Տիեզերական հետազոտության մասին գիտահանրամատչելի ֆիլմեր նկարահանելու նկատմամբ հետաքրքրության համեմատաբար վերջերս աճի պատճառով ժամանակակից հեռուստադիտողը շատ է լսել այնպիսի երևույթների մասին, ինչպիսիք են եզակիությունը կամ սև խոռոչը: Այնուամենայնիվ, ֆիլմերն ակնհայտորեն չեն բացահայտում այս երևույթների ամբողջական բնույթը և երբեմն նույնիսկ աղավաղում են կառուցված գիտական ​​տեսությունները ավելի մեծ ազդեցության համար: Այս պատճառով շատերի ներկայացումը ժամանակակից մարդիկայս երեւույթների մասին կա՛մ բոլորովին մակերեսորեն, կա՛մ բոլորովին սխալմամբ։ Առաջացած խնդրի լուծումներից մեկն էլ այս հոդվածն է, որում կփորձենք հասկանալ առկա հետազոտության արդյունքները և պատասխանել հարցին՝ ի՞նչ է սև խոռոչը։

1784 թվականին անգլիացի քահանա և բնագետ Ջոն Միշելը Թագավորական ընկերությանը ուղղված նամակում առաջին անգամ հիշատակեց հիպոթետիկ զանգվածային մարմին, որն ունի գրավիտացիոն այնպիսի ուժեղ ձգողություն, որ նրա համար երկրորդ տիեզերական արագությունը կգերազանցի լույսի արագությունը: Երկրորդ տիեզերական արագությունն այն արագությունն է, որը համեմատաբար փոքր օբյեկտին կպահանջվի երկնային մարմնի գրավիտացիոն ձգողականությունը հաղթահարելու և այս մարմնի շուրջ փակ ուղեծրից դուրս գալու համար: Ըստ նրա հաշվարկների՝ Արեգակի խտությամբ և 500 արեգակնային շառավիղ ունեցող մարմինն իր մակերեսին կունենա լույսի արագությանը հավասար երկրորդ տիեզերական արագություն։ Այս դեպքում նույնիսկ լույսը չի հեռանա նման մարմնի մակերեւույթից, եւ հետեւաբար տրված մարմինըմիայն կլանում է մուտքային լույսը և անտեսանելի է մնում դիտորդի համար՝ մի տեսակ սև կետ մութ տարածության ֆոնի վրա:

Այնուամենայնիվ, Միշելի առաջարկած գերզանգվածային մարմնի հայեցակարգը մեծ հետաքրքրություն չառաջացրեց մինչև Էյնշտեյնի աշխատանքը: Հիշեցնենք, որ վերջինս լույսի արագությունը սահմանել է որպես տեղեկատվության փոխանցման սահմանափակող արագություն։ Բացի այդ, Էյնշտեյնը ընդլայնեց ձգողության տեսությունը լույսի արագությանը մոտ արագությունների համար (): Արդյունքում, սև խոռոչների նկատմամբ Նյուտոնյան տեսության կիրառումն այլևս տեղին չէր:

Էյնշտեյնի հավասարումը

Սև խոռոչների նկատմամբ ընդհանուր հարաբերականության կիրառման և Էյնշտեյնի հավասարումների լուծման արդյունքում պարզվել են սև խոռոչի հիմնական պարամետրերը, որոնցից միայն երեքն են՝ զանգվածը, էլեկտրական լիցքև անկյունային իմպուլս։ Հարկ է նշել հնդիկ աստղաֆիզիկոս Սուբրամանյան Չանդրասեխարի զգալի ներդրումը, ով ստեղծել է հիմնարար մենագրություն՝ «Սև անցքերի մաթեմատիկական տեսությունը»։

Այսպիսով, Էյնշտեյնի հավասարումների լուծումը ներկայացված է չորս տարբերակով հնարավոր տեսակներըսև անցքեր.

• Առանց պտույտի և առանց լիցքի սև խոռոչը Շվարցշիլդի լուծումն է։ Սև խոռոչի առաջին նկարագրություններից մեկը (1916թ.)՝ օգտագործելով Էյնշտեյնի հավասարումները, բայց առանց մարմնի երեք պարամետրերից երկուսը հաշվի առնելու։ Գերմանացի ֆիզիկոս Կարլ Շվարցշիլդի լուծումը թույլ է տալիս հաշվարկել գնդաձեւ զանգվածային մարմնի արտաքին գրավիտացիոն դաշտը։ Գերմանացի գիտնականի սև խոռոչների հայեցակարգի առանձնահատկությունը իրադարձությունների հորիզոնի և դրա հետևում գտնվող հորիզոնի առկայությունն է: Շվարցշիլդը նաև առաջինը հաշվարկեց գրավիտացիոն շառավիղը, որն ստացել է իր անունը, որը որոշում է այն ոլորտի շառավիղը, որի վրա գտնվելու է իրադարձությունների հորիզոնը տվյալ զանգված ունեցող մարմնի համար։
• Առանց պտույտի լիցք ունեցող սև խոռոչը Reisner-Nordström լուծումն է։ 1916-1918 թվականներին առաջ քաշված լուծում՝ հաշվի առնելով սև խոռոչի հնարավոր էլեկտրական լիցքը։ Այս լիցքը չի կարող կամայականորեն մեծ լինել և սահմանափակված է առաջացած էլեկտրական վանման պատճառով: Վերջինս պետք է փոխհատուցվի գրավիտացիոն ձգողականությամբ։
• Պտույտով և առանց լիցքի սև անցք - Քերի լուծումը (1963): Պտտվող Kerr սև խոռոչը տարբերվում է ստատիկից, այսպես կոչված, էրգոսֆերայի առկայությամբ (կարդալ ավելին այս և սև խոռոչի այլ բաղադրիչների մասին):
• ԲՀ պտույտով և լիցքավորմամբ - Kerr-Newman լուծում: Այս լուծումը հաշվարկվել է 1965 թվականին և շարունակ այս պահինամենաամբողջականն է, քանի որ հաշվի է առնում BH բոլոր երեք պարամետրերը: Այնուամենայնիվ, դեռևս ենթադրվում է, որ բնության մեջ սև անցքերը աննշան լիցք ունեն։

Սև խոռոչի ձևավորում

Գոյություն ունեն մի քանի տեսություններ այն մասին, թե ինչպես է ձևավորվում և հայտնվում սև խոռոչը, որոնցից ամենահայտնին գրավիտացիոն փլուզման արդյունքում բավարար զանգված ունեցող աստղի առաջացումն է։ Նման սեղմումը կարող է վերջ տալ երեքից ավելի արեգակնային զանգված ունեցող աստղերի էվոլյուցիային: Թերմո վերջում միջուկային ռեակցիաներայդպիսի աստղերի ներսում նրանք սկսում են արագորեն փոքրանալ՝ դառնալով գերխիտ: Եթե ​​նեյտրոնային աստղի գազի ճնշումը չի կարող փոխհատուցել գրավիտացիոն ուժերը, այսինքն՝ աստղի զանգվածը հաղթահարում է այսպես կոչված. Օպենհայմեր-Վոլկովի սահմանը, այնուհետև փլուզումը շարունակվում է, ինչը հանգեցնում է նրան, որ նյութը փոքրանում է դեպի սև խոռոչ:

Սև խոռոչի ծնունդը նկարագրող երկրորդ սցենարը նախագալակտիկական գազի սեղմումն է, այսինքն՝ միջաստղային գազի, որը գտնվում է գալակտիկայի կամ ինչ-որ կլաստերի վերածվելու փուլում։ Նույն գրավիտացիոն ուժերը փոխհատուցելու համար անբավարար ներքին ճնշման դեպքում կարող է առաջանալ սև անցք։

Երկու այլ սցենարներ մնում են հիպոթետիկ.

• Արդյունքում սեւ խոռոչի առաջացումը՝ այսպես կոչված. սկզբնական սև անցքեր.
• Առաջանում է բարձր էներգիաների միջուկային ռեակցիաների արդյունքում։ Նման ռեակցիաների օրինակ են փորձարկումները բախիչների վրա։

Սև խոռոչների կառուցվածքը և ֆիզիկան

Սև խոռոչի կառուցվածքը, ըստ Շվարցշիլդի, ներառում է միայն երկու տարր, որոնք ավելի վաղ նշվել են՝ սև խոռոչի եզակիությունը և իրադարձությունների հորիզոնը: Հակիրճ խոսելով եզակիության մասին՝ կարելի է նշել, որ դրա միջով ուղիղ գիծ անցկացնելն անհնար է, ինչպես նաև, որ գոյություն ունեցող ֆիզիկական տեսությունների մեծ մասը դրա ներսում չեն գործում։ Այսպիսով, եզակիության ֆիզիկան այսօր առեղծված է մնում գիտնականների համար: Սև խոռոչը որոշակի սահման է, որը հատելով, ֆիզիկական օբյեկտը կորցնում է իր սահմաններից դուրս վերադառնալու ունակությունը և միանշանակ «ընկնում» է սև խոռոչի եզակիության մեջ:

Սև խոռոչի կառուցվածքը որոշ չափով բարդանում է Kerr լուծույթի դեպքում, մասնավորապես, BH պտույտի առկայության դեպքում: Քերի լուծումը ենթադրում է, որ անցքն ունի էրգոսֆերա: Էրգոսֆերա - իրադարձությունների հորիզոնից դուրս գտնվող որոշակի տարածք, որի ներսում բոլոր մարմինները շարժվում են սև խոռոչի պտտման ուղղությամբ: Այս տարածքը դեռ հուզիչ չէ և հնարավոր է լքել այն՝ ի տարբերություն իրադարձությունների հորիզոնի։ Էրգոսֆերան հավանաբար ակրեցիոն սկավառակի մի տեսակ անալոգ է, որը ներկայացնում է զանգվածային մարմինների շուրջ պտտվող նյութ։ Եթե ​​Շվարցշիլդի ստատիկ սև խոռոչը ներկայացված է որպես սև գունդ, ապա Քերիի սև խոռոչը, էրգոսֆերայի առկայության պատճառով, ունի փեղկավոր էլիպսոիդի ձև, որի տեսքով մենք հաճախ տեսնում էինք սև խոռոչներ գծագրերում, հին ժամանակներում: ֆիլմեր կամ տեսախաղեր։

• Որքա՞ն է կշռում սև խոռոչը: – Սև խոռոչի առաջացման ամենամեծ տեսական նյութը հասանելի է աստղի փլուզման հետևանքով դրա հայտնվելու սցենարի համար: Այս դեպքում նեյտրոնային աստղի առավելագույն զանգվածը և սև խոռոչի նվազագույն զանգվածը որոշվում են Օպենհայմեր-Վոլկովի սահմանով, ըստ որի ԲՀ զանգվածի ստորին սահմանը 2,5 - 3 արեգակնային զանգված է։ Երբևէ հայտնաբերված ամենածանր սև խոռոչը (NGC 4889 գալակտիկայում) ունի 21 միլիարդ արևի զանգված: Այնուամենայնիվ, չպետք է մոռանալ սև խոռոչների մասին, որոնք հիպոթետիկորեն առաջանում են բարձր էներգիայի միջուկային ռեակցիաներից, ինչպիսիք են բախվող սարքերում: Նման քվանտային սև խոռոչների, այլ կերպ ասած՝ «Պլանկի սև անցքերի» զանգվածը 2 10 −5 գ-ի կարգի է։
• Սև անցքի չափը. Նվազագույն BH շառավիղը կարելի է հաշվարկել նվազագույն զանգվածից (2,5 – 3 արեգակնային զանգված): Եթե ​​Արեգակի գրավիտացիոն շառավիղը, այսինքն՝ այն տարածքը, որտեղ կլիներ իրադարձությունների հորիզոնը, մոտ 2,95 կմ է, ապա 3 արեգակնային զանգված ունեցող BH-ի նվազագույն շառավիղը կլինի մոտ ինը կիլոմետր: Նման համեմատաբար փոքր չափերը չեն տեղավորվում գլխում, երբ խոսքը վերաբերում է զանգվածային օբյեկտներին, որոնք գրավում են շուրջը ամեն ինչ: Այնուամենայնիվ, քվանտային սև խոռոչների համար շառավիղը -10 −35 մ է։
• Սև խոռոչի միջին խտությունը կախված է երկու պարամետրից՝ զանգվածից և շառավղից: Մոտ երեք արեգակնային զանգված ունեցող սև խոռոչի խտությունը կազմում է մոտ 6 10 26 կգ/մ³, մինչդեռ ջրի խտությունը՝ 1000 կգ/մ³։ Սակայն նման փոքր սև խոռոչներ գիտնականները չեն գտել: Հայտնաբերված ԲՀ-ների մեծ մասն ունեն 105 արեգակնային զանգվածից մեծ զանգված: Հետաքրքիր օրինաչափություն կա, ըստ որի՝ որքան մեծ է սև խոռոչը, այնքան ցածր է նրա խտությունը։ Այս դեպքում զանգվածի փոփոխությունը 11 մեծության կարգով ենթադրում է խտության փոփոխություն 22 կարգով: Այսպիսով, 1 ·10 9 արեգակնային զանգված ունեցող սև խոռոչի խտությունը կազմում է 18,5 կգ/մ³, ինչը մեկով պակաս է ոսկու խտությունից։ Իսկ 10 10-ից ավելի արեգակնային զանգված ունեցող սև խոռոչները կարող են օդի խտությունից փոքր միջին խտություն ունենալ։ Ելնելով այս հաշվարկներից՝ տրամաբանական է ենթադրել, որ սեւ խոռոչի առաջացումը տեղի է ունենում ոչ թե նյութի սեղմման, այլ որոշակի ծավալի մեջ մեծ քանակությամբ նյութի կուտակման արդյունքում։ Քվանտային սև խոռոչների դեպքում դրանց խտությունը կարող է լինել մոտ 10 94 կգ/մ³։
• Սև խոռոչի ջերմաստիճանը նույնպես հակադարձ համեմատական ​​է նրա զանգվածին։ Այս ջերմաստիճանը ուղղակիորեն կապված է. Այս ճառագայթման սպեկտրը համընկնում է բոլորովին սև մարմնի սպեկտրին, այսինքն՝ մարմնի, որը կլանում է ողջ ընկնող ճառագայթումը։ Սև մարմնի ճառագայթման սպեկտրը կախված է միայն նրա ջերմաստիճանից, այնուհետև սև խոռոչի ջերմաստիճանը կարելի է որոշել Հոքինգի ճառագայթման սպեկտրից։ Ինչպես նշվեց վերևում, այս ճառագայթումը որքան հզոր է, այնքան փոքր է սև խոռոչը: Միևնույն ժամանակ, Հոքինգի ճառագայթումը մնում է հիպոթետիկ, քանի որ այն դեռ չի դիտարկվել աստղագետների կողմից: Այստեղից հետևում է, որ եթե գոյություն ունի Հոքինգի ճառագայթում, ապա դիտարկված ԲՀ-ների ջերմաստիճանն այնքան ցածր է, որ թույլ չի տալիս հայտնաբերել նշված ճառագայթումը։ Ըստ հաշվարկների՝ նույնիսկ Արեգակի զանգվածի զանգված ունեցող անցքի ջերմաստիճանը չնչին փոքր է (1 10 -7 Կ կամ -272°C)։ Քվանտային սև խոռոչների ջերմաստիճանը կարող է հասնել մոտ 10 12 Կ-ի, և դրանց արագ գոլորշիացմամբ (մոտ 1,5 րոպե) նման BH-ները կարող են արձակել տասը միլիոնի էներգիա։ ատոմային ռումբեր. Բայց, բարեբախտաբար, նման հիպոթետիկ օբյեկտների ստեղծման համար կպահանջվի 10 14 անգամ ավելի մեծ էներգիա, քան այսօր ստացվում է Մեծ հադրոնային կոլայդերում: Բացի այդ, աստղագետների կողմից նման երեւույթներ երբեք չեն նկատվել։

