Ieteicams, 2020

Redaktora Izvēle

Definīcija Melns caurums

Kas ir melnais caurums:

Melnais caurums ir kosmosa fenomens ar ļoti lielām proporcijām (parasti lielāks par sauli) un ārkārtīgi kompakta masa, kas rada tik spēcīgu gravitācijas lauku, ka nevar izkļūt daļiņas vai starojums.

Ņemot vērā, ka pat gaisma ir sūkāta, melnie caurumi ir neredzami, un to eksistenci apliecina tikai tās apkārtnē novērotās gravitācijas sekas, jo īpaši tuvās debess ķermeņu orbītas, kuras tagad piesaista melnajam caurumam.

Teorētiski tikai kaut kas, kas kustas ātrumā, kas pārsniedz gaismas ātrumu, varētu izturēt melnā cauruma gravitācijas lauku. Šā iemesla dēļ nav iespējams pārliecināties, kas notiek ar iesūcināto jautājumu.

Cik liels ir melns caurums?

Melnie caurumi pastāv dažādos izmēros. Nepilngadīgie, kas pazīstami ar zinātni, tiek saukti par primāriem melnajiem caurumiem un tiek uzskatīti par atoma lielumu, bet ar kalna kopējo masu.

Vidēji melnos caurumus (kuru masa ir līdz pat 20 reizes lielāka par saules kopējo masu) sauc par zvaigžņu . Šajā kategorijā mazākais atklātais melnais caurums ir 3, 8 reizes lielāks par saules masu.

Lielākie melnie caurumi, kas katalogēti, tiek saukti par supermassīviem, bieži atrodami galaktiku centrā. Piemēram, Piena ceļa centrā ir Strēlnieks A, melns caurums ar masu, kas atbilst 4 miljoniem reižu saules masas.

Līdz šim lielākais zināmais melnais caurums ir S50014 + 81, kura masa ir vienāda ar četrdesmit miljardiem reižu vairāk saules masas.

Kā veidojas melnie caurumi?

Melnos caurumus veido debess ķermeņu gravitācijas sabrukumi. Šīs parādības rodas, ja ķermeņa iekšējais spiediens (parasti zvaigznes) nav pietiekams, lai uzturētu savu masu. Tātad, kad zvaigznes kodols sabrūk gravitācijas dēļ, debess ķermenis eksplodē, atbrīvojot milzīgu enerģijas daudzumu notikumā, kas pazīstams kā supernova .

Supernovas vizuāls attēlojums.

Supernovas laikā, sekundes daļās, visa zvaigznes masa tiek saspiesta tās kodolā, pārvietojoties aptuveni 1/4 no gaismas ātruma (tajā skaitā šobrīd izveidojas visuma vissmagākie elementi).

Tad sprādziens radīs neitronu zvaigzni vai, ja zvaigzne ir pietiekami liela, rezultāts būs melnā cauruma veidošanās, kura astronomiskā koncentrētā masa veido iepriekš minēto gravitācijas lauku. Tajā evakuācijas ātrumam (ātrumam, kas nepieciešams daļai vai starojumam pretoties pievilcībai) jābūt vismaz lielākam par gaismas ātrumu.

Melno caurumu veidi

Vācu teorētiskais fiziķis Alberts Einšteins formulēja hipotēžu kopumu, kas bija saistīts ar gravitāciju un kalpoja par pamatu mūsdienu fizikas rašanos. Šī ideju kopa tika saukta par vispārējās relativitātes teoriju, kurā zinātnieks veica vairākus novatoriskus novērojumus par melno caurumu gravitācijas ietekmi.

Einšteina melnajiem caurumiem ir "deformācijas kosmosa laikā, ko izraisa masveida koncentrētu vielu daudzums." Viņa teorijas veicināja strauju teritorijas progresu un ļāva klasificēt dažādus melno caurumu veidus:

Schwarzschild melns caurums

Schwarzschild melnie caurumi ir tie, kuriem nav elektrības lādiņa un kuriem nav arī leņķa impulsa, proti, tie nav rotēti ap savu asi.

Kerr Black Hole

Kerra melnajiem caurumiem nav elektrības lādiņa, bet tie griežas ap savu asi.

Reissner-Nordstrom Black Hole

Reissner-Nordstrom melnajiem caurumiem ir elektriskā lādiņa, bet tie nepārvēršas ap to asi.

Kerr-Newman Black Hole

Kerr-Newman melnie caurumi ir elektriski uzlādēti un griežas ap to asi.

