густината, но не зависи од температурата, бидејќи енергијата на квантните движења на електроните е многу поголема од енергијата на нивното термичко движење.

Високиот притисок на дегенерираниот електронски гас ефикасно се спротивставува на силите на гравитациската контракција. Бидејќи притисокот не зависи од температурата, загубата на енергија од ѕвездата во форма на зрачење не доведува до компресија на нејзиното јадро. Затоа, гравитационата енергија не се ослободува како дополнителна топлина. Затоа, температурата во дегенерираното јадро што се развива не се зголемува, што доведува до прекин на синџирот на термонуклеарни реакции.

Надворешната водородна обвивка, која не е засегната од термонуклеарни реакции, се одвојува од јадрото на ѕвездата и формира планетарна маглина, која свети во емисионите линии на водород, хелиум и други елементи. Централното компактно и релативно жешко јадро на еволуирана ѕвезда со мала маса е бело џуџе - објект со радиус од редот на радиусот на Земјата (~ 10 4 km), со маса помала од 1,4 Мсонце и просечна густина од редот на тон на кубен сантиметар. Белите џуџиња се забележани во голем број. Нивниот вкупен број во Галаксијата достигнува 10 10, односно околу 10% од вкупната маса на набљудуваната материја во Галаксијата.

Термонуклеарното согорување кај дегенерирано бело џуџе може да биде нестабилно и да доведе до нуклеарна експлозија на прилично масивно бело џуџе со маса блиску до таканаречената граница Чандрасехар (1,4 Мсонце). Ваквите експлозии изгледаат како експлозии на супернова од тип I, кои немаат водородни линии во спектарот, туку само линии од хелиум, јаглерод, кислород и други тешки елементи.

неутронски ѕвезди

Ако јадрото на ѕвездата е дегенерирано, тогаш кога нејзината маса се приближува до границата од 1,4 МСонцето вообичаената дегенерација на електронскиот гас во јадрото се заменува со таканаречената релативистичка дегенерација.

Квантните движења на дегенерираните електрони стануваат толку брзи што нивните брзини се приближуваат до брзината на светлината. Во овој случај, еластичноста на гасот се намалува, неговата способност да се спротивстави на силите на гравитацијата се намалува, а ѕвездата доживува гравитациски колапс. За време на колапсот, електроните се заробени од протони, а материјата е неутронизирана. Ова води до формирање на неутронска ѕвезда од масивно дегенерирано јадро.

Ако почетната маса на јадрото на ѕвездата надмине 1,4 МСонцето, тогаш се постигнува висока температура во јадрото, а електронската дегенерација не се јавува во текот на неговата еволуција. Во овој случај, негативниот топлински капацитет работи: како што ѕвездата губи енергија во форма на зрачење, температурата во нејзините длабочини се зголемува, а постои континуиран синџир на термонуклеарни реакции кои го претвораат водородот во хелиум, хелиумот во јаглерод, јаглеродот во кислород. , и така натаму, до елементите на групата железо. Реакцијата на термонуклеарната фузија на јадрата на елементите потешки од железото повеќе не е со ослободување, туку со апсорпција на енергија. Затоа, ако масата на јадрото на ѕвездата, која се состои главно од елементи од железната група, ја надминува границата на Чандрасехар од 1,4 Мсонце, но помалку од таканаречената граница на Опенхајмер-Волков ~3 МСонцето, тогаш на крајот од нуклеарната еволуција на ѕвездата, се случува гравитациониот колапс на јадрото, како резултат на што се исфрла надворешната водородна обвивка на ѕвездата, што е забележано како експлозија на супернова од типот II, во спектар од кој се забележани моќни водородни линии.

Колапсот на железното јадро доведува до формирање на неутронска ѕвезда.

Кога масивното јадро на ѕвездата што достигнала доцна фаза на еволуција е компресирана, температурата се зголемува до гигантски вредности од редот на милијарда степени, кога јадрата на атомите почнуваат да се распаѓаат во неутрони и протони. Протоните апсорбираат електрони, се претвораат во неутрони и испуштаат неутрина. Неутроните, според Паулиевиот квантно механички принцип, под силна компресија почнуваат ефикасно да се одбиваат едни со други.

