Kad melnais caurums Vispirms aprakstīsim šo objektu. Melnie caurumi galaktikā
Zvaigzne līdz mūža beigām var pārvērsties par melno caurumu. Šīs transformācijas laikā zvaigzne tiek ļoti spēcīgi saspiesta, bet tās masa tiek saglabāta. Zvaigzne pārvēršas par mazu, bet ļoti smagu bumbiņu. Ja pieņemam, ka mūsu planēta Zeme kļūst par melno caurumu, tad tās diametrs šajā stāvoklī būs tikai 9 milimetri. Bet Zeme nespēs pārvērsties par melno caurumu, jo planētu kodolā notiek pavisam citas reakcijas, nevis tādas pašas kā zvaigznēs.
Tātad spēcīga saspiešana un zvaigznes sablīvēšanās nāk no tā, ka termiskā ietekmē kodolreakcijas zvaigznes centrā tās pievilkšanas spēks ievērojami palielinās un sāk piesaistīt zvaigznes virsmu tās centram. Pamazām zvaigznes saraušanās ātrums palielinās un galu galā sāk pārsniegt gaismas ātrumu. Kad zvaigzne sasniedz šo stāvokli, tā pārstāj mirdzēt, jo gaismas daļiņas - kvanti - nespēj pārvarēt pievilkšanas spēku. Zvaigzne šādā stāvoklī pārstāj izstarot gaismu, tā paliek "iekšā" gravitācijas rādiusā - robeža, kurā visi objekti tiek piesaistīti zvaigznes virsmai. Astronomi šo robežu sauc par notikumu horizontu. Un aiz šīs robežas – pievilkšanās spēks melnais caurums samazinās. Tā kā gaismas daļiņas nevar pārvarēt zvaigznes gravitācijas robežu, melno caurumu var noteikt tikai ar instrumentu palīdzību, piemēram, ja kāda nezināma iemesla dēļ kosmosa kuģis vai cits ķermenis - komēta vai asteroīds - sāk mainīt savu trajektoriju, tad lielākā daļa visticamāk, tas nonāca melnā cauruma gravitācijas spēku ietekmē. Kontrolējamam kosmosa objektam šādā situācijā ir steidzami jāieslēdz visi dzinēji un jāatstāj bīstamās pievilkšanās zona, un, ja jaudas nepietiek, tad to neizbēgami aprīs melnais caurums.
Ja Saule varētu pārvērsties melnajā caurumā, tad planētas Saules sistēma atrastos Saules gravitācijas rādiusā un tos piesaistītu un absorbētu. Mums par laimi tas nenotiks. tikai ļoti lielas, masīvas zvaigznes var pārvērsties melnajā caurumā. Saule tam ir par mazu. Evolūcijas procesā Saule, visticamāk, kļūs par izmirušu melno punduri. Citi melnie caurumi, kas jau atrodas kosmosā, nav bīstami mūsu planētai un zemes kosmosa kuģiem – tie atrodas pārāk tālu no mums.
Populārajā seriālā "Lielā sprādziena teorija", kuru varat noskatīties, jūs neuzzināsiet ne Visuma radīšanas noslēpumus, ne melno caurumu cēloņus kosmosā. Galvenie varoņi aizraujas ar zinātni un darbu universitātes fizikas nodaļā. Viņi pastāvīgi nonāk dažādās smieklīgās situācijās, kuras ir patīkami skatīties.
Melnie caurumi vienmēr ir bijuši viens no interesantākajiem zinātnieku novērojumu objektiem. Būdami vislielākie objekti Visumā, tie vienlaikus ir nepieejami un pilnīgi nepieejami cilvēcei. Paies ilgs laiks, līdz mēs uzzināsim par procesiem, kas notiek netālu no "neatgriešanās punkta". Kas zinātnes ziņā ir melnais caurums?
Parunāsim par faktiem, kas ilga darba rezultātā tomēr kļuva zināmi pētniekiem.
1. Melnie caurumi patiesībā nav melni.
Tā kā melnie caurumi izstaro elektromagnētiskos viļņus, tie var nebūt melni, bet gan diezgan krāsaini. Un tas izskatās ļoti iespaidīgi.
2. Melnie caurumi nesūc vielu.
Parasto mirstīgo vidū valda stereotips, ka melnais caurums ir milzīgs putekļu sūcējs, kas sevī ievelk apkārtējo telpu. Nebūsim manekeni un mēģināsim saprast, kas tas īsti ir.
Kopumā (neiedziļinoties sarežģītībā kvantu fizika un astronomiskie pētījumi) melno caurumu var attēlot kā kosmisku objektu ar ievērojami pārvērtētu gravitācijas lauku. Piemēram, ja Saules vietā būtu tāda paša izmēra melnais caurums, tad... nekas nenotiktu, un mūsu planēta turpinātu griezties pa to pašu orbītu. Melnie caurumi "absorbē" tikai zvaigžņu matērijas daļas zvaigžņu vēja formā, kas raksturīga jebkurai zvaigznei.
