Tume auk. Mis on "must auk"

Musta augu mõiste on kõigile teada – kooliõpilastest eakateni, seda kasutatakse teadus- ja ilukirjanduses, kollases meedias ja teaduskonverentsidel. Kuid mis täpselt sellised augud on, pole kõigile teada.

Mustade aukude ajaloost

1783 Esimese hüpoteesi sellise nähtuse nagu must auk olemasolu kohta esitas 1783. aastal inglise teadlane John Michell. Oma teoorias ühendas ta kaks Newtoni loomingut – optika ja mehaanika. Michelli idee oli järgmine: kui valgus on pisikeste osakeste voog, siis nagu kõik teised kehad, peaksid ka osakesed kogema gravitatsioonivälja külgetõmmet. Selgub, et mida massiivsem on täht, seda raskem on valgusel oma külgetõmbejõule vastu seista. 13 aastat pärast Michelli esitas prantsuse astronoom ja matemaatik Laplace (tõenäoliselt sõltumatult oma Briti kolleegist) sarnase teooria.

1915. aasta Kõik nende tööd jäid aga kuni 20. sajandi alguseni välja nõudmata. 1915. aastal avaldas Albert Einstein üldise relatiivsusteooria ja näitas, et gravitatsioon on aine poolt põhjustatud aegruumi kõverus ning mõni kuu hiljem kasutas Saksa astronoom ja teoreetiline füüsik Karl Schwarzschild seda konkreetse astronoomilise probleemi lahendamiseks. Ta uuris kõvera aegruumi struktuuri Päikese ümber ja avastas uuesti mustade aukude fenomeni.

(John Wheeler lõi termini "mustad augud")

1967. aastal Ameerika füüsik John Wheeler visandas ruumi, mida saab nagu paberitükki kortsuda lõpmatult väikeseks punktiks, ja nimetas selle terminiga "must auk".

1974. aastal Briti füüsik Stephen Hawking tõestas, et kuigi mustad augud neelavad ainet tagasipöördumata, võivad nad kiirata kiirgust ja lõpuks aurustuda. Seda nähtust nimetatakse "Hawkingi kiirguseks".

2013. aasta Viimased pulsarite ja kvasarite uurimused ning kosmilise mikrolaine taustkiirguse avastamine on lõpuks võimaldanud kirjeldada mustade aukude kontseptsiooni. 2013. aastal jõudis gaasipilv G2 mustale augule väga lähedale ja suure tõenäosusega neeldub selles, ainulaadse protsessi jälgimine annab tohutult võimalusi uuteks mustade aukude tunnuste avastamiseks.

(Massiivne objekt Sagittarius A*, mille mass on 4 miljonit korda suurem kui Päikesel, mis viitab tähtede parvele ja musta augu tekkele)

2017. aasta. Rühm mitut riiki hõlmava koostööprojekti Event Horizon Telescope teadlasi, mis ühendasid kaheksat Maa mandrite eri punktidest pärit teleskoopi, jälgisid musta auku, mis on ülimassiivne objekt galaktikas M87, Neitsi tähtkujus. Objekti mass on 6,5 miljardit (!) Päikese massi, mis on võrdluseks hiiglaslikult kordades suurem kui massiivne objekt Ambur A*, läbimõõduga veidi väiksem kui kaugus Päikesest Pluutoni.

Vaatlused viidi läbi mitmes etapis, alates 2017. aasta kevadest ja kogu 2018. aasta perioodide jooksul. Teabe maht ulatus petabaitidesse, mis tuli seejärel dekrüpteerida ja saada ehtne pilt ülikaugest objektist. Seetõttu kulus veel tervelt kaks aastat, et kõik andmed põhjalikult läbi töödelda ja üheks tervikuks liita.

2019 Andmed dekrüpteeriti edukalt ja kuvati, saades kõigi aegade esimese musta augu kujutise.

(Esimene pilt mustast august M87 galaktikas Neitsi tähtkujus)

Pildi eraldusvõime võimaldab näha objekti keskel tagasipöördumispunkti varju. Pilt saadi ülipika baasjoone interferomeetriliste vaatluste tulemusena. Need on ühe objekti nn sünkroonsed vaatlused mitmest võrguga ühendatud raadioteleskoobist, mis asuvad maakera eri paigus ja mis on suunatud samas suunas.

Mis mustad augud tegelikult on

Nähtuse lakooniline seletus käib nii.

Must auk on aegruumi piirkond, mille gravitatsiooniline külgetõmme on nii tugev, et ükski objekt, sealhulgas valguskvant, ei saa sealt lahkuda.

Must auk oli kunagi massiivne täht. Kuni termotuumareaktsioonid säilitavad selle sügavustes kõrge rõhu, jääb kõik normaalseks. Kuid aja jooksul energiavarud ammenduvad ja taevakeha hakkab oma gravitatsiooni mõjul kahanema. Selle protsessi viimane etapp on tähe tuuma kokkuvarisemine ja musta augu teke.

• 1. Must auk paiskab suurel kiirusel välja joa


• 2. Aineketas kasvab mustaks auguks


• 3. Must auk


• 4. Musta augu piirkonna üksikasjalik skeem


• 5. Leitud uute vaatluste suurus

Kõige levinum teooria on see, et sarnased nähtused eksisteerivad igas galaktikas, sealhulgas meie Linnutee keskuses. Augu tohutu gravitatsioonijõud on võimeline enda ümber hoidma mitut galaktikat, takistades neil üksteisest eemaldumast. "Katvusala" võib olla erinev, kõik sõltub mustaks auguks muutunud tähe massist ja võib olla tuhandeid valgusaastaid.

Schwarzschildi raadius

Musta augu peamine omadus on see, et sinna sattunud aine ei saa kunagi tagasi pöörduda. Sama kehtib ka valguse kohta. Oma tuumas on augud kehad, mis neelavad täielikult kogu neile langeva valguse ega kiirga oma valgust. Sellised objektid võivad visuaalselt paista absoluutse pimeduse klombidena.

• 1. Aine liigub poole valguse kiirusega


• 2. Footonrõngas


• 3. Sisemine footonrõngas


• 4. Sündmuste horisont mustas augus

Lähtudes Einsteini üldisest relatiivsusteooriast, kui keha läheneb kriitilisele kaugusele augu keskpunktist, ei saa ta enam tagasi pöörduda. Seda kaugust nimetatakse Schwarzschildi raadiuseks. Mis selles raadiuses täpselt toimub, pole täpselt teada, kuid kõige levinum teooria on olemas. Arvatakse, et kogu musta augu aine on koondunud lõpmata väikesesse punkti ja selle keskel on lõpmatu tihedusega objekt, mida teadlased nimetavad ainsuse häiringuks.

Kuidas juhtub musta auku kukkumine?

(Pildil näeb must auk Sagittarius A* välja äärmiselt ereda valguskobarana)

Mitte nii kaua aega tagasi, 2011. aastal, avastasid teadlased gaasipilve, andes sellele lihtsa nime G2, mis kiirgab ebatavalist valgust. See kuma võib olla tingitud gaasi ja tolmu hõõrdumisest, mille põhjustab Sagittarius A* must auk, mis tiirleb selle ümber akretsioonikettana. Nii saame me vaatlejateks hämmastavale nähtusele, milleks on gaasipilve neeldumine ülimassiivse musta augu poolt.