Кога масата на јадрото што се распаѓа е помала од 3 МСонцето, неутронските брзини се многу помали од брзината на светлината, а еластичноста на материјата, поради ефективното одбивање на неутроните, може да ги балансира силите на гравитацијата и да доведе до формирање на стабилна неутронска ѕвезда.

За прв пат, можноста за постоење на неутронски ѕвезди беше предвидена во 1932 година од извонредниот советски физичар Ландау веднаш по откривањето на неутронот во лабораториски експерименти. Радиусот на неутронска ѕвезда е блиску до 10 km, неговата просечна густина е стотици милиони тони на кубен сантиметар.

Кога масата на ѕвезденото јадро што се распаѓа е поголема од 3 МСонцето, тогаш, според постоечките идеи, добиената неутронска ѕвезда, ладејќи се, колабира во црна дупка. Колапсот на неутронска ѕвезда во црна дупка е олеснет и со обратното паѓање на дел од обвивката на ѕвездата исфрлен за време на експлозија на супернова.

Неутронската ѕвезда има тенденција да ротира брзо, бидејќи нормалната ѕвезда што ја родила може да има значителен аголен импулс. Кога јадрото на ѕвездата се распаѓа во неутронска ѕвезда, карактеристичните димензии на ѕвездата се намалуваат од Р= 10 5 –10 6 км до Р≈ 10 км. Како што се намалува големината на ѕвездата, нејзиниот момент на инерција се намалува. За да се одржи аголниот моментум, брзината на аксијална ротација мора нагло да се зголеми. На пример, ако Сонцето, кое ротира со период од околу еден месец, се компресира со големина на неутронска ѕвезда, тогаш периодот на ротација ќе се намали на 10 -3 секунди.

Единечните неутронски ѕвезди со силно магнетно поле се манифестираат како радио пулсари - извори на строго периодични радио-емисиони импулси кои се појавуваат кога енергијата на брзата ротација на неутронската ѕвезда се претвора во насочена радио емисија. Во бинарни системи, акретирачките неутронски ѕвезди покажуваат феномен на пулсар на Х-зраци и на распрскувач на Х-зраци од тип 1.

Не може да се очекуваат строго периодични пулсирања на зрачење од црна дупка, бидејќи црната дупка нема забележлива површина и нема магнетно поле. Како што често изразуваат физичарите, црните дупки немаат „влакна“ - сите полиња и сите нехомогености во близина на хоризонтот на настани се зрачат за време на формирањето на црна дупка од материја што се распаѓа во форма на поток од гравитациски бранови. Како резултат на тоа, формираната црна дупка има само три карактеристики: маса, аголен импулс и електричен полнеж. Се забораваат сите индивидуални својства на материјата што се урива при формирањето на црната дупка: на пример, црните дупки формирани од железо и од вода ги имаат истите карактеристики, а другите работи се еднакви.

Како што предвидува Општата релативност (ГР), ѕвездите чиишто железни маси на јадрото на крајот од нивната еволуција надминуваат 3 М сонце, искусете неограничена компресија (релативистички колапс) со формирање на црна дупка. Ова се објаснува со фактот дека во општата релативност гравитационите сили кои тежнеат да ја компресираат ѕвездата се одредуваат според густината на енергијата, а при огромните густини на материјата што се постигнуваат со компресирање на ваквото масивно јадро на ѕвездата, главниот придонес за густината на енергијата не е направен. од останатата енергија на честичките, но од енергијата на нивното движење и интеракција. Излегува дека во општата релативност притисокот на материјата при многу високи густини се чини дека „тежи“ сам по себе: колку е поголем притисокот, толку е поголема густината на енергијата и, следствено, толку се поголеми гравитационите сили кои тежнеат да ја компресираат материјата. Дополнително, под силните гравитациони полиња, ефектите од искривувањето на простор-времето стануваат фундаментално важни, што исто така придонесува за неограничена компресија на јадрото на ѕвездата и нејзина трансформација во црна дупка (сл. 3).

