Supermasivna crna rupa: stvaranje, detekcija, svojstva

Crne rupe su područja u tkivu prostora i vremena koja imaju takvu masu da niti jedan predmet, čak ni svjetlo, ne može pobjeći iz svog gravitacijskog polja. Iako su teoretičari već formirali opću ideju o crnim rupama, zapravo njihovo postojanje nije u potpunosti dokazano. To proizlazi iz klasične teorije gravitacije, što znači da ako se teorija pokaže netočnom, crne rupe mogu imati različitu prirodu.

megalomanija

Čak i najveća crna rupa, prema suvremenim znanstvenicima, može se pojaviti u jednom od četiri scenarija. Dvije od njih - tzv. Realne - povezane su s kolapsom. "Zastarjela" zvijezda propada ili se skuplja, što rezultira neutronskom zvijezdom. S masom od jednog i pol našeg Sunca, ima vrlo mali promjer - oko dvadeset kilometara, ali gustoća materije je vrlo velika. Ako zvijezda ima vrlo veliku masu, tada se umjesto neutronske zvijezde pojavljuje crna rupa.

Druga realistična verzija sugerira da izgled predmetnog objekta može biti povezan s kolapsom protogalaktičkog plina ili cijelog središnjeg dijela galaksije.

Preostale dvije - hipotetske - verzije govore da možda neke crne rupe u Svemiru postoje od trenutka Velikog praska, nazivaju se primarne. Prema drugoj pretpostavci, oni se također mogu formirati kao rezultat nuklearnih reakcija visoke energije.

Najveća crna rupa

U proteklom desetljeću ovi nevidljivi svemirski objekti stvarali su buku među astrofizičarima. Postojanje ogromnih crnih rupa bilo je nevjerojatno, ali se ispostavilo da njihovo pronalaženje nije tako teško kada postoji plan.

U srcu svake galaksije je nevidljivi objekt ogromne veličine, koji iskrivljuje orbite zvijezda. Ovaj objekt bio je supermasivna crna rupa. To se objašnjava činjenicom da je u središnjim dijelovima galaksija skupina zvijezda najveća, rezultat njihovog spajanja dovodi do ogromnih masa crnih rupa, a ispada da supermasivna crna rupa u središtu galaksije nije čudna stvar, nego pravilnost.

Naravno, odmah se pojavilo pitanje o tome koliko bi mogli biti veliki. Suvremeni znanstvenici klasificiraju ih povećanjem mase. Crne rupe zvjezdane mase usporedive su s masama od 10 do nekoliko desetaka masa Sunca. Dimenzije supermasivnih crnih rupa su ogromne - od milijun do nekoliko stotina milijuna naših zvijezda. Preostali predmeti pripadaju kategoriji medija, a znanstvenici vjeruju da su mnogo manji od ostalih, ali još ne mogu objasniti razlog takve razlike u količini.

Div naše galaksije

U Mliječnom putu postoji supermasivna crna rupa. Masa mu je četiri milijuna. mase sunca, što je 0,1% cijele galaksije! Međutim, naša je galaksija, prema kozmičkim standardima, prilično mala. Na primjer, u relativnom susjedstvu s nama, u zviježđu Djevica, nalazi se Messier 87, veličine dvjesto puta veće. Astrofizičar Ethan Siegel, autor članka "Najveća crna rupa u poznatom svemiru", navodi da postoji nevjerojatna anomalija u ovoj galaksiji: struja materije oko pet tisuća svjetlosnih godina proizlazi iz njezina središta (na primjer, cijeli Mliječni put). više od stotinu tisuća svjetlosnih godina). Prema znanstvenicima, uzrok ove anomalije može biti samo supermasivna crna rupa.

Dalje i dalje

Obično je supermasivna crna rupa 0,01% mase galaksije, što znači da se može pretpostaviti da potraga za “nevidljivim” najvećim veličinama treba započeti potragom za najvećom galaksijom. Takav u vidljivom svemiru je IC 1101, čija je duljina dva milijuna svjetlosnih godina što je gotovo dvostruko više od naše susjedne galaksije, Andromede. Prema težini, može biti jednaka svemu zviježđe Djevica. Znanstvenici su predložili da postoji "najteža" crna rupa, ali IC 1101 ima konkurenta.

Znanstvenici sa Sveučilišta Yale, koji su tražili supermasivne crne rupe u našem zvjezdanom nebu, pronašli su anomaliju u najudaljenijoj galaksiji. Galaxy CID-947 je toliko daleko od nas da ga astrofizičari smatraju snažnom retrospektivom. Prema našim uobičajenim standardima, sada je u dobi od 1,5-2 milijarde godina nakon Velikog praska (prema znanstvenicima, to se dogodilo prije 14 milijardi godina). Crna rupa u ovoj galaksiji je abnormalno teška i čini 17% mase cijele galaksije, prelazeći stopu Sunca 7 milijardi puta, iako sama CID-947 nije veća od naše Mliječne staze. Može se sa sigurnošću reći da je trenutno najveća crna rupa poznata znanosti.

Rođenje supermasije

Astrofizičari još nisu došli do zajedničkog mišljenja o pitanju stvaranja crnih rupa. Možda slučaj nije ograničen na četiri teorije, ili su možda potpuno pogrešne. Međutim, što se tiče CID-947, znanstvenici ne pretpostavljaju. Vjeruje se da se supermasivne crne rupe mogu formirati kao rezultat njihovog "klijanja" iz crnih rupa zvjezdanih masa, to traje milijarde godina. Međutim, CID-947 vidimo vrlo mlad, a crna rupa u njezinom središtu je nevjerojatno velika. Bilo bi zanimljivo vidjeti kako sada izgleda, nakon 12 milijardi godina, ali to ne možemo znati.