Ինչից է պատրաստված CHD- ը:

Մեկ այլ հարց է հուզում և՛ գիտնականներին, և՛ նրանց, ովքեր պարզապես աստղաֆիզիկայի սիրահար են՝ ինչի՞ց է բաղկացած սև խոռոչը։ Այս հարցին մեկ պատասխան չկա, քանի որ հնարավոր չէ նայել ցանկացած սև խոռոչի շրջապատող իրադարձությունների հորիզոնից այն կողմ: Բացի այդ, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, սև խոռոչի տեսական մոդելներն ապահովում են դրա բաղադրիչներից միայն 3-ը՝ էրգոսֆերան, իրադարձությունների հորիզոնը և եզակիությունը: Տրամաբանական է ենթադրել, որ էրգոսֆերայում կան միայն այն առարկաները, որոնք ձգվել են սև խոռոչի կողմից, և որոնք այժմ պտտվում են դրա շուրջը՝ տարբեր տեսակի տիեզերական մարմիններ և տիեզերական գազ: Իրադարձությունների հորիզոնը պարզապես մի բարակ անուղղակի սահման է, որից հետո նույն տիեզերական մարմիններն անդառնալիորեն ձգվում են դեպի սև խոռոչի վերջին հիմնական բաղադրիչը՝ եզակիությունը: Սինգուլյարության բնույթն այսօր չի ուսումնասիրվել, և դեռ վաղ է խոսել դրա կազմի մասին։

Որոշ ենթադրությունների համաձայն՝ սև խոռոչը կարող է բաղկացած լինել նեյտրոններից։ Եթե ​​հետևենք սև խոռոչի առաջացման սցենարին՝ աստղի նեյտրոնային աստղի սեղմման արդյունքում նրա հետագա սեղմումով, ապա, հավանաբար, սև խոռոչի հիմնական մասը բաղկացած է նեյտրոններից, որոնցից նեյտրոնային աստղը. ինքնին բաղկացած է. Պարզ բառերովԵրբ աստղը փլուզվում է, նրա ատոմները սեղմվում են այնպես, որ էլեկտրոնները միավորվում են պրոտոնների հետ՝ դրանով իսկ ձևավորելով նեյտրոններ։ Նման ռեակցիան իսկապես տեղի է ունենում բնության մեջ, նեյտրոնի ձևավորմամբ տեղի է ունենում նեյտրինո արտանետում: Այնուամենայնիվ, սրանք ընդամենը ենթադրություններ են:

Ի՞նչ կլինի, եթե ընկնեք սև խոռոչի մեջ.

Աստղաֆիզիկական սև խոռոչի մեջ ընկնելը հանգեցնում է մարմնի ձգման։ Դիտարկենք հիպոթետիկ ինքնասպան տիեզերագնացը, որը գնում է դեպի սև խոռոչ՝ կրելով ոչ այլ ինչ, քան տիեզերական կոստյում, նախ ոտքերը: Անցնելով իրադարձությունների հորիզոնը՝ տիեզերագնացը ոչ մի փոփոխություն չի նկատի, չնայած այն հանգամանքին, որ նա այլեւս հետ վերադառնալու հնարավորություն չունի։ Ինչ-որ պահի տիեզերագնացը կհասնի մի կետի (իրադարձությունների հորիզոնից մի փոքր ետևում), որտեղ կսկսի տեղի ունենալ նրա մարմնի դեֆորմացիան: Քանի որ սև խոռոչի գրավիտացիոն դաշտը անհավասարաչափ է և ներկայացված է դեպի կենտրոն աճող ուժի գրադիենտով, տիեզերագնացների ոտքերը զգալիորեն ավելի մեծ գրավիտացիոն ազդեցության են ենթարկվելու, քան, օրինակ, գլուխը: Այնուհետև ձգողականության, ավելի ճիշտ՝ մակընթացային ուժերի պատճառով ոտքերը ավելի արագ «կընկնեն»։ Այսպիսով, մարմինը սկսում է աստիճանաբար ձգվել երկարությամբ: Այս երեւույթը նկարագրելու համար աստղաֆիզիկոսները բավականին կրեատիվ տերմին են գտել՝ սպագետացում։ Մարմնի հետագա ձգումը հավանաբար այն կքայքայի ատոմների, որոնք վաղ թե ուշ կհասնեն եզակիության։ Մնում է միայն կռահել, թե ինչ կզգա մարդն այս իրավիճակում։ Հարկ է նշել, որ մարմնի ձգման ազդեցությունը հակադարձ համեմատական ​​է սև անցքի զանգվածին։ Այսինքն, եթե երեք Արեգակի զանգված ունեցող BH-ն ակնթարթորեն ձգում/կոտրում է մարմինը, ապա գերզանգվածային սև խոռոչը կունենա ավելի ցածր մակընթացային ուժեր, և կան ենթադրություններ, որ որոշ ֆիզիկական նյութեր կարող են «հանդուրժել» նման դեֆորմացիան՝ չկորցնելով իրենց կառուցվածքը:

Ինչպես գիտեք, զանգվածային օբյեկտների մոտ ժամանակն ավելի դանդաղ է հոսում, ինչը նշանակում է, որ ինքնասպան տիեզերագնացների համար ժամանակը շատ ավելի դանդաղ է հոսելու, քան երկրացիների համար: Այդ դեպքում, թերևս, նա կապրի ոչ միայն իր ընկերների, այլև հենց Երկրի վրա։ Հաշվարկներ կպահանջվեն որոշելու համար, թե որքան ժամանակ կդանդաղի տիեզերագնացը, այնուամենայնիվ, վերը նշվածից կարելի է ենթադրել, որ տիեզերագնացը շատ դանդաղ կընկնի սև խոռոչը և կարող է պարզապես չապրի տեսնել այն պահը, երբ կսկսվի իր մարմինը։ դեֆորմացնել.

Հատկանշական է, որ դրսում գտնվող դիտորդի համար բոլոր մարմինները, որոնք թռել են դեպի իրադարձությունների հորիզոն, կմնան այս հորիզոնի եզրին, մինչև իրենց պատկերը անհետանա: Այս երեւույթի պատճառը գրավիտացիոն կարմիր շեղումն է։ Որոշ չափով պարզեցնելով, կարող ենք ասել, որ իրադարձությունների հորիզոնում «սառած» մահապարտ տիեզերագնացի մարմնի վրա ընկնող լույսը կփոխի իր հաճախականությունը դանդաղեցված ժամանակի պատճառով։ Քանի որ ժամանակն ավելի դանդաղ է անցնում, լույսի հաճախականությունը կնվազի, իսկ ալիքի երկարությունը կաճի: Այս երևույթի հետևանքով ելքում, այսինքն՝ արտաքին դիտորդի համար լույսը աստիճանաբար կտեղափոխվի դեպի ցածր հաճախականություն՝ կարմիր։ Լույսի տեղաշարժը սպեկտրի երկայնքով տեղի կունենա, քանի որ ինքնասպան տիեզերագնացը ավելի ու ավելի է հեռանում դիտորդից, թեև գրեթե աննկատ, և նրա ժամանակը հոսում է ավելի ու ավելի դանդաղ: Այսպիսով, նրա մարմնի արտացոլած լույսը շուտով դուրս կգա տեսանելի սպեկտրից (պատկերը կվերանա), և ապագայում տիեզերագնացի մարմինը հնարավոր կլինի որսալ միայն ինֆրակարմիր շրջանում, հետագայում ռադիոհաճախականության մեջ, և արդյունքում՝ ճառագայթումը լիովին անխուսափելի կլինի:

Չնայած վերևում գրվածին, ենթադրվում է, որ շատ մեծ գերզանգվածային սև խոռոչներում մակընթացային ուժերը այնքան էլ չեն փոխվում հեռավորության վրա և գրեթե միատեսակ են գործում ընկնող մարմնի վրա: Այս դեպքում անկումը տիեզերանավկպահպանի իր կառուցվածքը։ Խելամիտ հարց է առաջանում՝ ո՞ւր է տանում սև խոռոչը։ Այս հարցին կարելի է պատասխանել որոշ գիտնականների աշխատանքով՝ կապելով երկու այնպիսի երևույթ, ինչպիսիք են որդնածորերը և սև խոռոչները:

Դեռևս 1935 թվականին Ալբերտ Էյնշտեյնը և Նաթան Ռոզենը, հաշվի առնելով, առաջ քաշեցին վարկած, այսպես կոչված, որդնածորերի գոյության մասին՝ ճանապարհով կապելով տարածության ժամանակի երկու կետերը վերջինիս զգալի կորության վայրերում՝ Էյնշտեյն-Ռոզեն կամուրջում։ կամ որդանանցք: Տիեզերքի նման հզոր կորության համար կպահանջվեն հսկա զանգված ունեցող մարմիններ, որոնց դերին հիանալի կհաղթահարեն սև անցքերը։

Էյնշտեյն-Ռոզեն կամուրջը համարվում է անթափանց որդահոս, քանի որ այն փոքր է և անկայուն։

Սև և սպիտակ անցքերի տեսության շրջանակներում հնարավոր է անցանելի որդանցք: Այնտեղ, որտեղ սպիտակ խոռոչը սև խոռոչի մեջ ընկած տեղեկատվության արդյունքն է: Սպիտակ խոռոչը նկարագրված է հարաբերականության ընդհանուր տեսության շրջանակներում, սակայն այսօր այն մնում է հիպոթետիկ և չի հայտնաբերվել։ Որդի խոռոչի մեկ այլ մոդել առաջարկել են ամերիկացի գիտնականներ Քիփ Թորնը և նրա ասպիրանտ Մայք Մորիսը, որը կարող է անցանելի լինել։ Սակայն, ինչպես Մորիս-Թորն որդնափոսի դեպքում, այնպես էլ սև ու սպիտակ անցքերի դեպքում, ճանապարհորդության հնարավորությունը պահանջում է այսպես կոչված էկզոտիկ նյութի առկայությունը, որն ունի բացասական էներգիա և նույնպես մնում է հիպոթետիկ։

Սև անցքեր տիեզերքում

Սև խոռոչների գոյությունը հաստատվել է համեմատաբար վերջերս (2015թ. սեպտեմբեր), սակայն մինչ այդ արդեն կային բազմաթիվ տեսական նյութեր սև խոռոչների բնույթի մասին, ինչպես նաև շատ առարկաներ՝ սև խոռոչի դերի համար: Նախ և առաջ պետք է հաշվի առնել սև խոռոչի չափերը, քանի որ դրանցից է կախված երևույթի բնույթը.

• աստղային զանգվածի սև խոռոչ. Նման առարկաները գոյանում են աստղի փլուզման արդյունքում։ Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, մարմնի նվազագույն զանգվածը, որը կարող է նման սև խոռոչ ձևավորել, կազմում է 2,5 - 3 արևի զանգված:
• Սև անցքեր Միջին քաշը . Պայմանական միջանկյալ տեսակսև անցքեր, որոնք մեծացել են մոտակա օբյեկտների կլանման պատճառով, ինչպիսիք են գազի կուտակումները, հարևան աստղը (երկու աստղային համակարգերում) և այլ տիեզերական մարմիններ:
• Հսկայական սեւ անցք. 10 5 -10 10 արեգակնային զանգվածով կոմպակտ առարկաներ։ Տարբերակիչ հատկություններՆման BH-ները պարադոքսալ ցածր խտություն են, ինչպես նաև թույլ մակընթացային ուժեր, որոնց մասին խոսվել է ավելի վաղ: Դա այս գերզանգվածային սև խոռոչն է մեր Ծիր Կաթին գալակտիկայի կենտրոնում (Աղեղնավոր A*, Sgr A*), ինչպես նաև այլ գալակտիկաների մեծ մասում:

CHD-ի թեկնածուներ

Մոտակա սև խոռոչը, ավելի ճիշտ՝ սև խոռոչի դերի թեկնածուն, առարկան է (V616 Միաեղջյուր), որը գտնվում է Արեգակից 3000 լուսատարի հեռավորության վրա (մեր գալակտիկայում)։ Կազմված է երկու բաղադրիչից՝ աստղի զանգվածի կեսը արեգակնային զանգվածով, ինչպես նաև անտեսանելի փոքր մարմնից, որի զանգվածը կազմում է 3-5 արեգակի զանգված։ Եթե ​​պարզվի, որ այս օբյեկտը աստղային զանգվածի փոքր սև խոռոչ է, ապա դա կլինի մոտակա սև խոռոչը:

Այս օբյեկտից հետո երկրորդ ամենամոտ սև խոռոչը Cyg X-1-ն է (Cyg X-1), որը սև խոռոչի դերի առաջին թեկնածուն էր։ Նրա հեռավորությունը մոտավորապես 6070 լուսային տարի է։ Բավականին լավ ուսումնասիրված. այն ունի 14,8 արեգակի զանգված և իրադարձությունների հորիզոնի շառավիղ մոտ 26 կմ:

Որոշ աղբյուրների համաձայն, սև խոռոչի դերի մեկ այլ ամենամոտ թեկնածու կարող է լինել V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) աստղային համակարգում գտնվող մարմինը, որը, ըստ 1999 թվականի գնահատումների, գտնվել է 1600 լուսատարի հեռավորության վրա: Այնուամենայնիվ, հետագա ուսումնասիրությունները այս հեռավորությունն ավելացրել են առնվազն 15 անգամ:

Քանի՞ սև անցք կա մեր գալակտիկայում:

Այս հարցին ճշգրիտ պատասխան չկա, քանի որ դրանք դիտարկելը բավականին դժվար է, և երկնքի ամբողջ ուսումնասիրության ընթացքում գիտնականներին հաջողվել է հայտնաբերել մոտ մեկ տասնյակ սև խոռոչներ Ծիր Կաթինի ներսում: Չտրվելով հաշվարկներին՝ մենք նշում ենք, որ մեր գալակտիկայում կա մոտ 100-400 միլիարդ աստղ, և մոտավորապես յուրաքանչյուր հազարերորդ աստղն ունի այնքան զանգված՝ սև անցք ձևավորելու համար: Հավանական է, որ Ծիր Կաթինի գոյության ընթացքում միլիոնավոր սև խոռոչներ կարող էին գոյանալ: Քանի որ ավելի հեշտ է գրանցել հսկայական սև խոռոչներ, տրամաբանական է ենթադրել, որ մեր գալակտիկայի BH-ների մեծ մասը գերզանգված չէ: Հատկանշական է, որ 2005 թվականին ՆԱՍԱ-ի հետազոտությունները ենթադրում են գալակտիկայի կենտրոնի շուրջ պտտվող սև խոռոչների մի ամբողջ պարս (10-20 հազար): Բացի այդ, 2016 թվականին ճապոնացի աստղաֆիզիկոսները * օբյեկտի մոտ հայտնաբերեցին զանգվածային արբանյակ՝ սև անցք՝ Ծիր Կաթինի միջուկը: Այս մարմնի փոքր շառավիղով (0,15 լուսային տարի), ինչպես նաև նրա հսկայական զանգվածով (100000 արեգակնային զանգված) գիտնականները ենթադրում են, որ այս օբյեկտը նույնպես գերզանգվածային սև խոռոչ է։

Մեր գալակտիկայի միջուկը՝ Ծիր Կաթինի սև խոռոչը (Sagittarius A *, Sgr A * կամ Sagittarius A *) գերզանգված է և ունի 4,31 10 6 արեգակի զանգված և 0,00071 լուսային տարի (6,25 լուսային ժամ) շառավիղ։ կամ 6,75 մլրդ կմ): Աղեղնավոր A*-ի ջերմաստիճանը շրջապատող կլաստերի հետ միասին կազմում է մոտ 1 10 7 Կ։

Ամենամեծ սև խոռոչը

Տիեզերքի ամենամեծ սև խոռոչը, որը գիտնականները կարողացել են հայտնաբերել, գերզանգվածային սև խոռոչն է՝ FSRQ blazar-ը, որը գտնվում է S5 0014+81 գալակտիկայի կենտրոնում՝ Երկրից 1,2·10 10 լուսատարի հեռավորության վրա: Դիտարկման նախնական արդյունքների համաձայն՝ օգտագործելով Swift տիեզերական աստղադիտարանը, սև խոռոչի զանգվածը կազմել է 40 միլիարդ (40 10 9) արևային զանգված, իսկ նման անցքի Շվարցշիլդի շառավիղը՝ 118,35 միլիարդ կիլոմետր (0,013 լուսատարի): Բացի այդ, ըստ հաշվարկների, այն առաջացել է 12,1 միլիարդ տարի առաջ (Մեծ պայթյունից 1,6 միլիարդ տարի հետո)։ Եթե ​​այս հսկա սև խոռոչը չներծծի իրեն շրջապատող նյութը, ապա այն կապրի մինչև տեսնի սև խոռոչների դարաշրջանը՝ Տիեզերքի զարգացման այն դարաշրջաններից մեկը, որի ընթացքում սև անցքերը գերիշխելու են դրանում: Եթե ​​S5 0014+81 գալակտիկայի միջուկը շարունակի աճել, ապա այն կդառնա տիեզերքում գոյություն ունեցող վերջին սև խոռոչներից մեկը։

Մյուս երկու հայտնի սև խոռոչները, թեև անունները չեն նշվում, ունեն ամենաբարձր արժեքըսև խոռոչների ուսումնասիրության համար, քանի որ դրանք փորձարարականորեն հաստատել են դրանց գոյությունը, ինչպես նաև կարևոր արդյունքներ են տվել գրավիտացիայի ուսումնասիրության համար։ Խոսքը GW150914 իրադարձության մասին է, որը կոչվում է երկու սև անցքերի բախում մեկի մեջ։ Այս միջոցառումը թույլ տվեց գրանցվել:

Սև անցքերի հայտնաբերում

Նախքան սև խոռոչների հայտնաբերման մեթոդները դիտարկելը, պետք է պատասխանել այն հարցին, թե ինչու է սև խոռոչը սև: - Դրա պատասխանը աստղաֆիզիկայի և տիեզերագիտության խորը գիտելիքներ չի պահանջում: Բանն այն է, որ սև խոռոչը կլանում է իր վրա ընկած ողջ ճառագայթումը և ընդհանրապես չի ճառագայթում, եթե հաշվի չես առնում հիպոթետիկը։ Եթե ​​այս երևույթն ավելի մանրամասն դիտարկենք, ապա կարելի է ենթադրել, որ սև խոռոչների ներսում չկան գործընթացներ, որոնք հանգեցնում են էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տեսքով էներգիայի արտազատմանը։ Հետո եթե սև խոռոչը ճառագայթում է, ապա այն գտնվում է Հոքինգի սպեկտրում (որը համընկնում է տաքացած, բացարձակապես սև մարմնի սպեկտրի հետ): Սակայն, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, այս ճառագայթումը չի հայտնաբերվել, ինչը հուշում է սև խոռոչների ամբողջովին ցածր ջերմաստիճանի մասին:

Մեկ այլ ընդհանուր ընդունված տեսություն ասում է, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը բացարձակապես ի վիճակի չէ հեռանալ իրադարձությունների հորիզոնից: Ամենայն հավանականությամբ, ֆոտոնները (լույսի մասնիկները) չեն ձգվում զանգվածային առարկաներով, քանի որ, ըստ տեսության, նրանք իրենք զանգված չունեն: Այնուամենայնիվ, սև խոռոչը դեռևս «գրավում» է լույսի ֆոտոնները տարածություն-ժամանակի աղավաղման միջոցով։ Եթե ​​պատկերացնենք սև խոռոչը տարածության մեջ որպես մի տեսակ իջվածք տարածություն-ժամանակի հարթ մակերեսի վրա, ապա սև խոռոչի կենտրոնից կա որոշակի հեռավորություն, որին մոտենալով լույսն այլևս չի կարողանա հեռանալ նրանից։ Այսինքն, կոպիտ ասած, լույսը սկսում է «ընկնել» «փոսի» մեջ, որն անգամ «ներքև» չունի։

Բացի այդ, հաշվի առնելով գրավիտացիոն կարմիր շեղման ազդեցությունը, հնարավոր է, որ սև խոռոչի լույսը կորցնի իր հաճախականությունը՝ սպեկտրի երկայնքով տեղափոխվելով ցածր հաճախականության երկարալիք ճառագայթման շրջան, մինչև այն ամբողջությամբ կորցնի էներգիան:

Այսպիսով, սև խոռոչը սև է և, հետևաբար, դժվար է հայտնաբերել տիեզերքում:

Հայտնաբերման մեթոդներ

Դիտարկենք այն մեթոդները, որոնք աստղագետները օգտագործում են սև խոռոչը հայտնաբերելու համար.

Բացի վերը նշված մեթոդներից, գիտնականները հաճախ կապում են այնպիսի առարկաների, ինչպիսիք են սև խոռոչները և. Քվազարները տիեզերական մարմինների և գազերի մի քանի կլաստերներ են, որոնք Տիեզերքի ամենապայծառ աստղագիտական ​​առարկաներից են: Քանի որ դրանք համեմատաբար փոքր չափերի դեպքում ունեն լյումինեսցենտության բարձր ինտենսիվություն, հիմքեր կան ենթադրելու, որ այդ օբյեկտների կենտրոնը գերզանգվածային սև խոռոչ է, որը գրավում է շրջակա նյութը դեպի իրեն: Նման հզոր գրավիտացիոն ձգողության շնորհիվ ձգվող նյութն այնքան է տաքանում, որ ինտենսիվ ճառագայթում է։ Նման օբյեկտների հայտնաբերումը սովորաբար համեմատվում է սև խոռոչի հայտնաբերման հետ: Երբեմն քվազարները կարող են տաքացած պլազմայի շիթեր արձակել երկու ուղղությամբ՝ հարաբերական շիթեր։ Նման շիթերի (շիթերի) առաջացման պատճառները լիովին պարզ չեն, բայց դրանք, հավանաբար, պայմանավորված են ԲՀ-ի մագնիսական դաշտերի և ակրեցիոն սկավառակի փոխազդեցությամբ և չեն արտանետվում ուղղակի սև խոռոչից։

Շիթը M87 գալակտիկայում հարվածում է սև խոռոչի կենտրոնից

Ամփոփելով վերը նշվածը, կարելի է մոտիկից պատկերացնել՝ այն գնդաձև սև առարկա է, որի շուրջ պտտվում է ուժեղ տաքացած նյութը՝ ձևավորելով լուսավոր ակրեցիոն սկավառակ։

Սև անցքերի միաձուլում և բախում

Աստղաֆիզիկայի ամենահետաքրքիր երևույթներից մեկը սև խոռոչների բախումն է, որը նաև հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել աստղագիտական ​​նման զանգվածային մարմիններ։ Նման գործընթացները հետաքրքրում են ոչ միայն աստղաֆիզիկոսներին, քանի որ դրանք հանգեցնում են ֆիզիկոսների կողմից վատ ուսումնասիրված երևույթների: Ամենավառ օրինակըդա նախկինում նշված իրադարձությունն է, որը կոչվում է GW150914, երբ երկու սև խոռոչներ այնքան մոտեցան, որ փոխադարձ գրավիտացիոն ձգողության արդյունքում միաձուլվեցին մեկի մեջ։ Այս բախման կարևոր հետևանքը գրավիտացիոն ալիքների առաջացումն էր։

Գրավիտացիոն ալիքների սահմանման համաձայն՝ դրանք գրավիտացիոն դաշտի փոփոխություններ են, որոնք ալիքային ձևով տարածվում են զանգվածային շարժվող օբյեկտներից։ Երբ երկու նման առարկաներ մոտենում են միմյանց, նրանք սկսում են պտտվել ընդհանուր ծանրության կենտրոնի շուրջ։ Երբ նրանք մոտենում են միմյանց, մեծանում է նրանց պտույտը սեփական առանցքի շուրջ: Գրավիտացիոն դաշտի նման փոփոխական տատանումները ինչ-որ պահի կարող են ձևավորել մեկ հզոր գրավիտացիոն ալիք, որը կարող է տարածվել տիեզերքում միլիոնավոր լուսային տարիներ: Այսպիսով, 1,3 միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա տեղի ունեցավ երկու սև խոռոչների բախում, որը ձևավորեց հզոր գրավիտացիոն ալիք, որը Երկիր հասավ 2015 թվականի սեպտեմբերի 14-ին և գրանցվեց LIGO և VIRGO դետեկտորների կողմից:

Ինչպե՞ս են սև խոռոչները մահանում:

Ակնհայտորեն, որպեսզի սև խոռոչը դադարի գոյություն ունենալ, այն պետք է կորցնի իր ողջ զանգվածը: Այնուամենայնիվ, նրա սահմանման համաձայն, ոչինչ չի կարող լքել սև խոռոչը, եթե այն հատել է իր իրադարձությունների հորիզոնը: Հայտնի է, որ սովետական ​​տեսական ֆիզիկոս Վլադիմիր Գրիբովն առաջին անգամ նշել է սև խոռոչի կողմից մասնիկների արտանետման հնարավորության մասին խորհրդային մեկ այլ գիտնական Յակով Զելդովիչի հետ քննարկման ժամանակ։ Նա պնդում էր, որ քվանտային մեխանիկայի տեսանկյունից սև խոռոչն ի վիճակի է թունելային էֆեկտի միջոցով մասնիկներ արտանետել։ Հետագայում քվանտային մեխանիկայի օգնությամբ նա կառուցեց իր սեփական, փոքր-ինչ այլ տեսությունը՝ անգլիացի տեսական ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգը։ Այս երևույթի մասին կարող եք կարդալ ավելին։ Մի խոսքով, վակուումում կան, այսպես կոչված, վիրտուալ մասնիկներ, որոնք անընդհատ ծնվում են զույգերով և ոչնչացնում միմյանց՝ չշփվելով արտաքին աշխարհի հետ։ Բայց եթե նման զույգերը առաջանում են սև խոռոչի իրադարձության հորիզոնում, ապա ուժեղ ձգողականությունը հիպոթետիկորեն ի վիճակի է առանձնացնել դրանք՝ մի մասնիկն ընկնում է սև խոռոչի մեջ, իսկ մյուսը հեռանում է սև խոռոչից: Եվ քանի որ անցքից հեռացած մասնիկը կարելի է դիտարկել, և հետևաբար ունի դրական էներգիա, ապա փոսն ընկած մասնիկը պետք է ունենա բացասական էներգիա: Այսպիսով, սև խոռոչը կկորցնի իր էներգիան և կլինի էֆեկտ, որը կոչվում է սև խոռոչի գոլորշիացում:

Ըստ սև խոռոչի առկա մոդելների, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, քանի որ դրա զանգվածը նվազում է, նրա ճառագայթումն ավելի ինտենսիվ է դառնում։ Այնուհետև, սև խոռոչի գոյության վերջին փուլում, երբ այն կարող է կրճատվել մինչև քվանտային սև խոռոչի չափ, այն ճառագայթման տեսքով կարձակի հսկայական էներգիա, որը կարող է համարժեք լինել հազարների կամ նույնիսկ։ միլիոնավոր ատոմային ռումբեր: Այս իրադարձությունը ինչ-որ չափով հիշեցնում է սև խոռոչի պայթյունը, ինչպես նույն ռումբը։ Ըստ հաշվարկների՝ նախնադարյան սև խոռոչները կարող էին ծնվել Մեծ պայթյունի հետևանքով, և դրանցից նրանք, որոնց զանգվածը 10 12 կգ-ի կարգի է, պետք է գոլորշիացած լինեին և պայթեին մեր ժամանակներում։ Ինչևէ, այդպիսի պայթյուններ աստղագետները երբեք չեն տեսել:

Չնայած Հոքինգի առաջարկած մեխանիզմին սև խոռոչների ոչնչացման համար, Հոքինգի ճառագայթման հատկությունները պարադոքս են առաջացնում քվանտային մեխանիկայի շրջանակներում։ Եթե ​​սև խոռոչը կլանում է ինչ-որ մարմին, այնուհետև կորցնում է այդ մարմնի կլանման արդյունքում առաջացած զանգվածը, ապա, անկախ մարմնի բնույթից, սև խոռոչը չի տարբերվի նրանից, ինչ եղել է մինչև մարմնի կլանումը: Այս դեպքում մարմնի մասին տեղեկատվությունը ընդմիշտ կորչում է: Տեսական հաշվարկների տեսանկյունից սկզբնական մաքուր վիճակի վերածումը ստացված խառը («ջերմային») վիճակի չի համապատասխանում քվանտային մեխանիկայի ներկայիս տեսությանը։ Այս պարադոքսը երբեմն անվանում են տեղեկատվության անհետացում սև խոռոչում: Այս պարադոքսի իրական լուծումը երբեք չի գտնվել։ Պարադոքսի լուծման հայտնի տարբերակները.

