Սև անցքեր. կան արդյոք դրանք: Գոյություն ունե՞ն սև խոռոչներ:

Վերջերս ԱՄՆ-ից մի գիտնական սենսացիոն հայտարարություն արեց, որ «սև խոռոչներ» բնության մեջ գոյություն չունեն։ Ամերիկացի ֆիզիկոսը նման եզրահանգման է եկել այն բանից հետո, երբ միավորել է այս հարցի վերաբերյալ երկու հակասական տեսություններ։ Այնուամենայնիվ, այս վարկածը միանգամայն տրամաբանորեն բացատրում է քվանտային մեխանիկայի և Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսության միջև առաջացող անհամապատասխանությունը։

Հարկ է նշել. ավելի քան հիսուն տարի գիտնականները կարծում էին, որ նյութը, իր սեփական ձգողականության ազդեցության տակ, կծկվում է, երբ աստղը փլուզվում է, ի վերջո ձևավորելով եզակիություն, որը դառնում է սև խոռոչի միջուկը և ունակ է ոչնչացնել ցանկացած նյութ: Եվ հիմնական հատկանիշըՍև խոռոչը իրադարձությունների հորիզոն է, մի տեսակ սահման, որից այն կողմ նույնիսկ լույսը չի կարող անցնել:

Մինչ օրս աստղաֆիզիկոսների և գիտաֆանտաստիկայի սիրահարների մեծ մասը չի կասկածում սև խոռոչների գոյությանը, որոնց մասին բազմիցս խոսվում է նաև տարբեր ֆիլմերում։ Անգամ սև խոռոչների գոյության անուղղակի ապացույցներ կան։ Մասնավորապես, ենթադրվում է, որ հսկայական սև անցք է գտնվում նաև մեր գալակտիկայի կենտրոնում։

Միևնույն ժամանակ, որոշ դժվարություններ հաճախ են առաջանում սև խոռոչների ծագման և գործունեության բացատրության ժամանակ։ Մասնավորապես, Էյնշտեյնի ձգողության տեսությունը հաստատում է եզակիության ձևավորումը, սակայն քվանտային տեսության հիմնարար սկզբունքների համաձայն Տիեզերքում ոչ մի տեղեկություն չի կարող անհետանալ։ Հետևաբար, այս երկու տեսությունների անփոփոխ համադրումը հանգեցնում է տեղեկատվության կորստի այսպես կոչված պարադոքսի:

Դեռևս 1974 թվականին գիտնական Սթիվեն Հոքինգը փորձեց բացատրել պարադոքսը քվանտային մեխանիկայի միջոցով։ Նա ենթադրեց, որ անհամապատասխանությունը կարելի է բացատրել հիպոթետիկ սև խոռոչի ճառագայթման առկայությամբ: Այս ճառագայթումը, որը կոչվում է Հոքինգի ճառագայթում, վիրտուալ հոսք է տարրական մասնիկներ. Քվանտային էֆեկտների արդյունքում դրանք գոլորշիանում են սեւ խոռոչի մակերեւույթից։ Ստացվում է, որ եթե եզակիությունը չի կլանում էներգիա, ապա այն աստիճանաբար «կգոլորշիանա»՝ ի վերջո դուրս շպրտելով քաոսային տեղեկատվության մի մասը: Սա ինչ-որ չափով կնպաստի պարադոքսների հանգուցալուծմանը։

Այնուամենայնիվ, այս տեսությունը նաև մեծ թվով անհամապատասխանություններ է առաջացնում: Այնուհետև երկու տարի առաջ մի նոր տեսություն ստեղծվեց, ըստ որի քվանտային էֆեկտների ձևավորման մեղավորն է սև խոռոչի այսպես կոչված «հրե պատը», որը հայտնվում է անտեսանելի իրադարձության հետևում և ակնթարթորեն ոչնչացնում է ցանկացած նյութ։ . Այս տեսությունը մեծ հետաքրքրություն է առաջացրել գիտական ​​աշխարհեւ որոշ չափով նպաստել է մի շարք այլ վարկածների ձեւավորմանը։ Մասնավորապես, Խուան Մալդասենայի վարկածի համաձայն, մեր Տիեզերքը տեղեկատվության պրոյեկցիա է ինքնաթիռի վրա:

Մեկ այլ տեսություն առաջարկել է ֆիզիկայի պրոֆեսոր Լաուրա Մերսինի-Հոութոնը։ Նա համաձայն է, որ գրավիտացիայի ազդեցության տակ աստղը արտադրում է Հոքինգի ճառագայթում, երբ այն փլուզվում է: Սակայն, ըստ փորձագետի հաշվարկների, աստղը կորցնում է նաեւ զանգվածը։ Հետևաբար, այն չի կարողանա նեղանալ և ձևավորել նոր սև անցք: Այսինքն՝ մահացող աստղի փոխարեն սև անցք ձևավորելու համար այն պայթում է։
Պարզվում է, որ դա իրադարձությունների և դրա հետ կապված այլ անհամապատասխանությունների պարադոքս չի ձևավորում։ Այսպիսով, կարելի է ասել, որ սև խոռոչներ իրականում գոյություն չունեն։

Այսպիսով, կարելի է ասել, որ Մերսինի-Հութոն վարկածը ոչ պակաս հարցեր է առաջացնում, քան մյուս գիտնականների վարկածները։ Տեսությունները, թե մեր Տիեզերքը առաջացել է եզակիությունից, որը հանկարծ սկսել է ընդլայնվել Մեծ պայթյունի ժամանակ, նույնպես սխալ են ճանաչվում: Մերսինի-Հութոնի կարծիքով՝ դա չէր կարող տեղի ունենալ, քանի որ եզակիություն չկար։

Առնչվող հղումներ չեն գտնվել

Սև անցքերը մեր տիեզերքի ամենազարմանալի և միևնույն ժամանակ վախեցնող օբյեկտներից են: Դրանք առաջանում են այն պահին, երբ հսկայական զանգված ունեցող աստղերը վերջանում են միջուկային վառելիքով։ Միջուկային ռեակցիաները դադարում են, և աստղերը սկսում են սառչել: Աստղի մարմինը ձգողականության ազդեցության տակ փոքրանում է և աստիճանաբար սկսում է դեպի իրեն ձգել ավելի փոքր առարկաներ՝ վերածվելով սև խոռոչի։

Առաջին ուսումնասիրությունները

Գիտության լուսատուները սկսել են ուսումնասիրել սև խոռոչները ոչ այնքան վաղուց, չնայած այն հանգամանքին, որ դրանց գոյության հիմնական հասկացությունները մշակվել են անցյալ դարում: «Սև խոռոչ» հասկացությունը ներկայացվել է 1967 թվականին Ջ. Ուիլերի կողմից, թեև եզրակացությունը, որ այդ օբյեկտներն անխուսափելիորեն առաջանում են զանգվածային աստղերի փլուզման ժամանակ, արվել է դեռևս անցյալ դարի 30-ականներին: Սև խոռոչի ներսում ամեն ինչ՝ աստերոիդները, լույսը, նրա կողմից կլանված գիսաստղերը, մի անգամ շատ մոտեցան այս առեղծվածային օբյեկտի սահմաններին և չկարողացան լքել դրանք:

Սև անցքերի սահմանները

Սև խոռոչի սահմաններից առաջինը կոչվում է ստատիկ սահման: Սա այն շրջանի սահմանն է, որի մեջ օտար մարմինն այլևս չի կարող հանգստանալ և սկսում է պտտվել սև խոռոչի համեմատ, որպեսզի չընկնի դրա մեջ: Երկրորդ սահմանը կոչվում է իրադարձությունների հորիզոն: Սև խոռոչի ներսում ամեն ինչ մի անգամ անցել է իր արտաքին սահմանը և շարժվել դեպի եզակիության կետ: Ըստ գիտնականների՝ այստեղ նյութը հոսում է այս կենտրոնական կետ, որի խտությունը ձգտում է դեպի անսահմանության արժեք։ Մարդիկ չեն կարող իմանալ, թե ֆիզիկայի ինչ օրենքներ են գործում նման խտությամբ օբյեկտների ներսում, և, հետևաբար, անհնար է նկարագրել այս վայրի բնութագրերը: AT բառացիորենԱյլ կերպ ասած, դա «սև անցք» է (կամ, գուցե, «բաց») մարդկության՝ մեզ շրջապատող աշխարհի իմացության մեջ։

Սև անցքերի կառուցվածքը

Իրադարձությունների հորիզոնը սև խոռոչի անառիկ սահմանն է։ Այս սահմանի ներսում կա մի գոտի, որից չեն կարող հեռանալ նույնիսկ այն առարկաները, որոնց շարժման արագությունը հավասար է լույսի արագությանը։ Նույնիսկ լույսի քվանտան ինքնին չի կարող հեռանալ իրադարձությունների հորիզոնից: Գտնվելով այս կետում՝ ոչ մի առարկա չի կարող փախչել սև խոռոչից։ Ըստ սահմանման՝ մենք չենք կարող իմանալ, թե ինչ կա սև խոռոչի ներսում, ի վերջո, նրա խորքերում կա այսպես կոչված եզակիության կետ, որը ձևավորվում է նյութի վերջնական սեղմման շնորհիվ։ Երբ օբյեկտը մտնում է իրադարձությունների հորիզոն, այդ կետից այն այլևս չի կարող դուրս գալ դրանից և տեսանելի դառնալ դիտորդների համար: Մյուս կողմից, նրանք, ովքեր գտնվում են սև խոռոչների ներսում, չեն կարող տեսնել այն, ինչ կատարվում է դրսում:

Այս խորհրդավոր տիեզերական օբյեկտը շրջապատող իրադարձությունների հորիզոնի չափը միշտ ուղիղ համեմատական ​​է բուն անցքի զանգվածին: Եթե ​​նրա զանգվածը կրկնապատկվի, ապա արտաքին սահմանը նույնպես կրկնակի մեծ կլինի։ Եթե ​​գիտնականները կարողանան Երկիրը սև խոռոչի վերածելու միջոց գտնել, իրադարձությունների հորիզոնը կունենար ընդամենը 2 սմ լայնություն:

Հիմնական կատեգորիաներ

Որպես կանոն, միջին սև խոռոչների զանգվածը մոտավորապես հավասար է երեք և ավելի արեգակնային զանգվածի։ Սև խոռոչների երկու տեսակներից առանձնանում են աստղային և գերզանգվածային: Նրանց զանգվածը մի քանի հարյուր հազար անգամ գերազանցում է Արեգակի զանգվածը։ Աստղերը ձևավորվում են մեծ երկնային մարմինների մահից հետո: Սովորական զանգվածի սև անցքերը հայտնվում են մեծ աստղերի կյանքի ցիկլի ավարտից հետո։ Սև խոռոչների երկու տեսակներն էլ, չնայած իրենց տարբեր ծագմանը, ունեն նմանատիպ հատկություններ: Գերզանգվածային սև խոռոչները գտնվում են գալակտիկաների կենտրոններում: Գիտնականները ենթադրում են, որ դրանք ձևավորվել են գալակտիկաների ձևավորման ժամանակ՝ կապված մոտակա աստղերի միաձուլման հետ: Սակայն սրանք միայն ենթադրություններ են՝ փաստերով չհաստատված։

Ինչ կա սև խոռոչի ներսում. ենթադրություններ

Որոշ մաթեմատիկոսներ կարծում են, որ Տիեզերքի այս առեղծվածային օբյեկտների ներսում կան, այսպես կոչված, որդնածորեր՝ անցումներ դեպի այլ Տիեզերքներ: Այլ կերպ ասած, տարածություն-ժամանակ թունելը գտնվում է եզակիության կետում: Այս հայեցակարգը ծառայել է բազմաթիվ գրողների ու ռեժիսորների։ Այնուամենայնիվ, աստղագետների ճնշող մեծամասնությունը կարծում է, որ տիեզերքների միջև թունելներ չկան: Այնուամենայնիվ, նույնիսկ եթե դրանք իսկապես լինեին, մարդը ոչ մի կերպ չի կարող իմանալ, թե ինչ կա սև խոռոչի ներսում:

Գոյություն ունի մեկ այլ հայեցակարգ, ըստ որի՝ նման թունելի հակառակ ծայրում կա սպիտակ անցք, որտեղից մեր Տիեզերքից սև անցքերի միջոցով հսկա էներգիա է գալիս մեկ այլ աշխարհ։ Այնուամենայնիվ, վրա այս փուլըԱյս տեսակի ճամփորդությունների վերաբերյալ գիտության և տեխնիկայի զարգացումը բացառվում է:

Կապը հարաբերականության տեսության հետ

Սև անցքերը Ա.Էյնշտեյնի ամենազարմանալի կանխատեսումներից են: Հայտնի է, որ գրավիտացիոն ուժը, որը ստեղծվում է ցանկացած մոլորակի մակերևույթի վրա, հակադարձ համեմատական ​​է նրա շառավիղի քառակուսուն և ուղիղ համեմատական ​​է զանգվածին։ Սրա համար երկնային մարմինկարելի է սահմանել երկրորդ տիեզերական արագության հասկացությունը, որն անհրաժեշտ է այս գրավիտացիոն ուժը հաղթահարելու համար։ Երկրի համար այն հավասար է 11 կմ/վրկ. Եթե ​​երկնային մարմնի զանգվածը մեծանում է, իսկ տրամագիծը, ընդհակառակը, նվազում է, ապա երկրորդ տիեզերական արագությունը ի վերջո կարող է գերազանցել լույսի արագությունը։ Եվ քանի որ, ըստ հարաբերականության տեսության, ոչ մի առարկա չի կարող շարժվել լույսի արագությունից ավելի արագ, ձևավորվում է մի առարկա, որը թույլ չի տալիս որևէ բան դուրս գալ իր սահմաններից:

1963 թվականին գիտնականները հայտնաբերեցին քվազարներ՝ տիեզերական օբյեկտներ, որոնք ռադիոհաղորդման հսկա աղբյուրներ են: Նրանք գտնվում են մեր գալակտիկայից շատ հեռու. նրանց հեռավորությունը Երկրից միլիարդավոր լուսային տարի է: Քվազարների չափազանց բարձր ակտիվությունը բացատրելու համար գիտնականները ներկայացրել են այն վարկածը, որ սև խոռոչները գտնվում են դրանց ներսում։ Այս տեսակետն այժմ ընդհանուր առմամբ ընդունված է գիտական ​​շրջանակներում: Անցած 50 տարիների ընթացքում կատարված ուսումնասիրությունները ոչ միայն հաստատել են այս վարկածը, այլև գիտնականներին հանգեցրել են այն եզրակացության, որ յուրաքանչյուր գալակտիկայի կենտրոնում կան սև խոռոչներ: Նման օբյեկտ կա նաև մեր գալակտիկայի կենտրոնում, նրա զանգվածը կազմում է 4 միլիոն արևի զանգված։ Այս սև խոռոչը կոչվում է Աղեղնավոր A, և քանի որ այն մեզ ամենամոտ է, այն ամենաշատ ուսումնասիրվածն է աստղագետների կողմից:

Հոքինգի ճառագայթում

Հայտնի ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգի կողմից հայտնաբերված ճառագայթման այս տեսակը մեծապես բարդացնում է ժամանակակից գիտնականների կյանքը. այս հայտնագործության պատճառով շատ դժվարություններ են առաջացել սև խոռոչների տեսության մեջ: Դասական ֆիզիկայում գոյություն ունի վակուում հասկացությունը։ Այս բառը նշանակում է լիակատար դատարկություն և նյութի բացակայություն։ Այնուամենայնիվ, քվանտային ֆիզիկայի զարգացման հետ մեկտեղ վակուում հասկացությունը փոփոխվել է։ Գիտնականները պարզել են, որ այն լցված է այսպես կոչված վիրտուալ մասնիկներով՝ ուժեղ դաշտի ազդեցության տակ դրանք կարող են վերածվել իրականի։ 1974 թվականին Հոքինգը պարզեց, որ նման փոխակերպումներ կարող են տեղի ունենալ սև խոռոչի ուժեղ գրավիտացիոն դաշտում՝ նրա արտաքին սահմանի մոտ՝ իրադարձությունների հորիզոնի մոտ: Այդպիսի ծնունդը զուգակցված է՝ առաջանում է մասնիկ և հակամասնիկ։ Որպես կանոն, հակամասնիկը դատապարտված է ընկնելու սեւ խոռոչը, իսկ մասնիկը թռչում է։ Արդյունքում գիտնականները որոշակի ճառագայթում են նկատում այս տիեզերական օբյեկտների շուրջ։ Այն կոչվում է Հոքինգի ճառագայթում։

Այս ճառագայթման ընթացքում սև խոռոչի ներսում նյութը դանդաղորեն գոլորշիանում է: Փոսը կորցնում է զանգվածը, մինչդեռ ճառագայթման ինտենսիվությունը հակադարձ համեմատական ​​է իր զանգվածի քառակուսուն։ Հոքինգի ճառագայթման ինտենսիվությունը տիեզերական չափանիշներով աննշան է։ Եթե ​​ենթադրենք, որ կա 10 արևի զանգված ունեցող անցք, և դրա վրա ոչ լույս է ընկնում, ոչ էլ որևէ նյութական առարկա, ապա նույնիսկ այս դեպքում դրա քայքայման ժամանակը հրեշավոր երկար կլինի։ Նման անցքի կյանքը 65 աստիճանով կգերազանցի մեր Տիեզերքի ողջ կյանքի տևողությունը:

Տեղեկատվության պահպանման հարցը

Հիմնական խնդիրներից մեկը, որն ի հայտ եկավ Հոքինգի ճառագայթման հայտնաբերումից հետո, տեղեկատվության կորստի խնդիրն է։ Դա կապված է առաջին հայացքից շատ պարզ թվացող հարցի հետ՝ ի՞նչ է տեղի ունենում, երբ սև խոռոչն ամբողջությամբ գոլորշիանում է։ Երկու տեսություններն էլ՝ և՛ քվանտային ֆիզիկան, և՛ դասականը, վերաբերում են համակարգի վիճակի նկարագրությանը: Ունենալով տեղեկատվություն համակարգի սկզբնական վիճակի մասին՝ տեսության օգնությամբ կարելի է նկարագրել, թե ինչպես է այն փոխվելու։

Միևնույն ժամանակ, էվոլյուցիայի գործընթացում սկզբնական վիճակի մասին տեղեկատվությունը չի կորչում. գործում է տեղեկատվության պահպանման մի տեսակ օրենք։ Բայց եթե սև խոռոչն ամբողջությամբ գոլորշիանում է, ապա դիտորդը կորցնում է տեղեկատվությունը ֆիզիկական աշխարհի այն հատվածի մասին, որը ժամանակին ընկել է փոսը: Սթիվեն Հոքինգը կարծում էր, որ համակարգի սկզբնական վիճակի մասին տեղեկատվությունը ինչ-որ կերպ վերականգնվում է այն բանից հետո, երբ սև խոռոչն ամբողջությամբ գոլորշիացել է: Բայց դժվարությունը կայանում է նրանում, որ, ըստ սահմանման, տեղեկատվության փոխանցումը սև անցքից անհնար է. ոչինչ չի կարող հեռանալ իրադարձությունների հորիզոնից:

Ի՞նչ կլինի, եթե ընկնեք սև խոռոչի մեջ.

Ենթադրվում է, որ եթե մարդը ինչ-որ անհավանական ճանապարհով կարողանար հասնել սև խոռոչի մակերեսին, ապա այն անմիջապես կսկսի նրան քաշել իր ուղղությամբ: Ի վերջո, մարդը այնքան կձգվեր, որ կդառնար ենթաատոմային մասնիկների հոսք, որը շարժվում էր դեպի եզակիության կետը: Իհարկե, անհնար է ապացուցել այս վարկածը, քանի որ գիտնականները դժվար թե երբևէ իմանան, թե ինչ է կատարվում սև խոռոչների ներսում։ Հիմա որոշ ֆիզիկոսներ ասում են, որ եթե մարդ ընկներ սև խոռոչի մեջ, ուրեմն նա կունենար կլոն: Նրա տարբերակներից առաջինը անմիջապես կկործանվեր Հոքինգի ճառագայթման տաք մասնիկների հոսքով, իսկ երկրորդը կանցներ իրադարձությունների հորիզոնով՝ առանց հետ վերադառնալու հնարավորության։