Teorētiski, visu veidu melnie caurumi kļūst par Schwarzschild melnajiem caurumiem (statiskā un bez elektriskā lādiņa), kad tie zaudē pietiekami daudz enerģijas un pārtrauc rotāciju. Šī parādība ir pazīstama kā Penrose process . Šādos gadījumos vienīgais veids, kā nošķirt vienu melno caurumu no Schwarzschild no citas, ir mērīt tā masu.

Melnā cauruma struktūra

Melnie caurumi ir neredzami, jo to gravitācijas lauks ir neizbēgams pat gaismas apstākļos. Tādējādi melnajam caurumam ir tumsas virsma, no kuras nekas netiek atspoguļots, un nav pierādījumu tam, kas notiek ar elementiem, kas tajā iesūcas. Tomēr, novērojot ietekmi, ko tie rada savā apkārtnē, zinātne strukturē melnos caurumus notikumu horizontā, singularitātē un ergosfērā .

Pasākumu horizonts

Melnā cauruma gravitācijas lauka robeža, no kuras nekas netiek novērots, tiek saukts par notikuma horizontu vai bez atgriešanās punktu .

NASA piedāvātais notikumu horizonta grafiskais attēlojums, kurā novērojama ideāla sfēra, no kuras nav izstarota gaisma.

Lai gan faktiski ir tikai gravitācijas sekas, notikuma horizonts tiek uzskatīts par daļu no melnā cauruma struktūras, jo tas ir parādības novērojamās zonas sākums.

Ir zināms, ka tās forma ir pilnīgi sfēriska statiskos melnos caurumos un slīpi rotējošos melnos caurumos.

Laika gravitācijas dilatācijas dēļ melnā cauruma masas ietekme uz kosmosa laiku izraisa, ka notikumu horizonts, pat ārpus tās diapazona, var ietekmēt:

  • Attālam novērotājam pulkstenis netālu no pasākuma horizonta būtu lēnāks, nekā citam tālāk. Tādējādi, jebkurš objekts, kas iesūcas melnajā caurumā, šķiet, palēninās, līdz tas šķiet paralizēts laikā.
  • Attālam novērotājam objekts, kas tuvojas notikuma horizonta līmenim, uzņemtu sarkanīgu nokrāsu, kas izriet no fiziskās parādības, kas pazīstama kā sarkanā maiņa, jo gaismas frekvenci samazina melnā cauruma gravitācijas lauks.
  • No objekta skatpunkta laiks visai visumam būtu paātrināts, savukārt laiks pats iet normāli.

Singularitāte

Melnā cauruma centrālais punkts, kur zvaigzne ir kļuvusi bezgalīgi koncentrēta, tiek saukta par singularitāti, no kuras maz ir zināms. Teorētiski, singularitāte satur kopējo sabrukušās zvaigznes masu, kas pievienota visu gravitācijas lauka iesūkto ķermeņu masai, bet tai nav tilpuma vai virsmas.

Ergosfēra

Ergosfēra ir teritorija, kas apiet notikumu horizontu rotējošajos melnos caurumos, kur debess ķermenim nav iespējams stāvēt.

Tomēr, saskaņā ar Einšteina relativitāti, jebkurš rotējošs objekts tiecas vilkt telpu laiku tuvu tai. Rotējošā melnajā caurumā šis efekts ir tik spēcīgs, ka debess ķermenim būtu nepieciešams pārvietoties pretējā virzienā, kas ir lielāks par gaismas ātrumu, lai saglabātu stacionāru.

Ir svarīgi nejaukt ergosfēras ietekmi ar notikumu horizonta ietekmi. Ergosfēra nepiesaista objektus ar gravitācijas lauku. Tādējādi viss, kas ar to saskaras, tiks pārvietots tikai kosmosa laikā un tiks piesaistīts tikai tad, ja tas šķērsos notikuma horizontu.

Stephen Hawking teorijas par melnajiem caurumiem

Stephen Hawking bija viens no ietekmīgākajiem 20. un 21. gadsimta fiziķiem un kosmologiem, un viņa daudzo ieguldījumu vidū Hawking atrisināja vairākas Einšteina ierosinātās teorijas, kas veicināja teoriju, ka Visums sāka eksistenci, vēl vairāk nostiprinot tā saukto teoriju. Lielais sprādziens .

Hawks arī uzskatīja, ka melnie caurumi nav pilnīgi melni, bet izstaro nelielu daudzumu siltuma starojuma. Šis efekts fizikā bija pazīstams kā Hawking Radiation . Šī teorija paredz, ka melnie caurumi zaudēs masu ar atbrīvoto starojumu, un ļoti lēnā procesā samazinās līdz izzušanai.

Populārākas Kategorijas

Top