• Հոքինգի տեսության անհամապատասխանությունը. Սա ենթադրում է սև խոռոչի ոչնչացման անհնարինությունը և դրա մշտական ​​աճը:
• Սպիտակ անցքերի առկայությունը. Այս դեպքում կլանված տեղեկատվությունը ոչ թե անհետանում է, այլ ուղղակի դուրս է նետվում մեկ այլ Տիեզերք։
• Քվանտային մեխանիկայի ընդհանուր ընդունված տեսության անհամապատասխանությունը:

Սև խոռոչի ֆիզիկայի չլուծված խնդիր

Դատելով այն ամենից, ինչ նկարագրվեց ավելի վաղ, սև խոռոչները, թեև դրանք ուսումնասիրվել են համեմատաբար երկար ժամանակ, դեռևս ունեն բազմաթիվ առանձնահատկություններ, որոնց մեխանիզմները դեռևս հայտնի չեն գիտնականներին։

• 1970 թվականին մի անգլիացի գիտնական ձեւակերպեց այսպես կոչված. «տիեզերական գրաքննության սկզբունք» - «Բնությունն ատում է մերկ եզակիությունը». Սա նշանակում է, որ եզակիությունը ձևավորվում է միայն տեսադաշտից թաքնված վայրերում, ինչպես սև խոռոչի կենտրոնը: Սակայն այս սկզբունքը դեռ ապացուցված չէ։ Կան նաև տեսական հաշվարկներ, որոնց համաձայն կարող է առաջանալ «մերկ» եզակիություն։
• Չի ապացուցվել նաև «առանց մազերի թեորեմը», ըստ որի սև խոռոչներն ունեն ընդամենը երեք պարամետր։
• Սև խոռոչի մագնիտոսֆերայի ամբողջական տեսությունը մշակված չէ:
• Գրավիտացիոն եզակիության բնույթն ու ֆիզիկան ուսումնասիրված չեն։
• Հստակ հայտնի չէ, թե ինչ է տեղի ունենում սև խոռոչի գոյության վերջին փուլում և ինչ է մնում դրա քվանտային քայքայվելուց հետո։

Հետաքրքիր փաստեր սև խոռոչների մասին

Ամփոփելով վերը նշվածը՝ կարող ենք առանձնացնել մի քանի հետաքրքիր և անսովոր հատկություններՍև խոռոչների բնույթը.

• Սև խոռոչներն ունեն ընդամենը երեք պարամետր՝ զանգված, էլեկտրական լիցք և անկյունային իմպուլս։ Այս մարմնի նման փոքր թվով բնութագրերի արդյունքում սա փաստող թեորեմը կոչվում է «առանց մազերի թեորեմ»։ Այստեղից էլ առաջացել է «սև խոռոչը մազ չունի» արտահայտությունը, ինչը նշանակում է, որ երկու սև խոռոչները բացարձակապես նույնական են, դրանց երեք պարամետրերը նույնն են։
• Սև խոռոչների խտությունը կարող է ավելի քիչ լինել, քան օդի խտությունը, իսկ ջերմաստիճանը մոտ է բացարձակ զրոյին։ Այստեղից կարելի է ենթադրել, որ սեւ խոռոչի առաջացումը տեղի է ունենում ոչ թե նյութի սեղմման, այլ որոշակի ծավալի մեջ մեծ քանակությամբ նյութի կուտակման արդյունքում։
• Սև խոռոչների կողմից կլանված մարմինների ժամանակը շատ ավելի դանդաղ է անցնում, քան արտաքին դիտորդի համար: Բացի այդ, կլանված մարմինները զգալիորեն ձգվում են սեւ խոռոչի ներսում, որը գիտնականներն անվանել են սպագետացում։
• Մեր գալակտիկայում կարող է լինել մոտ մեկ միլիոն սև անցք:
• Հավանաբար, յուրաքանչյուր գալակտիկայի կենտրոնում կա գերզանգվածային սև անցք:
• Ապագայում, ըստ տեսական մոդելի, Տիեզերքը կհասնի, այսպես կոչված, սև խոռոչների դարաշրջանին, երբ սև խոռոչները կդառնան Տիեզերքի գերիշխող մարմինները։

Սև անցքեր, մութ նյութ, մութ մատերիա... Սրանք, անկասկած, տիեզերքի ամենատարօրինակ և առեղծվածային առարկաներն են: Նրանց տարօրինակ հատկությունները կարող են հակասել տիեզերքի ֆիզիկայի օրենքներին և նույնիսկ գոյություն ունեցող իրականության բնույթին: Հասկանալու համար, թե ինչ են սև խոռոչները, գիտնականներն առաջարկում են «փոխել ուղենիշները», սովորել մտածել շրջանակից դուրս և կիրառել մի փոքր երևակայություն: Սև խոռոչները ձևավորվում են գերզանգվածային աստղերի միջուկներից, որոնք կարելի է բնութագրել որպես տարածության տարածք, որտեղ հսկայական զանգված է կենտրոնացած դատարկության մեջ, և ոչինչ, նույնիսկ լույսը, չի կարող խուսափել այնտեղ գրավիտացիոն գրավչությունից: Սա այն տարածքն է, որտեղ երկրորդ տիեզերական արագությունը գերազանցում է լույսի արագությունը: Եվ որքան մեծ է շարժման առարկան, այնքան ավելի արագ պետք է շարժվի, որպեսզի ազատվի իր ձգողականությունից: Սա հայտնի է որպես երկրորդ փախուստի արագություն:

Collier Encyclopedia-ն սև խոռոչն անվանում է տարածության տարածք, որն առաջացել է նյութի ամբողջական գրավիտացիոն փլուզման հետևանքով, որտեղ գրավիտացիոն գրավչությունն այնքան ուժեղ է, որ ոչ նյութը, ոչ լույսը, ոչ էլ տեղեկատվության այլ կրիչները չեն կարող լքել այն: Հետևաբար, սև խոռոչի ինտերիերը պատճառականորեն կապ չունի մնացած տիեզերքի հետ. Սև խոռոչի ներսում տեղի ունեցող ֆիզիկական գործընթացները չեն կարող ազդել դրանից դուրս գտնվող գործընթացների վրա: Սև խոռոչը շրջապատված է միակողմանի թաղանթի հատկությամբ մակերևույթով. նյութը և ճառագայթումը դրա միջով ազատորեն ընկնում են սև խոռոչի մեջ, բայց այնտեղից ոչինչ չի կարող փախչել: Այս մակերեսը կոչվում է «իրադարձությունների հորիզոն»։

Հայտնաբերման պատմություն

Սև խոռոչները, որոնք կանխատեսվել են հարաբերականության ընդհանուր տեսության կողմից (1915 թվականին Էյնշտեյնի կողմից առաջարկված գրավիտացիայի տեսությունը) և այլն, ավելի շատ են. ժամանակակից տեսություններԳրավիտացիան մաթեմատիկորեն հիմնավորվել է Ռ. Օպենհայմերի և Հ. Սնայդերի կողմից 1939թ.-ին: Բայց այս օբյեկտների շրջակայքում տարածության և ժամանակի հատկություններն այնքան անսովոր էին, որ աստղագետներն ու ֆիզիկոսները 25 տարի լուրջ չէին ընդունում դրանք: Այնուամենայնիվ, 1960-ականների կեսերին աստղագիտական ​​հայտնագործությունները ստիպեցին մեզ դիտարկել սև խոռոչները որպես հնարավոր ֆիզիկական իրականություն: Նոր հայտնագործություններն ու ուսումնասիրությունները կարող են հիմնովին փոխել տարածության և ժամանակի մեր պատկերացումները՝ լույս սփռելով միլիարդավոր տիեզերական առեղծվածների վրա:

Սև անցքերի ձևավորում

Մինչև աստղի ինտերիերում ջերմամիջուկային ռեակցիաները տեղի են ունենում, դրանք պահպանում են բարձր ջերմաստիճան և ճնշում՝ կանխելով աստղի փլուզումը սեփական ձգողության ազդեցության տակ։ Սակայն ժամանակի ընթացքում միջուկային վառելիքը սպառվում է, և աստղը սկսում է փոքրանալ: Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ եթե աստղի զանգվածը չի գերազանցում արևի երեք զանգվածը, ապա նա կհաղթի «գրավիտացիայի հետ ճակատամարտում». սպիտակ թզուկ կամ նեյտրոնային աստղ: Բայց եթե աստղի զանգվածը երեքից ավելի արեգակնային է, ապա ոչինչ չի կարող կանգնեցնել նրա աղետալի փլուզումը և այն արագորեն կանցնի իրադարձությունների հորիզոնի տակ՝ դառնալով սև խոռոչ։

Արդյո՞ք սև խոռոչը բլիթ փոս է:

Այն, ինչ լույս չի արձակում, դժվար է տեսնել: Սև խոռոչ փնտրելու եղանակներից մեկը տարածաշրջանների որոնումն է բաց տարածություն, որոնք ունեն մեծ զանգված և գտնվում են մութ տարածության մեջ։ Այս տեսակի օբյեկտներ փնտրելիս աստղագետները դրանք հայտնաբերել են երկու հիմնական ոլորտներում՝ գալակտիկաների կենտրոններում և մեր Գալակտիկայի երկակի աստղային համակարգերում: Ընդհանուր առմամբ, ինչպես ենթադրում են գիտնականները, կան տասնյակ միլիոնավոր նման օբյեկտներ։

Ներկայումս սև խոռոչը այլ տիպի առարկաներից տարբերելու միակ հուսալի միջոցը օբյեկտի զանգվածն ու չափը չափելն է և նրա շառավիղը համեմատելն է։

Յուրաքանչյուր մարդ, ով վաղ թե ուշ ծանոթանում է աստղագիտության հետ, մեծ հետաքրքրություն է զգում տիեզերքի ամենաառեղծվածային օբյեկտների՝ սև խոռոչների նկատմամբ: Սրանք խավարի իսկական վարպետներն են, որոնք ունակ են «կուլ տալ» մոտակայքով անցնող ցանկացած ատոմ և թույլ չտալ, որ նույնիսկ լույսը փախչի. նրանց գրավչությունն այնքան հզոր է։ Այս առարկաները իսկական մարտահրավեր են ֆիզիկոսների և աստղագետների համար: Առաջինները դեռևս չեն կարողանում հասկանալ, թե ինչ է կատարվում սև խոռոչի մեջ ընկած նյութի հետ, իսկ երկրորդները, թեև տիեզերքի ամենաէներգետիկ երևույթները բացատրում են սև խոռոչների առկայությամբ, երբեք հնարավորություն չեն ունեցել դիտարկել դրանցից որևէ մեկին։ ուղղակիորեն։ Մենք կխոսենք այս ամենահետաքրքիր երկնային օբյեկտների մասին, կպարզենք, թե ինչ է արդեն հայտնաբերվել և ինչ մնում է իմանալ գաղտնիության վարագույրը վերացնելու համար:

Ի՞նչ է սև խոռոչը:

«Սև անցք» անվանումը (անգլերեն՝ black hole) առաջարկվել է 1967 թվականին ամերիկացի տեսական ֆիզիկոս Ջոն Արչիբալդ Ուիլերի կողմից (տես ձախ կողմում գտնվող լուսանկարը)։ Այն ծառայում էր երկնային մարմնի նշանակմանը, որի ձգողականությունն այնքան ուժեղ է, որ նույնիսկ լույսն ինքն իրեն չի թողնում: Հետեւաբար, այն «սեւ» է, քանի որ լույս չի արձակում։

անուղղակի դիտարկումներ

Սա է նման առեղծվածի պատճառը. քանի որ սև խոռոչները չեն փայլում, մենք չենք կարող դրանք ուղղակիորեն տեսնել և ստիպված ենք դրանք փնտրել և ուսումնասիրել՝ օգտագործելով միայն անուղղակի ապացույցներ, որ դրանց գոյությունը թողնում է շրջակա տարածության մեջ: Այլ կերպ ասած, եթե սև խոռոչը կլանում է աստղը, մենք չենք կարող տեսնել սև խոռոչը, բայց կարող ենք դիտել նրա հզոր գրավիտացիոն դաշտի կործանարար ազդեցությունը:

Լապլասի ինտուիցիան

Չնայած այն հանգամանքին, որ «սև անցք» արտահայտությունը վերաբերում է աստղի էվոլյուցիայի հիպոթետիկ վերջնական փուլին, որն ինքն իրեն փլուզվել է գրավիտացիայի ազդեցության տակ, հայտնվել է համեմատաբար վերջերս, նման մարմինների գոյության հնարավորության գաղափարն առաջացել է. ավելի քան երկու դար առաջ: Անգլիացի Ջոն Միշելը և ֆրանսիացի Պիեռ-Սիմոն դե Լապլասը ինքնուրույն ենթադրեցին «անտեսանելի աստղերի» գոյությունը. մինչդեռ դրանք հիմնված էին դինամիկայի և օրենքի սովորական օրենքների վրա ձգողականությունՆյուտոն. Այսօր սև անցքերը ստացան իրենց ճիշտ նկարագրությունհիմնված ընդհանուր տեսությունԷյնշտեյնի հարաբերականությունը.