3. Melnie caurumi var radīt jaunus Visumus
Protams, šis fakts izklausās pēc kaut kā no zinātniskās fantastikas, jo īpaši tāpēc, ka nav pierādījumu par citu Visumu esamību. Neskatoties uz to, šādas teorijas zinātnieki diezgan rūpīgi pēta.
Ja runāt vienkārša valoda, tad, ja kaut viena fiziskā konstante mūsu pasaulē mainītos par nelielu daudzumu, mēs zaudētu eksistences iespēju. Melno caurumu savdabība atceļ parastos fizikas likumus un var (vismaz teorētiski) radīt jaunu Visumu, kas vienā vai otrā veidā atšķiras no mūsējā.
4. Melnie caurumi laika gaitā iztvaiko
Kā minēts iepriekš, melnie caurumi absorbē zvaigžņu vēju. Turklāt tie lēnām, bet noteikti iztvaiko, tas ir, atdod savu masu apkārtējai telpai un pēc tam pazūd pavisam. Šī parādība tika atklāta 1974. gadā un nosaukta par Hokinga starojumu par godu Stīvenam Hokingam, kurš atklāja šo atklājumu pasaulei. 
5. Atbildi uz jautājumu “kas ir melnais caurums” paredzēja Kārlis Švarcšilds
Kā zināms, ar Albertu Einšteinu saistītās relativitātes teorijas autors. Bet zinātnieks nepievērsa pienācīgu uzmanību debess ķermeņu izpētei, lai gan viņa teorija varēja un turklāt paredzēja melno caurumu esamību. Tādējādi Kārlis Švarcšilds kļuva par pirmo zinātnieku, kurš pieteicās vispārējā teorija relativitāte, lai attaisnotu "neatgriešanās punkta" esamību. 
Interesanti, ka tas notika 1915. gadā, tieši pēc tam, kad Einšteins publicēja savu vispārējo relativitātes teoriju. Toreiz parādījās termins "Švarcšilda rādiuss" - rupji runājot, tas ir spēka daudzums, ar kādu nepieciešams saspiest objektu, lai tas pārvērstos melnajā caurumā. Tomēr tas nav viegls uzdevums. Paskatīsimies, kāpēc.
Fakts ir tāds, ka teorētiski jebkurš ķermenis var kļūt par melno caurumu, taču tas tiek pakļauts noteiktai saspiešanas pakāpei. Piemēram, zemesriekstu auglis varētu kļūt par melno caurumu, ja tam būtu planētas Zeme masa ...
Interesants fakts: Melnie caurumi ir vienīgie šāda veida kosmiskie ķermeņi, kas spēj piesaistīt gaismu ar gravitācijas palīdzību.
6. Melnie caurumi izliek vietu ap tiem.
Iedomājieties visu Visuma telpu vinila plates formā. Ja uzliksit uz tā karstu priekšmetu, tas mainīs savu formu. Tas pats notiek ar melnajiem caurumiem. To galīgā masa piesaista visu, ieskaitot gaismas starus, kuru dēļ telpa ap tiem izliekas.
7. Melnie caurumi ierobežo zvaigžņu skaitu Visumā
.... Galu galā, ja zvaigznes ir iedegtas -
Vai tas nozīmē, ka kādam tas ir vajadzīgs?
V.V. Majakovskis
Parasti pilnībā izveidojušās zvaigznes ir atdzesētu gāzu mākonis. Melno caurumu radītais starojums neļauj gāzes mākoņiem atdzist un tādējādi novērš zvaigžņu veidošanos.
8. Melnie caurumi ir vismodernākās spēkstacijas.
Melnie caurumi ražo vairāk enerģijas nekā Saule un citas zvaigznes. Iemesls tam ir ap to esošā lieta. Kad matērija šķērso notikumu horizontu liels ātrums, tas uzsilst melnā cauruma orbītā līdz galam paaugstināta temperatūra. Šo parādību sauc par melnā ķermeņa starojumu.
Interesants fakts: kodolsintēzes procesā 0,7% vielas kļūst par enerģiju. Melnā cauruma tuvumā 10% matērijas pārvēršas enerģijā!
9. Kas notiek, ja jūs iekrītat melnajā caurumā?
Melnie caurumi "izstiepj" ķermeņus, kas atrodas tiem blakus. Šī procesa rezultātā objekti sāk atgādināt spageti (ir pat īpašs termins - "spageti" =).
