Mis juhtub musta augu keskel. Mustad augud ja galaktikad. Mustad augud on kõige arenenumad elektrijaamad

Selle nime sai see tänu sellele, et see neelab valgust, kuid ei peegelda seda nagu teised objektid. Tegelikult on mustade aukude kohta palju fakte ja täna räägime neist kõige huvitavamatest. Kuni suhteliselt hiljuti usuti, et must auk kosmoses imeb endasse kõike, mis on selle lähedal või lendab mööda: planeet on prügi, kuid hiljuti hakkasid teadlased väitma, et mõne aja pärast “sülitab” sisu tagasi, ainult täiesti erineval kujul. Kui olete huvitatud mustad augud kosmoses Huvitavaid fakte me räägime neist täna üksikasjalikumalt.

Kas Maad ähvardab oht?

On kaks musta auku, mis võivad kujutada reaalne oht meie planeedil, kuid meie õnneks asuvad nad kaugel umbes 1600 valgusaasta kaugusel. Teadlased suutsid neid objekte tuvastada ainult seetõttu, et need asusid päikesesüsteemi ja spetsiaalsete seadmete läheduses, mis püüdsid röntgenikiirgus said neid näha. On oletatud, et tohutu gravitatsioonijõud võib mõjutada musti auke nii, et need ühinevad üheks.

On ebatõenäoline, et keegi tema kaasaegsetest suudab tabada hetke, mil need salapärased objektid kaovad. Nii aeglaselt kulgeb aukude suremise protsess.

Must auk on mineviku täht

Kuidas tekivad kosmoses mustad augud?? Tähtedel on muljetavaldav termotuumasünteesi kütusevaru, mistõttu nad helendavad nii eredalt. Kuid kõik ressursid saavad otsa ja täht jahtub, kaotades järk-järgult oma sära ja muutudes mustaks kääbuseks. On teada, et jahutatud tähes toimub kokkusurumisprotsess, mille tulemusena see plahvatab ja selle osakesed hajuvad ruumis suurte vahemaade taha, meelitades ligi naaberobjekte, suurendades seeläbi musta augu suurust.

Kõige huvitavam mustade aukude kohta kosmoses me peame veel uurima, kuid üllataval kombel võib selle tihedus vaatamata muljetavaldavale suurusele olla võrdne õhu tihedusega. See viitab sellele, et isegi kõige suurematel kosmoseobjektidel võib olla õhuga sama kaal ehk need võivad olla uskumatult kerged. Siin Kuidas mustad augud kosmosesse ilmuvad?.

Aeg mustas augus endas ja selle läheduses voolab väga aeglaselt, mistõttu läheduses lendavad objektid aeglustavad nende liikumist. Kõige põhjuseks on tohutu gravitatsioonijõud, veelgi enam hämmastav fakt, kõik augus endas toimuvad protsessid on uskumatu kiirusega. Oletame, et kui me jälgime kuidas näeb välja must auk kosmoses, olles väljaspool kõikehõlmava massi piire, tundub, et kõik seisab paigal. Kuid niipea, kui objekt sisse pääseks, rebeneks see hetkega laiali. Täna meid näidatakse Kuidas must auk kosmoses välja näeb? modelleeritud eriprogrammide abil.

Musta augu määratlus?

Nüüd me teame Kust mustad augud kosmoses tulevad?. Aga mis on neis veel erilist? A priori on võimatu öelda, et must auk on planeet või täht, sest see keha pole gaasiline ega tahke. See on objekt, mis võib moonutada mitte ainult laiust, pikkust ja kõrgust, vaid ka ajajoont. Mis rikub täielikult füüsikaseadusi. Teadlased väidavad, et aeg ruumilise üksuse horisondi piirkonnas võib liikuda edasi ja tagasi. Mis on kosmose mustas augus on võimatu ette kujutada, sinna langevad valguskvandid korrutatakse mitu korda singulaarsuse massiga, see protsess suurendab gravitatsioonijõu võimsust. Seega, kui võtad kaasa taskulambi ja lähed musta auku, siis see ei helenda. Singulaarsus on punkt, kus kõik kipub lõpmatusse.

Musta augu struktuur on singulaarsus ja sündmuste horisont. Singulaarsuse sees füüsikalised teooriad kaotavad täielikult oma tähenduse, nii et siiani on see teadlaste jaoks saladuseks. Piiri (sündmuste horisondi) ületades kaotab füüsiline objekt tagasipöördumisvõime. Me teame kaugeltki kõike mustade aukude kohta kosmoses, kuid huvi nende vastu ei kao.

Kõik teavad, et kosmoses leidub tähti, planeete, asteroide ja komeete, mida saab jälgida palja silmaga või läbi teleskoobi. Samuti on teada, et on olemas spetsiaalsed kosmoseobjektid – mustad augud.

Täht võib oma eluea lõpuks muutuda mustaks auguks. Selle teisenduse käigus surutakse täht väga tugevalt kokku, samas kui selle mass säilib. Täht muutub väikeseks, kuid väga raskeks palliks. Kui eeldame, et meie planeet Maa muutub mustaks auguks, on selle läbimõõt selles olekus vaid 9 millimeetrit. Kuid Maa ei saa muutuda mustaks auguks, sest planeetide tuumas toimuvad täiesti erinevad reaktsioonid, mitte samad, mis tähtedes.

