Qora tuynuklar bizning koinotimizdagi eng hayratlanarli va ayni paytda qo'rqinchli narsalardan biridir. Ular yadro yoqilg'isi yulduzlarda katta massa bilan tugaydigan paytda paydo bo'ladi. Yadro reaktsiyalari to'xtaydi va yoritgichlar soviy boshlaydi. Yulduzning tanasi tortishish kuchi ta'sirida siqiladi va asta-sekin u qora tuynukga aylanib, kichikroq narsalarni o'ziga jalb qila boshlaydi.

Birinchi tadqiqotlar

Ilm-fan yoritgichlari qora tuynuklarni yaqinda o'rganishni boshladilar, garchi ularning mavjudligi haqidagi asosiy tushunchalar o'tgan asrda ishlab chiqilgan. "Qora tuynuk" tushunchasining o'zi 1967 yilda J. Uiler tomonidan kiritilgan, garchi bu ob'ektlar muqarrar ravishda massiv yulduzlar qulashi paytida paydo bo'ladi, degan xulosa o'tgan asrning 30-yillarida qilingan. Qora tuynuk ichidagi hamma narsa - asteroidlar, u tomonidan so'rilgan kometalar - bir vaqtlar bu sirli ob'ekt chegaralariga juda yaqin kelgan va ularni tark eta olmadi.

Qora tuynuklarning chegaralari

Qora tuynuk chegaralarining birinchisi statik chegara deb ataladi. Bu mintaqaning chegarasi bo'lib, unga begona jism endi tinchlana olmaydi va unga tushib qolmaslik uchun qora tuynukga nisbatan aylana boshlaydi. Ikkinchi chegara hodisa gorizonti deb ataladi. Qora tuynuk ichidagi hamma narsa bir marta o'zining tashqi chegarasidan o'tib, yagonalik nuqtasiga qarab harakat qildi. Olimlarning fikriga ko'ra, bu erda materiya shu markaziy nuqtaga oqib o'tadi, uning zichligi cheksizlik qiymatiga intiladi. Odamlar bunday zichlikka ega bo'lgan ob'ektlar ichida qanday fizika qonunlari harakat qilishini bilishmaydi va shuning uchun bu joyning xususiyatlarini tasvirlab bo'lmaydi. So'zning so'zma-so'z ma'nosida bu atrofimizdagi dunyo haqidagi inson bilimidagi "qora tuynuk" (yoki, ehtimol, "bo'shliq").

Qora tuynuklarning tuzilishi

Hodisa gorizonti qora tuynukning o'tib bo'lmaydigan chegarasidir. Bu chegara ichida harakat tezligi yorug'lik tezligiga teng bo'lgan jismlar ham chiqib keta olmaydigan zona bor. Hatto yorug'lik kvantlarining o'zi ham voqea ufqini tark eta olmaydi. Bu vaqtda qora tuynukdan hech qanday jism qochib qutula olmaydi. Ta'rifga ko'ra, biz qora tuynuk ichida nima borligini aniqlay olmaymiz - axir, uning tubida materiyaning yakuniy siqilishi natijasida hosil bo'lgan yagona nuqta deb ataladigan nuqta mavjud. Ob'ekt voqea ufqiga kirsa, o'sha paytdan boshlab u hech qachon undan chiqib keta olmaydi va kuzatuvchilarga ko'rinadigan bo'ladi. Boshqa tomondan, qora tuynuklar ichida bo'lganlar tashqaridan hech narsani ko'ra olmaydilar.

Ushbu sirli kosmik ob'ektni o'rab turgan hodisa gorizontining o'lchami har doim teshikning massasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Agar uning massasi ikki baravar oshirilsa, tashqi chegara ham ikki baravar katta bo'ladi. Agar olimlar Yerni qora tuynukga aylantirish yo‘lini topsalar, u holda hodisa gorizontining o‘lchami ko‘ndalang kesimida bor-yo‘g‘i 2 sm bo‘lar edi.

Asosiy toifalar

Odatda, o'rtacha qora tuynukning massasi taxminan uchta quyosh massasi yoki undan ko'p. Qora tuynuklarning ikki turidan yulduzli va supermassiv ajralib turadi. Ularning massasi Quyosh massasidan bir necha yuz ming marta oshadi. Yulduzlar katta samoviy jismlarning o'limidan keyin hosil bo'ladi. Oddiy ommaviy qora tuynuklar tugallangandan keyin paydo bo'ladi hayot sikli katta yulduzlar. Ikkala turdagi qora tuynuklar, kelib chiqishi har xil bo'lishiga qaramay, o'xshash xususiyatlarga ega. Supermassiv qora tuynuklar galaktikalarning markazlarida joylashgan. Olimlarning fikricha, ular galaktikalar paydo bo'lishi paytida bir-biriga yaqin joylashgan yulduzlarning birlashishi natijasida paydo bo'lgan. Biroq, bu faqat taxminlar, faktlar bilan tasdiqlanmaydi.

Qora tuynuk ichida nima bor: taxmin qilish

Ba'zi matematiklarning fikriga ko'ra, koinotning bu sirli ob'ektlari ichida qurt teshiklari - boshqa olamlarga o'tishlar mavjud. Boshqacha qilib aytganda, fazo-vaqt tunneli singulyarlik nuqtasida joylashgan. Ushbu kontseptsiya ko'plab yozuvchilar va kino ijodkorlariga xizmat qilgan. Biroq, astronomlarning aksariyati koinotlar o'rtasida tunnel yo'qligiga ishonishadi. Biroq, agar ular haqiqatan ham bo'lsa ham, odamlar qora tuynuk ichida nima borligini bilishning imkoni yo'q.

Yana bir kontseptsiya mavjud, unga ko'ra bunday tunnelning qarama-qarshi uchida oq tuynuk mavjud bo'lib, u erdan qora tuynuklar orqali bizning koinotimizdan boshqa dunyoga katta miqdordagi energiya keladi. Biroq, fan va texnika taraqqiyotining hozirgi bosqichida bunday turdagi sayohatlar haqida gap bo'lishi mumkin emas.

Nisbiylik nazariyasi bilan aloqasi

Qora tuynuklar A. Eynshteynning eng hayratlanarli bashoratlaridan biridir. Ma'lumki, har qanday sayyora yuzasida hosil bo'ladigan tortishish kuchi uning radiusining kvadratiga teskari proportsional va massasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Ushbu samoviy jism uchun bu tortishish kuchini engish uchun zarur bo'lgan ikkinchi kosmik tezlik tushunchasini aniqlash mumkin. Yer uchun bu sekundiga 11 km. Agar samoviy jismning massasi oshsa va diametri, aksincha, kamaysa, ikkinchi kosmik tezlik oxir-oqibat yorug'lik tezligidan oshib ketishi mumkin. Va nisbiylik nazariyasiga ko'ra, hech qanday ob'ekt harakatlana olmaydi tezroq tezlik yorug'lik, keyin hech narsa o'z chegarasidan chiqib ketishiga yo'l qo'ymaydigan ob'ekt hosil bo'ladi.

1963 yilda olimlar kvazarlarni - radio emissiyasining ulkan manbalari bo'lgan kosmik ob'ektlarni kashf etdilar. Ular bizning galaktikamizdan juda uzoqda joylashgan - ularning masofasi Yerdan milliardlab yorug'lik yili. Kvazarlarning nihoyatda yuqori faolligini tushuntirish uchun olimlar ularning ichida qora tuynuklar joylashgan degan gipotezani kiritdilar. Bu nuqtai nazar hozirda ilmiy doiralarda umumiy qabul qilingan. Oxirgi 50 yil davomida olib borilgan tadqiqotlar nafaqat bu farazni tasdiqladi, balki olimlarni har bir galaktikaning markazida qora tuynuklar bor degan xulosaga keltirdi. Bizning galaktikamizning markazida ham shunday ob'ekt bor, uning massasi 4 million quyosh massasi. Bu qora tuynuk Sagittarius A deb ataladi va u bizga eng yaqin bo'lgani uchun u astronomlar tomonidan eng ko'p o'rganilgan.

Xoking radiatsiyasi

Mashhur fizik Stiven Xoking tomonidan kashf etilgan bu turdagi nurlanish zamonaviy olimlarning hayotini juda murakkablashtiradi - bu kashfiyot tufayli qora tuynuklar nazariyasida ko'plab qiyinchiliklar paydo bo'ldi. Klassik fizikada vakuum tushunchasi mavjud. Bu so'z to'liq bo'shliqni va materiyaning yo'qligini bildiradi. Biroq, kvant fizikasining rivojlanishi bilan vakuum tushunchasi o'zgartirildi. Olimlar uning virtual zarralar deb atalmish bilan to'ldirilganligini aniqladilar - kuchli maydon ta'sirida ular haqiqiy zarralarga aylanishi mumkin. 1974 yilda Xoking bunday o'zgarishlar qora tuynukning kuchli tortishish maydonida - uning tashqi chegarasi, voqea gorizonti yaqinida sodir bo'lishi mumkinligini aniqladi. Bunday tug'ilish juftlashgan - zarracha va antipartikul paydo bo'ladi. Qoidaga ko'ra, antizarra qora tuynuk ichiga tushishga mahkumdir va zarracha uchib ketadi. Natijada, olimlar bu kosmik ob'ektlar atrofida bir oz nurlanishni kuzatadilar. U Xoking nurlanishi deb ataladi.

Ushbu nurlanish jarayonida qora tuynuk ichidagi modda asta-sekin bug'lanadi. Teshik massasini yo'qotadi, radiatsiya intensivligi esa uning massasining kvadratiga teskari proportsionaldir. Xokingning radiatsiya intensivligi kosmik standartlarga nisbatan ahamiyatsiz. Agar massasi 10 quyosh bo'lgan teshik bor deb faraz qilsak va uning ustiga na yorug'lik, na biron bir moddiy jism tushmaydi, demak, bu holatda ham uning parchalanish vaqti dahshatli darajada uzoq bo'ladi. Bunday tuynukning umri bizning koinotimizning butun umridan 65 darajaga oshadi.

Ma'lumotni saqlash

Xoking radiatsiyasi kashf etilgandan keyin paydo bo'lgan asosiy muammolardan biri axborotni yo'qotish muammosidir. Bu bir qarashda juda oddiy ko'rinadigan savol bilan bog'liq: qora tuynuk butunlay bug'langanda nima bo'ladi? Ikkala nazariya ham - kvant fizikasi va klassik - tizim holatining tavsifi bilan shug'ullanadi. Tizimning dastlabki holati haqida ma'lumotga ega bo'lib, nazariya yordamida uning qanday o'zgarishini tasvirlash mumkin.

Shu bilan birga, evolyutsiya jarayonida dastlabki holat haqidagi ma'lumotlar yo'qolmaydi - axborotni saqlash bo'yicha o'ziga xos qonun mavjud. Ammo agar qora tuynuk butunlay bug'lanib ketsa, u holda kuzatuvchi jismoniy dunyoning bir paytlar tuynuk ichiga tushgan qismi haqidagi ma'lumotni yo'qotadi. Stiven Xoking tizimning dastlabki holati haqidagi ma'lumotlar qora tuynuk butunlay bug'langandan keyin qandaydir tarzda tiklanadi, deb hisoblagan. Ammo qiyinchilik shundaki, ta'rifga ko'ra, qora tuynukdan ma'lumot uzatish mumkin emas - hech narsa voqea ufqini tark eta olmaydi.

Agar siz qora tuynukga tushib qolsangiz nima bo'ladi?

