Neljän miljoonan aurinkomassan supermassiivinen kappale on löydetty lähellä galaksiamme keskustaa. Totta, se on näkymätön, kuulumaton ja aineeton.
Sormi taivaalle?
Ryhmä saksalaisia fyysikoita Max Planckin Maa-alueen fysiikan instituutista antoi äskettäin sensaatiomaisen lausunnon: he saivat todisteita siitä, että galaksissamme on musta aukko.
- Noin kaksikymmentä vuotta olemme seuranneet usean kymmenen tähden liikkumista lähellä galaksin keskustaa, joka sijaitsee 27 tuhannen valovuoden etäisyydellä auringosta, sanoo ryhmän pääjohtaja Reinhard Hansel. - Tähtien kiertoradat osoittavat, että keskellä oleva massapitoisuus on epäilemättä musta aukko.
Vaarantaako tämä galaksiamme? Syökö avaruus hirviö maapallon?
Kävi ilmi, että toistaiseksi näihin kysymyksiin ei ole vastauksia. Valtion tähtitieteellisen instituutin johtajan mukaan. PK Sternberg Moskovan osavaltion yliopistossa Venäjän tiedeakatemian vastaava jäsen Anatoly Cherepashchuk, tarkkailemalla kiertoratoja, mustaa reikää ei voida laskea.
- Todistaaksesi, että galaksissamme keskellä oleva ruumis on musta aukko, sinun on tehtävä kaksi asiaa, - tiedemies selitti toimittajille. - Ensinnäkin, kokeellisesti osoittakaa, että tämän kehon säde on yhtä suuri kuin ns. Painovoiman säde tietyn massan mustalle aukolle (ja neljän miljoonan aurinkomassan mustalle rungolle se on noin seitsemän aurinkosädettä). Ja toiseksi, todistaa, että tällä ruumiilla ei ole kiinteää pintaa, vaan tapahtumahorisontti.
Mainosvideo:
Tšerepaštšukin mukaan molemmat nämä tehtävät ovat periaatteessa toteutettavissa, ja 20 vuoden kuluttua hän toivoo, että tutkijat voivat varmasti sanoa, onko kyse mustasta aukosta vai ei.
Yleensä kysymystä: ollako olla tai ollaksemme galaksiamme, lykätään kahdella vuosikymmenellä. Sillä välin opitaan tuntemaan tämä hirviö paremmin.
Kaikkein jumalattomin paikka
Avaruudessa ei ole mitään salaperäistä ja pelottavaa esinettä kuin musta aukko. Yksi lause herättää jo nyt käsittämättömän pelon: se maalaa kuvan kuluttavasta kurjuudesta. Ennen häntä pelkästään tavalliset ihmiset eivät ole pelästyneitä, mutta myös astrofysiikot ovat kunnioitusta.”Kaikista ihmismielen luomuksista, mytologisista yksisarvisista ja lohikäärmeistä vetypommiin, ehkä fantastisin on musta aukko. Reikä tilassa, jolla on erityiset reunat, johon kaikki voi pudota ja josta mikään ei pääse ulos. Reikä, jossa gravitaatiovoima on niin suuri, että myös loukku vangitaan ja pidetään tässä ansassa. Reikä, joka taivuttaa tilaa ja vääristää ajan virtausta. Kuten yksisarviset ja lohikäärmeet, myös mustat aukot näyttävät olevan tieteiskirjallisuuden tai muinaisten myyttien ominaisuuksia kuin todellisia esineitä. Mustajen reikien olemassaolo kuitenkin seuraa väistämättä fyysisiä lakeja. Pelkästään galaksissamme voi olla miljoonia heistä”, kertoi kuuluisa tiedemies, Kalifornian teknillisen instituutin (USA) laitoksen päällikkö, Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian jäsen, NASA: n tieteellisen neuvoston jäsen Kip Stephen Thorn mustista reikistä.
Fantastisen voimansa lisäksi mustilla reikillä on hämmästyttävä kyky muuttaa tilaa ja aikaa itsessään. Ne kiertyvät ensin eräänlaiseksi suppiloon ja sitten rajattuaan tietyn rajan reikän syvyydessä, he hajoavat kvanteiksi. Mustan aukon sisällä, tämän erikoisen painovoimakuilun reunan ulkopuolella, josta ei ole poistumista, virtaavat uskomattomat fyysiset prosessit, ilmenevät uudet luonnonlait.