Hiljutiste uuringute kohaselt toimub mustale augule lähim lähenemine 2014. aasta märtsis. Saame taasluua pildi sellest, kuidas see põnev vaatemäng aset leiab.

• 1. Esimest korda andmetesse ilmudes meenutab gaasipilv tohutut gaasi- ja tolmupalli.


• 2. Nüüd, 2013. aasta juuni seisuga, on pilv mustast august kümnete miljardite kilomeetrite kaugusel. See kukub sinna sisse kiirusega 2500 km/s.


• 3. Eeldatakse, et pilv möödub mustast august, kuid pilve esi- ja tagaservadele mõjuvate raskusjõu erinevusest tingitud tõusulainete mõjul muutub see üha piklikumaks.


• 4. Pärast pilve rebenemist voolab suurem osa sellest suure tõenäosusega Ambur A* ümber asuvasse akretsioonikettasse, tekitades selles lööklaineid. Temperatuur tõuseb mitme miljoni kraadini.


• 5. Osa pilvest kukub otse musta auku. Keegi ei tea täpselt, mis selle ainega järgmiseks juhtub, kuid eeldatakse, et kukkudes kiirgab see võimsaid röntgenikiirte voogusid ja seda ei näe enam kunagi.

Video: must auk neelab gaasipilve

(Arvutisimulatsioon selle kohta, kui suure osa G2 gaasipilvest hävitab ja tarbib must auk Sagittarius A*)

Mis on musta augu sees

On olemas teooria, mis väidab, et must auk on seest praktiliselt tühi ja kogu selle mass on koondunud uskumatult väikesesse punkti, mis asub selle kõige keskel - singulaarsuses.

Teise pool sajandit eksisteerinud teooria kohaselt läheb kõik, mis musta auku kukub, teise universumisse, mis asub mustas augus endas. Nüüd pole see teooria peamine.

Ja on veel kolmas, moodsaim ja sitkeim teooria, mille kohaselt kõik, mis musta auku kukub, lahustub selle pinnal, mis on määratud sündmuste horisondiks, olevate nööride vibratsioonis.

Mis on siis sündmuste horisont? Musta augu sisse on võimatu vaadata isegi ülivõimsa teleskoobiga, sest isegi hiiglaslikku kosmilisse lehtrisse siseneval valgusel pole võimalust tagasi tulla. Selle vahetus läheduses asub kõik, mida saab vähemalt kuidagi kaaluda.

Sündmushorisont on tavapärane pinnajoon, mille alt ei pääse miski (ei gaas, tolm, tähed ega valgus). Ja see on väga salapärane punkt, kust universumi mustades aukudes enam tagasi pole.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock

Võib arvata, et musta auku sattunud inimene sureb kohe. Tegelikkuses võib tema saatus kujuneda palju üllatavamaks, ütleb korrespondent.

Mis juhtub sinuga, kui satud musta auku? Võib-olla arvate, et teid purustatakse või, vastupidi, rebitakse tükkideks? Kuid tegelikult on kõik palju kummalisem.

Hetkel, kui langete musta auku, jaguneb reaalsus kaheks. Ühes reaalsuses põletatakse teid koheselt, teises - sukeldute elusalt ja vigastamata sügavale musta auku.

Musta augu sees meile tuttavad füüsikaseadused ei kehti. Albert Einsteini järgi painutab gravitatsioon ruumi. Seega, kui on olemas piisava tihedusega objekt, võib seda ümbritsev aegruumi kontiinum deformeeruda nii palju, et tegelikkuses endas tekib auk.

Kogu kütuse ära kasutanud massiivne täht võib muutuda täpselt seda tüüpi ülitihedaks aineks, mis on sellise kõvera universumi osa tekkimiseks vajalik. Oma raskuse all kokku varisev täht kannab enda ümber ruumi-aja kontiinumi. Gravitatsiooniväli muutub nii tugevaks, et isegi valgus ei pääse sellest enam välja. Selle tulemusena muutub piirkond, kus täht varem asus, täiesti mustaks - see on must auk.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Keegi ei tea täpselt, mis musta augu sees toimub

Musta augu välispinda nimetatakse sündmuste horisondiks. See on sfääriline piir, kus saavutatakse tasakaal gravitatsioonivälja tugevuse ja valguse jõupingutuste vahel, mis üritavad mustast august põgeneda. Kui olete sündmuste horisondi ületanud, on võimatu põgeneda.

Sündmuste horisont kiirgab energiat. Tänu kvantefektidele ilmuvad sellele kuumade osakeste vood, mis eralduvad universumisse. Seda nähtust nimetatakse Hawkingi kiirguseks seda kirjeldanud Briti teoreetilise füüsiku Stephen Hawkingi järgi. Hoolimata asjaolust, et aine ei saa sündmuste horisondist kaugemale põgeneda, "aurustub" must auk - aja jooksul kaotab see lõpuks oma massi ja kaob.

Kui me liigume sügavamale musta auku, jätkab aegruum paindumist ja muutub keskpunktis lõpmatult kõveraks. Seda punkti nimetatakse gravitatsiooniliseks singulaarsuseks. Ruum ja aeg lakkavad omamast selles mingit tähendust ning kõik meile teadaolevad füüsikaseadused, mille kirjeldamiseks neid kahte mõistet vaja on, enam ei kehti.

Keegi ei tea, mis musta augu keskmesse sattunud inimest täpselt ees ootab. Teine universum? Unustus? Raamatukapi tagasein, nagu Ameerika ulmefilmis Interstellar? See on mõistatus.

Spekuleerime teie näitel, mis juhtub siis, kui kukud kogemata musta auku. Selles katses saadab teid väline vaatleja – nimetagem teda Annaks. Nii vaatab Anna ohutus kauguses õudusega, kuidas sa musta augu servale lähened. Tema seisukohast arenevad sündmused väga kummaliselt.

Sündmuste horisondile lähenedes näeb Anna sind pikuti välja sirutamas ja laiuselt kitsenemas, justkui vaataks ta sind läbi hiiglasliku suurendusklaasi. Lisaks, mida lähemale sündmuste horisondile lendad, seda rohkem tunneb Anna, et sinu kiirus väheneb.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Musta augu keskel on ruum lõpmatult kõver

Te ei saa Annale karjuda (kuna heli ei saa õhuta ruumis edastada), kuid võite proovida talle oma iPhone'i taskulambi abil morsekoodiga märku anda. Kuid teie signaalid jõuavad selleni üha suuremate intervallidega ja taskulambi kiiratava valguse sagedus nihkub spektri punase (pika lainepikkusega) osa suunas. See näeb välja selline: "Telli, telli, telli...".

Kui jõuate sündmuste horisonti, jääte Anna vaatenurgast paigale, nagu oleks keegi taasesituse peatanud. Jääte liikumatuks, venitate sündmuste horisondi pinnale ja üha kasvav kuumus hakkab teid endasse haarama.