Agar biror kishi aql bovar qilmaydigan tarzda qora tuynuk yuzasiga chiqa olsa, u darhol uni o'zi tomon sudra boshlaydi, deb ishoniladi. Oxir-oqibat, odam o'ziga xoslik nuqtasiga qarab harakatlanadigan subatomik zarralar oqimiga aylanish uchun etarlicha cho'ziladi. Albatta, bu gipotezani isbotlash mumkin emas, chunki olimlar qora tuynuklar ichida nima sodir bo'lishini hech qachon bilib olishlari dargumon. Endi ba'zi fiziklarning ta'kidlashicha, agar odam qora tuynukga tushib qolsa, unda klon bo'ladi. Uning birinchi versiyalari Xoking nurlanishining cho'g'lanma zarralari oqimi tomonidan darhol vayron qilingan bo'lar edi, ikkinchisi esa qaytib kelish imkoniyatisiz voqea ufqidan o'tib ketgan bo'lar edi.

Qora tuynuklar, ehtimol, bizning koinotimizdagi eng sirli va sirli astronomik ob'ektlardir, chunki ularning kashfiyoti ekspertlarning e'tiborini tortdi va fantast yozuvchilarning tasavvurini hayajonga soldi. Qora tuynuklar nima va ular nima? Qora tuynuklar jismoniy xususiyatlariga ko'ra o'chgan yulduzlar bo'lib, ular shu qadar yuqori zichlikka va shunday kuchli tortishish kuchiga egaki, hatto yorug'lik ham ulardan qochib qutula olmaydi.

Qora tuynuklarning kashf etilishi tarixi

Birinchi marta qora tuynuklarning nazariy mavjudligi, ularning haqiqiy kashf etilishidan ancha oldin, uzoq 1783 yilda ma'lum bir D. Mishel (Yorkshirelik ingliz ruhoniysi, bo'sh vaqtlarida astronomiyani yaxshi ko'radigan) tomonidan taklif qilingan. Uning hisob-kitoblariga ko‘ra, agar biznikini 3 km radiusga olib siqilsa (zamonaviy kompyuter tili bilan aytganda – arxivlangan) shunday katta (shunchaki ulkan) tortishish kuchi hosil bo‘ladiki, hatto yorug‘lik ham uni tark eta olmaydi. "Qora tuynuk" tushunchasi shunday paydo bo'ldi, garchi aslida u umuman qora bo'lmasa ham, bizningcha, "qorong'i tuynuk" atamasi to'g'riroq bo'ladi, chunki aynan yorug'likning yo'qligi sodir bo'ladi.

Keyinchalik, 1918 yilda buyuk olim Albert Eynshteyn nisbiylik nazariyasi kontekstida qora tuynuklar masalasi haqida yozgan. Ammo faqat 1967 yilda amerikalik astrofizik Jon Uilerning sa'y-harakatlari bilan qora tuynuklar tushunchasi nihoyat akademik doiralarda o'z o'rnini egalladi.

Qanday bo'lmasin, D. Mishel, Albert Eynshteyn va Jon Uiler o'z asarlarida bu sirli samoviy jismlarning faqat nazariy jihatdan koinotda mavjudligini taxmin qilishgan, ammo qora tuynuklarning haqiqiy kashfiyoti 1971 yilda sodir bo'lgan. Ularni birinchi marta teleskopda payqashgan.

Qora tuynuk shunday ko'rinadi.

Kosmosda qora tuynuklar qanday paydo bo'ladi

Astrofizikadan ma'lumki, barcha yulduzlar (shu jumladan, bizning Quyosh) ham cheklangan yoqilg'iga ega. Va yulduzning hayoti milliardlab yorug'lik yiliga cho'zilishi mumkin bo'lsa-da, ertami-kechmi bu shartli yoqilg'i ta'minoti tugaydi va yulduz "o'chadi". Yulduzning "yo'qolishi" jarayoni shiddatli reaktsiyalar bilan birga keladi, bunda yulduz sezilarli o'zgarishlarga uchraydi va o'zining kattaligiga qarab oq mitti, neytron yulduzi yoki qora tuynukga aylanishi mumkin. Bundan tashqari, hayratlanarli darajada ta'sirchan o'lchamlarga ega bo'lgan eng katta yulduzlar odatda qora tuynukga aylanadi - bu juda ajoyib o'lchamlarning qisqarishi tufayli yangi paydo bo'lgan qora tuynukning massasi va tortishish kuchining ko'p marta ortishi kuzatiladi, bu esa o'ziga xos xususiyatlarga aylanadi. galaktik changyutgich - u hamma narsani va atrofidagilarni o'zlashtiradi.

Qora tuynuk yulduzni qamrab oladi.

Kichik bir eslatma - bizning Quyoshimiz, galaktik me'yorlarga ko'ra, umuman katta yulduz emas va taxminan bir necha milliard yil ichida yo'q bo'lib ketganidan keyin u qora tuynukga aylanmaydi.

Ammo siz bilan ochiq aytaylik - bugungi kunda olimlar qora tuynuk paydo bo'lishining barcha nozik tomonlarini hali ham bilishmaydi, shubhasiz, bu o'z-o'zidan millionlab yorug'lik yili davom etishi mumkin bo'lgan o'ta murakkab astrofizik jarayondir. Bu yo'nalishda harakat qilish mumkin bo'lsa-da, oraliq qora tuynuklar deb ataladigan, ya'ni qora tuynuk hosil bo'lishning faol jarayoni sodir bo'lgan so'nish holatidagi yulduzlarni ochish va keyinchalik o'rganish. Aytgancha, xuddi shunday yulduz 2014-yilda astronomlar tomonidan spiral galaktika qo‘lida topilgan edi.

Koinotda qancha qora tuynuklar bor

Zamonaviy olimlarning nazariyasiga ko'ra, bizning Somon yo'li galaktikamizda yuz millionlab qora tuynuklar bo'lishi mumkin. Bizning Somon yo'lidan uchadigan hech narsa bo'lmagan qo'shni galaktikada ulardan kam bo'lmasligi mumkin - 2,5 million yorug'lik yili.

Qora tuynuk nazariyasi

Katta massaga (bu bizning Quyoshimiz massasidan yuz minglab marta katta) va g'aroyib tortishish kuchiga qaramay, teleskop orqali qora tuynuklarni ko'rish oson emas edi, chunki ular umuman yorug'lik chiqarmaydi. Olimlar qora tuynukni faqat "ovqatlanish" paytida - boshqa yulduzning yutilishida payqashga muvaffaq bo'lishdi, bu vaqtda allaqachon kuzatilishi mumkin bo'lgan xarakterli nurlanish paydo bo'ladi. Shunday qilib, qora tuynuk nazariyasi faktik tasdig'ini topdi.

Qora tuynuklarning xossalari

Qora tuynukning asosiy xususiyati uning aql bovar qilmaydigan tortishish maydonlari bo'lib, ular atrofdagi fazo va vaqtning odatdagi holatida qolishiga yo'l qo'ymaydi. Ha, siz to'g'ri eshitdingiz, qora tuynuk ichidagi vaqt odatdagidan bir necha baravar sekinroq oqadi va agar siz u erda bo'lsangiz, qaytib kelsangiz (agar omadingiz bo'lsa, albatta) Yerda asrlar o'tganini ko'rib hayron bo'lar edingiz. va hatto vaqtingiz bor qarimaysiz. Rostini aytsak-da, agar siz qora tuynuk ichida bo'lganingizda, siz tirik qolar edingiz, chunki u erda tortishish kuchi shundayki, har qanday moddiy jism shunchaki qismlarga bo'linib, atomlarga bo'linmaydi.

Ammo agar siz hatto qora tuynukning yaqinida, uning tortishish maydoni doirasida bo'lganingizda ham, siz ham qiynalasiz, chunki siz uning tortishish kuchiga qanchalik ko'p qarshilik ko'rsatsangiz, uchib ketishga harakat qilsangiz, shunchalik tez unga tushib qolasiz. Bu ko'rinadigan paradoksning sababi barcha qora tuynuklarga ega bo'lgan tortishish girdobidir.

Agar odam qora tuynukga tushib qolsa-chi?

Qora tuynuklarning bug'lanishi

Ingliz astronomi S. Xoking qiziqarli faktni aniqladi: qora tuynuklar ham bug'lanish chiqaradi. To'g'ri, bu faqat nisbatan kichik massa teshiklari uchun amal qiladi. Ularning atrofidagi kuchli tortishish juft zarralar va antizarrachalarni keltirib chiqaradi, juftlardan biri teshikka tortiladi, ikkinchisi esa tashqariga chiqariladi. Shunday qilib, qora tuynuk qattiq antizarralar va gamma nurlarini chiqaradi. Qora tuynukdan chiqadigan bu bug'lanish yoki nurlanish uni kashf etgan olim sharafiga nomlangan - "Xoking nurlanishi".

Eng katta qora tuynuk

Qora tuynuklar nazariyasiga ko'ra, deyarli barcha galaktikalar markazida massalari bir necha milliondan bir necha milliard quyosh massasigacha bo'lgan ulkan qora tuynuklar joylashgan. Va nisbatan yaqinda olimlar hozirgi kunga qadar ma'lum bo'lgan ikkita eng katta qora tuynuklarni kashf qilishdi, ular ikkita yaqin galaktikada joylashgan: NGC 3842 va NGC 4849.

NGC 3842 Leo yulduz turkumidagi eng yorqin galaktika boʻlib, bizdan taxminan 320 million yorugʻlik yili uzoqlikda joylashgan. Uning markazida og'irligi 9,7 milliard quyosh massasi bo'lgan ulkan qora tuynuk joylashgan.

NGC 4849 bizdan 335 million yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan Koma klasteridagi galaktika bo'lib, xuddi shunday ta'sirchan qora tuynukga ega.

Ushbu yirik qora tuynuklarning tortishish maydonining ta'sir qilish zonalari yoki akademik nuqtai nazardan, ularning hodisa gorizonti Quyoshdan taxminan 5 baravar uzoqroqdir! Bunday qora tuynuk bizni yeydi quyosh sistemasi va hatto bo'g'ib qo'ymasdi.

Eng kichik qora tuynuk

Ammo qora tuynuklarning keng oilasida juda kichik vakillar mavjud. Shunday qilib, mitti qora tuynuk olimlar tomonidan kashf etilgan hozirda uning massasi bizning Quyosh massasidan atigi 3 baravar ko'p. Aslida, bu qora tuynuk hosil bo'lishi uchun zarur bo'lgan nazariy minimum, agar o'sha yulduz biroz kichikroq bo'lsa, tuynuk hosil bo'lmagan bo'lardi.

Qora tuynuklar kannibaldir

Ha, shunday hodisa borki, yuqorida yozganimizdek, qora tuynuklar o‘ziga xos “galaktik changyutgichlar” bo‘lib, ular atrofidagi hamma narsani, shu jumladan... boshqa qora tuynuklarni ham o‘zlashtiradi. Yaqinda astronomlar bir galaktikadagi qora tuynukni boshqa galaktikadagi yirik qora tuynuk yeb ketayotganini aniqladilar.

• Ba'zi olimlarning farazlariga ko'ra, qora tuynuklar nafaqat hamma narsani o'ziga singdiradigan galaktik changyutgichlar, balki ma'lum sharoitlarda ular o'zlari yangi koinotlarni yaratishi mumkin.
• Qora tuynuklar vaqt o'tishi bilan bug'lanishi mumkin. Biz yuqorida ingliz olimi Stiven Xoking qora tuynuklarning nurlanish xususiyatiga ega ekanligini va juda uzoq vaqtdan so‘ng, atrofda yutadigan hech narsa qolmagandan so‘ng, qora tuynuk ko‘proq bug‘lana boshlaydi, deb yozgan edik. uning atrofidagi kosmosdagi massasi. Garchi bu faqat taxmin, faraz bo'lsa ham.
• Qora tuynuklar vaqtni sekinlashtiradi va makonni burishtiradi. Biz allaqachon vaqtni kengaytirish haqida yozgan edik, ammo qora tuynuk sharoitida fazo butunlay egri bo'ladi.
• Qora tuynuklar koinotdagi yulduzlar sonini cheklaydi. Ya'ni, ularning tortishish maydonlari kosmosdagi gaz bulutlarining sovishini oldini oladi, siz bilganingizdek, yangi yulduzlar paydo bo'ladi.

