Какво е черна дупка
Black Hole - Space чудовище
Мистериозни "провали"
През последните десетилетия на ХХ век, астрономите са успели да открият много невероятни предмети из обширната територия на вселената. Това - и пулсари и квазари и неутронни звезди. Но може би най-забележителните и загадъчни са черните дупки - пространство-времето регион, в които гравитационното поле е силен до степен, че не един обект (дори и светлината) не са в състояние да си тръгне.
И имаше понятието "черна дупка" през 1968 г. с лека ръка на американския физик Dzhona Uilera. Новото име бързо се превръща в научна употреба и за кратко време напълно да замени термина "collapsar", използван преди това и "замразени звезда".
Първо най-рано през 1795 г. на хипотезата за съществуването на невидими звезди е представила на известния математик, физик и астроном от Франция, Per Симон Лаплас (1749-1827), който, между другото, създава теорията на формирането на планетите в Слънчевата система от рядка материя.
Въз основа на закона за всемирното привличане, открит Isaakom Nyutonom, Лаплас, за да се заключи, че звездата, която има същата плътност като тази на нашата планета, а диаметърът - 250 пъти повече, отколкото на слънцето, не се позволява на един светлинен лъч да достигне Земята, защото на нейната гравитация. Може би това е така, защото най-ярките звезди са видими.
В действителност, по-голям е космическо тяло, е необходима по-голяма скорост, за да излезете от тази на тялото. Тази скорост се нарича втори пространство и Земята е 11 km / сек. Но Слънцето има космическа скорост 620 км / сек. По този начин скоростта на изтичане е по-голяма, толкова по-голяма маса и по-малък радиус на небесно тяло, тъй като увеличаване на теглото на земното увеличава, и с увеличаване на разстоянието от центъра на отслабва.
Защото, ако радиусът на Слънцето е 10 км, а теглото е останал същият, 2-ра космическа скорост ще се увеличи до половината от скоростта на светлината, това е, до 150 000 km / сек. Ако радиусът на Слънцето продължава да намалява, а след това при постоянна маса космическа скорост би достигнала 300 000 km / сек, или със скоростта на светлината!
Тя ще изглежда, че хипотезата на Лаплас доста убедително доказва съществуването на обекти във Вселената, които, поради тяхната мощна гравитацията не може да се види от Земята. Но в момента на Лаплас не знаех, че скоростта е по-висока от скоростта на светлината в природата просто не съществува, затова идеята за черните дупки е непълна.
Само общата теория на относителността, разработена от Айнщайн, направи възможно да се даде по-модерно разбиране за черните дупки.
Според законите на Нютон при компресия тяло удвои своята привлекателност расте четири пъти. Ако тялото се пресова до такова състояние, че радиус намалява до нула, тогава тежестта, съответно, повишава до безкрайност.
Но Айнщайн показа, че гравитацията ще расте по-бързо, а скоростта му на растеж по време на следващия компресията ще се увеличи. Gravity е на същата стойност в безкраен така наречения гравитационен радиус небесно тяло. Говорейки по различен начин, въпреки че тялото, а не да се превърне в една точка, това означава, че ще има определен размер, но тежестта му ще са склонни да безкрайност.
От изложеното по-горе следва, че гравитационния радиус зависи от масата на небесното тяло. Така например, гравитационното радиуса на Земята, равен на 10 мм, а реалното - 6 400 км. За Слънцето, този радиус е 3 хиляди метра, а съществуващата -.. 700 хил км.
Така че, който и да е небесно тяло, навита на гравитационния радиус, тя престава да бъде източник на радиация, тъй като светлината или друга радиация не може да го напусне заради факта, че втора космическа скорост в тези условия ще бъде по-висока от скоростта на светлината.
Това просто не е ясно: какво сила е в състояние да компресирате звездата на гравитационния радиус? На този въпрос на астрофизиката, а не наистина да мисля, отговорен: звездата! Факт е, че докато тя "живее" вътре термоядрени реакции, които създават светлинни потоци, се устремили към повърхността на газовата сфера. Но количеството на материала, необходим за реакцията (например, водород), не е неограничена, защото от известно време - от няколко десетки милиони за милиарди години - тя изсъхва.
След което на вътрешното налягане, което поддържа термоядрена реакция изчезва и звездата започва да се свива под влияние на собствената си гравитация. Въпреки това, някои звезди са компресирани много бързо - катастрофално. В резултат се получава така наречения гравитационен колапс.
Доказал теоретично съществуването на черни дупки, астрономите започнаха да търсят начини да ги видите от първа ръка. Работата започна търсене с източник на рентгенови лъчи, тъй като тя се появява само когато околния газ се нагрява до много високи температури. Но това, като отоплението е настъпило, е необходимо да има много силен гравитационно поле. И тези области са се свили звезди: бели джуджета, неутронни звезди и .... черни дупки! Но ако белите джуджета е възможно да се наблюдава директно, проблема с черни дупки се усложнява. Но астрономите са успели да разрешите този проблем.