Anna seisukohast tapab teid aeglaselt ruumi venitamine, aja peatumine ja Hawkingi kiirguse kuumus. Enne kui ületate sündmuste horisondi ja lähete sügavamale musta augu sügavustesse, jääb teile ainult tuhk.

Kuid ärge kiirustage matuseteenust tellima – unustagem Anna mõneks ajaks ja vaadakem seda kohutavat stseeni oma vaatenurgast. Ja teie vaatevinklist juhtub midagi veelgi kummalisemat, st absoluutselt mitte midagi erilist.

Lendad otse universumi ühte kurjakuulutavamasse punkti, kogemata vähimatki värinat – rääkimata ruumi venimisest, aja laienemisest või kiirguse kuumusest. Seda seetõttu, et olete vabalangemise seisundis ega tunne seetõttu oma kaalu – seda nimetas Einstein oma elu "parimaks ideeks".

Tõepoolest, sündmuste horisont ei ole telliskivisein ruumis, vaid nähtus, mille määrab vaatleja vaatenurk. Väljaspool musta auku seisev vaatleja ei näe läbi sündmuste horisondi, kuid see on tema, mitte teie probleem. Teie vaatenurgast pole silmapiiri.

Kui meie musta augu suurus oleks väiksem, tekiks tõesti probleem – gravitatsioon mõjuks teie kehale ebaühtlaselt ja teid tõmmatakse spagettidesse. Kuid teie õnneks on see must auk suur – see on miljoneid kordi massiivsem kui Päike, seega on gravitatsioonijõud piisavalt nõrk, et olla tühine.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Sa ei saa tagasi minna ja mustast august välja tulla – nagu keegi meist pole võimeline ajas tagasi rändama.

Piisavalt suures mustas augus võite isegi oma ülejäänud elu elada täiesti normaalselt, kuni surete gravitatsioonilises singulaarsuses.

Võite küsida, kui normaalne saab olla inimese elu, kui teda tõmmatakse vastu tahtmist aegruumi kontiinumi augu poole, millel pole võimalust kunagi välja pääseda?

Aga kui järele mõelda, on see tunne meile kõigile tuttav – ainult aja, mitte ruumi suhtes. Aeg liigub ainult edasi ja mitte kunagi tagasi ning see tõmbab meid vastu meie tahtmist endaga kaasa, jätmata meile võimalust minevikku naasta.

See pole lihtsalt analoogia. Mustad augud painutavad aegruumi kontiinumi niivõrd, et aeg ja ruum on sündmuste horisondi sees vastupidised. Teatud mõttes tõmbab sind singulaarsuse poole mitte ruum, vaid aeg. Sa ei saa tagasi minna ja mustast august välja tulla – nagu keegi meist pole võimeline minevikku rändama.

Võib-olla mõtlete nüüd, mis Annal viga on. Hõljute musta augu tühjas ruumis ja teiega on kõik korras ning see leinab teie surma, väites, et teid põletas väljastpoolt sündmuste horisondi pärit Hawkingi kiirgus. Kas ta hallutsineerib?

Tegelikult on Anna väide täiesti õige. Tema vaatevinklist olite sündmuste horisondil tõeliselt läbipõetud. Ja see pole illusioon. Anna võib isegi teie tuha kokku korjata ja teie perele saata.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Sündmushorisont ei ole telliskivisein, see on läbilaskev

Fakt on see, et vastavalt kvantfüüsika seadustele ei saa te Anna seisukohast sündmuste horisonti ületada ja peate jääma musta augu välisküljele, kuna teave ei kao kunagi igaveseks. Iga teie olemasolu eest vastutav infokild peab jääma sündmuste horisondi välispinnale – vastasel juhul rikutakse Anna seisukohalt füüsikaseadusi.

Teisest küljest nõuavad füüsikaseadused ka seda, et lennata läbi sündmuste horisondi elusalt ja vigastamata, ilma et sa kohtaksid teel kuumi osakesi või muid ebatavalisi nähtusi. Vastasel juhul rikutakse üldist relatiivsusteooriat.

Niisiis, füüsikaseadused tahavad, et oleksite nii mustast august väljaspool (tuhahunnikuna) kui ka selle sees (turvaliselt ja tervelt). Ja veel üks oluline punkt: kvantmehaanika üldiste põhimõtete kohaselt ei saa teavet kloonida. Peate olema korraga kahes kohas, kuid ainult ühel juhul.

Füüsikud nimetavad seda paradoksaalset nähtust terminiks "teabe kadumine musta auku". Õnneks 1990. a. teadlastel õnnestus see paradoks lahendada.

Ameerika füüsik Leonard Susskind mõistis, et tegelikult pole paradoksi, sest keegi ei näe teie kloonimist. Anna vaatab ühte teie isendit ja teie jälgite teist. Sina ja Anna ei kohtu enam kunagi ega saa vaatlusi võrrelda. Ja pole kolmandat vaatlejat, kes saaks sind korraga jälgida nii mustast august väljas kui ka sees. Seega füüsikaseadusi ei rikuta.

Kui te just ei taha teada, milline teie juhtudest on tõeline ja milline mitte. Kas sa oled tõesti elus või surnud?

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Kas inimene lendab vigastusteta läbi sündmuste horisondi või põrkab vastu tulemüüri?

Asi on selles, et "reaalsust" pole olemas. Tegelikkus sõltub vaatlejast. Anna vaatenurgast on "tegelikkuses" ja teie vaatenurgast "tegelikkuses". See on kõik.

Peaaegu kõik. 2012. aasta suvel pakkusid füüsikud Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joe Polchinski ja James Sully, ühiselt tuntud kui AMPS, välja mõtteeksperimendi, mis ähvardas muuta meie arusaama mustadest aukudest.

Teadlaste hinnangul põhineb Susskindi pakutud vastuolu lahendamine sellel, et teie ja Anna vahel toimuva hindamisel tekkinud lahkarvamusi vahendab sündmuste horisont. Pole tähtis, kas Anna nägi tõesti ühte teie kahest koopiast Hawkingi kiirguse tulekahjus hukkumas, sest sündmuste horisont takistas tal näha teie teist koopiat sügavamale musta auku lendamas.

Aga mis siis, kui Annal oleks võimalus teada saada, mis toimub sündmuste horisondi teisel poolel, ilma seda ületamata?

Üldrelatiivsusteooria ütleb meile, et see on võimatu, kuid kvantmehaanika hägustab raskeid reegleid veidi. Anna võis sündmuste horisondist kaugemale vaadata, kasutades seda, mida Einstein nimetas "õudseks tegevuseks eemalt".

Jutt käib kvantpõimumisest – nähtusest, mille puhul kahe või enama ruumiga eraldatud osakese kvantolekud muutuvad müstiliselt üksteisest sõltuvaks. Need osakesed moodustavad nüüd ühtse ja jagamatu terviku ning selle terviku kirjeldamiseks vajalik informatsioon ei sisaldu mitte ühes või teises osakeses, vaid nendevahelises suhtes.