Discovery Channel qora tuynuklar video

Va nihoyat, biz sizga Discovery Channeldan qora tuynuklar haqida qiziqarli ilmiy hujjatli filmni taklif qilamiz.

Kosmosni o'rganish mavzusida ilmiy-ommabop filmlar yaratishga qiziqish nisbatan yaqinda ortib borayotganligi sababli, zamonaviy tomoshabin yagonalik yoki qora tuynuk kabi hodisalar haqida ko'p eshitgan. Biroq, filmlar, shubhasiz, bu hodisalarning butun mohiyatini ochib bermaydi va ba'zan hatto qurilgan narsalarni buzadi. ilmiy nazariyalar ko'proq ko'rinish uchun. Shu sababli, ko'pchilikning vakili zamonaviy odamlar bu hodisalar haqida yoki butunlay yuzaki, yoki butunlay noto'g'ri. Muammoni hal qilish usullaridan biri bu maqola bo'lib, unda biz mavjud tadqiqot natijalarini tushunishga harakat qilamiz va savolga javob beramiz - qora tuynuk nima?

1784 yilda ingliz ruhoniysi va tabiatshunosi Jon Mishel Qirollik jamiyatiga yo'llagan maktubida birinchi marta shunday kuchli tortishish kuchiga ega bo'lgan gipotetik massiv jismni eslatib o'tdiki, uning ikkinchi kosmik tezligi yorug'lik tezligidan oshib ketadi. Ikkinchi kosmik tezlik - bu nisbatan kichik jismning samoviy jismning tortishish kuchini engib o'tishi va bu jism atrofidagi yopiq orbitadan tashqariga chiqishi uchun kerak bo'ladigan tezlik. Uning hisob-kitoblariga ko'ra, Quyosh zichligi va radiusi 500 quyosh radiusi bo'lgan jism o'z yuzasida yorug'lik tezligiga teng bo'lgan ikkinchi kosmik tezlikka ega bo'ladi. Bunday holda, hatto yorug'lik ham bunday jismning sirtini tark etmaydi va shuning uchun bu tana faqat kiruvchi yorug'likni o'zlashtiradi va kuzatuvchiga ko'rinmas qoladi - qorong'u bo'shliq fonida bir xil qora nuqta.

Biroq, Mishelning supermassiv jism tushunchasi o'ziga jalb etmadi katta qiziqish, Eynshteynning ishiga qadar. Eslatib o'tamiz, ikkinchisi yorug'lik tezligini ma'lumot uzatishning cheklovchi tezligi sifatida belgilagan. Bundan tashqari, Eynshteyn tortishish nazariyasini yorug'lik tezligiga yaqin tezliklar uchun kengaytirdi (). Natijada, Nyuton nazariyasini qora tuynuklarga tatbiq etish endi ahamiyatli emas edi.

Eynshteyn tenglamasi

Qora tuynuklarga umumiy nisbiylik nazariyasini qoʻllash va Eynshteyn tenglamalarini yechish natijasida qora tuynukning asosiy parametrlari aniqlandi, ulardan faqat uchtasi bor: massa, elektr zaryadi va burchak momenti. “Qora tuynuklarning matematik nazariyasi” fundamental monografiyasini yaratgan hind astrofiziki Subramanian Chandrasekharning katta hissasini ta’kidlash lozim.

Shunday qilib, Eynshteyn tenglamalarining yechimi to'rtta variant bilan taqdim etiladi mumkin bo'lgan turlari qora tuynuklar:

• BH aylanmasiz va zaryadsiz - Shvartsshildning yechimi. Eynshteyn tenglamalaridan foydalangan holda qora tuynukning birinchi ta'riflaridan biri (1916), lekin uchta tananing parametrlaridan ikkitasini hisobga olmagan. Nemis fizigi Karl Shvartsshildning yechimi sharsimon massiv jismning tashqi tortishish maydonini hisoblash imkonini beradi. Nemis olimi tomonidan BH kontseptsiyasining o'ziga xos xususiyati - voqea ufqining mavjudligi va uning orqasida yashiringan. Shuningdek, Shvartsshild birinchi bo'lib o'z nomini olgan tortishish radiusini hisoblab chiqdi, bu ma'lum bir massaga ega bo'lgan jism uchun hodisa gorizonti joylashgan sfera radiusini aniqlaydi.
• BH zaryad bilan aylanishsiz - Reisner-Nordström eritmasi. Qora tuynukning mumkin bo'lgan elektr zaryadini hisobga olgan holda 1916-1918 yillarda ilgari surilgan yechim. Bu zaryad o'zboshimchalik bilan katta bo'lishi mumkin emas va natijada paydo bo'lgan elektr itarilishi tufayli cheklangan. Ikkinchisi gravitatsiyaviy tortishish bilan qoplanishi kerak.
• BH aylanishli va zaryadsiz - Kerr yechimi (1963). Aylanadigan Kerr qora tuynuklari statikdan ergosfera deb ataladigan narsaning mavjudligi bilan farq qiladi (quyida bu va boshqa qora tuynuk tarkibiy qismlari haqida o'qing).
• BH aylanish va zaryad bilan - Kerr - Nyuman eritmasi. Ushbu yechim 1965 yilda hisoblab chiqilgan va hozirda eng to'liq hisoblanadi, chunki u uchta BH parametrini hisobga oladi. Biroq, hali ham tabiatda qora tuynuklar ahamiyatsiz zaryadga ega deb taxmin qilinadi.

Qora tuynuk shakllanishi

Qora tuynukning qanday paydo bo'lishi va paydo bo'lishi haqida bir qancha nazariyalar mavjud bo'lib, ulardan eng mashhuri tortishish kuchining qulashi natijasida etarli massaga ega bo'lgan yulduzning paydo bo'lishidir. Bu siqilish massasi uchdan ortiq quyosh massasiga ega yulduzlar evolyutsiyasini tugatishi mumkin. Bunday yulduzlar ichidagi termoyadro reaktsiyalari tugagach, ular tezda o'ta zichlikka aylana boshlaydi. Agar neytron yulduzining gaz bosimi tortishish kuchlarini qoplay olmasa, ya'ni yulduzning massasi deb atalmishni yengib chiqadi. Oppengeymer-Volkov chegarasi, keyin qulash davom etadi, natijada materiya qora tuynukga siqiladi.

Qora tuynukning tug'ilishini tasvirlaydigan ikkinchi stsenariy - bu protogalaktik gazning, ya'ni galaktikaga yoki qandaydir klasterga aylanish bosqichida bo'lgan yulduzlararo gazning siqilishi. Agar bir xil tortishish kuchlarini qoplash uchun ichki bosim etarli bo'lmasa, qora tuynuk paydo bo'lishi mumkin.

Boshqa ikkita stsenariy faraz bo'lib qolmoqda:

• Natijada BH paydo bo'lishi - deb ataladi. dastlabki qora tuynuklar.
• Yuqori energiyadagi yadro reaksiyalari natijasida yuzaga kelishi. Bunday reaksiyalarga kollayder tajribalarini misol qilib keltirish mumkin.

Qora tuynuklarning tuzilishi va fizikasi

Qora tuynukning Shvartsshild tuzilishi faqat ikkita elementni o'z ichiga oladi, ular avval aytib o'tilgan: qora tuynukning o'ziga xosligi va hodisalar gorizonti. Yakkalik haqida qisqacha gapiradigan bo'lsak, shuni ta'kidlash mumkinki, u orqali to'g'ri chiziq o'tkazib bo'lmaydi, shuningdek, uning ichida mavjud fizik nazariyalarning aksariyati ishlamaydi. Shunday qilib, yagonalik fizikasi bugungi kunda olimlar uchun sir bo'lib qolmoqda. qora tuynuk - bu chegaraning bir turi bo'lib, uni kesib o'tishda jismoniy ob'ekt o'z chegaralaridan tashqariga qaytish qobiliyatini yo'qotadi va shubhasiz qora tuynukning o'ziga xosligiga "tushadi".

Qora tuynukning tuzilishi Kerr eritmasi holatida, ya'ni BH ning aylanishi mavjud bo'lganda biroz murakkablashadi. Kerrning yechimi teshikning ergosferaga ega ekanligini taxmin qiladi. Ergosfera hodisa ufqidan tashqarida joylashgan ma'lum bir hudud bo'lib, uning ichida barcha jismlar qora tuynukning aylanish yo'nalishi bo'yicha harakatlanadi. Bu maydon hali hayajonli emas va voqea gorizontidan farqli o'laroq, uni tark etish mumkin. Ergosfera, ehtimol, katta jismlar atrofida materiyani aylantiruvchi akkretsiya diskining o'ziga xos analogidir. Agar statik Shvartsshild qora tuynug'i qora shar sifatida tasvirlangan bo'lsa, u holda Kerri BH ergosfera mavjudligi sababli oblate ellipsoid shakliga ega bo'lib, uning shaklida biz BH ni chizmalarda, eski filmlarda yoki ko'pincha ko'rganmiz. video O'yinlar.