Monien asiantuntijoiden mukaan mustat aukot ovat maailmankaikkeuden suurimpia energialähteitä. Näemme todennäköisesti heidät kaukaisissa kvaasareissa räjähtävissä galaktisissa ytimissä. Oletetaan, että mustista reikistä tulevaisuudessa tulee energian lähteitä ihmiskunnalle.
Maailman loppu on täällä
Kuinka mustia reikiä muodostuu? Astrofysiikkojen mukaan suurin osa heistä syntyy suurten tähtien kuoleman jälkeen. Jos tähden massa on kaksi kertaa aurinkoisempi, niin tähti voi räjähtää elämänsä loppuun mennessä supernoovana. Mutta jos räjähdyksen jälkeen jäljelle jääneen aineen massa ylittää silti kaksi aurinkomassaa, tähden tulee romahtaa pieneen tiheään kappaleeseen, koska painovoimat torjuvat kokonaan kaiken sisäisen puristusvastuksen. Tutkijat uskovat, että juuri tällä hetkellä katastrofinen gravitaation romahtaminen johtaa mustan aukon syntymiseen. He uskovat, että lämpöydinreaktioiden loputtua tähti ei voi enää olla vakaassa tilassa. Sitten massiivisella tähdellä on vain yksi väistämätön polku - universaalisen ja täydellisen supistumisen polku, joka muuttaa sen näkymättömäksi mustana reikäksi.
Miksi ne ovat näkymättömiä?
- Ainoa nimi "mustat aukot" viittaa siihen, että tämä on luokka esineitä, joita ei voi nähdä, - selittää valtion tähtitieteellisen instituutin nimeltään radioastronomian osaston päällikkö Sternberg, fyysisten ja matemaattisten tieteiden kandidaatti Valentin Esipov. - Heidän gravitaatiokentänsä on niin vahva, että jos jollain tapaa oli mahdollista päästä mustan aukon läheisyyteen ja ohjata tehokkaimman valon valonsäde pois pinnalta, niin tätä valoa ei voitu nähdä edes etäisyydeltä, joka ei ylittäisi etäisyyttä maasta aurinkoon.
Itse asiassa, vaikka voisimmekin keskittää kaiken auringonvalon tähän voimakkaaseen valonvaloon, emme näe sitä, koska valo ei pystyisi ylittämään siinä olevan mustan aukon painovoimakentän vaikutusta ja poistumaan sen pinnasta. Siksi tällaista pintaa kutsutaan absoluuttiseksi tapahtumahorisontiksi. Se edustaa mustan aukon rajaa. Ja mitä siellä piilee ulkomailla?
Kävelemme helvettiin
Mielenkiintoisin kuvaus mustan aukon "sisätiloista" kuuluu jo mainitulle amerikkalaiselle fyysikolle ja tähtitieteilijälle Kip Stephen Thornelle.”Kuvittele itseäsi suuren, tähtiluokan avaruusaluksen kapteenina. - ehdottaa tutkijaa kirjassaan "Matka mustien aukkojen keskuudessa". - Maantieteellisen seuran ohjeiden mukaan sinun on tutkittava useita mustia reikiä, jotka sijaitsevat suurella etäisyydellä toisistaan tähtienvälisessä tilassa, ja käyttämään radiosignaaleja lähettämään Maahan kuvaus havaintoistasi.
Kun olet ollut matkalla 4 vuotta ja 8 kuukautta, aluksesi hidastuu lähellä Maata lähinnä olevaa mustaa reikää, nimeltään Hades (Helvet) ja joka sijaitsee Vegan tähden lähellä. Mustan aukon esiintyminen on havaittavissa televisioruudulla: Tähtienvälisessä tilassa hajotetut vetyatomit vedetään sen gravitaatiokentästä sisäänpäin. Kaikkialla voit nähdä heidän liikkuvan, hitaasti reikästä ja nopeammin ja nopeammin kun lähemmäksi sitä. Tämä on samanlainen kuin Niagaran putouksen vesiputous, paitsi että atomit putoavat paitsi idästä myös lännestä, pohjoisesta, etelästä, ylhäältä ja alhaalta - kaikkialta. Jos et tee mitään, sinut myös vedetään sisäänpäin.
Joten, sinun on siirrettävä avaruusalus vapaan pudotuksen radalta ympäri pyöreää kiertorataa mustan reiän ympärillä (samanlainen kuin maapallon kiertävien keinotekoisten satelliittien kiertoradat), jotta kiertoradallasi oleva keskipakoisvoima kompensoi mustan reiän painovoiman. Tunnet olosi turvalliseksi, kytket laivan moottorit päälle ja valmistaudut tutkimaan mustaa reikää.