Lai gan šis fakts var šķist komisks, tam ir savs izskaidrojums. Tas notiek, pateicoties fiziskais princips pievilkšanas spēki. Ņemsim par piemēru cilvēka ķermeni. Atrodoties uz zemes, mūsu kājas atrodas tuvāk Zemes centram nekā galvai, tāpēc tās tiek piesaistītas spēcīgāk. Uz melnā cauruma virsmas kājas daudz ātrāk pievelkas melnā cauruma centram, un tāpēc augšējā daļa organisms vienkārši neseko tiem līdzi. Secinājums: spagetifikācija!
10. Teorētiski jebkurš objekts var kļūt par melno caurumu
Un pat saule. Vienīgais, kas neļauj saulei pārvērsties par absolūti melns korpuss ir gravitācijas spēks. Melnā cauruma centrā tas ir daudzkārt spēcīgāks nekā Saules centrā. Šajā gadījumā, ja mūsu gaismeklis tiktu saspiests līdz četriem kilometriem diametrā, tas varētu kļūt par melno caurumu (lielās masas dēļ).
Bet tas ir teorētiski. Praksē ir zināms, ka melnie caurumi parādās tikai superlielu zvaigžņu sabrukšanas rezultātā, kas pārsniedz Saules masu 25-30 reizes.
11. Melnie caurumi palēnina laiku to tuvumā.
Šī fakta galvenā tēze ir tāda, ka, tuvojoties notikumu horizontam, laiks palēninās. Šo parādību var ilustrēt, izmantojot "dvīņu paradoksu", ko bieži izmanto, lai izskaidrotu relativitātes teorijas nosacījumus.
Galvenā ideja ir tāda, ka viens no dvīņu brāļiem lido kosmosā, bet otrs paliek uz Zemes. Atgriežoties mājās, dvīnis atklāj, ka brālis ir novecojis vairāk par viņu, jo, pārvietojoties ar ātrumu, kas tuvs gaismas ātrumam, laiks sāk iet lēnāk. 
Melnais caurums ir īpašs kosmosa reģions. Tas ir sava veida melnās vielas uzkrāšanās, kas spēj piesaistīt un absorbēt citus telpas objektus. Melno caurumu fenomens joprojām nav. Visi pieejamie dati ir tikai zinātnisko astronomu teorijas un pieņēmumi.
Nosaukumu "melnais caurums" ieviesa zinātnieks J.A. Vīlers 1968. gadā Prinstonas universitātē.
Pastāv teorija, ka melnie caurumi ir zvaigznes, bet neparasti, piemēram, neitroni. Melnais caurums ir - - jo tam ir ļoti augsts spilgtuma blīvums un tas nesūta absolūti nekādu starojumu. Tāpēc tas nav neredzams ne infrasarkanajā, ne rentgena staros, ne radiostaros.
Šo situāciju franču astronoms P. Laplass vēl 150 gadus pirms melnajiem caurumiem. Pēc viņa argumentiem, ja tā blīvums ir vienāds ar Zemes blīvumu un diametrs pārsniedz Saules diametru 250 reizes, tad tas neļauj gaismas stariem izplatīties pa Visumu sava gravitācijas dēļ, un tāpēc paliek neredzams. Tādējādi tiek pieņemts, ka melnie caurumi ir visspēcīgākie izstarojošie objekti Visumā, taču tiem nav cietas virsmas.
Melno caurumu īpašības
Visas iespējamās melno caurumu īpašības ir balstītas uz relativitātes teoriju, ko 20. gadsimtā atvasināja A. Einšteins. Jebkura tradicionālā pieeja šīs parādības izpētei nesniedz nekādu pārliecinošu skaidrojumu melno caurumu fenomenam.
Galvenā melnā cauruma īpašība ir spēja saliekt laiku un telpu. Jebkurš kustīgs objekts, kas iekritis tā gravitācijas laukā, neizbēgami tiks ievilkts iekšā, jo. šajā gadījumā ap objektu parādās blīvs gravitācijas virpulis, sava veida piltuve. Tajā pašā laikā tiek pārveidots arī laika jēdziens. Zinātnieki pēc aprēķiniem joprojām mēdz secināt, ka melnie caurumi nav debess ķermeņi parastajā izpratnē. Tie tiešām ir kaut kādi caurumi, tārpu caurumi laikā un telpā, kas spēj to mainīt un sablīvēt.
Melnais caurums - norobežota teritorija telpa, kurā tiek saspiesta matērija un no kuras nekas nevar izkļūt, pat gaisma.
Saskaņā ar astronomu aprēķiniem, ar jaudīgo gravitācijas lauku, kas pastāv melno caurumu iekšpusē, neviens objekts nevar palikt neskarts. Tas uzreiz tiks saplēsts miljardos gabalu, pirms tas pat nokļūst iekšā. Taču tas neizslēdz iespēju ar to palīdzību apmainīties ar daļiņām un informāciju. Un, ja melnā cauruma masa ir vismaz miljards reižu lielāka par Saules masu (supermasīva), tad teorētiski ir iespējams, ka objekti var pārvietoties pa to, nesaraujot tos gravitācijas ietekmē.