• Qora tuynukning og'irligi qancha? - Qora tuynukning kelib chiqishi haqidagi eng katta nazariy material uning yulduz qulashi natijasida paydo bo'lish stsenariysi uchun mavjud. Bunda neytron yulduzning maksimal massasi va qora tuynukning minimal massasi Oppengeymer-Volkov chegarasi bilan aniqlanadi, unga ko'ra BH massasining pastki chegarasi 2,5 - 3 quyosh massasi. Hozirgacha topilgan eng og'ir qora tuynuk (NGC 4889 galaktikasida) 21 milliard quyosh massasiga ega. Biroq, gipotetik jihatdan yuqori energiyalarda, masalan, kollayderlarda bo'lgan yadroviy reaktsiyalar natijasida paydo bo'lgan BH haqida unutmaslik kerak. Bunday kvant qora tuynuklarining massasi, boshqacha qilib aytganda, "Plank qora tuynuklari" kattalik tartibiga ega, ya'ni 2 · 10 −5 g.
• Qora tuynukning o'lchami. Minimal BH radiusini minimal massadan (2,5 - 3 quyosh massasi) hisoblash mumkin. Agar Quyoshning tortishish radiusi, ya'ni hodisa gorizonti joylashgan maydon taxminan 2,95 km bo'lsa, u holda 3 Quyosh massasining minimal BH radiusi taxminan to'qqiz kilometrga teng bo'ladi. Atrofdagi hamma narsani o'ziga tortadigan katta ob'ektlar haqida gap ketganda, bunday nisbatan kichik o'lcham boshga to'g'ri kelmaydi. Biroq, kvant qora tuynuklari uchun radius - 10 −35 m.
• Qora tuynukning o'rtacha zichligi ikkita parametrga bog'liq: massa va radius. Massasi uchta quyosh massasi bo'lgan qora tuynukning zichligi taxminan 6 · 10 26 kg / m³, suvning zichligi esa 1000 kg / m³. Biroq bunday kichik qora tuynuklar olimlar tomonidan topilmagan. Aniqlangan BHlarning ko'pchiligi 10 5 dan ortiq quyosh massasiga ega. Qiziqarli naqsh mavjud, unga ko'ra qora tuynuk qanchalik katta bo'lsa, uning zichligi shunchalik past bo'ladi. Bunday holda, massaning 11 darajaga o'zgarishi zichlikning 22 darajaga o'zgarishiga olib keladi. Shunday qilib, massasi 1 · 10 9 quyosh massasi bo'lgan qora tuynuk 18,5 kg / m³ zichlikka ega, bu oltin zichligidan bir birlik kam. Va massasi 10 10 dan ortiq quyosh massasi bo'lgan BHlar havo zichligidan kamroq o'rtacha zichlikka ega bo'lishi mumkin. Ushbu hisob-kitoblarga asoslanib, qora tuynukning paydo bo'lishi materiyaning siqilishi tufayli emas, balki ma'lum hajmdagi katta miqdordagi moddalarning to'planishi natijasida sodir bo'ladi, deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri keladi. Kvant BH bo'lsa, ularning zichligi taxminan 1094 kg / m³ bo'lishi mumkin.
• Qora tuynukning harorati ham uning massasiga teskari proportsionaldir. Bu harorat to'g'ridan-to'g'ri bog'liq. Bu nurlanish spektri mutlaq qora jismning, ya'ni barcha tushayotgan nurlanishni yutuvchi jismning spektriga to'g'ri keladi. Mutlaq qora jismning nurlanish spektri faqat uning haroratiga bog'liq, keyin BH haroratini Xoking nurlanish spektridan aniqlash mumkin. Yuqorida aytib o'tilganidek, qora tuynuk qanchalik kichik bo'lsa, bu nurlanish shunchalik kuchliroq bo'ladi. Bunday holda, Xoking nurlanishi gipotetik bo'lib qoladi, chunki u hali astronomlar tomonidan kuzatilmagan. Bundan kelib chiqadiki, agar Xoking nurlanishi mavjud bo'lsa, u holda kuzatilgan BH ning harorati shunchalik pastki, u ko'rsatilgan nurlanishni qayd etishga imkon bermaydi. Hisob-kitoblarga ko'ra, hatto Quyosh massasi tartibida massasi bo'lgan teshikning harorati ham ahamiyatsiz (1 · 10 -7 K yoki -272 ° C). Kvant qora tuynuklarining harorati taxminan 10 12 K ga yetishi mumkin va ularning tez bug'lanishi (taxminan 1,5 min.) bilan bunday BHlar o'n million energiyani chiqarishi mumkin. atom bombalari... Ammo, xayriyatki, bunday faraziy ob'ektlarni yaratish uchun bugungi kunda Katta adron kollayderida erishilganidan 10 14 baravar ko'p energiya talab qilinadi. Bundan tashqari, bunday hodisalar astronomlar tomonidan hech qachon kuzatilmagan.

Qora tuynuk nimadan iborat?

Olimlarni ham, oddiygina astrofizikani yaxshi ko'radiganlarni ham yana bir savol tashvishlantiradi - qora tuynuk nimadan iborat? Bu savolga aniq javob yo'q, chunki har qanday qora tuynukni o'rab turgan voqea ufqidan tashqariga qarash mumkin emas. Bundan tashqari, yuqorida aytib o'tilganidek, qora tuynukning nazariy modellari uning faqat 3 ta komponentini ta'minlaydi: ergosfera, hodisa gorizonti va o'ziga xoslik. Ergosferada faqat qora tuynuk tomonidan jalb qilingan va hozir uning atrofida aylanayotgan ob'ektlar - turli xil kosmik jismlar va kosmik gazlar mavjud deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri. Hodisa gorizonti faqat ingichka yashirin chegara bo'lib, undan tashqariga tushgandan so'ng, bir xil kosmik jismlar BH ning oxirgi asosiy komponenti - yakkalik tomon qaytarib bo'lmaydigan tarzda tortiladi. Singulyarlikning tabiati bugungi kunda o'rganilmagan va uning tarkibi haqida gapirishga hali erta.

Ba'zi taxminlarga ko'ra, qora tuynuk neytronlardan iborat bo'lishi mumkin. Agar yulduzning neytron yulduzga qisqarishi va uning keyingi qisqarishi natijasida qora tuynukning stsenariysiga amal qiladigan bo'lsak, unda, ehtimol, qora tuynukning asosiy qismi neytron yulduzidan iborat bo'lgan neytronlardan iborat. Oddiy so'zlar bilan aytganda: yulduz qulaganda uning atomlari shunday qisqaradiki, elektronlar protonlar bilan birlashadi va shu bilan neytronlarni hosil qiladi. Shunga o'xshash reaktsiya aslida tabiatda sodir bo'ladi, neytrino emissiyasi esa neytron hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. Biroq, bu faqat taxminlar.

Agar siz qora tuynukga tushib qolsangiz nima bo'ladi?

Astrofizik qora tuynukga tushish tanani cho'zadi. Faraziy o'z joniga qasd qilgan astronavtning qora tuynuk ichiga skafandrdan boshqa hech narsada, oyoqlari bilan kirayotganini ko'rib chiqing. Voqealar ufqini kesib o'tib, kosmonavt tashqariga chiqish imkoniyati qolmaganiga qaramay, hech qanday o'zgarishlarni sezmaydi. Bir nuqtada astronavt bir nuqtaga (hodisalar ufqidan bir oz orqada) etib boradi, bunda uning tanasining deformatsiyasi boshlanadi. Qora tuynukning tortishish maydoni bir hil bo'lmagani va markazga qarab kuchayib borayotgan kuch gradienti bilan ifodalanganligi sababli, astronavtning oyoqlari, masalan, boshga qaraganda sezilarli darajada ko'proq tortishish ta'siriga duchor bo'ladi. Keyin, tortishish, aniqrog'i, to'lqin kuchlari tufayli, oyoqlar tezroq "tushadi". Shunday qilib, tana asta-sekin uzunligi bo'ylab cho'zila boshlaydi. Ushbu hodisani tasvirlash uchun astrofiziklar juda ijodiy atama - spagettilanishni taklif qilishdi. Tananing keyingi cho'zilishi uni ertami-kechmi o'ziga xoslikka erishadigan atomlarga parchalashi mumkin. Bunday vaziyatda odam nimani his qilishi har kimning taxminidir. Ta'kidlash joizki, tananing cho'zish effekti qora tuynukning massasiga teskari proportsionaldir. Ya'ni, agar massasi uchta Quyosh bo'lgan BH tanani bir zumda cho'zsa / buzsa, u holda supermassiv qora tuynuk pastroq oqim kuchlariga ega bo'ladi va ba'zi jismoniy materiallar bunday deformatsiyaga o'z tuzilishini yo'qotmasdan "bardosh berishi" mumkin degan taxminlar mavjud.

Ma'lumki, vaqt massiv jismlar yonida sekinroq o'tadi, ya'ni o'z joniga qasd qilgan astronavt uchun vaqt yerdagilarga qaraganda ancha sekinroq o'tadi. Bu holda, ehtimol u nafaqat do'stlaridan, balki Yerning o'zidan ham omon qoladi. Astronavt uchun qancha vaqt sekinlashishini aniqlash uchun hisob-kitoblar talab qilinadi; ammo, yuqorida aytilganlardan ko'ra, kosmonavt qora tuynukga juda sekin tushadi va, ehtimol, shu paytgacha yashamaydi deb taxmin qilish mumkin. uning tanasi deformatsiyalana boshlaydi.

Shunisi e'tiborga loyiqki, tashqaridagi kuzatuvchi uchun hodisa ufqiga ko'tarilgan barcha jismlar tasviri yo'qolguncha shu ufqning chekkasida qoladi. Buning sababi gravitatsiyaviy qizil siljishdir. Biroz soddalashtirib aytishimiz mumkinki, hodisa gorizontida "muzlab qolgan" o'z joniga qasd qilgan kosmonavtning tanasiga tushayotgan yorug'lik vaqti sekinlashgani sababli uning chastotasini o'zgartiradi. Vaqt sekin o'tishi bilan yorug'lik chastotasi pasayadi va to'lqin uzunligi ortadi. Ushbu hodisa natijasida, chiqishda, ya'ni tashqi kuzatuvchi uchun yorug'lik asta-sekin past chastotali - qizil rangga o'tadi. Spektr bo'ylab yorug'likning siljishi sodir bo'ladi, chunki o'z joniga qasd qilgan astronavt kuzatuvchidan deyarli sezilmas bo'lsa ham, uzoqroq va uzoqroq harakat qiladi va uning vaqti tobora sekin o'tadi. Shunday qilib, uning tanasi tomonidan aks ettirilgan yorug'lik tez orada ko'rinadigan spektrdan tashqariga chiqadi (tasvir yo'qoladi) va kelajakda kosmonavtning jasadi faqat infraqizil mintaqada, keyinroq esa radiochastotada ushlanishi mumkin va buning natijasida , radiatsiya butunlay tutib bo'lmaydigan bo'ladi.

Yuqorida aytilganlarga qaramay, juda katta o'ta massiv qora tuynuklarda to'lqin kuchlari masofa bilan unchalik o'zgarmaydi va yiqilgan jismga deyarli bir xil ta'sir qiladi deb taxmin qilinadi. Bunday holda, tushgan kosmik kema o'z tuzilishini saqlab qoladi. O'rtacha savol tug'iladi - qora tuynuk qaerga olib boradi? Bu savolga qurt teshiklari va qora tuynuklar kabi ikkita hodisani bog'laydigan ba'zi olimlarning ishi javob berishi mumkin.

1935 yilda Albert Eynshteyn va Neytan Rozenni hisobga olib, fazo-vaqtning ikkita nuqtasini ikkinchisining sezilarli egrilik joylarida - Eynshteyn-Rozen yo'li bilan bog'laydigan chuvalchang teshiklari mavjudligi haqidagi farazni ilgari surdilar. ko'prik yoki qurt teshigi. Kosmosning bunday kuchli egriligi uchun ulkan massaga ega jismlar kerak bo'ladi, ular rolini qora tuynuklar juda yaxshi bajaradi.

Eynshteyn-Rozen ko'prigi kichik va beqaror bo'lgani uchun o'tib bo'lmaydigan qurt teshigi hisoblanadi.

Qora va oq tuynuklar nazariyasi doirasida o'tish mumkin bo'lgan qurt teshigi mumkin. Bu erda oq tuynuk qora tuynukda qamalgan ma'lumotlarning chiqishi. Oq tuynuk umumiy nisbiylik nazariyasi doirasida tasvirlangan, ammo bugungi kunda u faraz bo'lib qolmoqda va kashf etilmagan. Amerikalik olimlar Kip Torn va uning aspiranti Mayk Morris tomonidan taklif qilingan qurt teshigining yana bir modeli yurish mumkin. Biroq, Morris-Torn qurt teshigi va qora va oq tuynuklarda bo'lgani kabi, sayohat qilish imkoniyati salbiy energiyaga ega va faraziy bo'lib qoladigan ekzotik materiyaning mavjudligini talab qiladi.