Niisiis tugev kokkusurumine ja tähe tihenemine toimub seetõttu, et tähe keskpunktis toimuvate termotuumareaktsioonide mõjul tema tõmbejõud suureneb oluliselt ja hakkab tähe pinda oma keskmesse tõmbama. Järk-järgult suureneb tähe kokkutõmbumise kiirus ja hakkab lõpuks ületama valguse kiirust. Kui täht sellesse olekusse jõuab, lakkab ta hõõgumast, sest valguse osakesed – kvantid – ei suuda tõmbejõust üle saada. Sellises olekus olev täht lakkab valgust kiirgamast, ta jääb gravitatsiooniraadiuse "sisse" – piiriks, mille sees kõik objektid tähe pinnale tõmbuvad. Astronoomid nimetavad seda piiri sündmuste horisondiks. Ja väljaspool seda piiri, tõmbejõud must auk väheneb. Kuna valgusosakesed tähe gravitatsioonipiiri ületada ei saa, saab musta auku tuvastada vaid instrumentide abil, näiteks kui mingil teadmata põhjusel hakkab kosmoselaev või mõni muu keha – komeet või asteroid – oma trajektoori muutma, siis enamus tõenäoliselt sattus see musta augu gravitatsioonijõudude mõju alla. Kontrollitud kosmoseobjekt peab sellises olukorras kiiresti kõik mootorid sisse lülitama ja ohtliku tõmbepiirkonnast lahkuma ning kui jõudu napib, neelab selle paratamatult must auk.

Kui Päike võiks muutuda mustaks auguks, siis planeedid Päikesesüsteem asuks Päikese gravitatsiooniraadiuses ning tõmbaks neid ligi ja neelaks. Meie õnneks seda ei juhtu. ainult väga suured massiivsed tähed võivad muutuda mustaks auguks. Päike on selleks liiga väike. Päikesest saab evolutsiooni käigus suure tõenäosusega väljasurnud must kääbus. Muud mustad augud, mis on meie planeedi ja maapealsete jaoks juba kosmoses kosmoselaevad ei ole ohtlik – nad on meist liiga kaugel.

Populaarses sarjas "Suure paugu teooria", mida saate vaadata, ei saa te teada universumi loomise saladustest ega kosmose mustade aukude põhjustest. Peategelased on kirglikud teaduse ja töö vastu ülikooli füüsikaosakonnas. Nad satuvad pidevalt erinevatesse naeruväärsetesse olukordadesse, mida on tore jälgida.

Piiramatu universum on täis saladusi, mõistatusi ja paradokse. Vaatamata asjaolule, et kaasaegne teadus tegi kosmoseuuringutes tohutu hüppe edasi, palju selles lõputus maailmas jääb inimese maailmapildi jaoks arusaamatuks. Me teame palju tähtedest, udukogudest, parvedest ja planeetidest. Universumi avarustes leidub aga selliseid objekte, mille olemasolu võime vaid aimata. Näiteks mustadest aukudest teame väga vähe. Põhiteave ja teadmised mustade aukude olemuse kohta põhinevad oletustel ja oletustel. Astrofüüsikud ja aatomiteadlased on selle probleemiga maadelnud rohkem kui tosin aastat. Mis on must auk kosmoses? Mis on selliste objektide olemus?

Rääkides mustadest aukudest lihtsate sõnadega

Et kujutada ette, milline must auk välja näeb, piisab tunnelist väljuva rongi saba nägemisest. Kui rong tunnelisse süveneb, viimasel vagunil olevad signaaltuled vähenevad, kuni need täielikult vaateväljast kaovad. Teisisõnu, need on objektid, kus koletu külgetõmbe tõttu kaob isegi valgus. Elementaarosakesed, elektronid, prootonid ja footonid ei suuda ületada nähtamatut barjääri, langevad olematuse musta kuristikku, seepärast nimetatakse sellist ruumiauku mustaks. Selle sees pole vähimatki heledat laiku, soliidne mustus ja lõpmatus. Mis asub teisel pool musta auku, pole teada.

Sellel kosmosetolmuimejal on kolossaalne külgetõmbejõud ja see suudab neelata terve galaktika koos kõigi tähtede parvede ja superparvedega ning udukogude ja tumeainega. Kuidas on see võimalik? Jääb vaid oletada. Meile teadaolevad füüsikaseadused on antud juhul mõranevad ja ei anna selgitust käimasolevatele protsessidele. Paradoksi olemus seisneb selles, et universumi antud lõigus määrab kehade gravitatsioonilise vastastikmõju nende mass. Ühe teise objekti poolt neeldumisprotsessi ei mõjuta nende kvaliteet ja kvantitatiivne koostis. Osakesed, olles saavutanud teatud piirkonnas kriitilise koguse, sisenevad interaktsiooni teisele tasemele, kus gravitatsioonijõud muutuvad tõmbejõududeks. Raskusjõu mõjul asuv keha, objekt, aine või aine hakkab kahanema, saavutades kolossaalse tiheduse.

Ligikaudu sellised protsessid toimuvad neutrontähe tekkimisel, kus täheaine pressitakse sisemise gravitatsiooni mõjul mahuliselt kokku. Vabad elektronid ühinevad prootonitega, moodustades elektriliselt neutraalseid osakesi, mida nimetatakse neutroniteks. Selle aine tihedus on tohutu. Rafineeritud suhkru tüki suurune aineosake kaalub miljardeid tonne. Siin oleks paslik meenutada üldine teooria relatiivsusteooria, kus ruum ja aeg on pidevad suurused. Seetõttu ei saa tihendusprotsessi poolel teel peatada ja seetõttu pole sellel ka piire.