AMPSi idee on järgmine. Oletame, et Anna korjab sündmuse horisondi lähedalt osakese – nimetagem seda osakeseks A.

Kui tema versioon teiega juhtunust vastab tõele, see tähendab, et teid tappis musta augu väljastpoolt tuleva Hawkingi kiirgus, siis peaks osake A olema ühendatud teise osakesega B, mis peaks samuti olema sündmuse välisküljel. horisont.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Mustad augud võivad lähedalasuvate tähtede ainet ligi tõmmata

Kui teie nägemus sündmustest vastab tegelikkusele ja olete seesmiselt elus ja terve, peaks osake A olema ühendatud osakesega C, mis asub kuskil musta augu sees.

Selle teooria ilu seisneb selles, et iga osakest saab ühendada ainult ühe teise osakesega. See tähendab, et osake A on seotud kas osakese B või C-ga, kuid mitte mõlemaga korraga.

Nii võtab Anna oma osakese A ja juhib selle läbi põimumisdešifreerimismasina, mis tal on, mis ütleb talle, kas osake on seotud osakesega B või osakesega C.

Kui vastus on C, on teie vaatenurk kvantmehaanika seadusi rikkudes võidutsenud. Kui osake A on ühendatud osakesega C, mis asub musta augu sügavuses, siis nende vastastikust sõltuvust kirjeldav informatsioon läheb Annale igaveseks kaduma, mis läheb vastuollu kvantseadusega, mille kohaselt informatsioon ei kao kunagi.

Kui vastus on B, siis vastupidiselt üldrelatiivsusteooria põhimõtetele on Annal õigus. Kui osake A on seotud osakesega B, on teid tõepoolest Hawkingi kiirgus põletanud. Selle asemel, et lennata läbi sündmuste horisondi, nagu relatiivsusteooria nõuab, põrkasid vastu tulemüüri.

Niisiis, oleme tagasi küsimuse juurde, millest alustasime – mis juhtub musta auku lõksu jäänud inimesega? Kas ta lendab tänu vaatlejast üllatavalt sõltuvale reaalsusele vigastamata läbi sündmuste horisondi või põrkab ta vastu tulemüüri ( mustaugudtulemüür, mida ei tohi segi ajada arvutiterminigatulemüür, "tulemüür", tarkvara, mis kaitseb teie arvutit võrgus volitamata sissetungi eest – toim..)?

Keegi ei tea vastust sellele küsimusele, teoreetilise füüsika ühele vastuolulisemale küsimusele.

Teadlased on üle 100 aasta püüdnud ühildada üldrelatiivsusteooria ja kvantfüüsika põhimõtteid, lootuses, et lõpuks võidab üks või teine. Tulemüüri paradoksi lahendamine peaks vastama küsimusele, millised põhimõtted valitsesid, ja aitama füüsikutel luua kõikehõlmavat teooriat.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Või äkki peaksime järgmisel korral Anna musta auku saatma?

Info kadumise paradoksi lahendus võib peituda Anna dešifreerimismasinas. On äärmiselt raske kindlaks teha, millise teise osakese osakesega A on omavahel seotud. Füüsikud Daniel Harlow Princetoni ülikoolist New Jerseys ja Patrick Hayden, kes praegu töötab Californias Stanfordi ülikoolis, mõtlesid, kui kaua see aega võtab.

2013. aastal arvutasid nad välja, et isegi kõige kiirema arvutiga, mis on füüsikaseaduste järgi võimalik, kulub Annal osakeste vaheliste suhete dešifreerimiseks väga kaua aega – nii kaua, et selleks ajaks, kui ta vastuse saab, aurustub must auk. kaua aega tagasi.

Kui see nii on, siis on tõenäoline, et Anna pole lihtsalt määratud kunagi teadma, kelle vaatenurk tegelikkusele vastab. Sel juhul jäävad mõlemad jutud samaaegselt tõeks, reaalsus jääb sõltuvaks vaatlejast ja ühtegi füüsikaseadust ei rikuta.

Lisaks võib seos ülikeeruliste arvutuste (milleks meie vaatleja ilmselt ei suuda) ja aegruumi kontiinumi vahel viia füüsikud uute teoreetiliste mõteteni.

Seega pole mustad augud mitte ainult ohtlikud objektid tähtedevaheliste ekspeditsioonide teel, vaid ka teoreetilised laborid, kus vähimadki füüsikaseaduste kõikumised kasvavad nii suureks, et neid ei saa enam tähelepanuta jätta.

Kui reaalsuse tõeline olemus kusagil varitseb, on parim koht selle otsimiseks mustad augud. Kuid kuigi meil pole selget arusaama sellest, kui turvaline sündmuste horisont inimestele on, on siiski turvalisem jälgida otsinguid väljastpoolt. Viimase abinõuna võite Anna järgmine kord musta auku saata – nüüd on tema kord.

Pärast tuumakütuse varude ammendumist termotuumareaktsioonid peatuvad ja täht hakkab oma raskuse all kahanema. Kui sellel on üsna suur mass, surutakse südamik nii palju kokku, et tekib must auk. Nendel objektidel on kolossaalne mass ja väike maht ja nende gravitatsioon on nii tugev, et isegi valgus ei pääse oma külgetõmbejõust.

Kui Päike saab kunagi selliseks kehaks, siis tuleb see kokku suruda vaid 9 km raadiusesse ja Maa tuleb kokku suruda hernetera suuruseks.

Selles omandavad tihedus ja gravitatsioon lõpmatud väärtused. Kuid see kõik kehtib tavalise, makrokosmose kohta. Mikromaailmal ei ole veel oma gravitatsiooniteooriat.

Mis on musta augu sees

On kindlaks tehtud, et musta augu sees on singulaarsus. Meil pole veel tööriistu nende objektide uurimiseks, kuid meil on paar põnevat videot :)