Koinotdagi qora tuynuklar

Qora tuynuklarning mavjudligi nisbatan yaqinda tasdiqlangan (2015 yil sentyabr); ammo, shu vaqtga qadar BHlarning tabiati, shuningdek, qora tuynuk roliga ko'plab nomzod ob'ektlar haqida juda ko'p nazariy materiallar mavjud edi. Avvalo, BH hajmini hisobga olish kerak, chunki hodisaning tabiati ularga bog'liq:

• Yulduz massasidagi qora tuynuk... Bunday jismlar yulduzning qulashi natijasida hosil bo'ladi. Yuqorida aytib o'tilganidek, bunday qora tuynuk hosil qila oladigan jismning minimal massasi 2,5 - 3 quyosh massasi.
• O'rta massali qora tuynuklar... Gaz to'planishi, yaqin yulduz (ikki yulduzli tizimlarda) va boshqa kosmik jismlar kabi yaqin atrofdagi ob'ektlarning yutilishi tufayli ko'paygan qora tuynuklarning shartli oraliq turi.
• Supermassiv qora tuynuk... 10 5 -10 10 quyosh massasi bo'lgan ixcham ob'ektlar. Bunday BHlarning o'ziga xos xususiyatlari paradoksal past zichlik, shuningdek, ilgari aytib o'tilgan zaif gelgit kuchlaridir. Bu bizning Somon yo'li galaktikamiz (Sagittarius A *, Sgr A *) va boshqa ko'plab galaktikalar markazidagi juda katta qora tuynuk.

Qora uyga nomzodlar

Eng yaqin qora tuynuk, aniqrog'i BH roliga nomzod - bu Quyoshdan 3000 yorug'lik yili masofasida (bizning galaktikamizda) joylashgan ob'ekt (V616 Unicorn). U ikkita komponentdan iborat: massasi quyosh massasining yarmiga teng bo'lgan yulduz, shuningdek, massasi 3 - 5 quyosh massasi bo'lgan ko'rinmas kichik jism. Agar bu ob'ekt yulduz massasiga ega kichik qora tuynuk bo'lib chiqadi, keyin o'ng tomonda eng yaqin BH lageri.

Ushbu ob'ektdan keyin ikkinchi eng yaqin qora tuynuk Cyg X-1 ob'ekti bo'lib, u BH roliga birinchi nomzod bo'lgan. Ungacha bo'lgan masofa taxminan 6070 yorug'lik yili. U yaxshi o'rganilgan: uning massasi 14,8 quyosh massasi va hodisa gorizonti radiusi taxminan 26 km.

Ba'zi manbalarga ko'ra, BH roli uchun yana bir eng yaqin nomzod V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) yulduz tizimidagi jism bo'lishi mumkin, u 1999 yilgi hisob-kitoblarga ko'ra 1600 yorug'lik yili masofasida joylashgan. Biroq, keyingi tadqiqotlar bu masofani kamida 15 marta oshirdi.

Galaktikamizda nechta qora tuynuk bor?

Bu savolga aniq javob yo'q, chunki ularni kuzatish juda qiyin va osmonni o'rganish davomida olimlar o'nga yaqin qora tuynuklarni topishga muvaffaq bo'lishdi. Somon yo'li... Hisob-kitoblarga berilmasdan, biz shuni ta'kidlaymizki, bizning galaktikamizda taxminan 100-400 milliard yulduz bor va har minginchi yulduz qora tuynuk hosil qilish uchun etarli massaga ega. Somon yo'li mavjud bo'lganda millionlab qora tuynuklar paydo bo'lishi mumkin edi. Katta qora tuynuklarni ro'yxatga olish osonroq bo'lgani uchun, bizning galaktikamizdagi BHlarning aksariyati o'ta massiv emas deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri. Shunisi e'tiborga loyiqki, NASAning 2005 yildagi tadqiqotlari galaktika markazi atrofida aylanib yuruvchi qora tuynuklar to'dasi (10-20 ming) mavjudligini ko'rsatmoqda. Bundan tashqari, 2016 yilda yapon astrofiziklari ob'ekt * yaqinida katta yo'ldosh - Somon yo'lining yadrosi bo'lgan qora tuynukni topdilar. Ushbu jismning kichik radiusi (0,15 yorug'lik yili), shuningdek, uning ulkan massasi (100 000 quyosh massasi) tufayli olimlar bu ob'ektni ham supermassiv qora tuynuk deb taxmin qilmoqdalar.

Galaktikamizning yadrosi, Somon yo'lining qora tuynuklari (Sagittarius A *, Sgr A * yoki Sagittarius A *) o'ta massiv bo'lib, massasi 4,31 10 6 quyosh massasi va radiusi 0,00071 yorug'lik yili (6,25 yorug'lik yili) ga teng. yoki 6,75 milliard km). Sagittarius A * ning harorati uning atrofidagi klaster bilan birgalikda 1 · 10 7 K atrofida.

Eng katta qora tuynuk

Olimlar kashf etgan koinotdagi eng katta qora tuynuk Yerdan 1,2 · 10 10 yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan S5 0014 + 81 galaktikasining markazida joylashgan o'ta massiv qora tuynuk FSRQ blazardir. Kuzatishning dastlabki natijalariga ko'ra, Swift kosmik observatoriyasidan foydalangan holda, BH ning massasi 40 milliard (40 · 10 9) quyosh massasini tashkil etdi va bunday teshikning Shvartsshild radiusi 118,35 milliard kilometrni (0,013 yorug'lik yili) tashkil etdi. Shuningdek, u 12,1 milliard yil oldin (Katta portlashdan 1,6 milliard yil keyin) paydo bo'lgan deb taxmin qilinadi. Agar bu gigant qora tuynuk atrofdagi materiyani o'ziga singdirmasa, u qora tuynuklar davrigacha - koinotning rivojlanish davrlaridan birigacha saqlanib qoladi, bu davrda qora tuynuklar unda hukmronlik qiladi. Agar S5 0014 + 81 galaktikasining yadrosi o'sishda davom etsa, u koinotda mavjud bo'lgan oxirgi qora tuynuklardan biriga aylanadi.

Qolgan ikkita ma'lum qora tuynuklar, garchi ularning o'z nomlariga ega bo'lmasalar ham, qora tuynuklarni o'rganish uchun eng katta ahamiyatga ega, chunki ular o'zlarining mavjudligini eksperimental ravishda tasdiqladilar va shuningdek, tortishish kuchini o'rganish uchun muhim natijalar berdilar. Gap ikkita qora tuynukning biriga to'qnashuvi deb ataladigan GW150914 hodisasi haqida ketmoqda. Ushbu hodisa ro'yxatdan o'tish imkonini berdi.

Qora tuynuklarni aniqlash

Qora tuynuklarni aniqlash usullarini ko'rib chiqishdan oldin, savolga javob berish kerak - nega qora tuynuk qora? - unga javob astrofizika va kosmologiyada chuqur bilim talab qilmaydi. Gap shundaki, qora tuynuk unga tushgan barcha radiatsiyalarni o'ziga singdiradi va farazni hisobga olmasak, umuman chiqarmaydi. Agar biz ushbu hodisani batafsil ko'rib chiqsak, elektromagnit nurlanish ko'rinishidagi energiya chiqishiga olib keladigan jarayonlar qora tuynuklar ichida sodir bo'lmaydi, deb taxmin qilishimiz mumkin. Keyin, agar BH nurlansa, u Xoking spektrida bo'ladi (bu qizdirilgan, mutlaqo qora tananing spektriga to'g'ri keladi). Biroq, avval aytib o'tilganidek, bu nurlanish aniqlanmadi, bu qora tuynuklarning butunlay past haroratini ko'rsatadi.

Yana bir umume'tirof etilgan nazariyaga ko'ra, elektromagnit nurlanish hodisa ufqini tark eta olmaydi. Ehtimol, fotonlar (yorug'lik zarralari) massiv jismlar tomonidan tortilmaydi, chunki nazariyaga ko'ra, ularning o'zlari massaga ega emas. Biroq, qora tuynuk hali ham fazo-vaqtni buzib, yorug'lik fotonlarini "o'ziga tortadi". Agar biz kosmosdagi qora tuynukni fazo-vaqtning silliq yuzasida qandaydir tushkunlik sifatida tasavvur qilsak, u holda qora tuynuk markazidan ma'lum masofa mavjud bo'lib, unga yaqinlashganda yorug'lik endi uzoqlasha olmaydi. Ya'ni, taxminan aytganda, yorug'lik hatto "pastki" ham bo'lmagan "chuqur" ga "tusha" boshlaydi.

Bunga qo'shimcha ravishda, agar tortishishning qizil siljishi ta'sirini hisobga oladigan bo'lsak, qora tuynukdagi yorug'lik o'z chastotasini yo'qotib, spektr bo'ylab past chastotali uzun to'lqinli nurlanish mintaqasiga o'tib, energiyani yo'qotmaguncha bo'lishi mumkin. umuman.

Shunday qilib, qora tuynuk qora va shuning uchun kosmosda aniqlash qiyin.

Aniqlash usullari

Astronomlarning qora tuynukni aniqlash usullarini ko'rib chiqing:

Yuqorida aytib o'tilgan usullardan tashqari, olimlar ko'pincha qora tuynuklar va kabi ob'ektlarni bog'lashadi. Kvazarlar - bu koinotdagi eng yorqin astronomik ob'ektlardan biri bo'lgan kosmik jismlar va gazlarning bir turi. Ular nisbatan kichik o'lchamlarda lyuminesansning yuqori intensivligiga ega bo'lganligi sababli, bu jismlarning markazi atrofdagi moddalarni o'ziga tortadigan o'ta massali qora tuynuk ekanligiga ishonish uchun asos bor. Bunday kuchli tortishish kuchi tufayli tortilgan materiya shunchalik issiqki, u intensiv ravishda tarqaladi. Bunday narsalarni topish odatda qora tuynukni topish bilan taqqoslanadi. Ba'zan kvazarlar ikki yo'nalishda qizdirilgan plazma oqimlarini - relyativistik oqimlarni chiqarishi mumkin. Bunday jetlar (jetlar) paydo bo'lishining sabablari to'liq aniq emas, ammo ular, ehtimol, BH magnit maydonlari va akkretsiya diskining o'zaro ta'siridan kelib chiqadi va to'g'ridan-to'g'ri qora tuynuk tomonidan chiqarilmaydi.

M87 galaktikasidagi reaktiv samolyot BH markazidan urilmoqda

Yuqoridagilarni sarhisob qiladigan bo'lsak, yaqindan tasavvur qilish mumkin: bu sharsimon qora jism bo'lib, uning atrofida kuchli qizigan materiya aylanadi va yorug'lik to'plash diskini hosil qiladi.

Qora tuynuklarning birlashishi va to'qnashuvi

Bittasi eng qiziqarli hodisalar astrofizikada qora tuynuklarning to'qnashuvi bo'lib, u ham shunday katta astronomik jismlarni aniqlash imkonini beradi. Bunday jarayonlar nafaqat astrofiziklarni qiziqtiradi, chunki fiziklar tomonidan yaxshi o'rganilmagan hodisalar ularning oqibati bo'ladi. Eng yorqin misol, avval aytib o'tilgan GW150914 hodisasi bo'lib, ikkita qora tuynuk shu qadar yaqinlashdiki, ular o'zaro tortishish natijasida biriga qo'shildi. Ushbu to'qnashuvning muhim natijasi tortishish to'lqinlarining paydo bo'lishi edi.

Gravitatsion to'lqinlarning ta'rifiga ko'ra, bu massa harakatlanuvchi jismlardan to'lqinga o'xshash tarzda tarqaladigan tortishish maydonidagi o'zgarishlar. Ikki bunday jism bir-biriga yaqinlashganda, ular umumiy tortishish markazi atrofida aylana boshlaydi. Ular bir-biriga yaqinlashganda, ularning o'z o'qi atrofida aylanishi kuchayadi. Gravitatsion maydonning bunday o'zgaruvchan tebranishlari bir nuqtada kosmosda millionlab yorug'lik yillarida tarqaladigan bitta kuchli tortishish to'lqinini hosil qilishi mumkin. Shunday qilib, 1,3 milliard yorug'lik yili masofasida ikkita qora tuynuk to'qnashib, kuchli tortishish to'lqinini hosil qildi va 2015 yil 14 sentyabrda Yerga etib keldi va LIGO va VIRGO detektorlari tomonidan qayd etildi.