Võimalik, et must auk näeb välja nagu auk, milles võib toimuda üleminek ühest ruumiosast teise. Samal ajal muutuvad ruumi ja aja enda omadused, keerdudes aegruumi lehtriks. Selle lehtri põhja jõudes laguneb mis tahes aine kvantideks. Mis on teisel pool musta auku, seda hiiglaslikku auku? Võib-olla on veel üks teine ​​ruum, kus toimivad teised seadused ja aeg voolab vastupidises suunas.

Relatiivsusteooria kontekstis on musta augu teooria järgmine. Ruumipunktil, kus gravitatsioonijõud on suvalise aine mikroskoopilistesse mõõtmetesse kokku surunud, on kolossaalne tõmbejõud, mille suurus kasvab lõpmatuseni. Ilmub aja korts ja ruum on kõver, sulgudes ühes punktis. Musta augu alla neelatud objektid ei suuda üksi vastu seista selle koletu tolmuimeja tagasitõmbejõule. Isegi kvantidel olev valguse kiirus ei lase elementaarosakestel tõmbejõust üle saada. Iga keha, mis sellisesse punkti jõuab, lakkab olemast materiaalne objekt, ühinedes aegruumi mulliga.

Mustad augud teaduse mõttes

Kui küsite endalt, kuidas tekivad mustad augud? Ühest vastust ei tule. Universumis on palju paradokse ja vastuolusid, mida teaduse seisukohast ei saa seletada. Einsteini relatiivsusteooria lubab selliste objektide olemuse kohta vaid teoreetiliselt seletada, kuid kvantmehaanika ja füüsika sel juhul vaikivad.

Püüdes käimasolevaid protsesse füüsikaseadustega selgitada, näeb pilt välja selline. Massiivse või ülimassiivse kosmilise keha kolossaalse gravitatsioonilise kokkusurumise tulemusena tekkinud objekt. See protsess on teaduslik nimi- gravitatsiooniline kollaps. Mõiste "must auk" ilmus teadusringkondades esmakordselt 1968. aastal, kui Ameerika astronoom ja füüsik John Wheeler püüdis seletada tähtede kokkuvarisemise olukorda. Tema teooria kohaselt tekib gravitatsioonilise kollapsi läbinud massiivse tähe asemele ruumiline ja ajaline lõhe, milles mõjub järjest kasvav kokkusurumine. Kõik, millest täht koosnes, läheb enda sisse.

Selline seletus võimaldab järeldada, et mustade aukude olemus ei ole kuidagi seotud universumis toimuvate protsessidega. Kõik, mis selle objekti sees toimub, ei mõjuta kuidagi ümbritsevat ruumi ühe "AGA"-ga. Musta augu gravitatsioonijõud on nii tugev, et painutab ruumi, põhjustades galaktikate pöörlemise mustade aukude ümber. Sellest lähtuvalt saab selgeks põhjus, miks galaktikad võtavad spiraalide kuju. Kui kaua võtab aega, kuni tohutu Linnutee galaktika kaob ülimassiivse musta augu kuristikku, pole teada. Kurioosne tõsiasi on see, et mustad augud võivad tekkida mis tahes punktis kosmoses, kus need on selleks loodud. ideaalsed tingimused. Selline aja ja ruumi korts ühtlustab tohutuid kiirusi, millega tähed galaktika ruumis pöörlevad ja liiguvad. Aeg mustas augus voolab teises dimensioonis. Selles piirkonnas ei saa füüsika seisukohalt tõlgendada ühtegi gravitatsiooniseadust. Seda olekut nimetatakse musta augu singulaarsuseks.

Mustad augud ei näita mingeid väliseid tunnusmärke, nende olemasolu saab hinnata teiste käitumise järgi kosmoseobjektid, mida mõjutavad gravitatsiooniväljad. Kogu pilt võitlusest elu ja surma eest toimub musta augu piiril, mida katab membraan. Seda kujuteldavat lehtri pinda nimetatakse "sündmuste horisondiks". Kõik, mida me selle piirini näeme, on käegakatsutav ja materiaalne.

Mustade aukude tekkestsenaariumid

John Wheeleri teooriat arendades võime järeldada, et mustade aukude müsteerium ei ole veel kujunemisjärgus. Must auk tekib neutrontähe kokkuvarisemise tagajärjel. Pealegi peaks sellise objekti mass ületama Päikese massi kolm või enam korda. Neutronitäht kahaneb seni, kuni tema enda valgus ei suuda enam gravitatsiooni tihedast haardest välja pääseda. Suurusel, milleni täht võib kahaneda, et sünniks must auk, on piiratud. Seda raadiust nimetatakse gravitatsiooniraadiuseks. Arengu viimases etapis olevate massiivsete tähtede gravitatsiooniraadius peaks olema mitu kilomeetrit.

Tänapäeval on teadlased saanud kaudseid tõendeid mustade aukude olemasolu kohta kümnes röntgenkainiktähed. Röntgentähel, pulsaril või lõhkekehal ei ole kindlat pinda. Lisaks on nende mass suurem kui kolme Päikese mass. Praegune maailmaruumi seisund Cygnuse tähtkujus, röntgentäht Cygnus X-1, võimaldab jälgida nende uudishimulike objektide teket.