Սև խոռոչները՝ մեր Տիեզերքի, թերևս, ամենաառեղծվածային և առեղծվածային աստղագիտական ​​առարկաները, գրավել են փորձագետների ուշադրությունը և գրգռել գիտաֆանտաստիկ գրողների երևակայությունը նրանց հայտնաբերումից ի վեր: Ի՞նչ են սև խոռոչները և ինչպիսի՞ն են դրանք: Սև անցքերը հանգած աստղեր են, իրենց ֆիզիկական բնութագրերով, որոնք ունեն այդպիսին բարձր խտությանև գրավիտացիան այնքան հզոր, որ նույնիսկ լույսը չի կարող փախչել:

Սև խոռոչների հայտնաբերման պատմությունը

Առաջին անգամ սև խոռոչների տեսական գոյությունը, դրանց իրական հայտնաբերումից շատ առաջ, առաջարկել է ինչ-որ մեկը Դ. Միշելը (անգլիացի քահանա Յորքշիրից, ով իր հանգստի ժամանակ աստղագիտության սիրահար է) դեռևս 1783 թ. Նրա հաշվարկներով, եթե վերցնենք մերը և սեղմենք (արդի համակարգչային լեզվով՝ արխիվացնենք) 3 կմ շառավղով, ապա ձևավորվում է այնպիսի մեծ (ուղղակի հսկայական) գրավիտացիոն ուժ, որ նույնիսկ լույսը չի կարող լքել այն։ Այսպես առաջացավ «սև խոռոչ» հասկացությունը, թեև իրականում այն ​​ամենևին էլ սև չէ, մեր կարծիքով ավելի տեղին կլիներ «մութ անցք» տերմինը, քանի որ հենց լույսի բացակայությունն է տեղի ունենում։

Ավելի ուշ՝ 1918 թվականին, մեծ գիտնական Ալբերտ Էյնշտեյնը գրում է սև խոռոչների խնդրի մասին հարաբերականության տեսության համատեքստում։ Բայց միայն 1967 թվականին, ամերիկացի աստղաֆիզիկոս Ջոն Ուիլերի ջանքերով, սև խոռոչներ հասկացությունը վերջապես տեղ գրավեց ակադեմիական շրջանակներում:

Ինչևէ, և՛ Դ. Միշելը, և՛ Ալբերտ Էյնշտեյնը, և՛ Ջոն Ուիլերն իրենց աշխատանքներում ենթադրեցին միայն այս խորհրդավոր երկնային օբյեկտների տեսական գոյությունը արտաքին տարածության մեջ, սակայն սև խոռոչների իրական բացահայտումը տեղի ունեցավ 1971թ. հետո, որ դրանք առաջին անգամ նկատվել են տիեզերքում.աստղադիտակ.

Ահա թե ինչ տեսք ունի սև խոռոչը.

Ինչպե՞ս են սև խոռոչները գոյանում տիեզերքում:

Ինչպես գիտենք աստղաֆիզիկայից, բոլոր աստղերը (ներառյալ մեր Արևը) ունեն վառելիքի որոշակի սահմանափակ քանակություն: Ու թեև աստղի կյանքը կարող է տևել միլիարդավոր լուսային տարիներ, վառելիքի այս պայմանական մատակարարումը վաղ թե ուշ ավարտվում է, և աստղը «մարվում է»։ Աստղի «մարման» գործընթացը ուղեկցվում է ինտենսիվ ռեակցիաներով, որոնց ընթացքում աստղը ենթարկվում է զգալի փոխակերպման և, կախված իր չափերից, կարող է վերածվել. սպիտակ թզուկ, նեյտրոնային աստղ կամ սև անցք։ Ավելին, ամենամեծ աստղերը, որոնք ունեն աներևակայելի տպավորիչ չափեր, սովորաբար վերածվում են սև խոռոչի. այս ամենաանհավանական չափերի սեղմման շնորհիվ տեղի է ունենում նոր ձևավորված սև խոռոչի զանգվածի և գրավիտացիոն ուժի բազմակի աճ, որը վերածվում է սև խոռոչի. մի տեսակ գալակտիկական փոշեկուլ - կլանում է իր շուրջը գտնվող ամեն ինչ և ամեն ինչ:

Սև փոսը աստղ է կուլ տալիս:

Մի փոքր դիտողություն՝ մեր Արեգակը, գալակտիկական չափանիշներով, ամենևին էլ այդպես չէ մեծ աստղիսկ անհետացումից հետո, որը տեղի կունենա մոտ մի քանի միլիարդ տարի հետո, ամենայն հավանականությամբ այն չի վերածվի սեւ խոռոչի։

Բայց եկեք անկեղծ լինենք ձեզ հետ. այսօր գիտնականները դեռ չգիտեն սև խոռոչի ձևավորման բոլոր բարդությունները, անկասկած, սա չափազանց բարդ աստղաֆիզիկական գործընթաց է, որն ինքնին կարող է տևել միլիոնավոր լուսային տարիներ: Թեև հնարավոր է շարժվել այս ուղղությամբ, սակայն այսպես կոչված միջանկյալ սև խոռոչների, այսինքն՝ անհետացման վիճակում գտնվող աստղերի հայտնաբերումը և հետագա ուսումնասիրությունը, որոնցում ակտիվ գործընթացսև խոռոչի ձևավորում. Ի դեպ, նմանատիպ աստղ աստղագետները հայտնաբերել են 2014 թվականին պարույր գալակտիկայի թեւում։

Քանի՞ սև անցք կա տիեզերքում

Ժամանակակից գիտնականների տեսությունների համաձայն՝ մեր Ծիր Կաթին գալակտիկայում կարող են լինել մինչև հարյուր միլիոնավոր սև խոռոչներ: Նրանցից ոչ պակաս կարող է լինել մեր կողքի գալակտիկայում, դեպի ուր մեր Ծիր Կաթինիից թռչելու ոչինչ չկա՝ 2,5 միլիոն լուսային տարի:

Սև խոռոչների տեսություն

Չնայած հսկայական զանգվածին (որը հարյուր հազարավոր անգամ ավելի մեծ է, քան մեր Արեգակի զանգվածը) և ձգողականության անհավատալի ուժը, հեշտ չէր դիտել սև խոռոչները աստղադիտակով, քանի որ դրանք ընդհանրապես լույս չեն արձակում: Գիտնականներին հաջողվել է նկատել սեւ անցք միայն նրա «կերակուրի»՝ մեկ այլ աստղի կլանման պահին, այս պահին հայտնվում է բնորոշ ճառագայթում, որն արդեն կարելի է դիտարկել։ Այսպիսով, սև խոռոչի տեսությունը փաստացի հաստատում է գտել։

Սև խոռոչների հատկությունները

Սև խոռոչի հիմնական հատկությունը նրա անհավանական գրավիտացիոն դաշտերն են, որոնք թույլ չեն տալիս շրջապատող տարածությանը և ժամանակին մնալ իրենց սովորական վիճակում։ Այո, ճիշտ լսեցիք, սև խոռոչի ներսում ժամանակը սովորականից շատ անգամ ավելի դանդաղ է հոսում, և եթե դուք այնտեղ լինեիք, ապա վերադառնալով (եթե այդքան հաջողակ լինեիք, իհարկե) կզարմանաք՝ նկատելով, որ Երկրի վրա դարեր են անցել, իսկ դուք նույնիսկ չեք ծերանա, ժամանակ կունենաք: Թեև, եկեք անկեղծ լինենք, եթե դուք լինեիք սև խոռոչի ներսում, դժվար թե գոյատևեիք, քանի որ այնտեղ գրավիտացիոն ուժն այնպիսին է, որ ցանկացած նյութական առարկա պարզապես կբաժանվի, նույնիսկ մասերի, ատոմների:

Բայց եթե դու նույնիսկ մոտ լինեիր սև խոռոչին, նրա գրավիտացիոն դաշտի սահմաններում, ապա դու նույնպես դժվար կլինեիր, քանի որ որքան շատ դիմադրեիր նրա ձգողությանը՝ փորձելով հեռու թռչել, այնքան ավելի արագ կընկնես դրա մեջ։ Այս թվացյալ պարադոքսի պատճառը գրավիտացիոն հորձանուտային դաշտն է, որին տիրապետում են բոլոր սև խոռոչները:

Իսկ եթե մարդ ընկնի սև խոռոչը

Սև անցքերի գոլորշիացում

Անգլիացի աստղագետ Ս.Հոքինգը հայտնաբերել է հետաքրքիր փաստՍև անցքերը նույնպես գոլորշիանում են: Ճիշտ է, դա վերաբերում է միայն համեմատաբար փոքր զանգվածի անցքերին։ Նրանց շրջապատող հզոր ձգողականությունը ստեղծում է զույգ մասնիկներ և հակամասնիկներ, որոնցից մեկը անցքից ներս է քաշվում, իսկ երկրորդը դուրս է նետվում: Այսպիսով, սև խոռոչը ճառագայթում է կոշտ հակամասնիկներ և գամմա ճառագայթներ: Այս գոլորշիացումը կամ ճառագայթումը սև խոռոչից ստացել է այն հայտնաբերած գիտնականի անունը՝ «Հոքինգի ճառագայթում»։

Ամենամեծ սև խոռոչը

Ըստ սև խոռոչների տեսության՝ գրեթե բոլոր գալակտիկաների կենտրոնում կան մի քանի միլիոնից մինչև մի քանի միլիարդ արեգակի զանգված ունեցող հսկայական սև խոռոչներ։ Եվ համեմատաբար վերջերս գիտնականները հայտնաբերել են մինչ օրս հայտնի երկու ամենամեծ սև խոռոչները, դրանք գտնվում են մոտակա երկու գալակտիկաներում՝ NGC 3842 և NGC 4849:

NGC 3842-ը Առյուծ համաստեղության ամենապայծառ գալակտիկան է, որը գտնվում է մեզանից 320 միլիոն լուսատարի հեռավորության վրա։ Դրա կենտրոնում կա 9,7 միլիարդ արևի զանգված ունեցող հսկայական սև խոռոչ։

NGC 4849-ը գալակտիկա է Կոմայի կլաստերում, 335 միլիոն լուսային տարի հեռավորության վրա, որը պարծենում է նույնքան տպավորիչ սև անցքով:

Այս հսկա սև խոռոչների գրավիտացիոն դաշտի գործողության գոտիները կամ ակադեմիական առումով նրանց իրադարձությունների հորիզոնը մոտ 5 անգամ գերազանցում է Արեգակից մինչև հեռավորությունը: Այդպիսի սև փոսը կուտեր մեր Արեգակնային համակարգև նույնիսկ չէր ընկրկի:

Ամենափոքր սև խոռոչը

Բայց սև խոռոչների հսկայական ընտանիքում կան շատ փոքր ներկայացուցիչներ: Այսպիսով, այս պահին գիտնականների կողմից հայտնաբերված ամենագաճաճ սև խոռոչն իր զանգվածով ընդամենը 3 անգամ է մեր Արեգակի զանգվածից: Իրականում սա սեւ խոռոչի առաջացման համար անհրաժեշտ տեսական նվազագույնն է, եթե այդ աստղը մի փոքր փոքր լիներ, փոսը չէր առաջանա։

Սև անցքերը մարդակեր են

Այո, կա նման երեւույթ, ինչպես վերեւում գրեցինք, սև խոռոչները մի տեսակ «գալակտիկական փոշեկուլներ» են, որոնք կլանում են իրենց շրջապատող ամեն ինչ, այդ թվում նաև ... այլ սև խոռոչներ։ Վերջերս աստղագետները հայտնաբերել են, որ մի գալակտիկայի սև խոռոչը ուտում է մեկ այլ մեծ սև շատակեր մեկ այլ գալակտիկայից:

• Որոշ գիտնականների վարկածների համաձայն՝ սև խոռոչները ոչ միայն գալակտիկական փոշեկուլներ են, որոնք ամեն ինչ ներծծում են իրենց մեջ, բայց երբ. որոշակի հանգամանքներկարող են իրենք ստեղծել նոր տիեզերքներ:
• Սև անցքերը կարող են ժամանակի ընթացքում գոլորշիանալ: Վերևում մենք գրել ենք, որ անգլիացի գիտնական Սթիվեն Հոքինգը հայտնաբերել է, որ սև խոռոչներն ունեն ճառագայթման հատկություն և շատ երկար ժամանակ անց, երբ շուրջը ներծծելու ոչինչ չկա, սև խոռոչը կսկսի ավելի շատ գոլորշիանալ, մինչև ի վերջո այն թողնում է իր ողջ զանգվածը շրջապատող տարածության մեջ: Չնայած սա միայն ենթադրություն է, վարկած։
• Սև անցքերը դանդաղեցնում են ժամանակը և թեքում տարածությունը: Ժամանակի լայնացման մասին մենք արդեն գրել ենք, բայց տարածությունը սև խոռոչի պայմաններում ամբողջությամբ կորացած կլինի։
• Սև խոռոչները սահմանափակում են տիեզերքի աստղերի քանակը: Մասնավորապես, նրանց գրավիտացիոն դաշտերը խոչընդոտում են տիեզերքում գազային ամպերի սառեցմանը, որոնցից, ինչպես գիտեք, ծնվում են նոր աստղեր։

Սև անցքեր Discovery Channel-ում, տեսանյութ

Եվ վերջում մենք ձեզ առաջարկում ենք հետաքրքիր գիտական ​​վավերագրական ֆիլմ սև խոռոչների մասին Discovery ալիքից։

Սև խոռոչները տարածության մեջ խիտ նյութի տարածքներ են, որոնք այնքան ուժեղ ձգողություն ունեն, որ սև խոռոչի գրավիտացիոն դաշտում հայտնված ոչ մի առարկա չի կարող լքել այն: Սև անցքերը գրավում են անգամ անցնող լույսը: Այն մասին, թե ինչ է մտածում գիտությունը սև խոռոչների գոյության մասին և կքննարկվիմեր հոդվածում։