Qora tuynuklar qanday o'ladi?

Shubhasiz, qora tuynuk mavjud bo'lmasligi uchun u butun massasini yo'qotishi kerak. Biroq, uning ta'rifiga ko'ra, qora tuynuk o'z hodisa ufqini kesib o'tgan bo'lsa, hech narsa uning chegaralarini tark eta olmaydi. Ma'lumki, sovet nazariyotchi fizigi Vladimir Gribov boshqa sovet olimi Yakov Zeldovich bilan suhbatida qora tuynukdan zarrachalar chiqarish imkoniyatini birinchi bo'lib tilga olgan. Uning ta'kidlashicha, kvant mexanikasi nuqtai nazaridan qora tuynuk tunnel effekti orqali zarrachalarni chiqarishga qodir. Keyinchalik, kvant mexanikasi yordamida ingliz nazariyotchi fizigi Stiven Xoking o'zining biroz boshqacha nazariyasini yaratdi. Ushbu hodisa haqida ko'proq o'qishingiz mumkin. Muxtasar qilib aytganda, vakuumda doimiy ravishda juft bo'lib tug'iladigan va tashqi dunyo bilan o'zaro ta'sir qilmasdan bir-biri bilan yo'q bo'lib ketadigan virtual zarralar mavjud. Ammo agar bunday juftliklar qora tuynukning hodisa gorizontida paydo bo'lsa, unda kuchli tortishish gipotetik jihatdan ularni ajratishga qodir, bir zarra BH ichiga tushadi, ikkinchisi esa qora tuynukdan uzoqlashadi. Teshikdan chiqib ketayotgan zarracha kuzatilishi mumkinligi va shuning uchun ijobiy energiyaga ega bo'lganligi sababli, teshikka tushgan zarraning salbiy energiyalari bo'lishi kerak. Shunday qilib, qora tuynuk o'z energiyasini yo'qotadi va qora tuynukning bug'lanishi deb ataladigan effekt paydo bo'ladi.

Qora tuynukning mavjud modellariga ko'ra, avval aytib o'tganimizdek, uning massasi kamaygani sari uning nurlanishi ham kuchliroq bo'ladi. Keyin, BH mavjudligining yakuniy bosqichida, u kvant qora tuynuk hajmiga kamayishi mumkin bo'lganida, u ajralib chiqadi. katta soni minglab va hatto millionlab atom bombalariga teng bo'lishi mumkin bo'lgan nurlanish ko'rinishidagi energiya. Bu hodisa xuddi shu bomba kabi qora tuynuk portlashini biroz eslatadi. Hisob-kitoblarga ko'ra, Katta portlash natijasida dastlabki qora tuynuklar paydo bo'lishi mumkin edi va ularning massasi taxminan 10 12 kg bo'lganlari bizning davrimizda bug'lanib, portlashi kerak edi. Qanday bo'lmasin, bunday portlashlar astronomlar tomonidan hech qachon sezilmagan.

Xoking tomonidan taklif qilingan qora tuynuklarni yo'q qilish mexanizmiga qaramay, Xoking nurlanishining xususiyatlari kvant mexanikasi doirasida paradoksni keltirib chiqaradi. Agar qora tuynuk tanani o'ziga singdirsa va keyin bu jismning so'rilishi natijasida hosil bo'lgan massani yo'qotsa, u holda tananing tabiatidan qat'i nazar, qora tuynuk tananing so'rilishidan oldingi holatdan farq qilmaydi. Bunday holda, tana haqidagi ma'lumotlar abadiy yo'qoladi. Nazariy hisob-kitoblar nuqtai nazaridan, dastlabki sof holatning olingan aralash (“issiqlik”) holatga aylanishi hozirgi kvant mexanikasi nazariyasiga mos kelmaydi. Ushbu paradoks ba'zida ma'lumotlarning yo'qolishi deb ataladi qora tuynuk... Ushbu paradoksning aniq yechimi topilmadi. Paradoksni hal qilishning ma'lum variantlari:

• Xoking nazariyasining nomuvofiqligi. Bu qora tuynukni yo'q qilishning iloji yo'qligi va uning doimiy o'sishiga olib keladi.
• Oq teshiklarning mavjudligi. Bunday holda, so'rilgan ma'lumot yo'qolmaydi, balki boshqa olamga tashlanadi.
• Kvant mexanikasining umume'tirof etilgan nazariyasining nomuvofiqligi.

Qora tuynuklar fizikasining yechilmagan muammolari

Ko'rinishidan, ilgari tasvirlangan narsa, qora tuynuklar nisbatan uzoq vaqt davomida o'rganilgan bo'lsa-da, ular hali ham ko'plab xususiyatlarga ega, ularning mexanizmlari hali ham olimlarga noma'lum.

• 1970 yilda ingliz olimi bu so'zni ishlab chiqdi. "Kosmik tsenzura printsipi" - "Tabiat yalang'och o'ziga xoslikdan nafratlanadi". Bu shuni anglatadiki, yagonalik faqat qora tuynuk markazi kabi ko'zdan yashirin joylarda hosil bo'ladi. Biroq, bu tamoyil hali isbotlanmagan. Shuningdek, nazariy hisob-kitoblar mavjud, ularga ko'ra "yalang'och" yagonalik paydo bo'lishi mumkin.
• Qora tuynuklar faqat uchta parametrga ega bo'lgan "sochsiz teorema" ham isbotlanmagan.
• Qora tuynuk magnitosferasining to'liq nazariyasi ishlab chiqilmagan.
• Gravitatsion yagonalikning tabiati va fizikasi o'rganilmagan.
• Qora tuynuk mavjudligining oxirgi bosqichida nima sodir bo'lishi va uning kvant parchalanishidan keyin nima qolishi aniq ma'lum emas.

Qora tuynuklar haqida qiziqarli faktlar

Yuqoridagilarni sarhisob qiladigan bo'lsak, qora tuynuklar tabiatining bir nechta qiziqarli va g'ayrioddiy xususiyatlari mavjud:

• BHlar faqat uchta parametrga ega: massa, elektr zaryadi va burchak momenti. Bu jismning juda kam sonli xarakteristikalari natijasida buni tasdiqlovchi teorema "sochsiz teorema" deb ataladi. Bu “qora tuynukda tuk yo‘q” iborasi ham paydo bo‘ldi, ya’ni ikkita qora tuynuk mutlaqo bir xil, ularning qayd etilgan uchta parametri bir xil.
• BH zichligi havo zichligidan kamroq bo'lishi mumkin va harorat mutlaq nolga yaqin. Bundan xulosa qilish mumkinki, qora tuynukning paydo bo`lishi materiyaning siqilishidan emas, balki ma'lum hajmdagi katta miqdordagi moddalarning to`planishi natijasida sodir bo`ladi.
• BH tomonidan so'rilgan jismlar uchun vaqt tashqi kuzatuvchiga qaraganda ancha sekinroq ishlaydi. Bundan tashqari, so'rilgan jismlar qora tuynuk ichida sezilarli darajada cho'zilgan, olimlar buni spagettilanish deb atashgan.
• Galaktikamizda millionga yaqin qora tuynuklar bo'lishi mumkin.
• Ehtimol, har bir galaktikaning markazida juda katta qora tuynuk mavjud.
• Kelajakda, nazariy modelga ko'ra, koinot qora tuynuklar davri deb ataladigan davrga etadi, bunda qora tuynuklar koinotdagi hukmron jismlarga aylanadi.

QORA TUYNUK
materiyaning toʻliq gravitatsion qulashi natijasida yuzaga keladigan kosmosdagi hudud, unda tortishish kuchi shunchalik kattaki, na materiya, na yorugʻlik, na boshqa axborot tashuvchilar uni tark eta olmaydi. Shuning uchun qora tuynukning ichki qismi koinotning qolgan qismi bilan sababiy bog'liq emas; qora tuynuk ichida sodir bo'layotgan jismoniy jarayonlar uning tashqarisidagi jarayonlarga ta'sir qila olmaydi. Qora tuynuk bir yo'nalishli membrana xususiyatiga ega sirt bilan o'ralgan: materiya va radiatsiya u orqali qora tuynuk ichiga erkin tushadi, lekin u erdan hech narsa qochib qutula olmaydi. Bu sirt "voqea gorizonti" deb ataladi. Erdan minglab yorug'lik yili uzoqlikda qora tuynuklar mavjudligining faqat bilvosita belgilari mavjud bo'lganligi sababli, bizning keyingi taqdimotimiz asosan nazariy natijalarga asoslanadi. Umumiy nisbiylik nazariyasi (1915 yilda Eynshteyn tomonidan taklif qilingan tortishish nazariyasi) tomonidan bashorat qilingan qora tuynuklar va boshqa zamonaviy tortishish nazariyalari 1939 yilda R. Oppengeymer va X. Snayder tomonidan matematik asoslantirilgan. Ammo fazo va vaqtning xossalari bular yaqinida. ob'ektlar shu qadar g'ayrioddiy bo'lib chiqdiki, astronomlar va fiziklar ularni 25 yil davomida jiddiy qabul qilishmadi. Biroq, 1960-yillarning o'rtalarida astronomik kashfiyotlar qora tuynuklarni mumkin bo'lgan jismoniy haqiqatga o'xshatib qo'ydi. Ularning kashfiyoti va o'rganilishi fazo va vaqt haqidagi tushunchamizni tubdan o'zgartirishi mumkin.
Qora tuynuklarning shakllanishi. Yulduzning ichki qismida termoyadro reaksiyalari sodir boʻlsada, ular yuqori harorat va bosimni saqlab, yulduzning oʻz tortishish kuchi taʼsirida qisqarishiga yoʻl qoʻymaydi. Biroq, vaqt o'tishi bilan yadro yoqilg'isi tugaydi va yulduz qisqara boshlaydi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, agar yulduzning massasi uchta Quyosh massasidan oshmasa, u "tortishish kuchi bilan kurashda" g'alaba qozonadi: uning tortishish qulashi "buzilgan" materiya bosimi bilan to'xtatiladi va yulduz abadiy yulduzga aylanadi. oq mitti yoki neytron yulduzi. Ammo agar yulduzning massasi uchta quyosh massasidan ko'p bo'lsa, uning halokatli qulashini hech narsa to'xtata olmaydi va u tezda qora tuynukga aylanadi. M massali sferik qora tuynuk uchun hodisa gorizonti ekvatorda aylanasi qora tuynukning “tortishish radiusi” dan RG = 2GM / c2 dan 2p marta katta bo'lgan sharni hosil qiladi, bu erda c - yorug'lik tezligi va G. tortishish doimiysi. Massasi 3 quyosh bo'lgan qora tuynukning tortishish radiusi 8,8 km.