Uuringute ja teoreetiliste eelduste põhjal on tänapäeval teaduses mustade tähtede tekkeks neli stsenaariumi:

• massiivse tähe gravitatsiooniline kollaps selle evolutsiooni viimasel etapil;
• galaktika keskpiirkonna kokkuvarisemine;
• mustade aukude teke Suure Paugu ajal;
• kvantmustade aukude teket.

Esimene stsenaarium on kõige realistlikum, kuid meile täna tuttavate mustade tähtede arv ületab teadaolevate neutrontähtede arvu. Ja Universumi vanus ei ole nii suur, et nii palju massiivseid tähti saaks läbida täieliku evolutsiooniprotsessi.

Teisel stsenaariumil on õigus elule ja see on olemas ehe näide- supermassiivne must auk Sagittarius A *, mis on kaitstud meie galaktika keskel. Selle objekti mass on 3,7 päikesemassi. Selle skripti mehhanism on sarnane skriptiga gravitatsiooniline kollaps ainsa erinevusega on see, et kokkuvarisemist ei toimu mitte täht, vaid tähtedevaheline gaas. Gravitatsioonijõudude mõjul surutakse gaas kokku kriitilise massi ja tiheduseni. Kriitilisel hetkel laguneb aine kvantideks, moodustades musta augu. See teooria on aga küsitav, kuna Columbia ülikooli astronoomid tuvastasid hiljuti Sagittarius A* musta augu satelliidid. Need osutusid paljudeks väikesteks mustadeks aukudeks, mis ilmselt tekkisid teistmoodi.

Kolmas stsenaarium on rohkem teoreetiline ja seotud Suure Paugu teooria olemasoluga. Universumi tekkimise ajal kõikus osa ainest ja gravitatsiooniväljad. Teisisõnu, protsessid läksid teist teed, mis ei olnud seotud kvantmehaanika ja tuumafüüsika teadaolevate protsessidega.

Viimane stsenaarium on keskendunud füüsikale tuumaplahvatus. Ainekogumites toimub tuumareaktsioonide käigus gravitatsioonijõudude mõjul plahvatus, mille asemele tekib must auk. Aine plahvatab sissepoole, neelates kõik osakesed.

Mustade aukude olemasolu ja areng

Omades ligikaudset ettekujutust selliste kummaliste kosmoseobjektide olemusest, on huvitav midagi muud. Mis on mustade aukude tegelik suurus, kui kiiresti need kasvavad? Mustade aukude mõõtmed määrab nende gravitatsiooniraadius. Mustade aukude puhul määratakse musta augu raadius selle massi järgi ja seda nimetatakse Schwarzschildi raadiuseks. Näiteks kui objekti mass on võrdne meie planeedi massiga, on Schwarzschildi raadius sel juhul 9 mm. Meie peamise valgusti raadius on 3 km. 108 Päikese massiga tähe asemele moodustunud musta augu keskmine tihedus on lähedane vee tihedusele. Sellise moodustise raadius on 300 miljonit kilomeetrit.

Tõenäoliselt asuvad sellised hiiglaslikud mustad augud galaktikate keskmes. Praeguseks on teada 50 galaktikat, mille keskmes on tohutud aja- ja ruumikaevud. Selliste hiiglaste mass on miljardeid Päikese massist. Võib vaid ette kujutada, milline kolossaalne ja koletu külgetõmbejõud sellisel augul on.

Mis puutub väikestesse aukudesse, siis need on miniobjektid, mille raadius ulatub tühiste väärtusteni, ainult 10¯¹² cm. Sellise puru mass on 10¹⁴g. Sarnased koosseisud tekkisid Suure Paugu ajal, kuid aja jooksul suurenesid ja uhkeldavad tänapäeval avakosmoses koletistena. Tingimusi, milles väikeste mustade aukude moodustumine toimus, püüavad teadlased tänapäeval taasluua maapealsetes tingimustes. Nendel eesmärkidel tehakse katseid elektronpõrgetites, mille kaudu elementaarosakesed kiirendada valguse kiiruseni. Esimesed katsed võimaldasid saada laboritingimustes kvark-gluoonplasmat – ainet, mis eksisteeris universumi tekke koidikul. Sellised katsed lubavad loota, et must auk Maal on aja küsimus. Teine asi on see, kas selline inimteaduse saavutus muutub meie ja meie planeedi jaoks katastroofiks. Luues kunstlikult musta augu, saame avada Pandora laeka.

Teiste galaktikate hiljutised vaatlused on võimaldanud teadlastel avastada musti auke, mille mõõtmed ületavad kõik mõeldavad ootused ja eeldused. Selliste objektidega toimuv evolutsioon võimaldab paremini mõista, miks mustade aukude mass kasvab, mis on selle tegelik piir. Teadlased on jõudnud järeldusele, et kõik teadaolevad mustad augud on nende omaks kasvanud tegelikud suurused 13-14 miljardi aasta jooksul. Suuruse erinevus tuleneb ümbritseva ruumi tihedusest. Kui mustal augul on gravitatsioonijõudude käeulatuses piisavalt toitu, kasvab see hüppeliselt, ulatudes sadade ja tuhandete päikesemassideni. Seega ja hiiglaslik suurus sellised objektid, mis asuvad galaktikate keskmes. Massiivne tähtede kogum, tohutud tähtedevahelise gaasi massid on külluslikud kasvutoidud. Kui galaktikad ühinevad, võivad mustad augud ühineda, moodustades uue ülimassiivse objekti.