Виждайки, че ако тялото е с маса, която е два пъти по слънцето, то може да претендира, че е черна дупка. Измерете теглото на небесен обект е сравнително лесно, ако има чифт друго небесно тяло.
В края на краищата тази двойна система, която също излъчва рентгенови лъчи, астрономите са открили в съзвездието Лебед. Обектът, наречен Cygnus X-1, и той е първият кандидат за черна дупка.
Той се намира на разстояние от 6 хиляди светлинни години от Земята и се състои от две тела :. нормална звезда гигант маса от около 20 Сънс и невидим обекта с тегло до 10 Сънс, който излъчва рентгенови лъчи.
Въпреки това, ако нищо не може да избяга от черна дупка, тогава как може да го издаде? Оказва се, парадоксална ситуация. Но се оказва, че не отделят самата черна дупка, но само веществото, която пада върху него. Той е бил на неговата светлина и да определи дали има черна дупка.
Със своя мощен гравитацията, черна дупка отнема от спътника си на веществото, което го насочва в една спирала. И какво става по-близо до черната дупка, толкова повече той се загрява. И накрая, в някакъв момент, тя започва да излъчва рентгенови лъчи като фиксирани наземни наблюдатели.
"Тунели" в неизвестното
Черните дупки, подобно на обикновените звезди, са много разнообразни, особено в неговия размер. Тъй като астрономите са ги разделят на три вида.
Първият от тях включва черни дупки, чиято маса е около 10 слънчеви маси. Те се формират от масивни звезди, тези, спира, когато термоядрени реакции.
Вторият тип е представен от свръхмасивни черни дупки в центровете на галактиките: теглото им - от милиони до милиарди слънчева. Те са склонни да бъдат разположени в центровете на галактиките - звезда остров вселена.
В допълнение, чудовища пространство имат невероятен апетит. През цялото време се увеличава тяхната маса, те вече са "изядени" всичко около техните неща, който е равен на масата на милиони слънца. Но въпреки това не престават така активно "абсорбира" вътрешния кръг, като по този начин повишаване на тяхната "размер".
Постоянното меню черната дупка включва: газове, прах, звезди и планети, но понякога те забавлявам дори най-близките си роднини - компактни масивни обекти като черните дупки на звездна маса. Не ги лиши вниманието и неутронни звезди и бели джуджета, случайно уловени в тяхната гравитационно поле. Именно тези обекти силния "вик" в диапазоните на рентгеновото и гама, когато черната дупка ги абсорбира.
И накрая, третият вид са изначалните черни дупки, които са се появили в началото на еволюцията на Вселената. Те могат да бъдат считани за едни джуджета черни дупки, причинени от наднорменото тегло, в сравнение с теглото на големи астероиди.
"Памет" на черните дупки
Що се отнася до черните дупки за дълго време становището надделя в научната общност, че те са може би най-загадъчни обекти във вселената нищо един от друг, не се различават, тоест, по човешки казано, всички те изглеждат еднакви.
Въпреки това, проучвания, проведени в началото на XXI век, учени от Америка, това предубеждение около черните дупки напълно опровергани. Оказа се, те са почти толкова уникален, колкото хората. Освен това, те могат да бъдат не само разликите, но и определяне на тяхното дълго "биография", това е, което се е случило с тях в миналото. Разбира се, само теоретично.
Тези интересни данни за черните дупки е група американски астрофизици, водена от професор Самир Матур. Тези изследователи са успели да разработят нова теория за структурата на черни дупки, които според учените, ще предоставят възможност за решаване на дългогодишния проблем на физиката: така наречената информация парадокс.
Същността на този парадокс е, както следва. В съответствие с общоприетите модел на черна дупка, и това не е от значение, от която тя е построена и в каква част - на протоните и електроните от газа, планети или звезди, - колосалната гравитацията оказва целият материал в напълно хомогенна структура.
От това от своя страна предполага, че вътрешната структура на черните дупки е практически същото. Те се различават един от друг само по своя гигантски маса и диаметър на хоризонта на събитията в рамките на който да избягат от вихъра на черната дупка, нищо вече не е в състояние.
Преди това, в съответствие с изчисленията на известния физик Стивън Хокинг, се оказа, че той е в черна дупка частици никакво влияние върху него не е било. Единственото нещо, което тя може да направи - да се увеличи масата на пространство чудовище.
Но тази теория, учените са установили, един недостатък: тя е в противоречие с един от законите на квантовата механика - закона на обратимост, който гласи, че теоретичните изчисления трябва да се обяснява не само с процеса, свързан с образуването на черна дупка, но се връщат в първоначалните условия, че този механизъм образование "на" позиция.