Како заклучок, забележуваме дека црните дупки што се формирале во нашата ера (на пример, црната дупка во системот Cygnus X-1), строго кажано, не се стопроцентни црни дупки, бидејќи поради релативистичкото забавување на времето за далечен набљудувач, нивните хоризонти на настани сè уште не се формирани. Површините на таквите ѕвезди кои пропаѓаат на земниот набљудувач му изгледаат како замрзнати, кои се приближуваат до нивните хоризонти на настани бескрајно долго време.

За конечно да се формираат црни дупки од такви објекти кои се уриваат, мора да го чекаме целото бескрајно долго време на постоењето на нашиот Универзум. Сепак, треба да се нагласи дека веќе во првите секунди од релативистичкиот колапс, површината на ѕвездата што се распаѓа за набљудувач од Земјата се приближува многу блиску до хоризонтот на настани и сите процеси на оваа површина се забавуваат бесконечно.

« Научната фантастика може да биде корисна - ја поттикнува имагинацијата и го ублажува стравот од иднината. Сепак, научните факти можат да бидат многу повпечатливи. Научната фантастика не ни замислувала работи како црни дупки.»
Стивен Хокинг

Во длабочините на универзумот за човекот лежи безброј мистерии и мистерии. Една од нив се црните дупки - објекти кои ни најголемите умови на човештвото не можат да ги разберат. Стотици астрофизичари се обидуваат да ја откријат природата на црните дупки, но во оваа фаза не сме го ни докажале нивното постоење во пракса.

Филмските режисери им ги посветуваат своите филмови, а меѓу обичните луѓе црните дупки станаа толку култен феномен што се поистоветуваат со крајот на светот и претстојната смрт. Тие се плашат и мразат, но во исто време тие се идолизирани и се поклонуваат пред непознатото, со кое се преполни овие чудни фрагменти од Универзумот. Се согласувам, да те проголта црна дупка е таков вид романса. Со нивна помош тоа е можно, а тие можат да ни станат и водичи во.

Жолтиот печат често шпекулира за популарноста на црните дупки. Пронаоѓањето наслови во весниците поврзани со крајот на светот на планетата поради уште еден судир со супермасивна црна дупка не е проблем. Многу полошо е што неписмениот дел од населението сè сфаќа сериозно и предизвикува вистинска паника. За да донесеме малку јасност, ќе одиме на патување до потеклото на откривањето на црните дупки и ќе се обидеме да разбереме што е тоа и како да се поврземе со него.

невидливи ѕвезди

Така се случи современите физичари да ја опишуваат структурата на нашиот Универзум со помош на теоријата на релативноста, која Ајнштајн внимателно ја обезбеди на човештвото на почетокот на 20 век. Уште помистериозни се црните дупки, на чиј хоризонт на настани престануваат да функционираат сите закони на физиката кои ни се познати, вклучувајќи ја и теоријата на Ајнштајн. Зарем тоа не е прекрасно? Покрај тоа, претпоставката за постоењето на црни дупки беше изразена многу пред раѓањето на самиот Ајнштајн.

Во 1783 година имаше значително зголемување на научната активност во Англија. Во тие денови, науката одеше рамо до рамо со религијата, тие добро се сложуваа заедно, а научниците повеќе не се сметаа за еретици. Освен тоа, свештениците се занимавале со научно истражување. Еден од овие Божји слуги бил англискиот свештеник Џон Мишел, кој си поставувал не само прашања за животот, туку и доста научни задачи. Мишел бил многу насловен научник: првично бил учител по математика и античка лингвистика на еден од колеџите, а потоа бил примен во Кралското друштво во Лондон за голем број откритија.

Џон Мишел се занимавал со сеизмологија, но во слободното време сакал да размислува за вечното и космосот. Така тој дошол до идејата дека некаде во длабочините на Универзумот може да постојат супермасивни тела со толку моќна гравитација што за да се надмине гравитационата сила на такво тело, потребно е да се движи со брзина еднаква или поголема од брзината на светлината. Ако таквата теорија ја прифатиме како вистинита, тогаш ни светлината нема да може да ја развие втората космичка брзина (брзината неопходна за надминување на гравитациската привлечност на телото што заминува), па таквото тело ќе остане невидливо со голо око.