• Aeg möödub mustade aukude läheduses aeglasemalt kui neist eemal. Kui jälgite sellele objektile visatud eset, siis objekti liikumine aeglustub ja selle nähtavus nõrgeneb. Lõpuks ta peatub ja muutub nähtamatuks. Kui aga vaatleja ise sinna hüppab, kukub ta koheselt augu keskmesse ja gravitatsioonijõud rebivad ta hetkega laiali. Ja ta näeb kogu universumi elu sünnist surmani.
• Huvitav omadus on pärast sündmuste horisondi ületamist: mida rohkem musta augu gravitatsioonile vastu panete ja kaugemale lennata, seda kiiremini sellesse kukute. Seda on raske ette kujutada, peate nõustuma ...
• Pole tähtis, milline oli keha enne kokkusurumist, pärast seda saab uurida ainult kolme selle parameetrit. Need on elektrilaeng, kogumass ja nurkimment. Musta augu esialgseid parameetreid - selle kuju, värvi, aine koostist - on võimatu kindlaks teha.
• Kõik, mis jääb sündmuste horisondi taha, langeb tingimata keskpunkti poole, kus on singulaarsus, millel on lõpmatu tihedus. See on koht, kus füüsikaseadused ning klassikalised ruumi- ja ajakontseptsioonid enam ei kehti.
• Stephen Hawking suutis avastada mustade aukude aurustumise. Suured augud aurustuvad väga pikka aega - kümneid ja sadu miljardeid aastaid ning mikroskoopilised - sekundi murdosa jooksul. Footonite hüpoteetilist aurustumist ehk emissiooni nimetatakse Hawkingi kiirguseks. Sellel protsessil on puhtalt teoreetiline põhjendus. Teooria kohaselt peaksid Universumi sünnil tekkinud mustad augud massiga 10 12 kg meie ajaks täielikult aurustuma. Kuna aurustumise intensiivsus suureneb koos suuruse vähenemisega, peaks see protsess lõppema plahvatusega. Seni pole astronoomid selliseid plahvatusi täheldanud.
• Klassikaline gravitatsiooniteooria viitab sellele, et musta auku ei saa vähendada ega hävitada. See võib ainult suureneda. Sellest järeldub, et sisse pääsev info on välisele vaatlejale kättesaamatu.
• Keegi ei tea kindlalt, mida näeme mustale augule lähenedes. Kuid on täiesti võimalik, et ta pole nii must. Selle pinnale lendav aine kiireneb ja kuumeneb ning peab enne sündmuste horisondi alla sukeldumist helendama. Seetõttu ei jää meie ees ruumis mitte ümmargune tume väljalõige, vaid särav halo, mis on veidi sarnane päikesele täieliku varjutuse hetkel.

Supermassiivsed mustad augud

Kõigi galaktikate tsentrites on mustad augud, kaasa arvatud meie oma. Sellised järeldused tehti tähtedevahelise gaasi ja lähedalasuvate tähtede liikumise vaatluste põhjal. Arvutused näitavad, et galaktika keskmes olevad objektid peaksid olema tohutu massiga, kuid väikesed. Selgub, et iga keskus on must auk. Ja nende massid on miljonid ja miljardid päikesemassid. Kõikide mustade aukude omadustega tähesüsteemide massid on 4–16 päikeseenergiat.

Paljud signaalid – tähtede vibratsioonid, mõned teised – tõlgitakse helivormi. Nii jube tundub kahe musta augu ühinemise heli:

Kuidas neid leida

Musta auku on võimalik tuvastada, kui see on osa kaksiksüsteemist.Näiteks kahendsüsteemis plahvatab üks tähtedest, muutudes täheks Ülejäänud tähte mõjutab tema naabri gravitatsioon, seega ainet täht voolab musta auku (see sõna otseses mõttes "õgib" tähe).

Tähe aine pöörleb ümber musta augu spiraaliks, põhjustades selle tugeva tihenemise ja kuumenemise. Kuumutamine jätkub seni, kuni röntgenivahemikku ilmub lainekiirgus, mille olemuse järgi on võimalik objekti parameetritest aru saada. Samuti suunab tähe lähedal lendav must auk selle kolossaalse gravitatsiooniga oma tavapäraselt trajektoorilt kõrvale, paljastades seeläbi end. Mustad augud ilma tähtpartnerita eksisteerivad ka teoreetilistes arvutustes.

Kuidas nad õpivad

Musti auke uuritakse peamiselt matemaatilise modelleerimise ja füüsika abil. Kui teoreetilised arvutused on kooskõlas tähelepanekutega ega ole vastuolus tõestatud faktidega, muutub hüpotees üldtunnustatud teooriaks. Siin on video, kus seda üksikasjalikult arutatakse:

S. TRANKOVSKI

Kaasaegse füüsika ja astrofüüsika olulisemate ja huvitavamate probleemidena nimetas akadeemik V.L.Ginzburg mustade aukudega seotud küsimusi (vt “Teadus ja elu” nr 11, 12, 1999). Nende kummaliste objektide olemasolu ennustati enam kui kakssada aastat tagasi, 20. sajandi 30. aastate lõpus arvutati täpselt välja nende tekkeni viivad tingimused ja astrofüüsika hakkas neid tõsiselt uurima vähem kui nelikümmend aastat tagasi. Tänapäeval avaldavad teadusajakirjad üle maailma igal aastal tuhandeid artikleid mustade aukude kohta.

Musta augu teke võib toimuda kolmel viisil.

Nii on tavaks kujutada variseva musta augu läheduses toimuvaid protsesse. Aja jooksul (Y) ruum (X) selle ümber (varjutatud ala) kahaneb, tormades singulaarsuse poole.

Musta augu gravitatsiooniväli toob ruumi geomeetriasse tõsiseid moonutusi.

Teleskoobi kaudu nähtamatu must auk ilmutab end ainult gravitatsioonilise mõju kaudu.

Musta augu võimsas gravitatsiooniväljas sünnivad osakeste-antiosakeste paarid.

Osakeste-antiosakeste paari sünd laboris.

KUIDAS NEED TEKKIvad

Helendav taevakeha, mille tihedus on võrdne Maa tihedusega ja mille läbimõõt on kakssada viiskümmend korda suurem kui Päikese läbimõõt, ei lase oma raskusjõu tõttu valgusel meieni jõuda. Seega on võimalik, et Universumi suurimad helendavad kehad jäävad nähtamatuks just oma suuruse tõttu.
Pierre Simon Laplace.
Maailmasüsteemi ekspositsioon. 1796

1783. aastal viisid inglise matemaatik John Mitchell ja kolmteist aastat hiljem temast sõltumatult prantsuse astronoom ja matemaatik Pierre Simon Laplace läbi väga kummalise uuringu. Nad uurisid tingimusi, mille korral valgus ei pääse tähe eest.

Teadlaste loogika oli lihtne. Iga astronoomilise objekti (planeet või täht) jaoks on võimalik välja arvutada nn põgenemiskiirus ehk teine ​​kosmiline kiirus, mis võimaldab igal kehal või osakesel sealt igaveseks lahkuda. Ja tolleaegses füüsikas valitses ülim Newtoni teooria, mille kohaselt valgus on osakeste voog (elektromagnetlainete ja kvantide teooriani oli veel peaaegu sada viiskümmend aastat). Osakeste põgenemiskiirust saab arvutada planeedi pinnal oleva potentsiaalse energia ja lõpmatult suurele kaugusele “põgenenud” keha kineetilise energia võrdsuse põhjal. See kiirus määratakse valemiga #1#

Kus M- kosmoseobjekti mass, R- selle raadius, G- gravitatsioonikonstant.

Selle põhjal saame hõlpsasti teada antud massiga keha raadiuse (hiljem nimetatakse seda "gravitatsiooniraadiuseks"). r g "), mille korral põgenemiskiirus on võrdne valguse kiirusega:

See tähendab, et täht on kokku surutud raadiusega sfääriks r g< 2GM/c 2 lakkab kiirgamast – tuli ei saa sealt lahkuda. Universumisse tekib must auk.