Սև խոռոչները տարածության մեջ խիտ նյութի տարածքներ են, որոնք այնքան ուժեղ ձգողություն ունեն, որ սև խոռոչի գրավիտացիոն դաշտում հայտնված ոչ մի առարկա չի կարող լքել այն: Սև անցքերը գրավում են անգամ անցնող լույսը: Թե ինչ է մտածում գիտությունը սեւ խոռոչների գոյության մասին, կքննարկենք մեր հոդվածում։

Սև խոռոչների սահմանները կոչվում են «իրադարձությունների հորիզոն», իսկ մեծությունը՝ «գրավիտացիոն շառավիղ»։

Սև խոռոչները, ինչպես և շատ այլ ֆիզիկական երևույթներ, առաջին անգամ հայտնաբերվել են միայն տեսականորեն: Դրանց գոյության հավանականությունը բխում է Էյնշտեյնի որոշ հավասարումներից, դրանք մերձենում են ձգողականության տեսության հետ (բայց հայտնի չէ, թե որքանով է դա ճիշտ), ինչը, դարձյալ տեսականորեն, հաստատում է նրանց ներկայությունը։

Մեր ժամանակներում սև խոռոչների առաջացման հավանականությունը հաստատվում է փորձարարական ստուգմամբ ընդհանուր տեսությունհարաբերականություն (GR). Պարբերաբար հայտնվում են նոր տվյալներ, որոնք վերլուծվում և մեկնաբանվում են վերը նշված տեսության շրջանակներում, ինչը հաստատում է որոշ աստղագիտական ​​օբյեկտների առկայությունը, որոնք մասամբ համընկնում են 105-1010 արեգակնային զանգված ունեցող սև խոռոչների նշանների հետ։ Ուստի անհնար է պատրաստվել սև խոռոչների 100%-անոց գոյությանը։

Մինչ օրս գոյություն ունի սև խոռոչներ ստեղծելու 2 իրատեսական և 2 հիպոթետիկ տարբերակ. զանգվածային աստղի կամ գալակտիկայի մի մասի կենտրոնի աղետալիորեն արագ սեղմում; և, համապատասխանաբար, Մեծ պայթյունի հետևանքով սև խոռոչների ստեղծումը և միջուկային ռեակցիաներում բարձր էներգիաների առաջացումը։

Կան առարկաներ, որոնք կոչվում են սև խոռոչներ պարզապես այն պատճառով, որ իրենց որոշ հատկություններ համապատասխանեցնում են սև խոռոչներին, օրինակ՝ աստղերի, որոնք գրավիտացիոն փլուզման վերջին փուլում են։ Ժամանակակից աստղաֆիզիկան մեծ նշանակություն չի տալիս այս տարբերությանը, քանի որ «գրեթե փլուզված» աստղի և տեսականորեն «իրական» սև խոռոչի դիտված դրսևորումները գրեթե նույնական են։

Սև անցքերը հավերժ չեն. Առաջին հայացքից թվում է, որ այս առարկաները միայն ձգում են իրենց շուրջը գտնվող ամեն ինչ, սակայն, ըստ ձգողության քվանտային տեսության, սև խոռոչը, կլանող, պետք է շարունակաբար ճառագայթվի՝ այդ ընթացքում կորցնելով իր էներգիան։ Որքան շատ է «էներգիա-զանգվածը» կորչում, այնքան ավելի մեծ է ճառագայթման ջերմաստիճանը և արագությունը, ինչը, ի վերջո, հանգեցնում է պայթյունի։ Մնում է, որ հետո սև անցքից, թե ոչ, հայտնի չէ, բայց այս հարցի պատասխանը կտա գրավիտացիայի քվանտային տեսությունը, որի վրա նրանք պատրաստվում են քրտնաջան աշխատել առաջիկա մի քանի տասնամյակների ընթացքում։

Սև խոռոչների գոյության երեք տեսություն

Կան երեք հետաքրքիր տեսություններսև անցքերի առկայությունը.

Տիեզերքում կան վերջավոր թվով սև խոռոչներ, դրանք կան յուրաքանչյուր գալակտիկայում, հետևաբար, դրանք կարող են լինել տարածության մեջ շարժվելու միջոց, մի տեսակ տելեպորտ. դու մտել ես այս սև խոռոչը, թողել ես մյուսը: Ավելին, դուք կարող եք «կարգավորել» ոչ միայն ձեր այցելած վայրը, այլև ժամանակը։

Համաձայն Հյու Էվերեթի բազմաթիվ աշխարհների տեսության՝ տիեզերքների թիվն անսահման է։ Դրա շնորհիվ առաջացավ վարկած, որ սև խոռոչները անցում են դեպի այլ տիեզերք։ ֆիզիկական օրենքներԲոլոր Տիեզերքում դրանք կարող են տարբերվել, բայց միայն անցման կետերը՝ սև անցքերը, անսասան են, թեև ոչ հավերժական:

Սև անցքերը գրավիտացիոն դաշտում կլանում են ամեն ինչ: Եթե ​​մարդն ընկնում է սև խոռոչի մեջ, ներքին դիտորդ, և ինչ-որ մեկը կհետևի նրան՝ արտաքին դիտորդը, ապա տեսականորեն կարող է տեղի ունենալ հետևյալ իրավիճակը՝ մարդն ընկնելով սև խոռոչի մեջ կտեսնի, թե ինչպես է ժամանակը իր համար դանդաղում և կանգ առնում հավերժության համար, իսկ «շրջապատող» ժամանակը, ըստ. Անգլիացի մաթեմատիկոսի և ֆիզիկոսի տեսությունը՝ Փենրոուզի տեսությունը՝ Տիեզերքի զարգացման ժամանակը, աճում է այնպիսի արագությամբ, որ նա՝ ներքին դիտորդը, կարողանում է տեսնել մեր տարածության փլուզումը և բոլոր գոյություն ունեցող իրողությունները և բոլոր առարկաները։ որ մի անգամ ընկել է սև փոսը։ Արտաքին դիտորդի տեսանկյունից ներքինը կթռչի մինչև սև խոռոչ ու կանգ կառնի՝ կարծես ինչ-որ բանի սպասել։ Տիեզերքը, ըստ տեսության, թույլ չի տալիս միաժամանակ ներքին և արտաքին դիտորդների գոյությունը։ Սև փոս նետվող մարդու սուբյեկտիվ ժամանակից մեկ րոպե անց, բայց արտաքին դիտորդի տեսանկյունից միլիարդավոր տարիներ անց, ընկնողը կզարմանա՝ տեսնելով, թե ինչպես են սկսում ընկնել իր շատ տարեց «արտաքին» ընկերները։ նրա անցքի մեջ, և նրա «հայրենի» սև խոռոչը սկսում է միաձուլվել բոլոր մյուս սև խոռոչների հետ… Հետևաբար, բոլոր արտաքին դիտորդները միաժամանակ կդառնան ներքին, և այժմ նրանք միասին թռչում են դեպի Տիեզերքի փլուզում:

Հաշվի առնելով սև խոռոչների գոյության վերը նշված փաստերը՝ կան դրանք հերքողներ։ Ֆիզիկայի պրոֆեսոր Լաուրա Մարչինի-Հութոնը Հյուսիսային Կարոլինայից պնդում է, որ սև խոռոչները պարզապես չեն կարող գոյություն ունենալ: Նա պնդում է, որ դրանց գոյության ուղղակի ապացույց չկա, և անուղղակի ապացույցները կարող են սխալ լինել: Այնուամենայնիվ, սա առայժմ միայն տեսություն է։

Զարգացման այս փուլում գիտությունը չի կարողանում ոչ հաստատել, ոչ էլ հերքել սև խոռոչների գոյությունը: Մնում է սպասել նոր դիտարկումների, դրանց վերլուծություններին ու այս հարցերի հետագա որոշ պատասխանների։

Տիեզերական հետազոտության մասին գիտահանրամատչելի ֆիլմեր նկարահանելու նկատմամբ հետաքրքրության համեմատաբար վերջերս աճի պատճառով ժամանակակից հեռուստադիտողը շատ է լսել այնպիսի երևույթների մասին, ինչպիսիք են եզակիությունը կամ սև խոռոչը: Այնուամենայնիվ, ֆիլմերը, ակնհայտորեն, չեն բացահայտում այդ երևույթների ամբողջական բնույթը և երբեմն նույնիսկ աղավաղում են կառուցվածը. գիտական ​​տեսություններավելի արդյունավետության համար: Այս պատճառով շատերի ներկայացումը ժամանակակից մարդիկայս երեւույթների մասին կա՛մ բոլորովին մակերեսորեն, կա՛մ բոլորովին սխալմամբ։ Առաջացած խնդրի լուծումներից մեկն էլ այս հոդվածն է, որում կփորձենք հասկանալ առկա հետազոտության արդյունքները և պատասխանել հարցին՝ ի՞նչ է սև խոռոչը։

1784 թվականին անգլիացի քահանա և բնագետ Ջոն Միշելը Թագավորական ընկերությանը ուղղված նամակում առաջին անգամ հիշատակեց հիպոթետիկ զանգվածային մարմին, որն ունի գրավիտացիոն այնպիսի ուժեղ ձգողություն, որ նրա համար երկրորդ տիեզերական արագությունը կգերազանցի լույսի արագությունը: Երկրորդ տիեզերական արագությունն այն արագությունն է, որը համեմատաբար փոքր օբյեկտին անհրաժեշտ կլինի երկնային մարմնի գրավիտացիոն ձգողականությունը հաղթահարելու և այս մարմնի շուրջ փակ ուղեծրի սահմաններից դուրս գալու համար: Նրա հաշվարկներով՝ Արեգակի խտությամբ և 500 արեգակնային շառավիղ ունեցող մարմինը կունենա վայրկյան. տիեզերական արագություն արագությանը հավասարՍվետա. Այս դեպքում նույնիսկ լույսը չի հեռանա նման մարմնի մակերեւույթից, եւ հետեւաբար տրված մարմինըմիայն կլանում է մուտքային լույսը և անտեսանելի է մնում դիտորդի համար՝ մի տեսակ սև կետ մութ տարածության ֆոնի վրա:

Այնուամենայնիվ, Միշելի առաջարկած գերզանգվածային մարմնի գաղափարը չգրավեց մեծ հետաքրքրությունմինչև Էյնշտեյնի աշխատանքը։ Հիշեցնենք, որ վերջինս լույսի արագությունը սահմանել է որպես տեղեկատվության փոխանցման սահմանափակող արագություն։ Բացի այդ, Էյնշտեյնը ընդլայնեց ձգողության տեսությունը լույսի արագությանը մոտ արագությունների համար (): Արդյունքում, սև խոռոչների նկատմամբ Նյուտոնյան տեսության կիրառումն այլևս տեղին չէր:

Էյնշտեյնի հավասարումը

Սև խոռոչների նկատմամբ հարաբերականության ընդհանուր տեսության կիրառման և Էյնշտեյնի հավասարումների լուծման արդյունքում պարզվել են սև խոռոչի հիմնական պարամետրերը, որոնցից միայն երեքն են՝ զանգվածը, էլեկտրական լիցքև անկյունային իմպուլս։ Հարկ է նշել հնդիկ աստղաֆիզիկոս Սուբրամանյան Չանդրասեխարի զգալի ներդրումը, ով ստեղծել է հիմնարար մենագրություն՝ «Սև անցքերի մաթեմատիկական տեսությունը»։

Այսպիսով, Էյնշտեյնի հավասարումների լուծումը ներկայացված է չորս տարբերակով հնարավոր տեսակներըսև անցքեր.

• Առանց պտույտի և առանց լիցքի սև խոռոչը Շվարցշիլդի լուծումն է։ Սև խոռոչի առաջին նկարագրություններից մեկը (1916թ.)՝ օգտագործելով Էյնշտեյնի հավասարումները, բայց առանց մարմնի երեք պարամետրերից երկուսը հաշվի առնելու։ Գերմանացի ֆիզիկոս Կարլ Շվարցշիլդի լուծումը թույլ է տալիս հաշվարկել գնդաձեւ զանգվածային մարմնի արտաքին գրավիտացիոն դաշտը։ Գերմանացի գիտնականի սև խոռոչների հայեցակարգի առանձնահատկությունը իրադարձությունների հորիզոնի և դրա հետևում գտնվող հորիզոնի առկայությունն է: Շվարցշիլդը նաև առաջինը հաշվարկեց գրավիտացիոն շառավիղը, որն ստացել է իր անունը, որը որոշում է այն ոլորտի շառավիղը, որի վրա գտնվելու էր իրադարձությունների հորիզոնը տվյալ զանգված ունեցող մարմնի համար։
• Առանց պտույտի լիցք ունեցող սև խոռոչը Reisner-Nordström լուծումն է։ 1916-1918 թվականներին առաջ քաշված լուծում՝ հաշվի առնելով սև խոռոչի հնարավոր էլեկտրական լիցքը։ Այս լիցքը չի կարող կամայականորեն մեծ լինել և սահմանափակված է առաջացած էլեկտրական վանման պատճառով: Վերջինս պետք է փոխհատուցվի գրավիտացիոն ձգողականությամբ։
• Պտույտով և առանց լիցքի սև անցք - Քերի լուծումը (1963): Պտտվող Kerr սև խոռոչը տարբերվում է ստատիկից, այսպես կոչված, էրգոսֆերայի առկայությամբ (կարդալ ավելին այս և սև խոռոչի այլ բաղադրիչների մասին):
• ԲՀ պտույտով և լիցքավորմամբ - Kerr-Newman լուծում: Այս լուծումը հաշվարկվել է 1965 թվականին և ներկայումս ամենաամբողջականն է, քանի որ այն հաշվի է առնում բոլոր երեք BH պարամետրերը: Այնուամենայնիվ, դեռևս ենթադրվում է, որ բնության մեջ սև անցքերը աննշան լիցք ունեն։