Мишел својата нова теорија ја нарече „темни ѕвезди“, а во исто време се обиде да ја пресмета масата на таквите објекти. Тој ги изрази своите размислувања за ова прашање во отворено писмо до Кралското друштво на Лондон. За жал, во тие денови, ваквото истражување не беше од особена вредност за науката, па писмото на Мишел беше испратено во архивата. Само двесте години подоцна, во втората половина на 20 век, тој е пронајден меѓу илјадници други записи внимателно складирани во античката библиотека.

Првиот научен доказ за постоењето на црни дупки

По објавувањето на Ајнштајновата Општа теорија на релативноста, математичарите и физичарите сериозно се зафатија со решавање на равенките презентирани од германскиот научник, кои требаше да ни кажат многу за структурата на Универзумот. Германскиот астроном, физичар Карл Шварцшилд решил да го стори истото во 1916 година.

Научникот, користејќи ги своите пресметки, дошол до заклучок дека постоењето на црни дупки е можно. Тој, исто така, беше првиот што го опиша она што подоцна беше наречено романтична фраза „хоризонт на настани“ - имагинарна граница на време-просторот во црна дупка, по преминувањето на која доаѓа точка од која нема враќање. Ништо не бега од хоризонтот на настани, дури ни светлината. Надвор од хоризонтот на настани се јавува таканаречената „сингуларност“, каде што законите на физиката кои ни се познати престануваат да функционираат.

Продолжувајќи да ја развива својата теорија и да решава равенки, Шварцшилд открил нови тајни на црните дупки за себе и за светот. Така, тој можеше да го пресмета, исклучиво на хартија, растојанието од центарот на црната дупка, каде што е концентрирана нејзината маса, до хоризонтот на настани. Шварцшилд ова растојание го нарече гравитациски радиус.

И покрај фактот што математички решенијата на Шварцшилд беа исклучително точни и не можеа да се побијат, научната заедница од почетокот на 20 век не можеше веднаш да прифати такво шокантно откритие, а постоењето на црни дупки беше отпишано како фантазија, која сега и тогаш се манифестира во теоријата на релативноста. Следните петнаесет години, проучувањето на просторот за присуство на црни дупки беше бавно, а во него беа ангажирани само неколку приврзаници на теоријата на германскиот физичар.

Ѕвезди кои раѓаат темнина

Откако Ајнштајновите равенки беа разделени, дојде време да се искористат заклучоците донесени за да се разбере структурата на Универзумот. Особено, во теоријата на еволуцијата на ѕвездите. Не е тајна дека ништо во нашиот свет не трае вечно. Дури и ѕвездите имаат свој циклус на живот, иако подолг од една личност.

Еден од првите научници кој сериозно се заинтересирал за ѕвездената еволуција бил младиот астрофизичар Субрамањан Чандрасехар, роден во Индија. Во 1930 година, тој објавил научна работа во која е опишана наводната внатрешна структура на ѕвездите, како и нивниот животен циклус.

Веќе на почетокот на 20 век, научниците погодија за таков феномен како гравитациона контракција (гравитациски колапс). Во одреден момент од својот живот, ѕвездата почнува да се собира со огромна брзина под влијание на гравитационите сили. Како по правило, ова се случува во моментот на смртта на ѕвездата, меѓутоа, со гравитациски колапс, постојат неколку начини за понатамошно постоење на црвено-жешка топка.

Надзорникот на Чандрасехар, Ралф Фаулер, почитуван теоретски физичар во своето време, сугерираше дека за време на гравитациски колапс, секоја ѕвезда се претвора во помала и пожешка - бело џуџе. Но, се покажа дека ученикот ја „скршил“ теоријата на наставникот, која ја споделувале повеќето физичари на почетокот на минатиот век. Според работата на еден млад Хинду, смртта на ѕвезда зависи од нејзината почетна маса. На пример, само оние ѕвезди чија маса не надминува 1,44 пати поголема од масата на Сонцето можат да станат бели џуџиња. Овој број се нарекува граница на Чандрасехар. Ако масата на ѕвездата ја надмине оваа граница, тогаш таа умира на сосема поинаков начин. Под одредени услови, таква ѕвезда во моментот на смртта може да се прероди во нова, неутронска ѕвезда - уште една мистерија на модерниот универзум. Теоријата на релативноста, од друга страна, ни кажува уште една опција - компресија на ѕвезда до ултра мали вредности и тука започнува најинтересното.