Ensinnäkin, kaukoputkien avulla voit tarkkailla putovien vetyatomien lähettämää sähkömagneettista säteilyä. Kaukana mustasta aukosta ne ovat niin kylmiä, että lähettävät vain radioaaltoja. Mutta lähempänä reikää, jossa atomit putoavat nopeammin, ne törmäävät ajoittain, kuumenevat useita tuhansia asteita ja alkavat säteillä valoa. Vielä lähempänä mustaa reikää, liikkuessa paljon nopeammin, ne kuumenevat törmäyksistä johtuen useisiin miljoonaan asteeseen ja lähettävät röntgenkuvat.
Kun osoitat kaukoputkisi "sisäänpäin" ja lähestyt edelleen mustaa reikää, "näet" vielä korkeampiin lämpötiloihin kuumennettujen vetyatomien lähettämiä gammasäteitä. Lopuksi, aivan keskeltä löydät mustan reiän tumman levyn.
Seuraava askel on mitata huolellisesti aluksen kiertoradan pituus. Tämä on noin miljoona kilometriä eli puolet Kuun kiertoradan pituudesta Maapallon ympärillä. Sitten katsot kaukaisia tähtiä ja näet niiden liikkuvan sinä. Tarkkailemalla heidän ilmeistä liikettä huomaat, että tarvitset 5 minuuttia. 46 s tehdä yksi vallankumous mustan aukon ympärille. Tämä on "kiertoratasi".
Tietäen vallankumouksen ajanjakson ja sen kiertoradan pituuden, voit laskea mustan aukon Hades (helvetti) massan. Se tulee olemaan 10 kertaa aurinkoisempi. Tämä on itse asiassa mustaan reikään koko historiansa aikana kertynyt kokonaismassa, ja se sisältää tähden massan, jonka seurauksena romahtaminen, jonka jälkeen noin 2 miljardia vuotta sitten muodostui musta reikä, kaikkien siihen kuuluvien tähteiden välisen vedyn massa sen syntymän jälkeen, ja myös kaikkien siihen pudonneiden asteroidien ja kadonneiden tähtilaivojen massa.
Mielenkiintoisimpia ovat sen pinnan tai horisontin - rajan - ominaisuudet, joiden vuoksi kaikki reikään putoava ei enää voi palata. Rajat, jotka estävät avaruusaluksen ja jopa kaikenlaisen säteilyn pääsyn ulos: radioaallot, valo, röntgen- tai gammasäteet …
Vaikka voit laskea kaikki sen ominaisuudet ulkopuolelta mustan aukon massasta ja kulmaliikkeestä, et voi tietää mitään sen sisätiloista. Sillä voi olla epäjärjestysrakenne ja olla erittäin epäsymmetrinen. Kaikki tämä riippuu mustan aukon muodostaneen romahduksen yksityiskohdista sekä tähtienvälisen vedyn myöhemmän vetämisen ominaisuuksista, joten reiän halkaisijaa ei yksinkertaisesti voida laskea.
Näiden tulosten avulla voit tutkia mustan aukon horisontin ympäristöä …
Saatuaan hyvästit joukkueelle, kiipeilet laskeutuvaan ajoneuvoon ja poistut aluksesta, jäädessään aluksi samaan pyöreään kiertoradalle, jatkaa fyysikko Thorn. - Jarruta sitten hiukan hitaammin kiertoradallasi kytkemällä rakettimoottori päälle. Tässä tapauksessa aloitat spiraalin lähemmäksi horisonttia, siirtyessäsi pyöreältä kiertoradalta toiselle. Tavoitteesi on päästä pyöreälle kiertoradalle, jonka kehä on hiukan horisonttia pidempi. Kun liikut spiraalissa, kiertoratasi pituus vähenee vähitellen - miljoonasta km 500 tuhanteen, sitten 100 tuhanteen, 90 tuhanteen, 80 tuhanteen. Ja sitten alkaa tapahtua jotain outoa.