Իր «Աշխարհի համակարգի հաշիվը» (1796) աշխատությունում Լապլասը գրել է. Փայլող աստղնույն խտությունը, ինչ Երկիրը, որի տրամագիծը 250 անգամ գերազանցում է Արեգակի տրամագիծը, իր գրավիտացիոն ձգողականության պատճառով թույլ չի տա, որ լույսի ճառագայթները հասնեն մեզ: Հետևաբար, հնարավոր է, որ ամենամեծ և ամենապայծառ երկնային մարմիններն այս պատճառով անտեսանելի լինեն:

Անհաղթ ձգողականություն

Լապլասի գաղափարի հիմքում ընկած էր փախուստի արագություն (երկրորդ տիեզերական արագություն) հասկացությունը։ Սև խոռոչն այնքան խիտ օբյեկտ է, որ նրա գրավչությունն ի վիճակի է զսպել նույնիսկ լույսը, որը զարգացնում է բնության մեջ ամենաբարձր արագությունը (գրեթե 300,000 կմ/վ): Գործնականում սև անցքից փախչելու համար անհրաժեշտ է լույսի արագությունից ավելի արագություն, բայց դա անհնար է:

Սա նշանակում է, որ նման աստղը անտեսանելի կլինի, քանի որ նույնիսկ լույսը չի կարողանա հաղթահարել իր հզոր ձգողականությունը: Այս փաստը Էյնշտեյնը բացատրել է գրավիտացիոն դաշտի ազդեցության տակ լույսի շեղման ֆենոմենի միջոցով։ Իրականում, սև խոռոչի մոտ տարածություն-ժամանակն այնքան կոր է, որ լույսի ճառագայթների ուղիները նույնպես փակվում են իրենց վրա։ Արեգակը սև խոռոչի վերածելու համար մենք պետք է նրա ամբողջ զանգվածը կենտրոնացնենք 3 կմ շառավղով գնդակի մեջ, իսկ Երկիրը պետք է վերածվի 9 մմ շառավղով գնդակի։

Սև անցքերի տեսակները

Մոտ տասը տարի առաջ դիտարկումները ենթադրում էին երկու տեսակի սև խոռոչների գոյություն՝ աստղային, որի զանգվածը համեմատելի է Արեգակի զանգվածին կամ փոքր-ինչ գերազանցում է այն, և գերզանգվածային, որի զանգվածը մի քանի հարյուր հազարից մինչև միլիոնավոր արեգակնային զանգված է: Այնուամենայնիվ, համեմատաբար վերջերս, բարձր լուծաչափով ռենտգենյան պատկերներ և սպեկտրներ ստացվեցին արհեստական ​​արբանյակներինչպիսիք են «Չանդրան» և «ՀՄՄ-Նյուտոնը», առաջին պլան են բերել սև խոռոչի երրորդ տեսակը՝ միջին մեծության զանգվածով, որը գերազանցում է Արեգակի զանգվածը հազարավոր անգամներ։

աստղային սև անցքեր

Աստղային սև անցքերի մասին հայտնի դարձավ ավելի վաղ, քան մյուսները: Նրանք ձևավորվում են, երբ բարձր զանգված ունեցող աստղը գտնվում է իր վերջում էվոլյուցիոն ճանապարհվերջանում է միջուկային վառելիքից և ինքն իրեն փլուզվում սեփական գրավիտացիայի պատճառով: Աստղաբեկ պայթյունը (այս երևույթը հայտնի է որպես «սուպերնովայի պայթյուն») աղետալի հետևանքներ է ունենում. եթե աստղի միջուկը գերազանցում է Արեգակի զանգվածը ավելի քան 10 անգամ, ապա ոչ. միջուկային էներգիաչկարողանալով դիմակայել գրավիտացիոն փլուզմանը, որը կարող է հանգեցնել սև խոռոչի:

Գերզանգվածային սև խոռոչներ

Գերզանգվածային սև խոռոչները, որոնք առաջին անգամ նշվել են որոշ ակտիվ գալակտիկաների միջուկներում, ունեն այլ ծագում։ Նրանց ծննդյան վերաբերյալ կան մի քանի վարկածներ. աստղային սև խոռոչ, որը միլիոնավոր տարիներ կլանում է իրեն շրջապատող բոլոր աստղերը. սև անցքերի միաձուլված կլաստեր; գազի հսկայական ամպ, որը փլվում է անմիջապես սև խոռոչի մեջ: Այս սև խոռոչները տիեզերքի ամենաէներգետիկ օբյեկտներից են: Նրանք գտնվում են շատ շատ գալակտիկաների կենտրոններում, եթե ոչ բոլորը: Մեր Գալաքսիում նույնպես այսպիսի սև անցք կա։ Երբեմն նման սեւ խոռոչի առկայության պատճառով այդ գալակտիկաների միջուկները շատ պայծառ են դառնում։ Կենտրոնում սև անցքերով գալակտիկաները, որոնք շրջապատված են մեծ քանակությամբ անկումային նյութով և, հետևաբար, ունակ են արտադրել հսկայական էներգիա, կոչվում են «ակտիվ», իսկ դրանց միջուկները՝ «ակտիվ գալակտիկական միջուկներ» (AGN): Օրինակ, քվազարները (մեզնից ամենահեռավոր տիեզերական օբյեկտները, որոնք հասանելի են մեր դիտարկմանը) ակտիվ գալակտիկաներ են, որոնցում մենք տեսնում ենք միայն շատ պայծառ միջուկ:

Միջին և «մինի»

Մեկ այլ առեղծված մնում են միջին զանգվածի սև խոռոչները, որոնք, ըստ վերջին ուսումնասիրությունների, կարող են լինել որոշ գլոբուլային կլաստերների կենտրոնում, ինչպիսիք են M13-ը և NCC 6388-ը: Շատ աստղագետներ թերահավատորեն են վերաբերվում այդ օբյեկտներին, սակայն որոշները: վերջին հետազոտությունըենթադրում են միջին չափի սև խոռոչների առկայություն նույնիսկ մեր գալակտիկայի կենտրոնի մոտ: Անգլիացի ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգը նույնպես տեսական ենթադրություն է առաջ քաշել չորրորդ տեսակի սև խոռոչի գոյության մասին՝ ընդամենը մեկ միլիարդ տոննա զանգվածով «մինի փոս» (որը մոտավորապես հավասար է մեծ լեռան զանգվածին): Խոսքը վերաբերում էառաջնային օբյեկտների մասին, այսինքն՝ նրանց, որոնք հայտնվել են Տիեզերքի կյանքի առաջին պահերին, երբ ճնշումը դեռ շատ բարձր էր։ Սակայն նրանց գոյության ոչ մի հետք դեռ չի հայտնաբերվել։

Ինչպես գտնել սև անցք

Ընդամենը մի քանի տարի առաջ լույս վառվեց սև անցքերի վրա: Մշտապես կատարելագործվող գործիքների և տեխնոլոգիաների շնորհիվ (և՛ ցամաքային, և՛ տիեզերական) այս օբյեկտները դառնում են ավելի ու ավելի քիչ առեղծվածային. ավելի ճիշտ, նրանց շրջապատող տարածությունը դառնում է ավելի քիչ խորհրդավոր: Իրոք, քանի որ սև խոռոչն ինքնին անտեսանելի է, մենք կարող ենք ճանաչել այն միայն այն դեպքում, եթե այն շրջապատված է բավականաչափ նյութով (աստղեր և տաք գազ), որոնք պտտվում են նրա շուրջը փոքր հեռավորության վրա:

Կրկնակի համակարգերի դիտում

Որոշ աստղային սև խոռոչներ են հայտնաբերվել՝ դիտելով աստղի ուղեծրային շարժումը անտեսանելի ուղեկիցի շուրջ կրկնակի համակարգ. Մոտ երկուական համակարգերը (այսինքն՝ բաղկացած երկու աստղերից շատ մոտ միմյանցից), որոնցում ուղեկիցներից մեկն անտեսանելի է, աստղաֆիզիկոսների դիտման սիրված առարկան են, որոնք փնտրում են սև խոռոչներ։

Սև խոռոչի (կամ նեյտրոնային աստղի) առկայության ցուցանիշը ռենտգենյան ճառագայթների ուժեղ արտանետումն է, որն առաջացել է բարդ մեխանիզմով, որը սխեմատիկորեն կարելի է նկարագրել հետևյալ կերպ. Իր հզոր ձգողության շնորհիվ սև խոռոչը կարող է նյութը պոկել ուղեկից աստղից. այս գազը տարածվում է հարթ սկավառակի տեսքով և պարուրաձև ընկնում սև խոռոչի մեջ։ Ընկնող գազի մասնիկների բախումից առաջացող շփումը սկավառակի ներքին շերտերը տաքացնում է մի քանի միլիոն աստիճանի, ինչը ռենտգենյան ճառագայթների հզոր արտանետում է առաջացնում։

Դիտարկումներ ռենտգենյան ճառագայթներ

Մեր Գալակտիկայի և հարևան գալակտիկաների օբյեկտների ռենտգենյան դիտարկումները, որոնք իրականացվել են մի քանի տասնամյակ, հնարավորություն են տվել հայտնաբերել կոմպակտ երկուական աղբյուրներ, որոնցից մոտ մեկ տասնյակը սև խոռոչի թեկնածուներ պարունակող համակարգեր են: Հիմնական խնդիրը անտեսանելի երկնային մարմնի զանգվածը որոշելն է։ Զանգվածի արժեքը (թեև ոչ շատ ճշգրիտ) կարելի է գտնել՝ ուսումնասիրելով ուղեկցողի շարժումը կամ, ինչը շատ ավելի դժվար է, չափելով ինտենսիվությունը։ ռենտգեն ճառագայթումընկնող նյութ. Այս ինտենսիվությունը կապված է մարմնի զանգվածի հետ հավասարման միջոցով, որի վրա ընկնում է այս նյութը։

Նոբելյան մրցանակակիր

Նման մի բան կարելի է ասել բազմաթիվ գալակտիկաների միջուկներում նկատված գերզանգվածային սև խոռոչների մասին, որոնց զանգվածները գնահատվում են սև խոռոչ ընկնող գազի ուղեծրային արագությունները չափելով։ Այս դեպքում, որը պայմանավորված է շատ մեծ օբյեկտի հզոր գրավիտացիոն դաշտով, գալակտիկաների կենտրոնում պտտվող գազային ամպերի արագության արագ աճը բացահայտվում է ռադիոտիրույթում, ինչպես նաև օպտիկական ճառագայթների դիտարկումներով: Ռենտգենյան ճառագայթների տիրույթում կատարված դիտարկումները կարող են հաստատել էներգիայի ավելացած արտազատումը, որն առաջացել է նյութի սև խոռոչի մեջ ընկնելու հետևանքով: Ռենտգենյան ճառագայթների հետազոտությունը 1960-ականների սկզբին սկսեց իտալացի Ռիկարդո Ջակոնին, ով աշխատում էր ԱՄՆ-ում։ Նա արժանացել է Նոբելյան մրցանակի 2002 թվականին՝ ի նշան աստղաֆիզիկայի իր բեկումնային ավանդի, որը հանգեցրեց տիեզերքում ռենտգենյան աղբյուրների հայտնաբերմանը։

Cygnus X-1՝ առաջին թեկնածուն

Մեր Գալակտիկան պաշտպանված չէ սև խոռոչի թեկնածու օբյեկտների առկայությունից: Բարեբախտաբար, այս օբյեկտներից ոչ մեկն այնքան մոտ չէ մեզ, որ վտանգ ներկայացնի Երկրի կամ գոյության համար. Արեգակնային համակարգ. Չնայած մեծ թվովՆշված կոմպակտ ռենտգեն աղբյուրները (և սրանք ամենահավանական թեկնածուներն են այնտեղ սև խոռոչներ գտնելու համար), մենք վստահ չենք, որ դրանք իրականում պարունակում են սև խոռոչներ: Այս աղբյուրներից միակը, որը չունի այլընտրանքային տարբերակ, սերտ երկուական Cygnus X-1-ն է, այսինքն՝ ամենապայծառ ռենտգեն աղբյուրը Cygnus համաստեղությունում։

զանգվածային աստղեր

Այս համակարգը, որն ունի 5,6 օր ուղեծրային շրջան, բաղկացած է շատ վառ կապույտ աստղից մեծ չափս(դրա տրամագիծը 20 անգամ մեծ է արեգակից, իսկ զանգվածը՝ մոտ 30 անգամ), հեշտությամբ կարելի է տարբերակել նույնիսկ ձեր աստղադիտակում, և անտեսանելի երկրորդ աստղը, որի զանգվածը գնահատվում է արևի մի քանի զանգվածով (մինչև 10): Մեզնից 6500 լուսատարի հեռավորության վրա գտնվող երկրորդ աստղը հիանալի տեսանելի կլիներ, եթե այն լիներ սովորական աստղ: Դրա անտեսանելիությունը, համակարգի հզոր ռենտգենյան ճառագայթները և, վերջապես, դրա զանգվածի գնահատումը ստիպում են աստղագետների մեծամասնությանը ենթադրել, որ սա աստղային սև խոռոչի առաջին հաստատված հայտնագործությունն է:

Կասկածներ

Այնուամենայնիվ, կան նաև թերահավատներ. Նրանց թվում է սեւ խոռոչների խոշորագույն հետազոտողներից մեկը՝ ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգը։ Նա նույնիսկ խաղադրույք կատարեց իր ամերիկացի գործընկեր Քիլ Թորնի հետ, որը Cygnus X-1-ը սև խոռոչի դասակարգման ուժեղ կողմնակիցն էր։