Tās, protams, ir tikai teorijas, jo zinātnieku pētījumi vēl ir pārāk tālu no izpratnes par to, kādi procesi un iespējas slēpj melnos caurumus. Iespējams, kas līdzīgs varētu notikt arī nākotnē.
Jūs noteikti esat redzējuši zinātniskās fantastikas filmas, kur varoņi, ceļojot kosmosā, nonāk citā visumā? Visbiežāk noslēpumaini kosmiski melnie caurumi kļūst par durvīm uz citu pasauli. Izrādās, ka šajos stāstos ir kāda patiesība. Tā saka zinātnieki.
Kad pašā zvaigznes centrā, tās kodolā, beidzas degviela, visas tās daļiņas kļūst ļoti smagas. Un tad visa planēta sabrūk savā centrā. Tas izraisa spēcīgu triecienvilni, kas pārrauj zvaigznes ārējo, joprojām degošo apvalku, un tā uzsprāgst zibenīgā zibspuldzē. Viena mazas izmirušas zvaigznes tējkarote sver vairākus miljardus tonnu. Tādu zvaigzni sauc neitronu. Un, ja zvaigzne ir divdesmit līdz trīsdesmit reizes lielāka par mūsu sauli, tās iznīcināšana noved pie visdīvainākās parādības veidošanās Visumā - melnais caurums.
Melnā cauruma pievilcība ir tik spēcīga, ka tā uztver planētas, gāzes un pat gaismu. Melnie caurumi ir neredzami, tos var atrast tikai ar milzīgu kosmisko ķermeņu piltuvi, kas tajā ielido. Tikai ap dažiem caurumiem veidojas spilgts spīdums. Galu galā griešanās ātrums ir ļoti liels, debess ķermeņu daļiņas uzsilst līdz miljoniem grādu un spilgti spīd
kosmiskais melnais caurums piesaista visus priekšmetus, pagriežot tos spirālē. Tuvojoties melnajam caurumam, objekti sāk paātrināties un izstiepties kā milzīgi spageti. Pievilkšanās spēks pamazām pieaug un kādā brīdī kļūst tik zvērīgs, ka nekas to nevar pārvarēt. Šo robežu sauc par notikumu horizontu. Jebkurš notikums, kas notiek aiz tā, paliks neredzams uz visiem laikiem.
Zinātnieki liek domāt, ka melnie caurumi var radīt tuneļus kosmosā - " tārpu caurumi". Ja jūs tajā nokļūstat, jūs varat iziet cauri telpai un nonākt citā Visumā, kur ir pretējs baltais caurums. Varbūt kādreiz šis noslēpums tiks atklāts spēcīgajā kosmosa kuģi cilvēki ceļos citās dimensijās.
Bezgalīgais Visums ir pilns ar noslēpumiem, mīklām un paradoksiem. Neskatoties uz to ka mūsdienu zinātne veica milzīgu lēcienu kosmosa izpētē, daudz kas šajā bezgalīgajā pasaulē joprojām ir nesaprotams cilvēka pasaules redzējumam. Mēs daudz zinām par zvaigznēm, miglājiem, kopām un planētām. Taču Visuma plašumos ir tādi objekti, par kuru esamību varam tikai nojaust. Piemēram, mēs ļoti maz zinām par melnajiem caurumiem. Pamatinformācija un zināšanas par melno caurumu būtību ir balstītas uz pieņēmumiem un minējumiem. Astrofiziķi un atomzinātnieki ir cīnījušies ar šo problēmu vairāk nekā duci gadu. Kas ir melnais caurums kosmosā? Kāda ir šādu objektu būtība?
Runājot par melnajiem caurumiem vienkāršiem vārdiem
Lai iedomāties, kā izskatās melnais caurums, pietiek redzēt vilciena asti, kas izbrauc no tuneļa. Signālgaismas uz pēdējā vagona, vilcienam iedziļinoties tunelī, samazināsies, līdz tās pilnībā izzudīs no redzesloka. Citiem vārdiem sakot, tie ir objekti, kur zvērīgās pievilcības dēļ pazūd pat gaisma. Elementārdaļiņas, elektroni, protoni un fotoni nespēj pārvarēt neredzamo barjeru, tie iekrīt melnajā nebūtības bezdibenī, tāpēc šādu caurumu kosmosā sauca par melno. Tajā iekšā nav ne mazākā gaišā plankuma, pamatīgs melnums un bezgalība. Kas atrodas melnā cauruma otrā pusē, nav zināms.
