Črne luknje so verjetno največja skrivnost v znanem vesolju!
Do zdaj o njih vemo zelo malo, saj nam naša tehnologija še ne omogoča poglobljenega preučevanja njihovih značilnosti, predvsem zato, ker so vsi zelo oddaljeni od našega sončnega sistema.
Še en razlog, zakaj je tako težko študirati črne luknje v vesolju, je v tem, da te ne oddajajo svetlobnih impulzov kot zvezde, nasprotno, njihovo močno gravitacijsko polje je sposobno absorbirati tudi bližnjo svetlobo, a to je nekaj, kar bomo razložili kasneje.
Vendar pa od leta 1970 in zahvaljujoč teorijam, ki jih je predlagal Stephen Hawkins o črnih luknjah smo o njih lahko razumeli veliko več, vključno z dokazljivimi podatki o njihovi obliki, sestavi, procesu nastajanja in celo njihovem razmerju v spremembah časovne kontinuitete.
Kometi so lahko prav tako zanimivi kot črne luknje! Ne zamudite našega celotnega članka o deli kometa
Toda kaj pravzaprav vemo o črnih luknjah?
Če ste že kdaj videli film Christopherja Nolana: Medzvezdnik (2010) in ostal si, da sploh ničesar ne razumeš, potem je to zato, ker še vedno ne veš dovolj črne luknje.
Povem vam, film temelji na Einsteinovi splošni teoriji relativnosti, ki pravi, da naše vesolje nima 3 dimenzije, ampak 4, pri čemer je čas četrta dimenzija v ravnini realnosti.
Zato pravila univerzalne mehanike vplivajo na čas, tako kot na pomembno, vključno s svetlobo.
Na ta način čas ne bi bil univerzalna konstanta, ampak dimenzija, ki se lahko deformira, raztegne ali skrči kot elastični trak, v skladu z zakoni fizike, kot je gravitacija.
Vas zanima več o črnih luknjah v vesolju?
Potem ne prenehajte brati tega članka do konca, saj vam razložimo vse, kar morate vedeti o tej zanimivi temi, da se naslednjič, ko boste videli Interstellar, ne boste počutili dobesedno izgubljeni v vesolju.
Kaj so črne luknje?
Črne luknje v resnici niso luknje, ali ste to vedeli?
Pravzaprav v skladu z izrekom o Hawkins in Ellis Od leta 1970 velja, da so črne luknje sferoidne oblike zaradi privlačnosti lastne mase proti svojemu središču zaradi delovanja lastne gravitacije. Enako se dogaja z zvezdami, vendar na milijonkrat višji lestvici.
Črne luknje so točka v vesolju, sestavljena iz kopice izjemno goste mase, ki ustvarja tako močno gravitacijo, da je sposobna ustvariti ukrivljenost v kontinuiteti prostor-časa.
Gravitacijsko polje črnih lukenj je tako močno, da noben delec snovi ne more ubežati deformaciji, če se preblizu. Pravzaprav je privlačnost tako močna, da je sposobna absorbirati fotonske delce, ki tvorijo žarke sončne svetlobe.
Tako je, imenujejo se črne luknje, ker so sposobne dobesedno pogoltniti svetlobo okoli sebe.
Kako goste so črne luknje?
Fizična lastnost, ki daje supermasivne črne luknje njihove gravitacijske in toplotne lastnosti, je izjemna gostota snovi, ki jo vsebujejo na relativno majhnem območju prostora.
Da bi količina snovi, ki sestavlja našo lastno zvezdo, postala črna luknja, bi se morala ekstremno zložiti vase in stisniti vse svoje delce iz velikosti 1.300 milijarde kilometrov v prostor s premerom, ki ni večji od 2 kilometrov.
Zato bi moralo sonce zmanjšati svojo velikost skoraj 900.000-krat, vendar ne da bi zapravilo vse snovi, ki ga sestavljajo.
Prostorsko-časovna ukrivljenost
Ste se kdaj vprašali, kako je črna luknja sposobna upočasniti čas?
Si se spomnil Gargantua en Medzvezdni?
V filmu vesoljska ladja Endurance je prisiljen ustaviti zbiranje podatkov o perspektivi življenja v planet miller, ki po naključju kroži zelo blizu a ogromna črna luknja imenovano Gargantua.
Zaradi tega je posadka pred astrofizično dilemo: zaradi bližine Gargantue čas na planetu teče veliko počasneje kot na Zemlji, zato bi misija iskanja, ki bi zanje trajala nekaj ur, na Zemlji pomenila več let.
Toda kako je to mogoče?
Če se vam zdi čuden koncept, je to zato, ker smo navajeni čas obravnavati kot nespremenljivo konstanto vesolja, v bistvu zato, ker nimamo nobenega orodja, ki bi ga lahko deformiralo, kot to počnemo z drugimi ravninami realnosti.
Vendar pa teorija splošne relativnosti, ki jo je predlagal Albert Einstein leta 1915, nakazuje, da je čas dimenzija realnosti, ki se razteza čez ravnine X in Y (razsežnosti širine in dolžine).
Če torej telo z maso izvaja akcijo na ravni realnosti, bo ustvarilo spremenljivko dimenzije Z (globina), ki lahko deformira prvi dve in zato lahko tudi sčasoma.
Poglejmo to takole:
Predstavljajte si, da razprostrite kos blaga in ustvarite raven prostor (dimenzije X in Y); in na krpo spustiš žogico. Delovanje teže kroglice na tkanino bo ustvarilo konkavno spodnjo stran ravnine.
Ta učinek je v astrofiziki znan kot Ukrivljenost prostor-časa.