Evolutsiooniprotsesside analüüsi põhjal on tavaks eristada kahte mustade aukude klassi:

• objektid, mille mass on 10 korda suurem kui päikese mass;
• massiivsed objektid, mille mass on sadu tuhandeid, miljardeid päikesemasse.

Seal on musti auke, mille keskmine vahepealne mass võrdub 100-10 tuhande päikesemassiga, kuid nende olemus on siiani teadmata. Iga galaktika kohta on umbes üks selline objekt. Röntgentähtede uurimine võimaldas M82 galaktikast leida kaks keskmist musta auku 12 miljoni valgusaasta kaugusel. Ühe objekti mass varieerub vahemikus 200-800 päikesemassi. Teine objekt on palju suurem ja selle mass on 10-40 tuhat päikesemassi. Selliste objektide saatus on huvitav. Need asuvad täheparvede lähedal, tõmmates järk-järgult ligi galaktika keskosas asuva ülimassiivse musta augu poole.

Meie planeet ja mustad augud

Vaatamata vihjete otsimisele mustade aukude olemuse kohta, teadusmaailm muretseb musta augu koha ja rolli pärast Linnutee galaktika ja eriti planeedi Maa saatuses. Aja ja ruumi volt, mis eksisteerib keskel Linnutee, neelab järk-järgult kõik ümbritsevad objektid. Musta auku on juba neeldunud miljoneid tähti ja triljoneid tonne tähtedevahelist gaasi. Aja jooksul jõuab pööre Cygnuse ja Sagittariuse käteni, milles asub päikesesüsteem, olles läbinud 27 tuhande valgusaasta kaugusele.

Teine lähim supermassiivne must auk asub Andromeeda galaktika keskosas. See asub meist umbes 2,5 miljoni valgusaasta kaugusel. Tõenäoliselt peaksime enne aega, mil meie objekt Ambur A * neelab oma galaktika, oodata kahe naabergalaktika ühinemist. Sellest tulenevalt liidetakse kaks ülimassiivset musta auku üheks, kohutavaks ja koletu suuruseks.

Täiesti teine ​​asi on väikesed mustad augud. Planeet Maa neelamiseks piisab paarisentimeetrise raadiusega mustast august. Probleem on selles, et oma olemuselt on must auk täiesti näotu objekt. Tema üsast ei tule kiiritust ega kiirgust, seega on nii salapärast objekti üsna raske märgata. Ainult koos lähedalt saate tuvastada taustvalguse kumeruse, mis näitab, et selles universumi piirkonnas on ruumis auk.

Praeguseks on teadlased kindlaks teinud, et Maale lähim must auk on V616 Monocerotis. Koletis asub meie süsteemist 3000 valgusaasta kaugusel. Suuruse poolest on tegemist suure moodustisega, mille mass on 9-13 päikesemassi. Teine lähedal asuv objekt, mis meie maailma ohustab, on must auk Gygnus X-1. Selle koletisega lahutab meid 6000 valgusaasta kaugusel. Meie naabruses ilmsiks tulnud mustad augud on osa binaarsüsteemist, st. eksisteerivad tähe vahetus läheduses, mis toidab küllastumatut objekti.

Järeldus

Selliste salapäraste ja salapäraste objektide nagu mustad augud olemasolu ruumis paneb meid loomulikult valvel olema. Kõike, mis mustade aukudega juhtub, juhtub aga universumi vanust ja tohutuid vahemaid arvestades üsna harva. Päikesesüsteem on 4,5 miljardit aastat olnud puhkeseisundis, eksisteerides meile teadaolevate seaduste järgi. Selle aja jooksul ei ilmnenud Päikesesüsteemi lähedale midagi sellist, ei ruumi moonutusi ega ajavolti. Tõenäoliselt pole selleks sobivaid tingimusi. See Linnutee osa, kus asub Päikese tähesüsteem, on rahulik ja stabiilne kosmoselõik.

Teadlased tunnistavad, et mustade aukude tekkimine pole juhuslik. Sellised objektid mängivad Universumis korrapidajate rolli, hävitades kosmiliste kehade ülejäägi. Mis puudutab koletiste endi saatust, siis nende arengut pole veel täielikult uuritud. On olemas versioon, et mustad augud ei ole igavesed ja teatud etapp võib lakata olemast. See, et sellised objektid on kõige võimsamad energiaallikad, pole enam kellelegi saladus. Mis tüüpi energia see on ja kuidas seda mõõdetakse, on teine ​​teema.

Stephen Hawkingi jõupingutuste kaudu esitati teadusele teooria, et must auk kiirgab endiselt energiat, kaotades oma massi. Teadlane lähtus oma oletustes relatiivsusteooriast, kus kõik protsessid on omavahel seotud. Miski lihtsalt ei kao kuskile mujale ilmumata. Mis tahes ainet saab muuta teiseks aineks, samal ajal kui üht tüüpi energia läheb teisele energiatasemele. See võib juhtuda mustade aukudega, mis on üleminekuportaal ühest olekust teise.

Kui teil on küsimusi - jätke need artikli all olevatesse kommentaaridesse. Meie või meie külastajad vastavad neile hea meelega.

Teisel päeval õhutas Stephen Hawking teadlaskonda, kuulutades, et musti auke pole olemas. Pigem pole need sugugi sellised, nagu varem arvati.