Cygnus X-1 օբյեկտի բնույթի շուրջ վեճը Հոքինգի միակ խաղադրույքը չէ: Մի քանի ինը տարի նվիրելուց հետո տեսական հետազոտությունսև խոռոչներ, նա համոզվեց այս առեղծվածային օբյեկտների մասին իր նախկին պատկերացումների սխալ լինելու մեջ: Մասնավորապես, Հոքինգը ենթադրեց, որ նյութը սև խոռոչի մեջ ընկնելուց հետո անհետանում է ընդմիշտ, և դրա հետ մեկտեղ անհետանում է նրա ողջ տեղեկատվական ուղեբեռը: Նա այնքան վստահ էր դրանում, որ 1997 թվականին իր ամերիկացի գործընկեր Ջոն Պրեսքիլի հետ խաղադրույք կատարեց այս թեմայով։

Սխալն ընդունելը

2004 թվականի հուլիսի 21-ին Դուբլինում Հարաբերականության կոնգրեսում իր ելույթում Հոքինգը խոստովանեց, որ Պրեսքիլը ճիշտ էր։ Սև խոռոչները չեն հանգեցնում ամբողջական անհետացումնյութեր. Ավելին, նրանք ունեն որոշակի տեսակի «հիշողություն». Դրանց ներսում կարող են լավ պահպանվել իրենց կլանածի հետքերը: Այսպիսով, «գոլորշիանալով» (այսինքն՝ քվանտային էֆեկտի պատճառով դանդաղ ճառագայթում արձակելով) նրանք կարող են այդ տեղեկատվությունը վերադարձնել մեր Տիեզերք։

Սև անցքեր գալակտիկայում

Աստղագետները դեռ շատ կասկածներ ունեն մեր Գալակտիկայում աստղային սև խոռոչների առկայության վերաբերյալ (ինչպես այն, որը պատկանում է Cygnus X-1 երկուական համակարգին); բայց շատ ավելի քիչ կասկածներ կան գերզանգվածային սև խոռոչների վերաբերյալ:

Կենտրոնում

Մեր գալակտիկայում կա առնվազն մեկ գերզանգվածային սև անցք: Նրա աղբյուրը, որը հայտնի է Աղեղնավոր A* անունով, գտնվում է Ծիր Կաթինի հարթության կենտրոնում: Նրա անունը բացատրվում է նրանով, որ դա Աղեղնավոր համաստեղության ամենահզոր ռադիոաղբյուրն է։ Հենց այս ուղղությամբ են գտնվում մեր գալակտիկական համակարգի և՛ երկրաչափական, և՛ ֆիզիկական կենտրոնները։ Մեզնից մոտ 26000 լուսատարի հեռավորության վրա գտնվող գերզանգվածային սև խոռոչը, որը կապված է ռադիոալիքների աղբյուրի հետ՝ Աղեղնավոր A *, ունի մոտ 4 միլիոն արևի զանգված, որը պարփակված է տարածության մեջ, որի ծավալը համեմատելի է արեգակնային համակարգի ծավալը. Նրա հարաբերական մոտ լինելը մեզ (այս գերզանգվածային սև խոռոչը, անկասկած, Երկրին ամենամոտն է) ստիպել է օբյեկտը հայտնվել հատկապես խորը հետազոտության տակ Չանդրա տիեզերական աստղադիտարանի կողմից վերջին տարիներին: Պարզվել է, մասնավորապես, որ այն նաև ռենտգենյան ճառագայթների հզոր աղբյուր է (բայց ոչ այնքան հզոր, որքան ակտիվ գալակտիկական միջուկների աղբյուրները)։ Աղեղնավոր A*-ը կարող է լինել միլիոնավոր կամ միլիարդավոր տարիներ առաջ մեր Գալակտիկայի ակտիվ միջուկի քնած մնացորդը:

Երկրորդ սև փոս?

Այնուամենայնիվ, որոշ աստղագետներ կարծում են, որ մեր Գալակտիկայի մեջ կա ևս մեկ անակնկալ. Խոսքը միջին զանգվածի երկրորդ սև խոռոչի մասին է, որը միասին է պահում երիտասարդ աստղերի կլաստերը և թույլ չի տալիս նրանց ընկնել գերզանգվածային սև խոռոչի մեջ, որը գտնվում է հենց Գալակտիկայի կենտրոնում: Ինչպե՞ս կարող է լինել, որ նրանից մեկ լուսային տարուց պակաս հեռավորության վրա կարող է լինել աստղային կուտակում, որի տարիքը հազիվ հասել է 10 միլիոն տարվա, այսինքն՝ աստղագիտական ​​չափանիշներով, շատ երիտասարդ: Հետազոտողների կարծիքով՝ պատասխանը կայանում է նրանում, որ կլաստերը այնտեղ չի ծնվել (կենտրոնական սև խոռոչի շրջակա միջավայրը չափազանց թշնամական է աստղերի ձևավորման համար), այլ այնտեղ «գծվել է»՝ ներսում երկրորդ սև խոռոչի առկայության պատճառով։ այն, որն ունի միջին արժեքների զանգված։

Ուղեծրի մեջ

Կլաստերի առանձին աստղերը, որոնք գրավվել են գերզանգվածային սև խոռոչի կողմից, սկսեցին շարժվել դեպի գալակտիկական կենտրոն: Այնուամենայնիվ, տիեզերքում ցրվելու փոխարեն, նրանք մնում են միասին՝ կլաստերի կենտրոնում գտնվող երկրորդ սև խոռոչի ձգողականության պատճառով: Այս սև խոռոչի զանգվածը կարելի է գնահատել մի ամբողջ աստղակույտ «շղթայի վրա» պահելու ունակությամբ։ Միջին չափի սև խոռոչը, ըստ երևույթին, կպտտվի կենտրոնական սև խոռոչի շուրջը մոտ 100 տարի հետո: Սա նշանակում է, որ երկար տարիների երկարաժամկետ դիտարկումները թույլ կտան «տեսնել» այն։

Սև անցքերը միակ տիեզերական մարմիններն են, որոնք ունակ են լույսը գրավել ձգողության ուժով: Նրանք նաև տիեզերքի ամենամեծ օբյեկտներն են: Մենք ամենայն հավանականությամբ շուտով չենք իմանա, թե ինչ է կատարվում նրանց իրադարձությունների հորիզոնի մոտ (հայտնի է որպես «անվերադարձի կետ»): Սրանք մեր աշխարհի ամենաառեղծվածային վայրերն են, որոնց մասին, չնայած տասնամյակների հետազոտություններին, մինչ այժմ շատ քիչ բան է հայտնի։ Այս հոդվածը պարունակում է 10 փաստ, որոնք կարելի է անվանել ամենահետաքրքիրը։

Սև անցքերը չեն ծծում նյութը:

Շատերը մտածում են սև խոռոչի մասին որպես մի տեսակ «տիեզերական փոշեկուլ», որը ձգում է շրջակա տարածությունը: Իրականում, սև խոռոչները սովորական տիեզերական օբյեկտներ են, որոնք ունեն բացառիկ ուժեղ գրավիտացիոն դաշտ։

Եթե ​​Արեգակի տեղում նույն չափի սև անցք առաջանար, Երկիրը դեպի ներս չէր քաշվի, այն կպտտվեր նույն ուղեծրով, ինչ այսօր։ Սև խոռոչների մոտ գտնվող աստղերը կորցնում են իրենց զանգվածի մի մասը աստղային քամու տեսքով (դա տեղի է ունենում ցանկացած աստղի գոյության ժամանակ), և սև խոռոչները կլանում են միայն այս նյութը։

Սև խոռոչների գոյությունը կանխատեսել է Կարլ Շվարցշիլդը

Կարլ Շվարցշիլդն առաջինն էր, ով կիրառեց Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը՝ արդարացնելու «անվերադարձ կետի» գոյությունը։ Ինքը՝ Էյնշտեյնը, չէր մտածում սև խոռոչների մասին, թեև նրա տեսությունը հնարավորություն է տալիս կանխատեսել դրանց գոյությունը։

Շվարցշիլդն իր առաջարկն արեց 1915 թվականին, հենց այն բանից հետո, երբ Էյնշտեյնը հրապարակեց իր հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը։ Հենց այդ ժամանակ առաջացավ «Շվարցշիլդի շառավիղ» տերմինը, մի արժեք, որը ցույց է տալիս, թե որքան պետք է սեղմես առարկան, որպեսզի այն դարձնես սև խոռոչ:

Տեսականորեն ամեն ինչ կարող է դառնալ սև անցք։ բավականսեղմում. Որքան ավելի խիտ է օբյեկտը, այնքան ավելի ուժեղ է նրա ստեղծած գրավիտացիոն դաշտը: Օրինակ, Երկիրը կդառնա սև խոռոչ, եթե գետնանուշի չափ իր զանգվածն ունենար:

Սև խոռոչները կարող են նոր տիեզերքներ առաջացնել

Այն միտքը, որ սև խոռոչները կարող են նոր տիեզերքներ առաջացնել, անհեթեթ է թվում (մանավանդ, որ մենք դեռ վստահ չենք այլ տիեզերքների գոյության մասին): Այնուամենայնիվ, նման տեսություններն ակտիվորեն մշակվում են գիտնականների կողմից։

Այս տեսություններից մեկի շատ պարզեցված տարբերակը հետևյալն է. Մեր աշխարհը բացառիկ բարենպաստ պայմաններ ունի իր մեջ կյանքի առաջացման համար։ Եթե ​​ֆիզիկական հաստատուններից որևէ մեկը թեկուզ աննշան փոխվեր, մենք այս աշխարհում չէինք լինի: Սև խոռոչների եզակիությունը գերազանցում է ֆիզիկայի սովորական օրենքները և կարող է (գոնե տեսականորեն) առաջացնել մի նոր տիեզերք, որը կտարբերվի մեզանից:

Սև անցքերը կարող են ձեզ (և ցանկացած բան) վերածել սպագետտի

Սև անցքերը ձգում են իրենց մոտ գտնվող առարկաները: Այս առարկաները սկսում են նմանվել սպագետտի (նույնիսկ հատուկ տերմին կա՝ «սպագետիացում»)։

Դա պայմանավորված է գրավիտացիայի աշխատանքի եղանակով: Այս պահին ձեր ոտքերը ավելի մոտ են Երկրի կենտրոնին, քան ձեր գլուխը, ուստի դրանք ավելի ուժեղ են քաշվում։ Սև խոռոչի մակերեսին ձգողականության տարբերությունը սկսում է աշխատել ձեր դեմ: Ոտքերն ավելի ու ավելի արագ են ձգվում դեպի սև անցքի կենտրոնը, այնպես որ իրանի վերին կեսը չի կարողանում հետ պահել դրանցից։ Արդյունք՝ սպագետացում:

Սև անցքերը ժամանակի ընթացքում գոլորշիանում են

Սև անցքերը ոչ միայն կլանում են աստղային քամին, այլև գոլորշիանում: Այս երևույթը հայտնաբերվել է 1974 թվականին և ստացել Հոքինգի ճառագայթում (հայտնագործությունը կատարած Սթիվեն Հոքինգի անունով)։

Ժամանակի ընթացքում սև խոռոչը կարող է այս ճառագայթման հետ միասին իր ամբողջ զանգվածը տալ շրջակա տարածություն և անհետանալ:

Սև անցքերը դանդաղեցնում են ժամանակը իրենց շուրջը

Երբ մոտենում եք իրադարձությունների հորիզոնին, ժամանակը դանդաղում է: Հասկանալու համար, թե ինչու է դա տեղի ունենում, մենք պետք է դիմենք «երկվորյակ պարադոքսին». մտածողության փորձ, հաճախ օգտագործվում է Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության հիմունքները լուսաբանելու համար։

Երկվորյակ եղբայրներից մեկը մնում է Երկրի վրա, իսկ մյուսը թռչում է տիեզերք ճանապարհորդելու՝ շարժվելով լույսի արագությամբ։ Վերադառնալով Երկիր՝ երկվորյակը հայտնաբերում է, որ եղբայրը իրենից ավելի է ծերացել, քանի որ լույսի արագությանը մոտ արագությամբ շարժվելիս ժամանակն ավելի դանդաղ է անցնում։

Երբ մոտենում եք սև խոռոչի իրադարձությունների հորիզոնին, դուք կշարժվեք այնպիսի մեծ արագությամբ, որ ժամանակը ձեզ համար կդանդաղի:

Սև անցքերը ամենաառաջադեմ էլեկտրակայաններն են

Սև անցքերը ավելի լավ էներգիա են արտադրում, քան Արևը և մյուս աստղերը: Դա պայմանավորված է նրանց շուրջ պտտվող գործով։ Մեծ արագությամբ հաղթահարելով իրադարձությունների հորիզոնը՝ սև խոռոչի ուղեծրի նյութը տաքացվում է մինչև ծայրահեղ բարձր ջերմաստիճան: Սա կոչվում է սև մարմնի ճառագայթում:

Համեմատության համար նշենք, որ միջուկային միաձուլման ժամանակ նյութի 0,7%-ը վերածվում է էներգիայի։ Սև խոռոչի մոտ նյութի 10%-ը դառնում է էներգիա։

Սև անցքերը աղավաղում են տարածությունը իրենց շուրջը

Տիեզերքը կարելի է պատկերացնել որպես ձգված ռետինե ժապավեն, որի վրա գծված են գծեր: Եթե ​​որևէ առարկա դնեք ափսեի վրա, այն կփոխի իր ձևը: Սև անցքերը նույն կերպ են աշխատում: Նրանց ծայրահեղ զանգվածը ձգում է ամեն ինչ, ներառյալ լույսը (որի ճառագայթները, շարունակելով անալոգիան, կարելի է անվանել գծեր ափսեի վրա):

Սև խոռոչները սահմանափակում են տիեզերքի աստղերի քանակը

Աստղերն առաջանում են գազային ամպերից։ Որպեսզի աստղերի ձևավորումը սկսվի, ամպը պետք է սառչի:

Սև մարմինների ճառագայթումը կանխում է գազային ամպերի սառչումը և կանխում աստղերի առաջացումը:

Տեսականորեն ցանկացած առարկա կարող է դառնալ սև անցք։

Մեր Արեգակի և սև խոռոչի միջև միակ տարբերությունը ձգողականության ուժն է: Այն շատ ավելի ուժեղ է սև խոռոչի կենտրոնում, քան աստղի կենտրոնում: Եթե ​​մեր Արեգակը սեղմվեր մոտ հինգ կիլոմետր տրամագծով, ապա այն կարող էր լինել սև անցք:

Տեսականորեն ամեն ինչ կարող է դառնալ սև անցք։ Գործնականում մենք գիտենք, որ սև խոռոչներն առաջանում են միայն հսկայական աստղերի փլուզման արդյունքում՝ գերազանցելով Արեգակի զանգվածը 20-30 անգամ։

Ս.ՏՐԱՆԿՈՎՍԿԻ

Ժամանակակից ֆիզիկայի և աստղաֆիզիկայի ամենակարևոր և հետաքրքիր խնդիրների շարքում ակադեմիկոս Վ. Այս տարօրինակ օբյեկտների գոյությունը կանխատեսվել էր ավելի քան երկու հարյուր տարի առաջ, դրանց ձևավորմանը հանգեցրած պայմանները ճշգրիտ հաշվարկվել էին XX դարի 30-ականների վերջին, և աստղաֆիզիկան նրանց հետ բախվեց քառասուն տարի առաջ: Այսօր գիտական ​​ամսագրերամբողջ աշխարհում ամեն տարի հրապարակում են հազարավոր հոդվածներ սև խոռոչների մասին:

Սև խոռոչի ձևավորումը կարող է տեղի ունենալ երեք եղանակով.

