Mustat aukot ovat ehkä kaikkein kuvaamattomia esineitä maailmankaikkeudessa: sellaisen massan keskittyminen, että se romahtaa, seuraa yleisestä suhteellisuusteoriasta keskipisteessä olevaan singularisuuteen. Atomit, ytimet ja jopa perushiukkaset puristuvat äärettömän pieneksi pisteeksi kolmiulotteisessa avaruudessamme. Kaikki, mikä putoaa mustaan aukkoon, on tuomittu pysymään siinä ajan loppuun asti, painovoiman vangitsemana, jota edes valo ei voi jättää. Mikä on pimeän aineen kohtalo, kun se kohtaa mustan aukon?
Imetäänkö se ainutkertaisuuteen normaalin aineen tavoin ja myötävaikuttaako musta aukko massaan? Jos pimeälle aineelle tapahtuu, niin kun musta aukko haihtuu Hawking-säteilyn vuoksi?
Meidän pitäisi aloittaa siitä, mitä mustat aukot ovat.
Täällä maan päällä, jos haluat lähettää jotain avaruuteen, sinun on voitettava maapallon painovoima. Planeetallemme ns. Pakenopeus on noin 11,2 km / s, se voidaan kehittää riittävän voimakkaalla raketilla. Jos olisimme Auringon pinnalla, pakenemisnopeus olisi paljon suurempi, 55 kertaa: 617,5 km / s. Kun aurinkomme kuolee, se kutistuu valkoiseksi kääpiöksi, joka on maapallon kokoinen, mutta on puolet nykyisen auringon massasta. Siellä poistumisnopeus on noin 4570 km / s, mikä on noin 1,5% valon nopeudesta.
Tämä on tärkeää, koska keskität yhä enemmän massaa tietylle avaruusalueelle, ja kyseisen kohteen pakenemisnopeus lähestyy ja lähestyy valon nopeutta. Ja heti kun pakenemisnopeutesi kohteen pinnalla saavuttaa tai ylittää valon nopeuden, ei vain valo voi enää poistua siitä - sikäli kuin ymmärrämme tänään ainetta, energiaa, tilaa ja aikaa - koko tämä esine romahtaa singulariteetiksi. Syy on yksinkertainen: kaikki perusvoimat, mukaan lukien voimat, jotka pitävät atomeja, protoneja tai jopa kvarkeja yhdessä, eivät voi kulkea valon nopeutta nopeammin. Siksi, jos olet tietyssä pisteessä keskeisestä singulariteetista ja yrität pitää kaukaisen kohteen painovoiman romahduksesta, et voi; romahdus on väistämätöntä. Ja kaikki mitä tarvitset tämän esteen voittamiseksi, on 20-40 massiivisempi tähti kuin Aurinko.
Mainosvideo:
Kun sen ydin loppuu, keskusta räjähtää omalla painovoimallaan ja luo katastrofaalisen supernovan, joka täyttää ja tuhoaa ulkokerrokset, mutta jättää keskelle mustan aukon. Tällaiset mustat aukot kasvavat ajan myötä absorboimalla kaikki aineet ja energian, jotka tulevat liian lähelle. Jopa valon nopeudella liikkuessasi pääset sinne eikä koskaan jätä tapahtuman horisonttia. Itse avaruuden kaarevuuden vuoksi mustan aukon sisällä putoat väistämättä myös keskipisteessä olevaan singulariteettiin. Kun näin tapahtuu, lisäät vain energiaa mustaan aukkoon.
Ulkopuolella emme voi sanoa, mistä musta aukko alun perin koostui - protoneista, elektronista, neutronista, pimeästä aineesta tai yleensä antimateriasta. On vain kolme ominaisuutta (toistaiseksi), joita voimme havaita mustasta aukosta ulkopuolelta: sen massa, sähkövaraus ja kulmamomentti, kiertoliikkeen mitta. Pimeässä aineessa, sikäli kuin tiedämme, ei ole sähkövarausta, samoin kuin muita kvanttiominaisuuksia (värivaraus, baryoniluku, leptoniluku jne.), Joita voidaan säilyttää tai tuhota mustan aukon tietoparadoksin perusteella.
Johtuen mustien aukkojen muodostumisesta (supermassiivisten tähtien räjähdyksistä), kun ne muodostuvat ensimmäisen kerran, mustat aukot ovat 100% säännöllistä (barioonista) ainetta ja 0% pimeää ainetta. Älä unohda, että pimeä aine on vuorovaikutuksessa vain painovoiman kanssa, toisin kuin tavallinen aine, joka on vuorovaikutuksessa painovoimien, heikkojen, sähkömagneettisten ja voimakkaiden vuorovaikutusten kautta. Kyllä, suurissa galakseissa ja niiden ryhmissä on viisi kertaa enemmän pimeää ainetta kuin tavallisessa aineessa, mutta se kerääntyy yhdeksi suureksi haloksi. Tyypillisessä galaksissa tämä pimeän aineen halo ulottuu useita miljoonia valovuosia pallomaisesti kaikkiin suuntiin, kun taas tavallinen aine on keskittynyt levylle, joka vie 0,01% pimeän aineen tilavuudesta.
Mustia aukkoja on taipumus muodostaa galaksien sisään, joissa tavallinen aine hallitsee täysin pimeää ainetta. Kuvittele alue, jossa olemme: aurinkomme ympärillä. Jos piirrämme pallon 100 AU. e. (eli on etäisyys maasta aurinkoon) aurinkokuntamme ympärillä, suljet kaikki planeetat, kuut, asteroidit ja koko Kuiperin vyön, mutta pallomme massa - tavallinen aine -, joka on suljettu pallomme, on enimmäkseen edustettuna Auringonpaiste ja paino noin 2 x 1030 kg. Toisaalta pimeän aineen kokonaismäärä samassa pallossa on vain 1 x 1019 kg eli 0,0000000005% tavallisen aineen massasta samalla alueella, yhtä suuri kuin Jonon kokoisen vaatimattoman asteroidin massa, noin 200 kilometriä.
Ajan myötä pimeä aine ja tavallinen aine törmäävät tähän mustaan aukkoon, imeytyvät ja lisäävät sen massaan. Suurin osa massan kasvusta tulee tavallisesta aineesta, ei pimeästä aineesta, mutta jossain vaiheessa, monta kvadriljoonaa vuotta tulevaisuuteen, mustan aukon rappeutumisnopeus vihdoin ylittää mustan aukon kasvuvauhdin. Hawkingin säteilyprosessi saa hiukkaset ja fotonit poistumaan mustan aukon tapahtumahorisontista, mikä säästää mustan aukon sisäosan energiaa, varausta ja kulmamomenttia. Tämä prosessi kestää 1067 vuotta (aurinkoenergialla mustalla aukolla) 10100 vuoteen (massiivisimmilla mustilla aukoilla).
Tämä tarkoittaa, että jotkut pimeät aineet tulevat ulos mustista aukoista, mutta ne ovat täysin erilaisia kuin tumman aineen määrä, joka alun perin tuli mustaan aukkoon. Kaikilla mustilla aukoilla on muisto asioihin, jotka pääsivät siihen, pienen kvanttilukujoukon muodossa, eikä tätä määrää pimeää ainetta sisälly niihin (muista, että sillä ei ole kaikkia kvanttiominaisuuksia?). Lähtö on täysin erilainen kuin tulo.
Siten pimeä aine on toinen ravintolähde mustille aukoille, eikä kaukana parhaasta. Lisäksi se on täysin mielenkiintoinen ruokalähde. Sillä on vain vähän tai ei lainkaan vaikutusta mustiin reikiin.
ILYA KHEL