Teadlase (keda kirjeldatakse töös “Informatsiooni säilitamine ja ilmaennustused mustadele aukudele”) sõnul võivad need, mida me nimetame mustadeks aukudeks, eksisteerida ilma nn “sündmushorisondita”, millest kaugemale ei pääse miski. Hawking usub, et mustad augud hoiavad valgust ja informatsiooni vaid mõnda aega ning siis "sülitavad" kosmosesse tagasi, aga üsna moonutatult.

Kuigi teadusringkond seedib uus teooria, otsustasime oma lugejale meelde tuletada, mida seni on peetud "mustade aukude faktideks". Nii et siiani usuti, et:

Mustad augud said oma nime, kuna nad imevad endasse valgust, mis puudutab selle piire ega peegelda seda.

Momendil, mil piisavalt kokkusurutud ainemass deformeerib ruumi ja aega, tekib mustal auk, millel on teatud pind, mida nimetatakse "sündmuste horisondiks", mis tähistab tagasitulekupunkti.

Kellad käivad merepinna lähedal aeglasemalt kui kell kosmosejaam, ja veelgi aeglasemalt mustade aukude läheduses. Sellel on midagi pistmist gravitatsiooniga.

Lähim must auk asub umbes 1600 valgusaasta kaugusel.

Meie galaktika on täis musti auke, kuid lähim, mis on teoreetiliselt võimeline meie tagasihoidlikku planeeti hävitama, on kaugel meie päikesesüsteemist.

Linnutee galaktika keskmes on tohutu must auk.

See asub Maast 30 tuhande valgusaasta kaugusel ja selle suurus on enam kui 30 miljonit korda suurem kui meie Päike.

Mustad augud lõpuks aurustuvad

Usutakse, et mustast august ei pääse miski. Ainus erand sellest reeglist on kiirgus. Mõnede teadlaste sõnul kaotavad mustad augud kiirgust kiirgades massi. Selle protsessi tulemusena võib must auk üldse kaduda.

Mustad augud on sfääride, mitte lehtrite kujulised.

Enamikus õpikutes näete musti auke, mis näevad välja nagu lehtrid. Seda seetõttu, et neid illustreeritakse gravitatsioonikaevu vaatenurgast. Tegelikkuses on need rohkem nagu kera.

Musta augu lähedal on kõik moonutatud

Mustadel aukudel on võime ruumi väänata ja kuna need pöörlevad, muutuvad moonutused pöörlemisel hullemaks.

Must auk võib tappa kohutaval viisil

Kuigi tundub ilmselge, et must auk on eluga kokkusobimatu, arvab enamik inimesi, et nad lihtsalt purustatakse seal. Ei ole vajalik. Suure tõenäosusega venitaksite end surnuks, sest see kehaosa, mis esimesena "sündmuste horisonti" jõudis, oleks oluliselt mõjutatud. suur mõju gravitatsiooni.

Mustad augud ei ole alati mustad

Kuigi nad on tuntud oma mustuse poolest, nagu me varem ütlesime, kiirgavad nad tegelikult elektromagnetlaineid.

Mustad augud ei saa mitte ainult hävitada

Muidugi enamikul juhtudel on. Siiski on arvukalt teooriaid, uuringuid ja ettepanekuid selle kohta, et musti auke saab tõepoolest kohandada energia- ja kosmosereiside jaoks.

Mustade aukude avastamine ei kuulu Albert Einsteinile

Albert Einstein taaselustas mustade aukude teooria alles 1916. aastal. Ammu enne seda, aastal 1783, töötas selle teooria esmakordselt välja teadlane nimega John Mitchell. See juhtus pärast seda, kui ta mõtles, kas gravitatsioon võib muutuda nii tugevaks, et isegi kerged osakesed ei pääse sellest välja.

Mustad augud sumisevad

Kuigi ruumis olev vaakum ei edasta tegelikult helilaineid, on spetsiaalsete instrumentidega kuulates kuulda atmosfääri interferentsi helisid. Kui must auk tõmbab midagi sisse, kiirendab selle sündmuste horisont osakesi kuni valguse kiiruseni ja need tekitavad suminat.

Mustad augud võivad tekitada elu tekkeks vajalikke elemente

Teadlased usuvad, et mustad augud loovad subatomaarseteks osakesteks lagunedes elemente. Need osakesed on võimelised looma heeliumist raskemaid elemente, nagu raud ja süsinik, aga ka paljusid teisi, mis on vajalikud elu tekkeks.

Mustad augud mitte ainult "neelavad", vaid ka "sülitavad välja"

Mustad augud on kurikuulsad selle poolest, et imevad kõike nende sündmuste horisondi lähedal. Pärast seda, kui miski kukub musta auku, surutakse see kokku nii koletu jõuga, et üksikud komponendid surutakse kokku ja lagunevad lõpuks subatomaarseteks osakesteks. Mõned teadlased väidavad, et see aine väljutatakse nn valgest august.

Iga asi võib muutuda mustaks auguks

Tehnilisest vaatenurgast ei saa mitte ainult tähed saada mustadeks aukudeks. Kui teie auto võtmed kahandataks lõpmata väikese punktini, säilitades samal ajal nende massi, saavutaks nende tihedus astronoomilise tasemeni ja nende gravitatsioon suureneks uskumatult.