Agar astronom yulduzni qora tuynukga aylanayotgan paytda kuzatsa, dastlab u yulduz qanday tez va tezroq qisqarishini ko'radi, lekin uning yuzasi tortishish radiusiga yaqinlashganda, siqilish sekinlasha boshlaydi. butunlay to'xtaydi. Bunday holda, yulduzdan kelayotgan yorug'lik so'nib, to'liq o'chguncha qizil rangga aylanadi. Buning sababi shundaki, ulkan tortishish kuchi bilan kurashda yorug'lik energiyasini yo'qotadi va uning kuzatuvchiga etib borishi uchun ko'proq vaqt kerak bo'ladi. Yulduz yuzasi tortishish radiusiga yetganda, uni tark etgan yorug'lik kuzatuvchiga etib borishi uchun cheksiz vaqt kerak bo'ladi (va bu holda fotonlar o'z energiyasini butunlay yo'qotadi). Binobarin, astronom hech qachon bu daqiqani kutmaydi, voqea ufqi ostida yulduz bilan nima sodir bo'layotganini ko'rmaydi. Ammo nazariy jihatdan bu jarayonni tekshirish mumkin. Ideallashtirilgan sharsimon yiqilishning hisobi shuni ko'rsatadiki, yulduz qisqa vaqt ichida cheksizgacha etib boradigan nuqtaga siqiladi. katta qiymatlar zichlik va tortishish. Bu nuqta "yakkalik" deb ataladi. Bundan tashqari, umumiy matematik tahlil shuni ko'rsatadiki, agar hodisa gorizonti paydo bo'lgan bo'lsa, unda hatto sharsimon bo'lmagan qulash ham o'ziga xoslikka olib keladi. Biroq, bularning barchasi, agar umumiy nisbiylik nazariyasi juda kichik fazoviy o'lchovlarga nisbatan qo'llanilishi mumkin bo'lsa, to'g'ri bo'ladi, biz bunga hali amin emasmiz. Mikrokosmosda kvant qonunlari ishlaydi va tortishishning kvant nazariyasi hali yaratilmagan. Ko'rinib turibdiki, kvant effektlari yulduzning qora tuynukga qulashini to'xtata olmaydi, lekin ular o'ziga xoslik paydo bo'lishining oldini olishi mumkin. Yulduzlar evolyutsiyasining zamonaviy nazariyasi va bizning Galaktikaning yulduzlar populyatsiyasi haqidagi bilimimiz shuni ko'rsatadiki, uning 100 milliard yulduzlari orasida eng katta yulduzlarning qulashi paytida hosil bo'lgan 100 millionga yaqin qora tuynuklar bo'lishi kerak. Bundan tashqari, juda katta qora tuynuklarni yirik galaktikalar yadrolarida, shu jumladan biznikida ham topish mumkin. Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, bizning davrimizda faqat quyosh massasidan uch baravar ko'proq massa qora tuynukga aylanishi mumkin. Biroq, Katta portlashdan keyin darhol, taxminan. 15 milliard yil oldin, koinotning kengayishi boshlandi, har qanday massadagi qora tuynuklar tug'ilishi mumkin edi. Ularning eng kichigi kvant ta'siri tufayli bug'lanib, nurlanish va zarrachalar oqimi ko'rinishida massasini yo'qotishi kerak edi. Ammo massasi 1015 g dan ortiq bo'lgan "birlamchi qora tuynuklar" bugungi kungacha saqlanib qolishi mumkin edi. Yulduzlarning qulashi haqidagi barcha hisob-kitoblar sferik simmetriyadan bir oz og'ish farazi ostida amalga oshiriladi va hodisalar gorizonti doimo shakllanganligini ko'rsatadi. Biroq, sferik simmetriyadan kuchli og'ish bilan yulduzning qulashi cheksiz kuchli tortishish kuchiga ega, ammo voqea gorizonti bilan o'ralgan bo'lmagan mintaqaning shakllanishiga olib kelishi mumkin; u "yalang'och yagonalik" deb ataladi. Bu biz yuqorida muhokama qilgan ma'noda endi qora tuynuk emas. Yalang'och yagonalik yaqinidagi fizik qonunlar juda kutilmagan shaklga ega bo'lishi mumkin. Hozirgi vaqtda yalang'och singulyarlik ehtimol bo'lmagan ob'ekt hisoblanadi, aksariyat astrofiziklar qora tuynuklar mavjudligiga ishonishadi.
Qora tuynuklarning xossalari. Tashqi kuzatuvchiga qora tuynukning tuzilishi juda oddiy ko'rinadi. Yulduzning qora tuynukga qulashi sekundning kichik bir qismida (uzoqdagi kuzatuvchining soatiga ko'ra) uning barcha tashqi xususiyatlar asl yulduzning bir hilligi bilan bog'liq bo'lgan gravitatsiyaviy va elektromagnit to'lqinlar shaklida chiqariladi. Olingan statsionar qora tuynuk asl yulduz haqidagi barcha ma'lumotlarni "unutib qo'yadi", uchta kattalikdan tashqari: umumiy massa, burchak momentum (aylanish bilan bog'liq) va elektr zaryadi. Qora tuynukni o'rganish orqali asl yulduz materiya yoki antimateriyadan iboratmi, u sigaret yoki krep shakliga egami va hokazolarni bilishning iloji yo'q. Haqiqiy astrofizik sharoitda zaryadlangan qora tuynuk yulduzlararo muhitdan qarama-qarshi belgining zarralarini tortadi va uning zaryadi tezda nolga aylanadi. Qolgan statsionar ob'ekt yo aylanmaydigan "Shvartsshild qora tuynuk" bo'ladi, u faqat massa bilan tavsiflanadi yoki aylanadigan "Kerr qora tuynuk" bo'lib, u massa va burchak impulsi bilan tavsiflanadi. Statsionar qora tuynuklarning yuqoridagi turlarining oʻziga xosligi umumiy nisbiylik nazariyasi doirasida V.Israel, B.Karter, S.Xoking, D.Robinson tomonidan isbotlangan. Umumiy nisbiylik nazariyasiga ko'ra, fazo va vaqt massiv jismlarning tortishish maydoni tomonidan egri bo'lib, eng katta egrilik qora tuynuklar yaqinida sodir bo'ladi. Fiziklar vaqt va makon intervallari haqida gapirganda, ular qandaydir jismoniy soat va o'lchagichlardan o'qilgan raqamlarni nazarda tutadi. Masalan, ma'lum bir tebranish chastotasiga ega bo'lgan molekula soat rolini o'ynashi mumkin, ularning sonini ikki hodisa orasidagi "vaqt oralig'i" deb atash mumkin. Shunisi e'tiborga loyiqki, tortishish kuchi barcha jismoniy tizimlarga bir xil tarzda ta'sir qiladi: barcha soatlar vaqt sekinlashayotganini va barcha hukmdorlar kosmos qora tuynuk yaqinida cho'zilganligini ko'rsatadi. Bu qora tuynuk o'z atrofida fazo va vaqt geometriyasini egishini anglatadi. Qora tuynukdan uzoqda bu egrilik kichik, lekin uning yonida shunchalik kattaki, yorug'lik nurlari uning atrofida aylana bo'ylab harakatlanishi mumkin. Qora tuynukdan uzoqda, uning tortishish maydoni Nyuton nazariyasida bir xil massali jism uchun aniq tasvirlangan, ammo qora tuynuk yaqinida tortishish Nyuton nazariyasi bashorat qilganidan ancha kuchliroq bo'ladi. Qora tuynuk ustiga tushgan har qanday jism, hodisa ufqini kesib o'tishdan ancha oldin, markazdan turli masofalarda tortishish farqidan kelib chiqadigan kuchli to'lqin tortishish kuchlari tomonidan parchalanadi. Qora tuynuk har doim materiya yoki nurlanishni o'zlashtirishga tayyor va shu bilan uning massasini oshiradi. Uning tashqi dunyo bilan o'zaro ta'siri oddiy Xoking printsipi bilan belgilanadi: qora tuynukning hodisa gorizontining maydoni, agar zarrachalarning kvant yaratilishini hisobga olmasa, hech qachon kamaymaydi. J. Bekenshteyn 1973 yilda qora tuynuklar nurlanish chiqaradigan va yutuvchi fizik jismlar bilan bir xil fizik qonunlarga bo'ysunishini taklif qildi ("mutlaq qora jism" modeli). Ushbu g'oya ta'sirida Xoking 1974 yilda qora tuynuklar materiya va nurlanish chiqarishi mumkinligini ko'rsatdi, ammo bu qora tuynukning massasi nisbatan kichik bo'lsagina seziladi. Bunday qora tuynuklar koinotning kengayishi boshlangan Katta portlashdan keyin darhol tug'ilishi mumkin edi. Ushbu ibtidoiy qora tuynuklarning massasi 1015 g dan oshmasligi kerak (kichik asteroid kabi) va hajmi 10-15 m (proton yoki neytron kabi). Qora tuynuk yaqinidagi kuchli tortishish maydoni zarracha-antizarracha juftlarini hosil qiladi; har bir juftning zarralaridan biri teshik tomonidan so'riladi, ikkinchisi esa tashqarida chiqariladi. Massasi 1015 g bo'lgan qora tuynuk o'zini 1011 K haroratli jism kabi tutishi kerak. Qora tuynuklarning "bug'lanishi" g'oyasi ularning nurlanishga qodir bo'lmagan jismlar haqidagi klassik g'oyasiga mutlaqo ziddir.
Qora tuynuklarni qidiring. Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi doirasidagi hisob-kitoblar faqat qora tuynuklarning mavjudligini ko'rsatadi, lekin ularning haqiqiy dunyoda mavjudligini hech qanday tarzda isbotlamaydi; haqiqiy qora tuynukning kashf etilishi fizika taraqqiyotida muhim qadam bo'ladi. Kosmosda izolyatsiya qilingan qora tuynuklarni topish juda qiyin: biz kosmik qoralik fonida kichik qorong'u ob'ektni aniqlay olmaymiz. Ammo qora tuynukni uning atrofidagi astronomik jismlar bilan o'zaro ta'siri, ularga o'ziga xos ta'siri orqali aniqlashga umid bor. Supermassiv qora tuynuklar galaktikalar markazlarida joylashgan bo'lib, u erda yulduzlarni doimiy ravishda yutib yuboradi. Qora tuynuk atrofida to'plangan yulduzlar galaktika yadrolarida markaziy yorqinlik cho'qqilarini hosil qilishi kerak; hozirda ularning qidiruv ishlari olib borilmoqda. Yana bir qidiruv usuli - galaktikadagi markaziy ob'ekt atrofida yulduzlar va gaz tezligini o'lchash. Agar ularning markaziy ob'ektdan masofasi ma'lum bo'lsa, unda uning massasi va o'rtacha zichligini hisoblash mumkin. Agar u yulduz klasterlari uchun mumkin bo'lgan zichlikdan sezilarli darajada oshsa, bu qora tuynuk ekanligiga ishoniladi. Shu tarzda, 1996 yilda J. Moran va uning hamkasblari NGC 4258 galaktikasining markazida, ehtimol, massasi 40 million quyosh bo'lgan qora tuynuk borligini aniqladilar. Ikkilik tizimlarda qora tuynukni qidirish eng istiqbolli bo'lib, u oddiy yulduz bilan birgalikda umumiy massa markazi atrofida aylanishi mumkin. Yulduz spektridagi chiziqlarning davriy Doppler siljishidan uning ma'lum bir jism bilan bog'langanligini tushunish va hatto ikkinchisining massasini taxmin qilish mumkin. Agar bu massa Quyosh massasidan 3 baravar oshsa va tananing o'zidan nurlanishni sezishning iloji bo'lmasa, bu qora tuynuk bo'lishi mumkin. Yilni ikkilik tizimda qora tuynuk oddiy yulduz yuzasidan gazni ushlab turishi mumkin. Qora tuynuk atrofida aylanib yurgan bu gaz diskni hosil qiladi va qora tuynukga yaqinlashib, kuchli qiziydi va kuchli rentgen nurlanish manbaiga aylanadi. Ushbu nurlanishning tez tebranishlari gazning kichik massiv ob'ekt atrofida kichik radiusli orbitada tez harakatlanishini ko'rsatishi kerak. 1970-yillardan boshlab qora tuynuklar mavjudligini aniq ko'rsatuvchi ikkilik tizimlarda bir nechta rentgen nurlari manbalari topildi. Eng istiqbolli rentgen ikkilik V 404 Cygnus bo'lib, uning ko'rinmas komponentining massasi kamida 6 quyosh massasi deb baholanadi. Boshqa taniqli qora tuynuk nomzodlari Cygnus X-1, LMCX-3, V 616 Unicorn, QZ Chanterelles ikkilik rentgen tizimlarida, shuningdek, Ophiuchus 1977, Fly 1981 va Scorpio 1994 rentgen nurlarida topilgan. Katta Magellan bulutida joylashgan LMCX-3 bundan mustasno, ularning barchasi bizning Galaktikamizda taxminan 8000 sv masofada joylashgan. Yerdan yillar.
Shuningdek qarang
KOSMOLOGIYA;
GRAVITY;
GRAVIT QURILISHI;
NISBIYLIK;
QO'SHIMCHA ATMOSFERA ASTRONOMIYA.
ADABIYOT
Cherepashchuk A.M. Ikkilik tizimlardagi qora tuynuk massalari. Fizika fanlaridagi yutuqlar, 166-jild, bet. 809, 1996 yil

Collier ensiklopediyasi. - Ochiq jamiyat. 2000 .