Во 1932 година, во едно од научните списанија се појави статија во која брилијантниот физичар од СССР Лев Ландау сугерираше дека за време на колапсот, супермасивна ѕвезда е компресирана во точка со бесконечно мал радиус и бесконечна маса. И покрај фактот дека таков настан е многу тешко да се замисли од гледна точка на неподготвена личност, Ландау не беше далеку од вистината. Физичарот исто така сугерираше дека, според теоријата на релативноста, гравитацијата во таква точка би била толку голема што ќе почне да го искривува простор-времето.

На астрофизичарите им се допадна теоријата на Ландау и тие продолжија да ја развиваат. Во 1939 година, во Америка, благодарение на напорите на двајца физичари - Роберт Опенхајмер и Хартланд Снајдер - се појави теорија која детално опишува супермасивна ѕвезда во моментот на колапс. Како резултат на таков настан, требало да се појави вистинска црна дупка. И покрај убедливоста на аргументите, научниците продолжија да ја негираат можноста за постоење на такви тела, како и трансформација на ѕвезди во нив. Дури и Ајнштајн се оградил од оваа идеја, верувајќи дека ѕвездата не е способна за такви феноменални трансформации. Другите физичари не беа скржави во своите изјави, нарекувајќи ја можноста за такви настани смешна.
Сепак, науката секогаш стигнува до вистината, само треба да почекате малку. И така се случи.

Најсветлите објекти во универзумот

Нашиот свет е збир на парадокси. Понекогаш во него коегзистираат нешта, чие соживот пркоси на секоја логика. На пример, терминот „црна дупка“ кај нормален човек нема да биде поврзан со изразот „неверојатно светла“, но откритието од раните 60-ти години на минатиот век им овозможи на научниците да ја сметаат оваа изјава за неточна.

Со помош на телескопи, астрофизичарите успеале да откријат досега непознати објекти на ѕвезденото небо, кои се однесувале прилично чудно и покрај тоа што изгледале како обични ѕвезди. Проучувајќи ги овие чудни светилки, американскиот научник Мартин Шмит го привлече вниманието на нивната спектрографија, чии податоци покажаа резултати различни од скенирањето на другите ѕвезди. Едноставно, овие ѕвезди не беа како другите на кои сме навикнати.

Одеднаш му осамна на Шмит и го привлече вниманието на поместувањето на спектарот во црвениот опсег. Се испостави дека овие објекти се многу подалеку од нас од ѕвездите што сме навикнати да ги гледаме на небото. На пример, објектот набљудуван од Шмит се наоѓал на две и пол милијарди светлосни години од нашата планета, но блескал како ѕвезда оддалечена стотина светлосни години. Излегува дека светлината од еден таков објект е споредлива со осветленоста на цела галаксија. Ова откритие беше вистински пробив во астрофизиката. Научникот ги нарекол овие објекти „квазиѕвездени“ или едноставно „квазар“.

Мартин Шмит продолжи да проучува нови објекти и откри дека таков светол сјај може да биде предизвикан само од една причина - акреција. Акреција е процес на апсорпција на околната материја од страна на супермасивно тело со помош на гравитацијата. Научникот дошол до заклучок дека во центарот на квазарите има огромна црна дупка, која со неверојатна сила ја вовлекува во себе материјата што ја опкружува во вселената. Во процесот на апсорпција на материјата од дупката, честичките се забрзуваат до огромни брзини и почнуваат да светат. Необична светлечка купола околу црна дупка се нарекува акреционен диск. Неговата визуелизација беше добро демонстрирана во филмот на Кристофер Нолан „Меѓуѕвездениот“, кој покрена многу прашања „како може црната дупка да свети?“.

До денес, научниците пронајдоа илјадници квазари на ѕвезденото небо. Овие чудни, неверојатно светли објекти се нарекуваат светилници на универзумот. Тие ни овозможуваат малку подобро да ја замислиме структурата на космосот и да се доближиме до моментот од кој започна се.