Šim kosmosa putekļu sūcējam ir milzīgs pievilkšanas spēks, un tas spēj absorbēt visu galaktiku ar visām zvaigžņu kopām un superkopām, ar miglājiem un tumšo vielu. Kā tas ir iespējams? Atliek tikai minēt. Mums zināmie fizikas likumi šajā gadījumā plaisā pa vīlēm un nesniedz skaidrojumu notiekošajiem procesiem. Paradoksa būtība slēpjas apstāklī, ka noteiktā Visuma posmā ķermeņu gravitācijas mijiedarbību nosaka to masa. Viena objekta absorbcijas procesu neietekmē to kvalitāte un kvantitatīvais sastāvs. Daļiņas, sasniegušas kritisko daudzumu noteiktā apgabalā, nonāk citā mijiedarbības līmenī, kur gravitācijas spēki kļūst par pievilkšanas spēkiem. Ķermenis, objekts, viela vai matērija gravitācijas ietekmē sāk sarukt, sasniedzot kolosālu blīvumu.
Apmēram šādi procesi notiek neitronu zvaigznes veidošanās laikā, kad zvaigžņu viela tiek saspiesta tilpumā iekšējās gravitācijas ietekmē. Brīvie elektroni apvienojas ar protoniem, veidojot elektriski neitrālas daļiņas, ko sauc par neitroniem. Šīs vielas blīvums ir milzīgs. Vielas daļiņas, kas ir rafinēta cukura gabala lielumā, svars ir miljardiem tonnu. Šeit derētu atgādināt vispārējo relativitātes teoriju, kur telpa un laiks ir nepārtraukti lielumi. Tāpēc saspiešanas procesu nevar apturēt pusceļā, un tāpēc tam nav ierobežojumu.
Potenciāli melnais caurums izskatās kā caurums, kurā var notikt pāreja no vienas telpas daļas uz otru. Tajā pašā laikā mainās telpas un paša laika īpašības, savērpjoties telpas-laika piltuvē. Sasniedzot šīs piltuves dibenu, jebkura viela sadalās kvantos. Kas atrodas melnā cauruma otrā pusē, šim milzu caurumam? Varbūt ir vēl kāda cita telpa, kur darbojas citi likumi un laiks plūst pretējā virzienā.
Relativitātes teorijas kontekstā melnā cauruma teorija ir šāda. Punktam kosmosā, kur gravitācijas spēki ir saspieduši jebkuru vielu līdz mikroskopiskiem izmēriem, ir milzīgs pievilkšanas spēks, kura lielums palielinās līdz bezgalībai. Parādās laika krunciņa, un telpa ir izliekta, noslēdzoties vienā punktā. Melnā cauruma norītie objekti paši nespēj pretoties šī milzīgā putekļu sūcēja ievilkšanas spēkam. Pat gaismas ātrums, kas piemīt kvantiem, neļauj elementārdaļiņām pārvarēt pievilkšanās spēku. Jebkurš ķermenis, kas nonāk šādā punktā, pārstāj būt materiāls objekts, saplūstot ar telpas-laika burbuli.
Melnie caurumi zinātnes ziņā
Ja jautājat sev, kā veidojas melnie caurumi? Vienotas atbildes nebūs. Visumā ir daudz paradoksu un pretrunu, ko nevar izskaidrot no zinātnes viedokļa. Einšteina relativitātes teorija pieļauj tikai teorētisku skaidrojumu par šādu objektu būtību, bet kvantu mehānika un fizika šajā gadījumā klusē.
Mēģinot izskaidrot notiekošos procesus ar fizikas likumiem, attēls izskatīsies šādi. Objekts, kas izveidojies masīva vai supermasīva kosmiskā ķermeņa kolosālas gravitācijas saspiešanas rezultātā. Šis process ir zinātniskais nosaukums- gravitācijas sabrukums. Termins "melnais caurums" zinātnieku aprindās pirmo reizi parādījās 1968. gadā, kad amerikāņu astronoms un fiziķis Džons Vīlers mēģināja izskaidrot zvaigžņu sabrukuma stāvokli. Saskaņā ar viņa teoriju gravitācijas sabrukumu piedzīvojušās masīvās zvaigznes vietā parādās telpiskā un laika plaisa, kurā iedarbojas arvien pieaugoša kompresija. Viss, no kā sastāvēja zvaigzne, nonāk sevī.