Zdaj, po pravilih fizike, težji kot je predmet, ki je postavljen na ravnino, bolj izrazito je njegovo delovanje nanjo in zato globlja bi bila ukrivljenost.
Prav to se zgodi z črne luknje in ukrivljen čas.
Ko so črne luknje stisnjene do meje, postanejo neverjetno gosti objekti - in zato težki -, zato je delovanje, ki ga izvajajo na ravninah X in Y, res ekstremno.
Ukrivljenost, ki jo povzročajo črne luknje, je tako močna, da ne dovoli, da bi snov, ki vstopi, pobegnila, kar povzroča prostorsko-časovno singularnost, ki jo poznamo kot Obzorje dogodkov.
Ukrivljenost, ki jo ustvarjajo črne luknje, je tako "globoka" in njihova gravitacijska privlačnost tako močna, da sesajo vse, kar se jim približa, zato so v ukrivljenem vrtincu prostora, ki ga proizvaja Gargantua, planet Miller v svojem časovnem kontinuumu je doživljal warp, ki ga je upočasnil, ker je moral vstopiti v Gargantuino obzorje dogodkov.
Pravzaprav je točna številka vsaka preživeta uro Miller To je bilo enako 7 zemeljskim letom.
Kot zanimivo dejstvo, 1 km visoki valovi, ki pokrivajo celotno površino Miller, Pojasnili bi jih tudi kot učinek gravitacijske moči, ki jo izvaja črna luknja na planetu.
Kako nastanejo črne luknje?
Za črne luknje bi lahko rekli, da so ostanek, ki ga zvezde pustijo po smrti.
Še pred nekaj desetletji je veljalo, da so črne luknje nastale v zgodnjih fazah vesolja in da se ta pojav ne bi več ponovil.
Vendar pa študija Zgodovina časa: od velikega poka do črnih lukenj, Ustvarjen v sodelovanju Hawkingsa, Oppenheimerja in Rogerja Penroseja, je pokazal, da črne luknje nastanejo v procesu, imenovanem gravitacijski kolaps.
Da bi razumeli gravitacijski kolaps, ki preide v nastanek črnih lukenj, se moramo vrniti nekoliko nazaj, k procesu smrti zvezd.
kdaj do enega Rumena zvezda (kot naše sonce) izčrpa svoje zaloge vodika, začne sežigati delce helija na svoji površini v veliko intenzivnejšem procesu jedrske fuzije. Ko se ta proces nadaljuje, se lahko zvezda, ki se približuje zadnji fazi življenja, poveča do 300-krat svoje velikosti in spremeni svojo barvo ter tako postane Zvezda rdečega velikana.
S porabo vsega goriva na svoji površini se bodo procesi jedrske fuzije ustavili in brez kakršnega koli procesa, ki bi se zoperstavil sili lastne gravitacije, se bodo vsi njeni delci začeli vleči proti lastnemu jedru, ponovno zmanjšati njegovo velikost in ustvariti tisto, kar poznamo kot a Zvezda Beli Škratmrtva zvezda
Vendar pa lahko velika količina mase zvezde povzroči, da se ta proces popelje do skrajnosti, stisne Belega pritlikavka preko njegovih lastnih meja in ustvari telo s še bolj koncentrirano maso v neverjetno majhnem prostoru.
To je tako, kot da bi poskušali naše sonce toliko upogniti, da ga spravimo v prtljažnik svojega vozila.
Ta zadnji korak naredi nastalo gravitacijsko polje tako močno, da začne pogoltniti lastno svetlobo, ki se konča spremeni zvezdo v črno luknjo.
vrste črnih lukenj
Obstajajo različni vrste črnih lukenj in te so razvrščene glede na njihovo velikost in količino mase, ki jo vsebujejo.
ogromna črna luknja
Supermasivne črne luknje so verjetno največje in najmočnejše. Ti lahko vsebujejo nekaj milijonkrat večjo maso našega sonca v le 2 ali 3-krat večjem prostoru, zaradi česar so tudi zelo močni.
Običajno je najti supermasivne črne luknje, ki prevladujejo v središčih številnih velikih galaksij, zlasti eliptičnih galaksij. Jasen primer je mogoče najti doma, saj se Rimska cesta vrti okoli Strelec A, resnično ogromna supermasivna črna luknja, ki meri približno 120 AU.
Črne luknje srednje mase
Po masi so naslednji na lestvici. So manj gosto kot supermasivne črne luknje, vendar so še vedno res impresivne.
Črne luknje z enakovredno maso med 100 in 1.000.000 sončnih mas spadajo v to klasifikacijo.
črne luknje zvezdne mase
So precej pogoste in s planeta Zemlja smo lahko opazili več črnih lukenj, ki sodijo v to klasifikacijo.
Črne luknje z zvezdno maso vsebujejo med 30 in 70 sončnih mas v svoji notranjosti. Nastanejo zaradi gravitacijskega kolapsa masivnih zvezd, v astrofiziki znanih kot Supernove.
mikro črne luknje
Mikro črne luknje so kategorija te klasifikacije, vendar ostajajo hipoteza.
Segun la Hawkinsova teorija Kar zadeva črne luknje, bi te mikro črne luknje vsebovale presenetljive količine snovi v izjemno majhnem prostoru, tako da bi snov v njih lahko urejala pravila kvantne fizike.
Ena od nalog velikega hadronskega trkalnika v CERN-u je ustvariti elemente, ki tvorijo umetno mikro črno luknjo, kjer bi lahko preizkusili več teorij o kvantni fiziki ali pa bi na koncu izolirali delec iz temna snov.