Այսպես ընդունված է պատկերել փլվող սեւ խոռոչի շրջակայքում տեղի ունեցող գործընթացները։ Քանի որ ժամանակն անցնում է (Y), նրա շուրջը գտնվող տարածությունը (X) (ստվերված տարածքը) փոքրանում է դեպի եզակիությունը:

Սև խոռոչի գրավիտացիոն դաշտը ուժեղ աղավաղումներ է մտցնում տարածության երկրաչափության մեջ:

Սև խոռոչը, որը անտեսանելի է աստղադիտակի միջոցով, բացահայտվում է միայն իր գրավիտացիոն ազդեցությամբ:

Սեւ խոռոչի հզոր գրավիտացիոն դաշտում ծնվում են մասնիկ-հակմասնիկ զույգեր։

Լաբորատորիայում մասնիկ-հակմասնիկ զույգի ծնունդը.

ԻՆՉՊԵՍ ԵՆ ԵՐԵՎԱՆՈՒՄ

Լուսավոր երկնային մարմինը, որի խտությունը հավասար է Երկրին, և տրամագիծը երկու հարյուր հիսուն անգամ ավելի մեծ է, քան Արեգակի տրամագիծը, իր ձգողականության ուժի շնորհիվ թույլ չի տա, որ իր լույսը հասնի մեզ: Այսպիսով, հնարավոր է, որ տիեզերքի ամենամեծ լուսավոր մարմինները, հենց իրենց չափերի պատճառով, մնան անտեսանելի։
Պիեռ Սիմոն Լապլասը.
Աշխարհի համակարգի ներկայացում. 1796 թ

1783 թվականին անգլիացի մաթեմատիկոս Ջոն Միտչելը, իսկ տասներեք տարի անց նրանից անկախ ֆրանսիացի աստղագետ և մաթեմատիկոս Պիեռ Սիմոն Լապլասը կատարեցին շատ տարօրինակ հետազոտություն։ Նրանք դիտարկել են այն պայմանները, որոնց դեպքում լույսը չի կարող հեռանալ աստղից:

Գիտնականների տրամաբանությունը պարզ էր. Ցանկացած աստղագիտական ​​օբյեկտի (մոլորակի կամ աստղի) համար կարող եք հաշվարկել այսպես կոչված փախուստի արագությունը կամ երկրորդ տիեզերական արագությունը, որը թույլ է տալիս ցանկացած մարմնի կամ մասնիկի ընդմիշտ հեռանալ դրանից: Իսկ այն ժամանակվա ֆիզիկայում գերիշխում էր Նյուտոնի տեսությունը, ըստ որի լույսը մասնիկների հոսք է (էլեկտրամագնիսական ալիքների և քվանտների տեսությունից մնացել էր գրեթե հարյուր հիսուն տարի)։ Մասնիկների փախուստի արագությունը կարելի է հաշվարկել հավասարության հիման վրա պոտենցիալ էներգիամոլորակի մակերեսին և կինետիկ էներգիամարմին, որը «փախել է» անսահման երկար հեռավորության վրա։ Այս արագությունը որոշվում է #1# բանաձևով

որտեղ Մտիեզերական օբյեկտի զանգվածն է, Ռդրա շառավիղն է, Գգրավիտացիոն հաստատունն է։

Այստեղից հեշտությամբ ստացվում է տվյալ զանգվածի մարմնի շառավիղը (հետագայում կոչվում է «գրավիտացիոն շառավիղ». r g»), որի դեպքում փախուստի արագությունը հավասար է լույսի արագությանը.

Սա նշանակում է, որ աստղը սեղմվել է շառավղով գնդիկի մեջ rէ< 2ԳՄ/գ 2-ը կդադարի արտանետվել - լույսը չի կարողանա լքել այն: Տիեզերքում սև անցք կհայտնվի.

Հեշտ է հաշվարկել, որ Արեգակը (նրա զանգվածը 2,1033 գ) կվերածվի սև խոռոչի, եթե փոքրանա մինչև մոտ 3 կիլոմետր շառավիղ։ Նրա նյութի խտությունն այս դեպքում կհասնի 10 16 գ/սմ 3: Երկրի շառավիղը, սեղմված մինչև սև խոռոչի վիճակ, կնվազի մինչև մոտ մեկ սանտիմետր:

Անհավանական էր թվում, որ բնության մեջ կարող էին գտնել ուժեր, որոնք կարող էին աստղը սեղմել այդքան աննշան չափի: Հետևաբար, Միտչելի և Լապլասի ավելի քան հարյուր տարվա աշխատանքի եզրակացությունները համարվում էին մաթեմատիկական պարադոքսի պես մի բան, որը ֆիզիկական իմաստ չունի:

Խիստ մաթեմատիկական ապացույցոր նման էկզոտիկ օբյեկտ տիեզերքում հնարավոր է, ձեռք է բերվել միայն 1916թ. Գերմանացի աստղագետ Կարլ Շվարցշիլդը, վերլուծելով Ալբերտ Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության հավասարումները, հետաքրքիր արդյունք է ստացել։ Զանգվածային մարմնի գրավիտացիոն դաշտում մասնիկի շարժումը ուսումնասիրելով՝ նա եկել է այն եզրակացության, որ հավասարումը կորցնում է. ֆիզիկական իմաստ(դրա լուծումը գնում է դեպի անսահմանություն) ժամը r= 0 և r = rէ.

Այն կետերը, որոնցում դաշտի բնութագրիչները կորցնում են իրենց նշանակությունը, կոչվում են եզակի, այսինքն՝ հատուկ։ Զրոյական կետում եզակիությունը արտացոլում է մի կետ, կամ, նույնը, կենտրոնական սիմետրիկ դաշտի կառուցվածքը (ի վերջո, ցանկացած գնդաձև մարմին՝ աստղ կամ մոլորակ, կարող է ներկայացվել որպես նյութական կետ): Իսկ շառավղով գնդաձեւ մակերեսի վրա գտնվող կետերը r g , ձևավորում է հենց այն մակերեսը, որտեղից փախուստի արագությունը հավասար է լույսի արագությանը: Հարաբերականության ընդհանուր տեսության մեջ այն կոչվում է Շվարցշիլդի եզակի գունդ կամ իրադարձությունների հորիզոն (ինչու – պարզ կդառնա ավելի ուշ)։

Արդեն մեզ ծանոթ օբյեկտների օրինակով՝ Երկիր և Արև, պարզ է, որ սև խոռոչները շատ են. տարօրինակ առարկաներ. Նույնիսկ աստղագետները, ովքեր զբաղվում են նյութի հետ ծայրահեղ ջերմաստիճանի, խտության և ճնշման պայմաններում, դրանք համարում են շատ էկզոտիկ, և մինչև վերջերս ոչ բոլորն էին հավատում դրանց գոյությանը: Այնուամենայնիվ, սև խոռոչների առաջացման հնարավորության առաջին ցուցումները արդեն պարունակվում էին Ա.Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության մեջ, որը ստեղծվել է 1915 թվականին։ Անգլիացի աստղագետ Արթուր Էդինգթոնը՝ հարաբերականության տեսության առաջին մեկնաբաններից և հանրահռչակողներից մեկը, 1930-ական թվականներին ստեղծեց աստղերի ներքին կառուցվածքը նկարագրող հավասարումների համակարգ։ Դրանցից հետևում է, որ աստղը գտնվում է հավասարակշռության մեջ հակառակ ուղղված գրավիտացիոն ուժերի և ներքին ճնշման ազդեցության տակ, որոնք առաջանում են լուսատուի ներսում տաք պլազմայի մասնիկների շարժման և դրա խորքերում առաջացած ճառագայթման ճնշման արդյունքում: Իսկ դա նշանակում է, որ աստղը գազային գնդիկ է, որի կենտրոնում ջերմությունաստիճանաբար նվազում է դեպի ծայրամաս: Հավասարումներից, մասնավորապես, հետևեց, որ Արեգակի մակերևութային ջերմաստիճանը մոտ 5500 աստիճան է (ինչը միանգամայն համապատասխանում է աստղագիտական ​​չափումների տվյալներին), իսկ նրա կենտրոնում պետք է լինի մոտ 10 միլիոն աստիճան։ Սա Էդինգթոնին թույլ տվեց մարգարեական եզրակացություն անել. նման ջերմաստիճանում ջերմամիջուկային ռեակցիա է «բռնկվում», որը բավարար է Արեգակի փայլն ապահովելու համար: Սրա հետ համաձայն չէին այն ժամանակվա ատոմային ֆիզիկոսները։ Նրանց թվում էր, թե աստղի փորոտիքներում չափազանց «ցուրտ» է. այնտեղ ջերմաստիճանն անբավարար է ռեակցիայի «գնալու» համար։ Սրան կատաղած տեսաբանը պատասխանեց. «Ավելի տաք տեղ փնտրեք»:

Եվ, ի վերջո, պարզվեց, որ նա ճիշտ էր. աստղի կենտրոնում իսկապես ջերմամիջուկային ռեակցիա կա (մյուս բանն այն է, որ այսպես կոչված «արեգակնային ստանդարտ մոդելը», որը հիմնված է ջերմամիջուկային միաձուլման մասին պատկերացումների վրա, ըստ երևույթին պարզվել է. լինել սխալ - տե՛ս, օրինակ, «Գիտություն և կյանք» թիվ 2, 3, 2000): Այնուամենայնիվ, աստղի կենտրոնում ռեակցիան տեղի է ունենում, աստղը փայլում է, և այս դեպքում առաջացող ճառագայթումը կայուն վիճակում է պահում նրան։ Բայց հիմա աստղի միջուկային «վառելիքը» այրվում է։ Էներգիայի արտազատումը դադարում է, ճառագայթումը դուրս է գալիս, և գրավիտացիոն ձգողականությունը հետ պահող ուժը անհետանում է։ Աստղի զանգվածի սահմանափակում կա, որից հետո աստղը սկսում է անդառնալիորեն փոքրանալ։ Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ դա տեղի է ունենում, եթե աստղի զանգվածը գերազանցի երկու կամ երեք արեգակնային զանգվածը։

GRAVITATIONAL CALLAPS

Սկզբում աստղի կծկման արագությունը փոքր է, բայց դրա արագությունը շարունակաբար աճում է, քանի որ ձգողական ուժը հակադարձ համեմատական ​​է հեռավորության քառակուսուն: Սեղմումը դառնում է անշրջելի, չկան ուժեր, որոնք կարող են հակազդել ինքնահոս ձգողականությանը: Այս գործընթացը կոչվում է գրավիտացիոն փլուզում: Աստղի կեղևի արագությունը դեպի կենտրոն մեծանում է՝ մոտենալով լույսի արագությանը։ Եվ այստեղ հարաբերականության տեսության ազդեցությունները սկսում են իրենց դերը խաղալ։

Փախուստի արագությունը հաշվարկվել է լույսի բնույթի մասին Նյուտոնյան պատկերացումների հիման վրա։ Հարաբերականության ընդհանուր տեսության տեսանկյունից փլուզվող աստղի շրջակայքում երևույթները փոքր-ինչ այլ կերպ են տեղի ունենում։ Իր հզոր գրավիտացիոն դաշտում տեղի է ունենում այսպես կոչված գրավիտացիոն կարմիր շեղում։ Սա նշանակում է, որ զանգվածային օբյեկտից եկող ճառագայթման հաճախականությունը տեղափոխվում է դեպի ցածր հաճախականություններ: Սահմանում, Շվարցշիլդի ոլորտի սահմանին, ճառագայթման հաճախականությունը դառնում է զրո. Այսինքն՝ դիտորդը, ով գտնվում է դրանից դուրս, չի կարողանա որևէ բան պարզել, թե ինչ է կատարվում ներսում։ Այդ իսկ պատճառով Շվարցշիլդի ոլորտը կոչվում է իրադարձությունների հորիզոն։

Բայց հաճախականության կրճատումը հավասարազոր է ժամանակի դանդաղեցմանը, և երբ հաճախականությունը դառնում է զրոյական, ժամանակը կանգ է առնում: Սա նշանակում է, որ արտաքին դիտորդը կտեսնի շատ տարօրինակ պատկեր՝ աճող արագացումով ընկնող աստղի պատյանը, լույսի արագությանը հասնելու փոխարեն, կանգ է առնում։ Նրա տեսանկյունից կծկումը կդադարի, հենց որ աստղի չափը մոտենա գրավիտացիոն շառավղին
Բեղ. Նա երբեք չի տեսնի թեկուզ մեկ մասնիկ «սուզվել» Շվարցշիլդի ոլորտի տակ։ Բայց սև խոռոչն ընկնող հիպոթետիկ դիտորդի համար ամեն ինչ կավարտվի հաշված րոպեների ընթացքում՝ ըստ նրա ժամացույցի։ Այսպիսով, Արեգակի մեծության աստղի գրավիտացիոն փլուզման ժամանակը կկազմի 29 րոպե, իսկ շատ ավելի խիտ և կոմպակտ նեյտրոնային աստղի համար՝ վայրկյանի ընդամենը 1/20000: Եվ ահա նա դժվարության մեջ է՝ կապված սև խոռոչի մոտ տարածության ժամանակի երկրաչափության հետ։