Lihtne on arvutada, et Päike (tema mass on 2,1033 g) muutub mustaks auguks, kui ta tõmbub kokku umbes 3 kilomeetri raadiusega. Selle aine tihedus ulatub 10 16 g/cm 3 . Mustaks auguks kokkusurutud Maa raadius väheneks umbes ühe sentimeetrini.

Tundus uskumatu, et looduses võivad eksisteerida jõud, mis suudavad tähe nii tähtsusetuks suuruseks kokku suruda. Seetõttu peeti Mitchelli ja Laplace’i töödest tehtud järeldusi enam kui sada aastat millekski matemaatiliseks paradoksiks, millel puudus füüsiline tähendus.

Range matemaatiline tõestus selle kohta, et selline eksootiline objekt kosmoses oli võimalik, saadi alles 1916. aastal. Saksa astronoom Karl Schwarzschild sai pärast Albert Einsteini üldrelatiivsusteooria võrrandite analüüsimist huvitava tulemuse. Olles uurinud osakese liikumist massiivse keha gravitatsiooniväljas, jõudis ta järeldusele: võrrand kaotab oma füüsikalise tähenduse (lahendus pöördub lõpmatusse), kui r= 0 ja r = r g.

Punkte, kus välja omadused muutuvad mõttetuks, nimetatakse ainsuseks ehk eriliseks. Nullpunkti singulaarsus peegeldab välja punktisuunalist või, mis on sama, tsentraalselt sümmeetrilist struktuuri (materiaalse punktina võib ju kujutada iga sfäärilist keha – tähte või planeeti). Ja punktid, mis asuvad raadiusega sfäärilisel pinnal r g, moodustavad just selle pinna, millelt väljumise kiirus on võrdne valguse kiirusega. Üldrelatiivsusteoorias nimetatakse seda Schwarzschildi ainsuse sfääriks ehk sündmuste horisondiks (miks, selgub hiljem).

Juba meile tuttavate objektide - Maa ja Päikese - näitel on selge, et mustad augud on väga kummalised objektid. Isegi astronoomid, kes tegelevad ainega temperatuuri, tiheduse ja rõhu äärmuslikel väärtustel, peavad neid väga eksootilisteks ja kuni viimase ajani ei uskunud kõik nende olemasolu. Esimesed viited mustade aukude tekkimise võimalikkusele sisaldusid aga juba A. Einsteini 1915. aastal loodud üldrelatiivsusteoorias. Inglise astronoom Arthur Eddington, üks esimesi relatiivsusteooria tõlgendajaid ja populariseerijaid, tuletas 30ndatel võrrandisüsteemi, mis kirjeldab tähtede sisemist ehitust. Nendest järeldub, et täht on tasakaalus vastassuunaliste gravitatsioonijõudude ja siserõhu mõjul, mis tekivad kuumade plasmaosakeste liikumisel tähe sees ning selle sügavustes tekkiva kiirguse rõhu mõjul. See tähendab, et täht on gaasipall, mille keskel on kõrge temperatuur, mis järk-järgult väheneb perifeeria suunas. Eelkõige võrranditest tulenes, et Päikese pinnatemperatuur oli umbes 5500 kraadi (mis oli üsna kooskõlas astronoomiliste mõõtmiste andmetega) ja selle keskmes peaks see olema umbes 10 miljonit kraadi. See võimaldas Eddingtonil teha prohvetliku järelduse: sellel temperatuuril "süttib" termotuumareaktsioon, millest piisab Päikese sära tagamiseks. Tollased aatomifüüsikud sellega ei nõustunud. Neile tundus, et tähe sügavuses oli liiga "külm": sealne temperatuur ei olnud reaktsiooni "minekuks" piisav. Selle peale vastas raevunud teoreetik: "Otsige kuumem koht!"

Ja lõpuks osutus tal õigus: termotuumareaktsioon toimub tõesti tähe keskel (teine ​​asi on see, et nn standardne päikesemudel, mis põhineb termotuumasünteesi ideedel, osutus ilmselt selliseks. olla vale – vt näiteks “Teadus ja elu” nr 2, 3, 2000). Kuid sellegipoolest toimub reaktsioon tähe keskmes, täht särab ja tekkiv kiirgus hoiab seda stabiilses olekus. Kuid tähes olev tuumakütus põleb läbi. Energia vabanemine peatub, kiirgus kustub ja gravitatsioonilist külgetõmmet piirav jõud kaob. Tähe massil on piir, mille järel täht hakkab pöördumatult kahanema. Arvutused näitavad, et see juhtub siis, kui tähe mass ületab kaks kuni kolm Päikese massi.

GRAVITATSIOONILINE KOLLAPS

Alguses on tähe kokkutõmbumiskiirus väike, kuid selle kiirus suureneb pidevalt, kuna gravitatsioonijõud on pöördvõrdeline kauguse ruuduga. Kokkusurumine muutub pöördumatuks; pole jõudu, mis suudaksid enesegravitatsioonile vastu seista. Seda protsessi nimetatakse gravitatsiooniliseks kollapsiks. Tähe kesta liikumiskiirus keskpunkti suunas suureneb, lähenedes valguse kiirusele. Ja siin hakkavad rolli mängima relatiivsusteooria mõjud.

Põgenemiskiirus arvutati Newtoni ideede põhjal valguse olemuse kohta. Üldrelatiivsusteooria seisukohalt toimuvad nähtused variseva tähe läheduses mõnevõrra erinevalt. Selle võimsas gravitatsiooniväljas toimub nn gravitatsiooniline punanihe. See tähendab, et massiivselt objektilt tuleva kiirguse sagedus nihkub madalamate sageduste suunas. Piiris, Schwarzschildi sfääri piiril, muutub kiirgussagedus nulliks. See tähendab, et väljaspool seda asuv vaatleja ei saa sees toimuva kohta midagi teada. Seetõttu nimetatakse Schwarzschildi sfääri sündmuste horisondiks.

Kuid sageduse vähendamine võrdub aeglustumise ajaga ja kui sagedus muutub nulliks, aeg peatub. See tähendab, et välisvaatleja näeb väga kummalist pilti: kasvava kiirendusega langeva tähe kest valguse kiiruse saavutamise asemel peatub. Tema seisukohast peatub kokkusurumine kohe, kui tähe suurus läheneb gravitatsioonile
usu. Ta ei näe kunagi Schwarzchieli sfääri alla "sukeldumas" ühtki osakest. Kuid hüpoteetilise vaatleja jaoks, kes langeb musta auku, saab tema käekellal kõik mõne hetkega läbi. Seega on Päikese suuruse tähe gravitatsiooniline kollapsiaeg 29 minutit ning palju tihedam ja kompaktsem neutrontähe võtab aega vaid 1/20 000 sekundit. Ja siin seisab ta silmitsi probleemidega, mis on seotud aegruumi geomeetriaga musta augu lähedal.

Vaatleja satub kõverasse ruumi. Gravitatsiooniraadiuse lähedal muutuvad gravitatsioonijõud lõpmatult suureks; nad venitavad raketi koos astronaut-vaatlejaga lõpmata õhukeseks lõpmatu pikkusega niidiks. Kuid ta ise ei pane seda tähele: kõik tema deformatsioonid vastavad aegruumi koordinaatide moonutustele. Need kaalutlused viitavad loomulikult ideaalsele hüpoteetilisele juhtumile. Loodejõud rebivad iga tõelise keha tükkideks ammu enne Schwarzschildi sfäärile lähenemist.