Šāds skaidrojums ļauj secināt, ka melno caurumu būtība nekādi nav saistīta ar Visumā notiekošajiem procesiem. Viss, kas notiek šī objekta iekšienē, nekādi neietekmē apkārtējo telpu ar vienu "BET". Melnā cauruma gravitācijas spēks ir tik spēcīgs, ka tas izliek telpu, liekot galaktikām griezties ap melnajiem caurumiem. Attiecīgi kļūst skaidrs iemesls, kāpēc galaktikas iegūst spirāles. Cik ilgs laiks būs nepieciešams, lai milzīgā Piena Ceļa galaktika pazustu supermasīva melnā cauruma bezdibenī, nav zināms. Interesants fakts ir tas, ka melnie caurumi var parādīties jebkurā kosmosa punktā, kur tie ir radīti šim nolūkam. ideāli apstākļi. Šāda laika un telpas rieva izlīdzina milzīgos ātrumus, ar kādiem zvaigznes griežas un pārvietojas galaktikas telpā. Laiks melnajā caurumā plūst citā dimensijā. Šajā reģionā nekādus gravitācijas likumus nevar interpretēt no fizikas viedokļa. Šo stāvokli sauc par melnā cauruma singularitāti.
Melnie caurumi neuzrāda nekādas ārējās identifikācijas pazīmes, par to esamību var spriest pēc apkārtējo uzvedības kosmosa objekti, ko ietekmē gravitācijas lauki. Cīņas par dzīvību un nāvi visa aina notiek uz melnā cauruma robežas, ko klāj membrāna. Šo iedomāto piltuves virsmu sauc par "notikumu horizontu". Viss, ko mēs redzam līdz šai robežai, ir taustāms un materiāls.
Melno caurumu veidošanās scenāriji
Izstrādājot Džona Vīlera teoriju, varam secināt, ka melno caurumu noslēpums neatrodas tā veidošanās procesā. Melnais caurums veidojas neitronu zvaigznes sabrukšanas rezultātā. Turklāt šāda objekta masai vajadzētu pārsniegt Saules masu trīs vai vairāk reizes. Neitronu zvaigzne saraujas, līdz tās pašas gaisma vairs nespēj izkļūt no gravitācijas ciešā tvēriena. Ir noteikts izmērs, līdz kuram zvaigzne var sarukt, lai radītu melno caurumu. Šo rādiusu sauc par gravitācijas rādiusu. Masīvām zvaigznēm to attīstības pēdējā posmā gravitācijas rādiusam vajadzētu būt vairākiem kilometriem.
Mūsdienās zinātnieki ir ieguvuši netiešus pierādījumus melno caurumu klātbūtnei desmitos rentgenstaru bināro zvaigžņu. Rentgenstaru zvaigznei, pulsāram vai sprādzienam nav cietas virsmas. Turklāt to masa ir lielāka par trīs Saules masu. Pašreizējais kosmosa stāvoklis Cygnus zvaigznājā, rentgena zvaigzne Cygnus X-1, ļauj izsekot šo ziņkārīgo objektu rašanās brīdim.
Pamatojoties uz pētījumiem un teorētiskiem pieņēmumiem, mūsdienu zinātnē ir četri melno zvaigžņu veidošanās scenāriji:
- masīvas zvaigznes gravitācijas sabrukums tās evolūcijas pēdējā posmā;
- galaktikas centrālā reģiona sabrukums;
- melno caurumu veidošanās Lielā sprādziena laikā;
- kvantu melno caurumu veidošanās.
Pirmais scenārijs ir visreālākais, taču melno zvaigžņu skaits, ar ko mēs šodien pazīstam, pārsniedz zināmo neitronu zvaigžņu skaitu. Un Visuma vecums nav tik liels, lai tik daudz masīvu zvaigžņu varētu iziet cauri pilnam evolūcijas procesam.
Otrajam scenārijam ir tiesības uz dzīvību, un tas ir spilgts piemērs- supermasīvs melnais caurums Sagittarius A *, kas ir aizsargāts mūsu galaktikas centrā. Šī objekta masa ir 3,7 Saules masas. Šī skripta mehānisms ir līdzīgs skriptam gravitācijas sabrukums ar vienīgo atšķirību, ka sabrukumu piedzīvo nevis zvaigzne, bet gan starpzvaigžņu gāze. Gravitācijas spēku ietekmē gāze tiek saspiesta līdz kritiskajai masai un blīvumam. Kritiskā brīdī matērija sadalās kvantos, veidojot melno caurumu. Tomēr šī teorija ir apšaubāma, jo Kolumbijas universitātes astronomi nesen identificēja Sagittarius A* melnā cauruma satelītus. Tie izrādījās daudz mazu melnu caurumu, kas, iespējams, veidojās savādāk.
Trešais scenārijs ir vairāk teorētisks un saistīts ar Lielā sprādziena teorijas esamību. Visuma veidošanās laikā daļa matērijas un gravitācijas lauki svārstījās. Citiem vārdiem sakot, procesi gāja citu ceļu, kas nav saistīti ar zināmajiem kvantu mehānikas un kodolfizikas procesiem.