Füüsikaseadused musta augu keskel ebaõnnestuvad

Teooriate kohaselt surutakse musta augu sees olev aine lõpmatu tihedusega kokku ning ruum ja aeg lakkavad olemast. Kui see juhtub, lagunevad füüsikaseadused lihtsalt seetõttu, et inimmõistus ei suuda ette kujutada objekti, millel on nullruumala ja lõpmatu tihedus.

Mustad augud määravad tähtede arvu

Mõnede teadlaste sõnul piirab tähtede arvu universumis mustade aukude arv. See on tingitud sellest, kuidas need mõjutavad gaasipilvi ja elementide teket nendes universumi osades, kus sünnivad uued tähed.

Mustad augud on meie universumi üks hämmastavamaid ja samal ajal hirmutavamaid objekte. Need tekivad hetkel, kui tohutu massiga tähtedel saab otsa tuumakütus. Tuumareaktsioonid peatuvad ja tähed hakkavad jahtuma. Tähe keha kahaneb gravitatsiooni mõjul ja hakkab tasapisi väiksemaid objekte enda poole tõmbama, muutudes mustaks auguks.

Esimesed uuringud

Teaduse valgustajad hakkasid musti auke uurima mitte nii kaua aega tagasi, hoolimata asjaolust, et nende olemasolu põhikontseptsioonid töötati välja eelmisel sajandil. "Musta augu" mõiste võttis kasutusele 1967. aastal J. Wheeler, kuigi järeldus, et need objektid tekivad vältimatult massiivsete tähtede kokkuvarisemise ajal, tehti juba eelmise sajandi 30. aastatel. Kõik musta augu sees – asteroidid, valgus, sellest neelatud komeedid – lähenes kunagi selle salapärase objekti piiridele liiga lähedale ega suutnud neist lahkuda.

Musta augu piirid

Musta augu esimest piiri nimetatakse staatiliseks piiriks. See on piirkonna piir, kuhu sattudes võõrkeha enam puhata ei saa ja hakkab musta augu suhtes pöörlema, et mitte sinna kukkuda. Teist piiri nimetatakse sündmuste horisondiks. Kõik musta augu sees ületas kord selle välispiiri ja liikus singulaarsuse punkti poole. Teadlaste sõnul voolab siin aine sellesse keskpunkt, mille tihedus kaldub lõpmatuse väärtusele. Inimesed ei saa teada, millised füüsikaseadused sellise tihedusega objektide sees toimivad ja seetõttu on võimatu kirjeldada selle koha omadusi. AT sõna otseses mõttes Teisisõnu, see on "must auk" (või võib-olla "lünk") inimkonna teadmistes meid ümbritseva maailma kohta.

Mustade aukude struktuur

Sündmuste horisont on nn immutamatu piir must auk. Selle piiri sees on tsoon, millest ei saa väljuda isegi objektid, mille liikumiskiirus on võrdne valguse kiirusega. Isegi valguskvandid ise ei saa sündmuste horisondist lahkuda. Selles punktis olles ei pääse ükski objekt mustast august välja. Definitsiooni järgi ei saa me teada, mis on musta augu sees – on ju selle sügavuses nn singulaarsuspunkt, mis tekib aine ülima kokkusurumise tõttu. Kui objekt siseneb sündmuste horisonti, ei saa see sellest hetkest enam kunagi välja murda ega muutuda vaatlejatele nähtavaks. Teisest küljest ei näe need, kes on mustade aukude sees, midagi, mis väljaspool toimub.

Seda salapärast kosmilist objekti ümbritseva sündmuste horisondi suurus on alati otseselt võrdeline augu enda massiga. Kui selle mass kahekordistub, on ka välispiir kaks korda suurem. Kui teadlased leiaksid võimaluse muuta Maa mustaks auguks, oleks sündmuste horisont vaid 2 cm laiune.

Peamised kategooriad

Reeglina on keskmiste mustade aukude mass ligikaudu võrdne kolme päikese massiga või rohkem. Kahest mustade aukude tüübist eristatakse tähe- ja ülimassiivseid auke. Nende mass ületab Päikese massi mitusada tuhat korda. Tähed tekivad pärast suurte taevakehade surma. Pärast valmimist tekivad tavalise massiga mustad augud eluring suured tähed. Vaatamata mõlemat tüüpi mustadele aukudele erinevat päritolu, millel on sarnased omadused. Supermassiivsed mustad augud asuvad galaktikate keskpunktides. Teadlased väidavad, et need tekkisid galaktikate tekkimise ajal lähedalasuvate tähtede ühinemise tõttu. Need on aga vaid oletused, mida faktid ei kinnita.

Mis on musta augu sees: oletused

Mõned matemaatikud usuvad, et nende salapäraste universumi objektide sees on nn ussiavad - üleminekud teistesse universumitesse. Teisisõnu, singulaarsuspunktis asub aegruumi tunnel. See kontseptsioon on teeninud paljusid kirjanikke ja lavastajaid. Valdav enamus astronoome usub aga, et universumite vahel tunneleid pole. Kuid isegi kui nad tõesti olid, ei saa inimene kuidagi teada, mis musta augu sees on.

On veel üks kontseptsioon, mille kohaselt sellise tunneli vastasotsas on valge auk, kust tuleb meie Universumist läbi mustade aukude teise maailma hiiglaslik kogus energiat. Teaduse ja tehnoloogia arengu praeguses etapis ei tule sedalaadi reisimine aga kõne allagi.