MUSTADE AUKUDE MÕÕTMED

Musta augu suurus või täpsemalt Schwarzschildi sfääri raadius on võrdeline tähe massiga. Ja kuna astrofüüsika ei sea tähe suurusele mingeid piiranguid, võib must auk olla meelevaldselt suur. Kui see tekkis näiteks 10 8 Päikese massiga tähe kokkuvarisemisel (või sadade tuhandete või isegi miljonite suhteliselt väikeste tähtede ühinemise tõttu), on selle raadius umbes 300 miljonit kilomeetrit, kaks korda suurem kui Maa orbiit. Ja sellise hiiglase aine keskmine tihedus on lähedane vee tihedusele.

Ilmselt on need sellised mustad augud, mida leidub galaktikate keskpunktides. Igal juhul loevad astronoomid tänapäeval umbes viiskümmend galaktikat, mille keskmes on kaudsete tõendite põhjal otsustades (seda käsitletakse allpool) umbes miljardi (10 9) päikese massiga mustad augud. Meie galaktikas on ilmselt ka oma must auk; Selle mass hinnati üsna täpselt - 2,4. 10 6 ±10% Päikese massist.

Teooria viitab sellele, et koos selliste superhiiglastega peaksid tekkima ka mustad miniaugud massiga umbes 10 14 g ja raadiusega umbes 10–12 cm (aatomituuma suurused). Need võivad ilmneda Universumi olemasolu esimestel hetkedel aegruumi väga tugeva ebahomogeensuse ja kolossaalse energiatihedusega ilminguna. Tänapäeval mõistavad teadlased võimsate põrkurite (kokkupõrkeid kasutavaid kiirendeid) juures Universumis tol ajal valitsenud tingimusi. Selle aasta alguses CERNis tehtud katsed andsid kvarkgluoonplasmat, ainet, mis eksisteeris enne elementaarosakeste tekkimist. Selle aine oleku uurimine jätkub Brookhavenis, Ameerika kiirendikeskuses. See on võimeline kiirendama osakesi energiani, mis on poolteist kuni kaks suurusjärku suuremad kui kiirendi
CERN. Eelseisev eksperiment on tekitanud tõsist muret: kas see loob mini-musta augu, mis painutab meie ruumi ja hävitab Maa?

See hirm kõlas nii tugevalt, et USA valitsus oli sunnitud selle võimaluse uurimiseks kokku kutsuma autoriteetse komisjoni. Silmapaistvatest teadlastest koosnev komisjon jõudis järeldusele: kiirendi energia on musta augu tekkeks liiga madal (seda katset on kirjeldatud ajakirjas Science and Life, nr 3, 2000).

KUIDAS NÄHA NÄHTATAMAT

Mustad augud ei kiirga midagi, isegi mitte valgust. Astronoomid on aga õppinud neid nägema või õigemini leidma sellesse rolli "kandidaate". Musta augu tuvastamiseks on kolm võimalust.

1. On vaja jälgida tähtede pöörlemist klastrites teatud raskuskeskme ümber. Kui selgub, et selles keskuses pole midagi ja tähed näivad tiirlevat tühja ruumi ümber, võime üsna kindlalt öelda: selles “tühjuses” on must auk. Selle põhjal eeldati musta augu olemasolu meie galaktika keskmes ja hinnati selle massi.

2. Must auk imeb ümbritsevast ruumist aktiivselt endasse ainet. Sellele langeb spiraalina lähedalasuvate tähtede tolm, gaas ja aine, moodustades Saturni rõngaga sarnase nn akretsiooniketta. (Täpselt see on Brookhaveni eksperimendi hernehirmutis: kiirendisse tekkinud mini-must auk hakkab Maad endasse imema ja seda protsessi ei suutnud ükski jõud peatada.) Lähenedes Schwarzschildi sfäärile, kogevad osakesed kiirendus ja hakkavad kiirgama röntgenikiirguse vahemikus. Sellel kiirgusel on iseloomulik spekter, mis sarnaneb hästi uuritud sünkrotronis kiirendatud osakeste kiirgusega. Ja kui selline kiirgus tuleb mõnest Universumi piirkonnast, võime kindlalt väita, et seal peab olema must auk.

3. Kui kaks musta auku ühinevad, tekib gravitatsiooniline kiirgus. Arvutatakse, et kui igaühe mass on umbes kümme päikesemassi, siis nende ühinemisel mõne tunni jooksul vabaneb gravitatsioonilainetena energia, mis võrdub 1% nende kogumassist. Seda on tuhat korda rohkem kui valgust, soojust ja muud energiat, mida Päike kogu oma eksisteerimise – viie miljardi aasta – jooksul kiirgas. Gravitatsioonikiirgust loodavad nad tuvastada gravitatsioonilainete observatooriumite LIGO jt abil, mida nüüd Venemaa teadlaste osalusel Ameerikas ja Euroopas ehitatakse (vt “Teadus ja elu” nr 5, 2000).

Ja ometi, kuigi astronoomid ei kahtle mustade aukude olemasolus, ei julge keegi kategooriliselt väita, et täpselt üks neist asub antud ruumipunktis. Teaduseetika ja uurija ausus nõuavad püstitatud küsimusele ühemõttelist vastust, mis ei talu lahknevusi. Nähtamatu objekti massi hindamisest ei piisa, tuleb mõõta selle raadius ja näidata, et see ei ületa Schwarzschildi raadiust. Ja isegi meie galaktikas pole see probleem veel lahendatav. Seetõttu näitavad teadlased oma avastusest teatamisel teatavat vaoshoitust ning teadusajakirjad on sõna otseses mõttes täis aruandeid teoreetilisest tööst ja mõjude tähelepanekutest, mis võivad nende saladust valgustada.

Kuid mustadel aukudel on veel üks teoreetiliselt ennustatud omadus, mis võib võimaldada neid näha. Kuid siiski ühel tingimusel: musta augu mass peaks olema palju väiksem kui Päikese mass.

MUST AUK VÕIB OLLA KA "VALGE"

Pikka aega peeti musti auke pimeduse kehastuseks, objektideks, mis vaakumis aine neeldumise puudumisel midagi välja ei eralda. 1974. aastal näitas aga kuulus inglise teoreetik Stephen Hawking, et mustadele aukudele saab määrata temperatuuri ja seetõttu peaksid nad kiirgama.

Kvantmehaanika kontseptsioonide kohaselt ei ole vaakum tühjus, vaid omamoodi “aegruumi vaht”, virtuaalsete (meie maailmas jälgimatute) osakeste segadus. Kvantenergia kõikumised võivad aga osakeste-antiosakeste paari vaakumist “välja visata”. Näiteks kahe või kolme gammakvandi kokkupõrkes ilmuvad elektron ja positroon justkui tühjast õhust. Seda ja sarnaseid nähtusi on laborites korduvalt täheldatud.