Pēdējais scenārijs ir vērsts uz fiziku kodolsprādziens. Vielu puduros kodolreakciju procesā gravitācijas spēku ietekmē notiek sprādziens, kura vietā veidojas melnais caurums. Matērija eksplodē uz iekšu, absorbējot visas daļiņas.
Melno caurumu esamība un evolūcija
Ņemot aptuvenu priekšstatu par šādu dīvainu kosmosa objektu būtību, interesants ir vēl kaut kas. Kādi ir patiesie melno caurumu izmēri, cik ātri tie aug? Melno caurumu izmērus nosaka to gravitācijas rādiuss. Melnajiem caurumiem melnā cauruma rādiusu nosaka tā masa, un to sauc par Švarcšilda rādiusu. Piemēram, ja objekta masa ir vienāda ar mūsu planētas masu, tad Švarcšilda rādiuss šajā gadījumā ir 9 mm. Mūsu galvenā gaismekļa rādiuss ir 3 km. Vidējais melnā cauruma blīvums, kas veidojas zvaigznes vietā, kura masa ir 10⁸ Saules masas, būs tuvu ūdens blīvumam. Šāda veidojuma rādiuss būs 300 miljoni kilometru.
Visticamāk, ka šādi milzu melnie caurumi atrodas galaktiku centrā. Līdz šim ir zināmas 50 galaktikas, kuru centrā atrodas milzīgas laika un telpas akas. Šādu milžu masa ir miljardiem Saules masas. Var tikai iedomāties, kāds kolosāls un milzīgs pievilkšanas spēks piemīt šādai bedrei.
Kas attiecas uz maziem caurumiem, tie ir mini objekti, kuru rādiuss sasniedz niecīgas vērtības, tikai 10¯¹² cm. Šādas drupatas svars ir 10¹⁴g. Līdzīgi veidojumi radās Lielā sprādziena laikā, bet laika gaitā palielinājās un mūsdienās vicinās kosmosā kā monstri. Apstākļus, kādos notika mazu melno caurumu veidošanās, zinātnieki šodien mēģina atjaunot zemes apstākļos. Šiem nolūkiem tiek veikti eksperimenti elektronu sadursmēs, caur kuriem elementārdaļiņas paātrināt līdz gaismas ātrumam. Pirmie eksperimenti ļāva laboratorijas apstākļos iegūt kvarka-gluona plazmu - vielu, kas pastāvēja Visuma veidošanās rītausmā. Šādi eksperimenti ļauj cerēt, ka melnais caurums uz Zemes ir laika jautājums. Cita lieta, vai šāds cilvēces zinātnes sasniegums izvērtīsies par katastrofu mums un mūsu planētai. Mākslīgi izveidojot melno caurumu, mēs varam atvērt Pandoras lādi.
Nesenie citu galaktiku novērojumi ir ļāvuši zinātniekiem atklāt melnos caurumus, kuru izmēri pārsniedz visas iespējamās cerības un pieņēmumus. Evolūcija, kas notiek ar šādiem objektiem, ļauj labāk saprast, kāpēc melno caurumu masa aug, kāda ir tās patiesā robeža. Zinātnieki ir nonākuši pie secinājuma, ka visi zināmie melnie caurumi ir izauguši līdz tiem reālie izmēri 13-14 miljardu gadu laikā. Izmēru atšķirība ir saistīta ar apkārtējās telpas blīvumu. Ja melnajam caurumam ir pietiekami daudz pārtikas gravitācijas spēku sasniedzamā attālumā, tas strauji aug, sasniedzot simtiem un tūkstošiem saules masu. Līdz ar to un milzu izmērs tādi objekti, kas atrodas galaktiku centrā. Milzīgs zvaigžņu kopums, milzīgas starpzvaigžņu gāzes masas ir bagātīgs uzturs izaugsmei. Kad galaktikas saplūst, melnie caurumi var saplūst kopā, veidojot jaunu supermasīvu objektu.
Spriežot pēc evolūcijas procesu analīzes, ir ierasts izšķirt divas melno caurumu klases:
- objekti, kuru masa 10 reizes pārsniedz Saules masu;
- masīvi objekti, kuru masa ir simtiem tūkstošu, miljardu saules masu.
Ir melnie caurumi, kuru vidējā starpmasa ir vienāda ar 100-10 tūkstošiem saules masu, taču to raksturs joprojām nav zināms. Katrā galaktikā ir aptuveni viens šāds objekts. Rentgenstaru zvaigžņu izpēte ļāva M82 galaktikā atrast divus vidējos melnos caurumus 12 miljonu gaismas gadu attālumā. Viena objekta masa svārstās 200-800 saules masu robežās. Cits objekts ir daudz lielāks, un tā masa ir 10-40 tūkstoši saules masu. Interesants ir šādu objektu liktenis. Tie atrodas netālu no zvaigžņu kopām, pakāpeniski piesaistot supermasīvu melno caurumu, kas atrodas galaktikas centrālajā daļā.