Boshqa lug'atlarda "Qora tuynuk" nima ekanligini ko'ring:

QORA tuynuk, kosmosning mahalliylashtirilgan hududi bo'lib, undan na materiya, na radiatsiya chiqib keta olmaydi, boshqacha qilib aytganda, birinchi kosmik tezlik yorug'lik tezligidan oshadi. Bu hududning chegarasi hodisa gorizonti deb ataladi. ... ... Ilmiy-texnik entsiklopedik lug'at

Kosmich. tortishish jismining siqilishi natijasida paydo bo'lgan ob'ekt. uning tortishish radiusidan kichikroq o'lchamlarga kuchlar rg = 2g / c2 (bu erda M - tananing massasi, G - tortishish doimiysi, yorug'lik tezligining son qiymati bilan). ...... da mavjudligini bashorat qilish. Jismoniy ensiklopediya

Noun., Sinonimlar soni: 2 yulduz (503) noma'lum (11) ASIS sinonim lug'ati. V.N. Trishin. 2013 yil ... Sinonim lug'at

O'tgan asrlar olimlari uchun ham, bizning davr tadqiqotchilari uchun ham koinotning eng katta siri qora tuynukdir. Bu tizim ichida fizikaga mutlaqo notanish nima bor? Qanday qonunlar mavjud? Qora tuynukda vaqt qanday o'tadi va nega u yerdan yorug'lik kvantlari ham qochib qutula olmaydi? Endi biz, albatta, amaliyot nuqtai nazaridan emas, balki nazariya nuqtai nazaridan, qora tuynuk ichida nima borligini, nima uchun u, asosan, paydo bo'lgan va mavjud bo'lganligini, uni o'rab turgan narsalarni qanday jalb qilishini aniqlashga harakat qilamiz.

Birinchidan, ushbu ob'ektni tavsiflaymiz.

Shunday qilib, koinotning ma'lum bir maydoni qora tuynuk deb ataladi. Uni alohida yulduz yoki sayyora sifatida ajratib bo'lmaydi, chunki u qattiq yoki gazsimon jism emas. Fazo-vaqt nima ekanligini va bu o'lchamlar qanday o'zgarishi mumkinligi haqida asosiy tushunchasiz, qora tuynuk ichida nima borligini tushunish mumkin emas. Gap shundaki, bu hudud shunchaki fazoviy birlik emas. Bu biz bilgan uchta o'lchamni (uzunlik, kenglik va balandlik) va vaqt jadvalini buzadi. Olimlarning ishonchi komilki, ufq mintaqasida (teshikni o'rab turgan maydon shunday deyiladi) vaqt fazoviy qiymatga ega bo'lib, ham oldinga, ham orqaga siljishi mumkin.

Gravitatsiya sirlarini o'rganing

Agar biz qora tuynuk ichida nima borligini tushunmoqchi bo'lsak, tortishish nima ekanligini batafsil ko'rib chiqing. Aynan shu hodisa hatto yorug'likni tanlab bo'lmaydigan "chuvalchang teshiklari" ning tabiatini tushunishda kalit hisoblanadi. Gravitatsiya - bu moddiy asosga ega bo'lgan barcha jismlarning o'zaro ta'siri. Bunday tortishish kuchi jismlarning molekulyar tarkibiga, atomlarning kontsentratsiyasiga, shuningdek ularning tarkibiga bog'liq. Kosmosning ma'lum bir hududida qancha zarrachalar qulab tushsa, shuncha ko'p bo'ladi tortishish kuchi... Bu bizning koinotimiz no'xat hajmida bo'lgan Katta portlash nazariyasi bilan chambarchas bog'liq. Bu maksimal yagonalik holati bo'lib, yorug'lik kvantlarining paydo bo'lishi natijasida zarralar bir-biridan itarilishi tufayli fazo kengaya boshladi. Aynan teskarisi olimlar tomonidan qora tuynuk sifatida tasvirlangan. TBZ ga muvofiq bunday narsaning ichida nima bor? Koinotning paydo bo'lishi paytidagi ko'rsatkichlarga teng bo'lgan yagonalik.

Qanday qilib materiya qurt teshigiga kiradi?

Inson hech qachon qora tuynuk ichida nima bo'layotganini tushuna olmaydi, deb ishoniladi. Chunki u erda bir marta u tortishish va tortishish bilan tom ma'noda eziladi. Aslida bu haqiqat emas. Ha, haqiqatan ham, qora tuynuk o'ziga xoslik mintaqasi bo'lib, unda hamma narsa maksimal darajada siqiladi. Ammo bu barcha sayyoralar va yulduzlarni so'rishga qodir bo'lgan "kosmik changyutgich" emas. Hodisa ufqidagi har qanday moddiy ob'ekt makon va vaqtning kuchli buzilishini kuzatadi (hozircha bu birliklar alohida). Evklid geometriya tizimi noto'g'ri ishlay boshlaydi, boshqacha qilib aytganda, kesishadi, stereometrik figuralarning konturlari odatiy bo'lishni to'xtatadi. Vaqtga kelsak, u asta-sekin sekinlashadi. Teshikka qanchalik yaqinlashsangiz, soat Yer vaqtiga nisbatan sekinroq harakatlanadi, lekin siz buni sezmaysiz. "chuvalchang teshigi" ga tushganda, tana nol tezlikda tushadi, ammo bu birlik cheksizlikka teng bo'ladi. cheksizlikni nolga tenglashtiradigan egrilik, bu nihoyat yagonalik hududida vaqtni to'xtatadi.

Chiqarilgan yorug'likka javob

Kosmosdagi yorug'likni o'ziga tortadigan yagona ob'ekt qora tuynukdir. Uning ichida nima borligi va u qanday shaklda ekanligi noma'lum, ammo bu zulmat, deb ishoniladi, uni tasavvur qilib bo'lmaydi. Yorug'lik kvantlari, u erga etib borish, shunchaki yo'qolib qolmaydi. Ularning massasi yakkalik massasiga ko'paytiriladi, bu esa uni yanada kattalashtiradi va oshiradi.Shunday qilib, "chuvalchang teshigi" ichida atrofga qarash uchun chiroqni yoqsangiz, u porlamaydi. Chiqarilgan kvantlar doimiy ravishda teshik massasiga ko'payadi va taxminan aytganda, siz faqat vaziyatni og'irlashtirasiz.

Har qadamda qora tuynuklar

Biz allaqachon tushunganimizdek, ta'limning asosi tortishish kuchi bo'lib, uning kattaligi Yernikidan millionlab marta kattaroqdir. Qora tuynuk nima ekanligi haqidagi aniq g'oyani Karl Shvartsshild dunyoga taqdim etdi, u aslida voqea ufqini va qaytib kelmaydigan nuqtani kashf etdi, shuningdek, yagonalik holatida nolga teng ekanligini aniqladi. cheksizlikka. Uning fikricha, qora tuynuk koinotning istalgan joyida paydo bo'lishi mumkin. Bunday holda, sharsimon shaklga ega bo'lgan ma'lum bir moddiy ob'ekt tortishish radiusiga etib borishi kerak. Masalan, qora tuynuk bo'lishi uchun sayyoramizning massasi bitta no'xat hajmiga to'g'ri kelishi kerak. Quyosh esa massasi bilan 5 kilometr diametrga ega bo'lishi kerak - keyin uning holati yagona bo'ladi.

Yangi dunyo shakllanishi gorizonti

Fizika va geometriya qonunlari er yuzida va fazo vakuumga yaqin bo'lgan ochiq kosmosda mukammal ishlaydi. Ammo ular voqea ufqida o'z ahamiyatini butunlay yo'qotadilar. Shuning uchun ham, matematik nuqtai nazardan, qora tuynuk ichida nima borligini hisoblash mumkin emas. Agar siz kosmosni bizning dunyo haqidagi g'oyalarimizga mos ravishda egsangiz, paydo bo'ladigan rasmlar, ehtimol haqiqatdan uzoqdir. Bu erda vaqt fazoviy birlikka aylanishi va, ehtimol, mavjud o'lchamlarga yana bir oz ko'proq qo'shilganligi aniqlandi. Bu qora tuynuk ichida mutlaqo boshqa olamlar paydo bo'lishiga ishonish imkonini beradi (fotosurat, bilganingizdek, buni ko'rsatmaydi, chunki u erda yorug'lik o'zini yeydi). Bu koinotlar antimateriyadan iborat bo'lishi mumkin, bu esa hozir olimlarga noma'lum. Qaytib bo'lmaydigan soha shunchaki boshqa dunyoga yoki koinotimizning boshqa nuqtalariga olib boradigan portal ekanligi haqidagi versiyalar mavjud.

Tug'ilish va o'lim

Bu erda qora tuynuk mavjudligidan ko'ra, uning kelib chiqishi yoki yo'q bo'lib ketishi. Fazo-vaqtni buzadigan sfera, biz allaqachon aniqlaganimizdek, qulash natijasida hosil bo'ladi. Bu katta yulduzning portlashi, koinotda ikki yoki undan ortiq jismlarning to'qnashuvi va boshqalar bo'lishi mumkin. Ammo nazariy jihatdan sezilishi mumkin bo'lgan materiya qanday qilib vaqtni buzish maydoniga aylandi? Boshqotirma ishda. Ammo undan keyin ikkinchi savol tug'iladi - nega bunday qaytib kelmaydigan sohalar yo'qoladi? Va agar qora tuynuklar bug'lanib ketsa, nega bu yorug'lik va ular jalb qilgan barcha kosmik moddalar ulardan chiqmaydi? Singularlik zonasidagi materiya kengayishni boshlaganda, tortishish asta-sekin kamayadi. Natijada, qora tuynuk shunchaki eriydi va uning o'rnida oddiy vakuum bo'shlig'i qoladi. Yana bir sir shundan kelib chiqadi - buning hammasi qayerga ketdi?

Gravitatsiya bizning baxtli kelajak kalitimizmi?

Tadqiqotchilar bu insoniyatning energiya kelajagini shakllantirishi mumkin bo'lgan qora tuynuk ekanligiga ishonchlari komil. Ushbu tizim ichida nima borligi hali noma'lum, ammo voqea ufqida har qanday materiya energiyaga aylanishini aniqlash mumkin edi, lekin, albatta, qisman. Masalan, qaytib kelmaydigan nuqtaga yaqinlashgan odam o'z materiyasining 10 foizini energiyaga aylantirish uchun beradi. Bu ko'rsatkich shunchaki ulkan, bu astronomlar orasida shov-shuvga aylandi. Gap shundaki, Yerda jarayon davomida materiya faqat 0,7 foizga energiyaga aylanadi.