Just kvantkõikumised määravad mustade aukude kiirgusprotsessid. Kui energiatega osakeste paar E Ja -E(paari koguenergia on null) toimub Schwarzschildi sfääri läheduses, siis on osakeste edasine saatus erinev. Nad võivad hävitada peaaegu kohe või minna koos sündmuste horisondi alla. Sel juhul musta augu olek ei muutu. Aga kui ainult üks osake läheb horisondi alla, registreerib vaatleja teise ja talle tundub, et selle tekitas must auk. Samal ajal must auk, mis neelas osakest energiaga -E, vähendab teie energiat ja energiaga E- suureneb.

Hawking arvutas välja kõigi nende protsesside toimumise kiirused ja jõudis järeldusele: negatiivse energiaga osakeste neeldumise tõenäosus on suurem. See tähendab, et must auk kaotab energia ja massi – see aurustub. Lisaks kiirgab see temperatuuriga täiesti musta kehana T = 6 . 10 -8 M Koos / M kelvinid, kus M c - Päikese mass (2,10 33 g), M- musta augu mass. See lihtne seos näitab, et musta augu temperatuur, mille mass on kuus korda suurem päikese massist, on võrdne sajamiljondikkraadiga. On selge, et nii külm keha ei eralda praktiliselt mitte midagi ja kõik ülaltoodud mõttekäigud jäävad kehtima. Miniaugud on teine ​​asi. On hästi näha, et massiga 10 14 -10 30 grammi on need kuumutatud kümnete tuhandete kraadideni ja valge-kuum! Tuleb aga kohe märkida, et mustade aukude omadustega pole vastuolusid: seda kiirgust kiirgab kiht Schwarzschildi sfääri kohal, mitte selle all.

Niisiis kaob must auk, mis näis olevat igavesti külmunud objekt, varem või hiljem aurustudes. Veelgi enam, kui ta "kaalu kaotab", suureneb aurustumiskiirus, kuid see võtab siiski väga kaua aega. Arvatakse, et 10 14 grammi kaaluvad miniaugud, mis tekkisid vahetult pärast Suurt Pauku 10-15 miljardit aastat tagasi, peaksid meie ajaks täielikult aurustuma. Viimasel eluetapil jõuab nende temperatuur kolossaalsete väärtusteni, seega peavad aurustumisproduktid olema ülikõrge energiaga osakesed. Võib-olla tekitavad just nemad Maa atmosfääris laialdasi õhuhooge – EAS. Igal juhul on anomaalselt suure energiaga osakeste päritolu teine ​​oluline ja huvitav probleem, mida saab tihedalt seostada mitte vähem põnevate küsimustega mustade aukude füüsikas.

See sai selle nime, kuna neelab valgust, kuid ei peegelda seda nagu teised objektid. Tegelikult on mustade aukude kohta palju fakte ja täna räägime teile kõige huvitavamatest. Kuni suhteliselt hiljuti usuti, et must auk kosmoses imeb endasse kõike, mis on selle lähedal või lendab mööda: planeedid on prügi, kuid hiljuti hakkasid teadlased vaidlema, et mõne aja pärast “sülitab” sisu tagasi, ainult täiesti erineval kujul. Kui olete huvitatud Mustad augud kosmoses huvitavad faktid Täna räägime teile neist lähemalt.

Kas Maale on oht?

Seal on kaks musta auku, mis võivad meie planeedile reaalset ohtu kujutada, kuid meie õnneks asuvad need kaugel umbes 1600 valgusaasta kaugusel. Teadlased suutsid neid objekte tuvastada ainult seetõttu, et need asusid Päikesesüsteemi lähedal ja spetsiaalsed röntgenikiirgust püüdnud seadmed suutsid neid näha. On oletatud, et tohutu gravitatsioonijõud võib mõjutada musti auke nii, et need ühinevad üheks.

Vaevalt, et keegi meie kaasaegsetest suudab tabada hetke, mil need salapärased objektid kaovad. Aukude suremise protsess toimub nii aeglaselt.

Must auk on mineviku täht

Kuidas mustad augud kosmoses tekivad? Tähtedel on muljetavaldav termotuumakütuse varu, mistõttu nad helendavad nii eredalt. Kuid kõik ressursid saavad otsa ja täht jahtub, kaotades järk-järgult oma sära ja muutudes mustaks kääbuseks. On teada, et jahtunud tähes toimub kokkusurumine, mille tulemusena see plahvatab ja selle osakesed hajuvad kosmoses suurte vahemaade taha, meelitades ligi naaberobjekte, suurendades seeläbi musta augu suurust.

Kõige huvitavam mustade aukude kohta kosmoses me peame veel uurima, kuid üllataval kombel võib selle tihedus vaatamata muljetavaldavale suurusele olla võrdne õhu tihedusega. See viitab sellele, et isegi kõige suurematel ruumiobjektidel võib olla õhuga sama kaal, st need võivad olla uskumatult kerged. Siin kuidas mustad augud kosmosesse ilmuvad.

Aeg voolab mustas augus ja selle ümber väga aeglaselt, mistõttu läheduses lendavad objektid aeglustavad nende liikumist. Kõige põhjuseks on tohutu gravitatsioonijõud, veelgi hämmastavam on see, et kõik augus endas toimuvad protsessid on uskumatu kiirusega. Näiteks kui te seda jälgite kuidas näeb välja must auk kosmoses, olles väljaspool kõikehõlmava massi piire, tundub, et kõik seisab paigal. Kuid niipea, kui objekt sisse pääseks, rebeneks see hetkega laiali. Täna nad näitavad meile milline näeb välja must auk kosmosefotol, simuleeritud eriprogrammidega.

Musta augu määratlus?

Nüüd me teame kust mustad augud kosmosesse tulevad. Aga mis on neis veel erilist? A priori on võimatu öelda, et must auk on planeet või täht, sest see keha ei ole gaasiline ega tahke. See on objekt, mis suudab moonutada mitte ainult laiust, pikkust ja kõrgust, vaid ka ajajoont. Mis eirab täielikult füüsikaseadusi. Teadlased väidavad, et aeg ruumilise üksuse horisondi piirkonnas võib liikuda edasi ja tagasi. Mis on kosmose mustas augus? On võimatu ette kujutada, sinna sattuvad valguskvandid korrutatakse mitu korda singulaarsuse massiga, see protsess suurendab gravitatsioonijõu võimsust. Seega, kui võtate taskulambi kaasa ja lähete musta auku, siis see ei helenda. Singulaarsus on punkt, kus kõik kipub lõpmatusse.

Musta augu struktuur on singulaarsus ja sündmuste horisont. Singulaarsuse sees kaotavad füüsikateooriad täielikult oma tähenduse, mistõttu jääb see teadlastele endiselt saladuseks. Piiri (sündmuste horisondi) ületades kaotab füüsiline objekt võimaluse tagasi pöörduda. Me ei tea kaugelt kõike mustade aukude kohta kosmoses, kuid huvi nende vastu ei kao.