Mūsu planēta un melnie caurumi
Neskatoties uz to, ka tiek meklēti pavedieni par melno caurumu dabu, zinātniskā pasaule uztraucas par melnā cauruma vietu un lomu Piena Ceļa galaktikas un jo īpaši planētas Zeme liktenī. Laika un telpas kroka, kas pastāv centrā piena ceļš, pamazām absorbē visus apkārt esošos objektus. Miljoniem zvaigžņu un triljoniem tonnu starpzvaigžņu gāzes jau ir absorbētas melnajā caurumā. Laika gaitā pagrieziens sasniegs Cygnus un Sagittarius rokas, kurās atrodas Saules sistēma, veicot 27 tūkstošu gaismas gadu attālumu.
Otrs tuvākais supermasīvais melnais caurums atrodas Andromedas galaktikas centrālajā daļā. Tas atrodas aptuveni 2,5 miljonu gaismas gadu attālumā no mums. Iespējams, pirms mūsu objekts Strēlnieks A * absorbē savu galaktiku, mums vajadzētu sagaidīt divu blakus esošo galaktiku saplūšanu. Attiecīgi notiks divu supermasīvu melno caurumu saplūšana vienā, šausmīgā un milzīgā izmērā.
Pavisam cita lieta ir mazi melnie caurumi. Lai absorbētu planētu Zeme, pietiek ar melno caurumu, kura rādiuss ir pāris centimetri. Problēma ir tāda, ka melnais caurums pēc būtības ir pilnīgi bezsejas objekts. No viņas dzemdes nenāk nekāds starojums vai starojums, tāpēc pamanīt tik noslēpumainu objektu ir diezgan grūti. Tikai ar tuvā diapazonā jūs varat noteikt fona gaismas izliekumu, kas norāda, ka šajā Visuma reģionā kosmosā ir caurums.
Līdz šim zinātnieki ir noskaidrojuši, ka Zemei tuvākais melnais caurums ir V616 Monocerotis. Briesmonis atrodas 3000 gaismas gadu attālumā no mūsu sistēmas. Izmēru ziņā šis ir liels veidojums, tā masa ir 9-13 saules masas. Vēl viens tuvumā esošais objekts, kas apdraud mūsu pasauli, ir melnais caurums Gygnus X-1. Ar šo briesmoni mūs šķir 6000 gaismas gadu attālums. Mūsu apkārtnē atklātie melnie caurumi ir daļa no binārās sistēmas, t.i. pastāv tiešā tuvumā zvaigznei, kas baro negausīgu objektu.
Secinājums
Tādu noslēpumainu objektu kā melnie caurumi esamība kosmosā, protams, liek mums būt uzmanīgiem. Tomēr viss, kas notiek ar melnajiem caurumiem, notiek diezgan reti, ņemot vērā Visuma vecumu un milzīgos attālumus. 4,5 miljardus gadu Saules sistēma ir bijusi miera stāvoklī, pastāvot saskaņā ar mums zināmajiem likumiem. Šajā laikā Saules sistēmas tuvumā neparādījās nekas tamlīdzīgs, ne telpas izkropļojumi, ne laika krokas. Iespējams, tam nav piemērotu apstākļu. Piena ceļa daļa, kurā atrodas Saules zvaigžņu sistēma, ir mierīga un stabila kosmosa daļa.
Zinātnieki pieļauj domu, ka melno caurumu parādīšanās nav nejauša. Šādi objekti spēlē kārtības sargu lomu Visumā, iznīcinot kosmisko ķermeņu pārpalikumu. Runājot par pašu monstru likteni, to evolūcija vēl nav pilnībā izpētīta. Pastāv versija, ka melnie caurumi nav mūžīgi un noteiktu posmu var beigt pastāvēt. Nevienam vairs nav noslēpums, ka šādi objekti ir visspēcīgākie enerģijas avoti. Kāda tā ir enerģija un kā to mēra, tas ir cits jautājums.
Ar Stīvena Hokinga pūlēm zinātne tika iepazīstināta ar teoriju, ka melnais caurums joprojām izstaro enerģiju, zaudējot savu masu. Savos pieņēmumos zinātnieks vadījās pēc relativitātes teorijas, kur visi procesi ir savstarpēji saistīti. Nekas vienkārši nepazūd, neparādās kaut kur citur. Jebkura matērija var tikt pārveidota par citu vielu, kamēr viena veida enerģija nonāk citā enerģijas līmenī. Tas var attiekties uz melnajiem caurumiem, kas ir pārejas portāls no viena stāvokļa uz otru.
Ja jums ir kādi jautājumi - atstājiet tos komentāros zem raksta. Mēs vai mūsu apmeklētāji ar prieku atbildēsim uz tiem.