Kun olet painottomuuden tilassa, olet ripustettu laitteeseesi, sanotaan, jaloillasi - mustaan aukkoon ja päänne - aluksen kiertoradalle ja tähtiin. Mutta vähitellen tunnet, että joku vetää jalkasi ylös ja alas - pään taakse. Ymmärrät, että syynä on mustan aukon vetovoima: jalat ovat lähempänä reikää kuin pää, joten ne houkuttelevat voimakkaammin. Sama pätee tietysti maan päällä, mutta jalkojen ja pään vetovoiman ero on siellä vähäinen, joten kukaan ei huomaa sitä. Kun liikutat kiertoradalla 80 tuhatta kilometriä mustan aukon yläpuolella, tunnet tämän eron melko selvästi - vetovoiman ero on 1/8 maapallon painovoimasta (1/8 g). Kiertoradalla liikkumisesi aikaansaama keskipakoisvoima kompensoi reiän vetovoiman kehon keskipisteessä, jolloin voit kellua vapaasti nollapainolla.mutta jalkoihin vaikuttaa yli 1/16 g, kun taas pääsi päinvastoin houkuttelee heikosti, ja keskipakoisvoima vetää sen ylöspäin täsmälleen samalla lisäkiihtyvyydellä -1/16 g.
Jatkat hämmentyneenä, jatkat kiertävää spiraalia pitkin, mutta yllätys antaa nopeasti hätää: kiertoradan koon pienentyessä sinua venyttävät voimat kasvavat yhä nopeammin. Kiertoratapituudella 64 tuhat km ero on 1/4 g, 51 tuhatta km -1/2 g ja 40 tuhatta km se saavuttaa koko maan painon. Hiomalla hampaitasi rasituksesta, jatkat liikkumista spiraalissa. Kiertoradan pituuden ollessa 25 tuhat km, vetolujuus on 4 d, ts. neljä kertaa painosi maanpäällisissä olosuhteissa ja nopeudella 16 tuhatta km -16 g. Et voi enää seistä pystyssä. Yrität ratkaista tämän ongelman kiertämällä palloksi ja vetämällä jalat ylös päähänsi, mikä vähentää voimaeroja. Mutta ne ovat jo niin suuria, etteivät ne anna sinun taivuttaa - niitä jatketaan jälleen pystysuunnassa (pitkin suuntaista suuntaista kohti mustaa reikää).
Riippumatta siitä, mitä teet, mikään ei auta. Ja jos spiraaliliike jatkuu, kehosi ei kestä sitä - se revitään. Joten, ei ole toivoa päästä horisontin läheisyyteen …
Ylistyneenä, voittaen hirviömäisen kivun, lopetat laskeutumisen ja siirrät laitteen ensin pyöreälle kiertoradalle ja ala sitten liikkua varovasti ja hitaasti laajentuvassa kierteessä siirtymällä suurempiin pyöreisiin kiertoratoihin, kunnes saavut tähtilaivalle."
Thornen tarina kuulostaa fantasialta toistaiseksi. Ja on laskettu sille ajalle, jolloin henkilö saavuttaa niin menestyksekkään tekniikan ja tekniikan kehityksessä, että galaktien välisistä lennoista ja rengasmaailmien rakentamisesta mustien reikien ympärille tulee todellisuutta. Ja futurologien optimistisimpien ennusteiden mukaan tämä on mahdollista aikaisintaan 50 vuoden kuluttua.
Ei kaverit, se ei ole sellaista …
On myönnettävä, että monet tutkijat kiistävät edelleen mustien reikien olemassaolon. Loppujen lopuksi heidän löytönsä ja tutkimuksensa tapahtuvat kynän kärjessä. Ja viime aikoina on ilmestynyt vieläkin odottamattomampi oletus, että mustat aukot eivät ole reikiä, vaan jotkut esineet, luonteeltaan enemmän samanlaisia kuin Bose-Einsteinin kondensaattikuplat (aineen aggregaation tila, jonka perusta on bosonit, jäähdytetty absoluuttisen nollan lämpötilaan). Tämän uuden hypoteesin esitti Los Alamosin kansallisen laboratorion teoreettisen osaston tutkija Emil Mottola yhdessä avustajan Pavel Mazurin kanssa Etelä-Carolinan yliopistosta Yhdysvalloissa.
Tutkijoiden selitys esittelee radikaalisti uuden näkökulman mustien reikien luonteeseen, joita ei esitetä avaruuden "reikinä", joissa aine ja valo selittämättömästi katoavat tapahtumahorisonttivyöhykkeellä, vaan pallomaisina tyhjinä tilaisuuksina, joita ympäröi aineen erityinen muoto, jota ei koskaan ennen tunneta Maapallolla. Mazur ja Mottola kutsuvat näitä esineitä ei mustiksi reikiksi, vaan gravitaationähteiksi.
Painovoimaisen tähden sisällä tila ja aika ovat päinvastaiset, kuten mustan aukon mallissa.
Mottola ja Mazur jopa viittaavat siihen, että maailmankaikkeus, jossa elämme, voi olla jättiläisen gravitaatiotähteen sisäkuori.
S. Kuzmina. "Venäjän avaruus"