Moguće objašnjenje ove anomalije je da je crna rupa bila primarna, tj. Formirana već za vrijeme Velikog praska, ili je sama galaksija imala vrlo veliku koncentraciju zvijezda i protogalaktički plin u svom središtu.

Detekcija crne rupe

Postoji dosta problema u proučavanju i promatranju crnih rupa, ali glavna poteškoća leži u njihovoj detekciji. Svjetlost ne može prevladati svoju gravitaciju, a to znači da objekt s tako velikom masom ostaje nevidljiv! Dakle, čak i ako je najmoćniji teleskop našeg vremena - Hubble - "vidio" supermasivnu crnu rupu, samo astrofizičar može shvatiti da je doista tamo.

U pravilu se crne rupe nađu kroz izobličenje orbita zvijezda koje se nalaze u blizini. Oni također imaju rendgenske i gama zrake (to je zbog protoka vodika, najčešće supstance u našem Svemiru), koji se, prije nego što nestanu u crnim rupama, zagrijavaju na temperature od nekoliko milijuna stupnjeva.

Drugi način je pronaći masu, a zatim volumen objekta i usporediti ga s gravitacijskim radijusom. Ova metoda se smatra jedinom pouzdanom. Znanstvenici također pomažu znanstvenicima da otkriju je li objekt crna rupa i omjer mase i svjetlosti, brzine izvora valova i brzine rotacije plina.

Činjenice i detalji

Što će se dogoditi ako uđete u crnu rupu? Ovo pitanje je jedno od najzanimljivijih. Znanstvenici sugeriraju kako se približavamo ljudskom tijelu. To će se nastaviti sve dok se ne pretvori u struju čestica i prijeđe horizont događaja. Međutim, ovaj učinak će se promatrati ako crna rupa ima zvjezdanu masu. Za supermasivu, scenarij je nešto drugačiji, s obzirom na činjenicu da je zbog svoje veličine singularnost prilično daleko od horizonta.

Tako će putnik moći prijeći horizont događaja - rub crne rupe, i uroniti dovoljno duboko u njega prije nego što osjeća destruktivne učinke. Njegova brzina će se konstantno ubrzavati dok ne dostigne brzinu svjetlosti i vrijeme za usporavanje. Ali to nije sve!

Jedan način

Na određenom stupnju moći će istodobno vidjeti sve predmete koje je crna rupa progutala tijekom svog života, a ako se okrene natrag, promatrat će one koje div još nije progutao. Prostor crne rupe sve će više ometati pogled, a onda će se potpuno zatvoriti, a putnik će vidjeti prostor kroz malu "rupu", kao kroz cijev. Zbog iskrivljenja percepcije vremena, ovo putovanje će trajati milijune godina i postati će zaista zadivljujuće.

Ali kako astrofizičari mogu govoriti o objektima, čije stvarno postojanje ni u potpunosti nije dokazano? Sve je to razlog matematičkih izračuna. Uzimajući na temelju nekih podataka, znanstvenici mogu napraviti izračune i na temelju njih čak i izvući zaključke o unutarnjoj strukturi objekata. Stoga, samo kroz spekulativni eksperiment, mogu odgovoriti na mnoga pitanja, čak i reći što će se dogoditi ako uđete u crnu rupu.

Ako zamijenite sunce crnom rupom

Još jedan zanimljiv misaoni eksperiment je zamjena jedne zvijezde našeg sustava ekvivalentnom crnom rupom mase. Usput, horizont događanja takvog diva bit će veličine ... balona. Međutim, prisutnost "univerzalnog apsorbera" u pozadini zapravo neće imati nikakvog utjecaja na planete našeg sustava: samo se objekt koji prolazi u relativnoj blizini crne rupe može apsorbirati. Planeti se kreću u njihovoj orbiti, što isključuje mogućnost konvergencije: astrofizičari su pronašli dosta zvijezda i planeta koji se tiho okreću oko crnih rupa.

Ali nije sve tako jednostavno. Prvo što će nestati je sunčeva svjetlost koja daje život svemu na Zemlji, a to je glavni problem. Naravno, ako je čovječanstvo ovladalo tehnologijom termonuklearna fuzija i genetski inženjering, vjerojatno bismo mogli nastaviti život u tmini na planetu koji se postupno hladi, ali u ovoj fazi razvoja ljudi bi umrli za nekoliko desetljeća.

Glavna zabluda

Postoji mišljenje da crne rupe u svemiru apsorbiraju samo energiju. Zapravo, nije. Poput biljaka koje apsorbiraju ugljični dioksid tijekom procesa fotosinteze i luče ih tijekom drugih procesa, crna rupa upija tvar i oslobađa je.

Ovaj fenomen može se objasniti samo sa stajališta kvantne fizike. Crna rupa formira struju elementarnih čestica, uglavnom fotona, koja se naziva kvantno zračenje crne rupe ili Hawkingova zračenja (nazvana po samom Stephenu Hawkingu). U kvantnoj mehanici postoji tzv. Tunelski mehanizam, koji također pomaže česticama da prevladaju prepreke koje su nepremostive za neku količinu materije.