Seos relatiivsusteooriaga

Mustad augud on A. Einsteini üks hämmastavamaid ennustusi. On teada, et mis tahes planeedi pinnale tekkiv gravitatsioonijõud on pöördvõrdeline selle raadiuse ruuduga ja võrdeline massiga. Selle jaoks taevakeha saab määratleda teise kosmilise kiiruse mõiste, mis on vajalik selle gravitatsioonijõu ületamiseks. Maa jaoks võrdub see 11 km/sek. Kui taevakeha mass suureneb ja läbimõõt, vastupidi, väheneb, võib teine ​​kosmiline kiirus lõpuks ületada valguse kiiruse. Ja kuna relatiivsusteooria järgi ei saa ükski objekt liikuda kiirem kiirus valgus, siis moodustub objekt, mis ei lase millelgi oma piiridest välja murda.

1963. aastal avastasid teadlased kvasarid – kosmoseobjektid, mis on hiiglaslikud raadiokiirguse allikad. Need asuvad meie galaktikast väga kaugel – nende kaugus on Maast miljardeid valgusaastaid. Kvasaride ülikõrge aktiivsuse selgitamiseks on teadlased juurutanud hüpoteesi, et nende sees asuvad mustad augud. See seisukoht on nüüdseks teadusringkondades üldiselt aktsepteeritud. Viimase 50 aasta jooksul läbi viidud uuringud pole mitte ainult seda hüpoteesi kinnitanud, vaid viinud teadlased ka järeldusele, et iga galaktika keskmes on mustad augud. Selline objekt on ka meie galaktika keskmes, selle mass on 4 miljonit päikesemassi. Seda musta auku nimetatakse Ambur A-ks ja kuna see on meile kõige lähemal, on astronoomid seda kõige enam uurinud.

Hawkingi kiirgus

Seda tüüpi kiirgus, mille avastas kuulus füüsik Stephen Hawking, muudab tänapäevaste teadlaste elu oluliselt keerulisemaks – selle avastuse tõttu on mustade aukude teoorias ilmnenud palju raskusi. Klassikalises füüsikas on vaakumi mõiste. See sõna tähistab täielikku tühjust ja mateeria puudumist. Kuid kvantfüüsika arenguga on vaakumi mõistet muudetud. Teadlased on avastanud, et see on täidetud nn virtuaalsete osakestega – tugeva välja mõjul võivad need muutuda päris osakesteks. 1974. aastal leidis Hawking, et sellised transformatsioonid võivad toimuda musta augu tugevas gravitatsiooniväljas – selle välispiiri ehk sündmuste horisondi lähedal. Selline sünd on paaris – ilmuvad osake ja antiosake. Reeglina on antiosake määratud musta auku kukkuma ja osake lendab minema. Selle tulemusena jälgivad teadlased nende kosmoseobjektide ümber mõningast kiirgust. Seda nimetatakse Hawkingi kiirguseks.

Selle kiirguse ajal aurustub musta augu sees olev aine aeglaselt. Auk kaotab massi, samas kui kiirguse intensiivsus on pöördvõrdeline selle massi ruuduga. Hawkingi kiirguse intensiivsus on kosmiliste standardite järgi tühine. Kui eeldada, et seal on 10 päikese massiga auk ja sinna ei lange valgust ega mingeid materiaalseid objekte, siis isegi sel juhul venib selle lagunemise aeg koletult pikaks. Sellise augu eluiga ületab kogu meie universumi eluea 65 suurusjärku.

Info salvestamise küsimus

Üks peamisi probleeme, mis ilmnes pärast Hawkingi kiirguse avastamist, on teabe kadumise probleem. See on seotud küsimusega, mis tundub esmapilgul väga lihtne: mis saab siis, kui must auk täielikult aurustub? Mõlemad teooriad on kvantfüüsika, ja klassikaline – tegelevad süsteemi oleku kirjeldamisega. Omades teavet süsteemi algseisundi kohta, saab teooria abil kirjeldada, kuidas see muutub.

Samal ajal ei lähe evolutsiooni käigus teave algseisundi kohta kaduma - toimib omamoodi teabe säilitamise seadus. Kui aga must auk täielikult aurustub, kaotab vaatleja selle osa kohta teabe füüsiline maailm mis kunagi auku kukkus. Stephen Hawking uskus, et teave süsteemi algseisundi kohta taastub mingil moel pärast seda, kui must auk on täielikult aurustunud. Kuid raskus seisneb selles, et definitsiooni järgi on teabe edastamine mustast august võimatu – sündmuste horisondist ei saa miski lahkuda.

Mis juhtub, kui kukud musta auku?

Arvatakse, et kui inimene pääseks mingil uskumatul moel musta augu pinnale, siis hakkaks see teda kohe enda suunas tirima. Lõpuks veniks inimene nii palju välja, et temast saaks subatomaarsete osakeste voog, mis liigub singulaarsuse punkti poole. Muidugi on seda hüpoteesi võimatu tõestada, sest tõenäoliselt ei tea teadlased kunagi, mis mustade aukude sees toimub. Nüüd ütlevad mõned füüsikud, et kui inimene kukuks musta auku, oleks tal kloon. Tema esimese versiooni hävitaks koheselt kuumade Hawkingi kiirgusosakeste voog ja teine ​​läbiks sündmuste horisondi ilma võimaluseta tagasi pöörduda.