Това означава, че ако се вземе като основа за изграждане на Хокинг, от което следва, че всички черни дупки са същите, дори и на теория, че е невъзможно да се проследи "историята" на най-малко един от тях на уникалната си отгоре. Това означава, че всяка информация за частиците, които са създали черната дупка е загубен в него завинаги.
Това е при такива обстоятелства Матур веднъж се съмняваха. И, за да опровергае тази концепция, той се възползва от най-известните в днешно време теорията на струните, които се предполага, че всички основни частици се състои от обекти, наречени струни.
В съответствие с конците съществуващите теоретични модели могат да се държат по различен начин: те могат да плетат слаломира между на ринга, за да образуват спирала. Ние сме в нашата скала възприемат комбинацията от струни като частиците, които съставляват света.
Така че, Матур се опитах да разбера как да се държи струни комбинирани в един много масивна и разширен обект, един вид гигантски "елементарна частица". За справяне с този огромен задача, физик отне няколко години. В същото време той е работил върху него не е себе си, а в група с няколко учени от различни страни.
Проучването установи, че струните могат да образуват доста сложен еластична и гъвкава структура гигант степен. По този начин, постепенно увеличаване на теглото на веществото в своята теоретична конструкция Матур в крайна сметка ", създаден" черна дупка. И това, което е най-интересно в Матхура модел, диаметърът на теоретичен "черна дупка" в точност съответства на хоризонта на събитията на ширина черна дупка за една и съща маса, но изчислява чрез класическия модел.
Новата структура на черната дупка, учените са наречени "Fluffy плетеница". С това, както се вижда от по-нататъшни изчисления, в различни черни дупки тази плетеница може да приема различни форми: като цвете поляна или листо от дърво. По този начин, професор Матур доказа, че черните дупки не са безлични, а в действителност, уникални. Поради това в резолюцията на "информация парадокс", който, между другото, през 2000 г., под номер 8 е включена в топ десет основните проблеми във физиката на третото хилядолетие.
Така че, в черно нищо изчезва безследно дупки и сложните преплитащи струни е информация за частиците, които са довели до тази загадъчна структура на Вселената.
Странното света на черните дупки
Знаейки как точно изглежда този космически чудовище, астрофизиката и също се опита да погледне вътре в черната дупка. И част от информацията, че са в състояние да получи. Разбира се, с помощта на теоретични модели.
По този начин, изследователите са успели да разберат какво черна дупка е огромен кръгъл кратер, и че черните дупки излъчват акустични вълни, наподобяващи монотонното бръмчене.
В допълнение, в своите модели на физиката са се опитали да се оцени това, което се случва вътре в черна дупка през очите на един човек, който се оказа във фунията. И първото нещо, което можех да видя, като конвенционален човек, това е огромен брой звезди, ние падне в пропастта. Много от тях, с лице един към друг, Крус ще се разпадне на парчета.
Той може също така да видят как изглеждат ръбовете на тъмно фунията на отразяването на светлина и на неговата склонове блясък ярки, блестящи фонтани. Това ресни фуния, наречена натрупване диск. Тя се върти с висока скорост: стойност около 18 млн км / ч. Състои се от диска от газ и прах, което се нахлузва "смърт спирала", попадащи в черна дупка.
В същата черна дупка като гигантско динамо, около който има мощно магнитно поле. Когато напрежението достигне определена критична стойност, черната дупка "изпуска". След тях от кипяща пот струя се извади от газ и прах, наречени струи. Те се отнесоха с почти със скоростта на светлината. Какво е често се простира в продължение на милиони светлинни години и светят като стотици милиарди слънца.
Така че, всичко, което се движи по-бавно от леки частици, рано или късно ще се потопите в тъмнината и да изчезне завинаги в ненаситните челюстите на черни дупки. Само светлинните лъчи ще бъдат постоянно и монотонно обикалят на ръба на диска, на същата линия, няма да променя.
Когато се гмурне в черната дупка под въздействието на увеличаване на силата на гравитацията, докато по-бавно и по-бавно започва да текат.
Но извън черната дупка, времето лети, като ураган. И в сърцето на космическия чудовището, ако времето се взривява. За част от секундата Слънцето изстива, а небето беше покрито с нови галактики.
Време става точка: т.нар особеността случи, т.е. състояние, когато веществото има безкрайна плътност и температура. Но това, което наистина е сингулярността в центъра на черна дупка - никой не може да каже. Там са нарушили законите на физиката, а времето и пространството изчезват. Времето спира.
Но това е само в резултат на математическите модели.
Въпреки това, дори и през 1976 г., Frimen Dayson направи предположението, че информацията от нашата Вселена може да се влее в друга вселена. Тунел водещ обратно към средата на зейналата черна дупка. Тази идея изглежда Dyson до степен ненаучно, че той не я публикува. Но по-късно в същата мисъл дойде в Stiven Хокинг и американския космолог Лий Смолин.