И покрај фактот дека астрофизичарите со години добиваат индиректни докази за постоењето на супермасивни невидливи објекти во Универзумот, терминот „црна дупка“ постоел дури во 1967 година. За да избегне комплицирани имиња, американскиот физичар Џон Арчибалд Вилер предложи таквите објекти да се нарекуваат „црни дупки“. Зошто да не? Донекаде се црни, затоа што не можеме да ги видиме. Покрај тоа, тие привлекуваат сè, можете да паднете во нив, исто како во вистинска дупка. И да се излезе од такво место според современите закони на физиката е едноставно невозможно. Сепак, Стивен Хокинг тврди дека кога патувате низ црна дупка, можете да влезете во друг универзум, друг свет, а тоа е надеж.

Страв од бесконечност

Поради прекумерната мистерија и романтизација на црните дупки, овие предмети станаа вистинска хорор приказна меѓу луѓето. Жолтиот печат сака да шпекулира за неписменоста на населението, давајќи неверојатни приказни за тоа како огромна црна дупка се движи кон нашата Земја, која ќе го проголта Сончевиот систем за неколку часа, или едноставно ќе испушта бранови отровен гас кон нашата планета.

Особено популарна е темата за уништувањето на планетата со помош на Големиот хадронски судирач, кој е изграден во Европа во 2006 година на територијата на Европскиот совет за нуклеарни истражувања (ЦЕРН). Бранот на паника започна како нечија глупава шега, но порасна како снежна топка. Некој започнал гласина дека би можела да се формира црна дупка во забрзувачот на честичките на судирот, која целосно ќе ја проголта нашата планета. Се разбира, огорчените почнаа да бараат забрана за експерименти во ЛХЦ, плашејќи се од таков исход. Почнаа да доаѓаат тужби до Европскиот суд со барање да се затвори судирот, а научниците кои го создадоа да бидат казнети до највисок степен на законот.

Всушност, физичарите не негираат дека кога честичките се судираат во Големиот хадронски судирач, може да се појават објекти слични по својства на црните дупки, но нивната големина е на ниво на големината на елементарните честички, а таквите „дупки“ постојат толку кратко време. дека не можеме ниту да го забележиме нивното појавување.

Еден од главните експерти кои се обидуваат да го разбијат бранот на незнаење пред луѓето е Стивен Хокинг - познатиот теоретски физичар, кој, згора на тоа, важи за вистински „гуру“ во однос на црните дупки. Хокинг докажа дека црните дупки не секогаш ја апсорбираат светлината што се појавува во акреционите дискови, а дел од неа се расфрла во вселената. Овој феномен е наречен Хокинг зрачење, или испарување на црните дупки. Хокинг исто така воспоставил врска помеѓу големината на црната дупка и брзината на нејзиното „испарување“ - колку е помала, толку помалку постои во времето. А тоа значи дека сите противници на Големиот хадронски судирач не треба да се грижат: црните дупки во него нема да можат да постојат ниту за милионити дел од секундата.

Теоријата не е докажана во пракса

За жал, технологиите на човештвото во оваа фаза на развој не ни дозволуваат да ги тестираме повеќето од теориите развиени од астрофизичарите и другите научници. Од една страна, постоењето на црни дупки е доста убедливо докажано на хартија и изведено со помош на формули во кои сè се спојува со секоја променлива. Од друга страна, во пракса, се уште не сме успеале да видиме вистинска црна дупка со свои очи.

И покрај сите несогласувања, физичарите сугерираат дека во центарот на секоја од галаксиите има супермасивна црна дупка, која со својата гравитација собира ѕвезди во јата и ве тера да патувате низ Универзумот во големо и пријателско друштво. Во нашата галаксија Млечен Пат, според различни проценки, има од 200 до 400 милијарди ѕвезди. Сите овие ѕвезди се вртат околу нешто што има огромна маса, околу нешто што не можеме да го видиме со телескоп. Најверојатно се работи за црна дупка. Дали треба да се плаши? - Не, барем не во следните неколку милијарди години, но можеме да направиме уште еден интересен филм за неа.