Դիտորդը մտնում է կոր տարածություն: Գրավիտացիոն շառավիղի մոտ գրավիտացիոն ուժերը դառնում են անսահման մեծ. նրանք տիեզերագնաց-դիտորդի հետ հրթիռը ձգում են անսահման երկարությամբ անսահման բարակ թելի մեջ։ Բայց նա ինքը դա չի նկատի. նրա բոլոր դեֆորմացիաները կհամապատասխանեն տարածություն-ժամանակի կոորդինատների աղավաղումներին։ Այս նկատառումները, իհարկե, վերաբերում են իդեալական, հիպոթետիկ դեպքին։ Ցանկացած իրական մարմին կպոկվի մակընթացային ուժերով Շվարցշիլդի ոլորտին մոտենալուց շատ առաջ:

ՍԵՎ անցքերի ՉԱՓԵՐԸ

Սև խոռոչի չափը, ավելի ճիշտ՝ Շվարցշիլդի ոլորտի շառավիղը համաչափ է աստղի զանգվածին։ Եվ քանի որ աստղաֆիզիկան որևէ սահմանափակում չի դնում աստղի չափի վրա, սև խոռոչը կարող է կամայականորեն մեծ լինել: Եթե, օրինակ, այն առաջացել է 108 արեգակնային զանգված ունեցող աստղի փլուզման ժամանակ (կամ հարյուր հազարավոր կամ նույնիսկ միլիոնավոր համեմատաբար փոքր աստղերի միաձուլման պատճառով), նրա շառավիղը կկազմի մոտ 300 միլիոն կիլոմետր, երկու անգամ Երկրի ուղեծիրից: Իսկ այդպիսի հսկայի նյութի միջին խտությունը մոտ է ջրի խտությանը։

Ըստ երևույթին, հենց այդպիսի սև խոռոչներ են հայտնաբերվել գալակտիկաների կենտրոններում։ Ամեն դեպքում, աստղագետներն այսօր հաշվում են մոտ հիսուն գալակտիկաներ, որոնց կենտրոնում, դատելով անուղղակի նշաններից (դրանց մասին կխոսենք ստորև), կան մոտ միլիարդ (10 9) արևային զանգված ունեցող սև խոռոչներ։ Ըստ երևույթին, մեր Գալակտիկա նույնպես ունի իր սեփական սև խոռոչը. դրա զանգվածը բավականին ճշգրիտ է գնահատվել՝ 2,4։ Արեգակի զանգվածի 10 6 ± 10%-ը։

Տեսությունը ենթադրում է, որ նման գերհսկաների հետ մեկտեղ, մոտ 10 14 գ զանգվածով և մոտ 10-12 սմ շառավղով սև մինի անցքեր (չափ. ատոմային միջուկ): Նրանք կարող էին հայտնվել Տիեզերքի գոյության առաջին պահերին՝ որպես էներգիայի հսկայական խտությամբ տիեզերական ժամանակի շատ ուժեղ անհամասեռության դրսևորում։ Այն պայմանները, որոնք գոյություն ունեին այն ժամանակ Տիեզերքում, այժմ գիտակցում են հզոր բախման սարքերի (բախվող ճառագայթների արագացուցիչներ) հետազոտողները: Այս տարվա սկզբին CERN-ում իրականացված փորձերը հանգեցրել են քվարկ-գլյուոնային պլազմայի՝ նախկինում գոյություն ունեցող նյութի: տարրական մասնիկներ. Նյութի այս վիճակի վերաբերյալ հետազոտությունները շարունակվում են Բրուքհեյվենում՝ ամերիկյան արագացուցիչ կենտրոնում: Այն ի վիճակի է արագացնել մասնիկները մինչև մեկուկես-երկու կարգի մեծության ավելի մեծ էներգիա, քան արագացուցիչը:
ՑԵՌՆ. Առաջիկա փորձը լուրջ անհանգստություն է առաջացրել՝ դրա իրականացման ընթացքում սև մինի փոս կառաջանա՞, որը կծռի մեր տարածությունը և կկործանի Երկիրը։

Այս մտավախությունն այնպիսի բուռն արձագանք առաջացրեց, որ ԱՄՆ կառավարությունը ստիպված եղավ հեղինակավոր հանձնաժողով հրավիրել՝ ստուգելու այդ հնարավորությունը։ Հանձնաժողովը, որը բաղկացած էր նշանավոր հետազոտողներից, եզրակացրեց, որ արագացուցիչի էներգիան չափազանց ցածր է սև խոռոչի ձևավորման համար (այս փորձը նկարագրված է Nauka i Zhizn ամսագրում, No. 3, 2000 թ.):

ԻՆՉՊԵՍ ՏԵՍՆԵԼ ԱՆՏԵՍԱՆԵԼԻՆ

Սև անցքերը ոչինչ չեն արձակում, նույնիսկ լույս: Սակայն աստղագետները սովորել են տեսնել նրանց, ավելի ճիշտ՝ գտնել «թեկնածուներ» այս դերի համար։ Սև խոռոչը հայտնաբերելու երեք եղանակ կա.

1. Անհրաժեշտ է հետևել աստղերի շրջանառությանը կլաստերներով որոշակի ծանրության կենտրոնի շուրջ։ Եթե ​​պարզվի, որ այս կենտրոնում ոչինչ չկա, և աստղերը պտտվում են, ասես, դատարկ տեղի շուրջ, ապա կարելի է միանգամայն վստահ ասել՝ այս «դատարկության» մեջ կա սև անցք։ Հենց այս հիմքով էլ ենթադրվեց մեր Գալակտիկայի կենտրոնում սև խոռոչի առկայությունը և գնահատվեց դրա զանգվածը։

2. Սև խոռոչն ակտիվորեն ներծծում է նյութը շրջապատող տարածությունից: Միջաստղային փոշին, գազը, մոտակա աստղերի նյութը պարույրով ընկնում են դրա վրա՝ ձևավորելով այսպես կոչված ակրեցիոն սկավառակը, որը նման է Սատուրնի օղակին։ (Բրուքհեյվենի փորձի մեջ հենց սա էր վախեցնում. արագացուցիչում առաջացած սև մինի փոսը կսկսի ներծծել Երկիրն իր մեջ, և այս գործընթացը չկարողացավ կանգնեցնել որևէ ուժի կողմից:) Մոտենալով Շվարցշիլդի ոլորտին, մասնիկների փորձը: արագացում և սկսում են ճառագայթվել ռենտգենյան տիրույթում: Այս ճառագայթումն ունի բնորոշ սպեկտր, որը նման է սինքրոտրոնում արագացված մասնիկների լավ ուսումնասիրված ճառագայթմանը: Եվ եթե նման ճառագայթումը գալիս է Տիեզերքի ինչ-որ շրջանից, ապա վստահաբար կարող ենք ասել, որ այնտեղ պետք է լինի սև անցք։

3. Երբ երկու սև խոռոչներ միաձուլվում են, առաջանում է գրավիտացիոն ճառագայթում: Հաշվարկված է, որ եթե յուրաքանչյուրի զանգվածը մոտ տասը արեգակնային զանգված է, ապա երբ դրանք միաձուլվեն մի քանի ժամում, նրանց ընդհանուր զանգվածի 1%-ին համարժեք էներգիա կթողարկվի գրավիտացիոն ալիքների տեսքով։ Սա հազար անգամ ավելին է, քան լույսը, ջերմությունը և այլ էներգիան, որը Արևը արձակել է իր գոյության ողջ ընթացքում՝ հինգ միլիարդ տարի: Նրանք հույս ունեն գրավիտացիոն ճառագայթումը հայտնաբերել LIGO և այլ գրավիտացիոն ալիքների աստղադիտարանների օգնությամբ, որոնք այժմ կառուցվում են Ամերիկայում և Եվրոպայում ռուս հետազոտողների մասնակցությամբ (տե՛ս «Գիտություն և կյանք» թիվ 5, 2000 թ.):

Եվ այնուամենայնիվ, թեև աստղագետները կասկած չունեն սև խոռոչների գոյության վերաբերյալ, ոչ ոք չի կարող կտրականապես պնդել, որ դրանցից հենց մեկը գտնվում է տիեզերքի տվյալ կետում։ Գիտական ​​էթիկան, հետազոտողի բարեխղճությունը պահանջում են առաջադրված հարցին միանշանակ պատասխան, որը չի հանդուրժում հակասությունները: Անտեսանելի առարկայի զանգվածը գնահատելը բավարար չէ, հարկավոր է չափել նրա շառավիղը և ցույց տալ, որ այն չի գերազանցում Շվարցշիլդյան շառավիղը։ Եվ նույնիսկ մեր Գալակտիկայի ներսում այս խնդիրը դեռ լուծված չէ: Այդ իսկ պատճառով գիտնականները որոշակի զսպվածություն են ցուցաբերում իրենց հայտնագործության մասին հայտնելիս, իսկ գիտական ​​ամսագրերը բառացիորեն լի են տեսական աշխատանքի զեկույցներով և էֆեկտների դիտարկումներով, որոնք կարող են լույս սփռել դրանց առեղծվածի վրա:

Ճիշտ է, սև խոռոչներն ունեն նաև տեսականորեն կանխատեսված ևս մեկ հատկություն, որը, հավանաբար, հնարավոր կդարձներ տեսնել դրանք։ Սակայն, սակայն, մեկ պայմանով՝ սև խոռոչի զանգվածը պետք է շատ ավելի փոքր լինի Արեգակի զանգվածից։

ՍԵՎ անցք կարող է լինել «Սպիտակ».

Երկար ժամանակ սև խոռոչները համարվում էին խավարի մարմնացում, առարկաներ, որոնք վակուումում, նյութի կլանման բացակայության դեպքում, ոչինչ չեն ճառագում։ Այնուամենայնիվ, 1974 թվականին հայտնի անգլիացի տեսաբան Սթիվեն Հոքինգը ցույց տվեց, որ սև խոռոչներին կարող է նշանակվել ջերմաստիճան և, հետևաբար, պետք է ճառագայթեն:

Համաձայն քվանտային մեխանիկայի հասկացությունների՝ վակուումը դատարկություն չէ, այլ մի տեսակ «տարածություն-ժամանակի փրփուր», վիրտուալ (մեր աշխարհում աննկատելի) մասնիկների խրձ։ Այնուամենայնիվ, քվանտային էներգիայի տատանումները ունակ են վակուումից «շպրտել» մասնիկ-հակմասնիկ զույգը։ Օրինակ, երբ երկու կամ երեք գամմա քվանտա բախվում են, էլեկտրոնն ու պոզիտրոնը կհայտնվեն ոչնչից: Այս և նմանատիպ երևույթները բազմիցս նկատվել են լաբորատորիաներում։

Հենց քվանտային տատանումներն են որոշում սև խոռոչների ճառագայթման գործընթացները։ Եթե ​​էներգիաներով զույգ մասնիկներ Եև -Է(զույգի ընդհանուր էներգիան զրոյական է), առաջանում է Շվարցշիլդի ոլորտի մոտակայքում, հետագա ճակատագիրըմասնիկները տարբեր կլինեն: Նրանք կարող են ոչնչացվել գրեթե անմիջապես կամ միասին անցնել իրադարձությունների հորիզոնի տակ: Այս դեպքում սեւ խոռոչի վիճակը չի փոխվի։ Բայց եթե միայն մեկ մասնիկ անցնի հորիզոնի տակ, դիտորդը կգրանցի մյուսը, և նրան կթվա, թե այն առաջացել է սև խոռոչի կողմից: Այս դեպքում՝ սև անցք, որը էներգիայով կլանել է մասնիկը -Է, կնվազեցնի իր էներգիան, և էներգիայով Ե- աճ.

Հոքինգը հաշվարկել է այս բոլոր պրոցեսների արագությունը և եկել եզրակացության. բացասական էներգիայով մասնիկների կլանման հավանականությունն ավելի մեծ է։ Սա նշանակում է, որ սև խոռոչը կորցնում է էներգիան և զանգվածը՝ այն գոլորշիանում է։ Բացի այդ, այն ճառագայթում է որպես ամբողջովին սև մարմին՝ ջերմաստիճանով Տ = 6 . 10 -8 Մհետ / Մ kelvins, որտեղ Մ c-ն Արեգակի զանգվածն է (2,1033 գ), Մսև խոռոչի զանգվածն է։ Այս պարզ հարաբերությունը ցույց է տալիս, որ Արեգակից վեց անգամ մեծ զանգված ունեցող սև խոռոչի ջերմաստիճանը հարյուր միլիոներորդական աստիճան է: Հասկանալի է, որ նման սառը մարմինը գործնականում ոչինչ չի ճառագում, և վերը նշված բոլոր փաստարկները մնում են ուժի մեջ: Մեկ այլ բան `մինի անցքեր: Հեշտ է տեսնել, որ 10 14 -10 30 գրամ զանգվածով դրանք տաքացվում են մինչև տասնյակ հազարավոր աստիճաններ և սպիտակ տաք են: Սակայն անհապաղ պետք է նշել, որ սև խոռոչների հատկությունների հետ հակասություններ չկան. այս ճառագայթումն արտանետվում է Շվարցշիլդի ոլորտի վերևում գտնվող շերտով, այլ ոչ թե դրա տակ:

Այսպիսով, սև խոռոչը, որը թվում էր, թե հավերժ սառած առարկա է, վաղ թե ուշ անհետանում է՝ գոլորշիանալով։ Ավելին, քանի որ այն «նիհարում է», գոլորշիացման արագությունը մեծանում է, բայց դա դեռ չափազանց երկար ժամանակ է պահանջում։ Ենթադրվում է, որ 10 14 գրամ կշռող մինի անցքերը, որոնք հայտնվել են Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո 10-15 միլիարդ տարի առաջ, մեր ժամանակներում պետք է ամբողջությամբ գոլորշիանան: Նրանց կյանքի վերջին փուլում նրանց ջերմաստիճանը հասնում է հսկայական արժեքի, ուստի գոլորշիացման արտադրանքները պետք է լինեն չափազանց բարձր էներգիայի մասնիկներ: Հնարավոր է, որ հենց նրանք են առաջացնում լայն մթնոլորտային ցնցուղներ՝ EAS-ներ Երկրի մթնոլորտում։ Ամեն դեպքում, անոմալ բարձր էներգիայի մասնիկների ծագումը ևս մեկ կարևոր և հետաքրքիր խնդիր, որը կարող է սերտորեն կապված լինել սև խոռոչների ֆիզիկայի ոչ պակաս հուզիչ հարցերի հետ։