Սև խոռոչի ձևավորում

Գոյություն ունեն մի քանի տեսություններ այն մասին, թե ինչպես է ձևավորվում և հայտնվում սև խոռոչը, որոնցից ամենահայտնին գրավիտացիոն փլուզման արդյունքում բավարար զանգված ունեցող աստղի առաջացումն է։ Նման սեղմումը կարող է վերջ տալ երեքից ավելի արեգակնային զանգված ունեցող աստղերի էվոլյուցիային: Նման աստղերի ներսում ջերմամիջուկային ռեակցիաների ավարտից հետո նրանք սկսում են արագորեն փոքրանալ և վերածվել գերխիտի: Եթե ​​նեյտրոնային աստղի գազի ճնշումը չի կարող փոխհատուցել գրավիտացիոն ուժերը, այսինքն՝ աստղի զանգվածը հաղթահարում է այսպես կոչված. Օպենհայմեր-Վոլկովի սահմանը, այնուհետև փլուզումը շարունակվում է, ինչը հանգեցնում է նրան, որ նյութը փոքրանում է դեպի սև խոռոչ:

Սև խոռոչի ծնունդը նկարագրող երկրորդ սցենարը նախագալակտիկական գազի սեղմումն է, այսինքն՝ միջաստղային գազի, որը գտնվում է գալակտիկայի կամ ինչ-որ կլաստերի վերածվելու փուլում։ Նույն գրավիտացիոն ուժերը փոխհատուցելու համար անբավարար ներքին ճնշման դեպքում կարող է առաջանալ սև անցք։

Երկու այլ սցենարներ մնում են հիպոթետիկ.

• Արդյունքում սեւ խոռոչի առաջացումը՝ այսպես կոչված. սկզբնական սև անցքեր.
• Առաջանում է բարձր էներգիաների միջուկային ռեակցիաների արդյունքում։ Նման ռեակցիաների օրինակ են փորձարկումները բախիչների վրա։

Սև խոռոչների կառուցվածքը և ֆիզիկան

Սև խոռոչի կառուցվածքը, ըստ Շվարցշիլդի, ներառում է միայն երկու տարր, որոնք ավելի վաղ նշվել են՝ սև խոռոչի եզակիությունը և իրադարձությունների հորիզոնը: Հակիրճ խոսելով եզակիության մասին՝ կարելի է նշել, որ դրա միջով ուղիղ գիծ անցկացնելն անհնար է, ինչպես նաև, որ գոյություն ունեցող ֆիզիկական տեսությունների մեծ մասը դրա ներսում չեն գործում։ Այսպիսով, եզակիության ֆիզիկան այսօր առեղծված է մնում գիտնականների համար: Սև խոռոչը որոշակի սահման է, որը հատելով, ֆիզիկական օբյեկտը կորցնում է իր սահմաններից դուրս վերադառնալու ունակությունը և միանշանակ «ընկնում» է սև խոռոչի եզակիության մեջ:

Սև խոռոչի կառուցվածքը որոշ չափով բարդանում է Kerr լուծույթի դեպքում, մասնավորապես, BH պտույտի առկայության դեպքում: Քերի լուծումը ենթադրում է, որ անցքն ունի էրգոսֆերա: Էրգոսֆերա - իրադարձությունների հորիզոնից դուրս գտնվող որոշակի տարածք, որի ներսում բոլոր մարմինները շարժվում են սև խոռոչի պտտման ուղղությամբ: Այս տարածքը դեռ հուզիչ չէ և հնարավոր է լքել այն՝ ի տարբերություն իրադարձությունների հորիզոնի։ Էրգոսֆերան հավանաբար ակրեցիոն սկավառակի մի տեսակ անալոգ է, որը ներկայացնում է զանգվածային մարմինների շուրջ պտտվող նյութ։ Եթե ​​Շվարցշիլդի ստատիկ սև խոռոչը ներկայացված է որպես սև գունդ, ապա Քերիի սև խոռոչը, էրգոսֆերայի առկայության պատճառով, ունի փեղկավոր էլիպսոիդի ձև, որի տեսքով մենք հաճախ տեսնում էինք սև խոռոչներ գծագրերում, հին ժամանակներում: ֆիլմեր կամ տեսախաղեր։

• Որքա՞ն է կշռում սև խոռոչը: – Սև խոռոչի առաջացման ամենամեծ տեսական նյութը հասանելի է աստղի փլուզման հետևանքով դրա հայտնվելու սցենարի համար: Այս դեպքում նեյտրոնային աստղի առավելագույն զանգվածը և սև խոռոչի նվազագույն զանգվածը որոշվում են Օպենհայմեր-Վոլկովի սահմանով, ըստ որի BH զանգվածի ստորին սահմանը 2,5 - 3 արեգակնային զանգված է։ Երբևէ հայտնաբերված ամենածանր սև խոռոչը (NGC 4889 գալակտիկայում) ունի 21 միլիարդ արևի զանգված: Այնուամենայնիվ, չպետք է մոռանալ սև խոռոչների մասին, որոնք հիպոթետիկորեն առաջանում են բարձր էներգիայի միջուկային ռեակցիաներից, ինչպիսիք են բախվող սարքերում: Նման քվանտային սև խոռոչների, այլ կերպ ասած՝ «Պլանկի սև անցքերի» զանգվածը 2 10 −5 գ-ի կարգի է։
• Սև անցքի չափը. Նվազագույն BH շառավիղը կարելի է հաշվարկել նվազագույն զանգվածից (2,5 – 3 արեգակնային զանգված): Եթե ​​Արեգակի գրավիտացիոն շառավիղը, այսինքն՝ այն տարածքը, որտեղ կլիներ իրադարձությունների հորիզոնը, մոտ 2,95 կմ է, ապա 3 արեգակնային զանգված ունեցող BH-ի նվազագույն շառավիղը կլինի մոտ ինը կիլոմետր: Նման համեմատաբար փոքր չափերը չեն տեղավորվում գլխում, երբ մենք խոսում ենքզանգվածային օբյեկտների մասին, որոնք գրավում են շուրջը ամեն ինչ: Այնուամենայնիվ, քվանտային սև խոռոչների համար շառավիղը -10 −35 մ է։
• Սև խոռոչի միջին խտությունը կախված է երկու պարամետրից՝ զանգվածից և շառավղից: Մոտ երեք արեգակնային զանգված ունեցող սև խոռոչի խտությունը կազմում է մոտ 6 10 26 կգ/մ³, մինչդեռ ջրի խտությունը՝ 1000 կգ/մ³։ Սակայն նման փոքր սև խոռոչներ գիտնականները չեն գտել: Հայտնաբերված ԲՀ-ների մեծ մասն ունեն 105 արեգակնային զանգվածից մեծ զանգված: Հետաքրքիր օրինաչափություն կա, ըստ որի՝ որքան մեծ է սև խոռոչը, այնքան ցածր է նրա խտությունը։ Այս դեպքում զանգվածի փոփոխությունը 11 մեծության կարգով ենթադրում է խտության փոփոխություն 22 կարգով: Այսպիսով, 1 ·10 9 արեգակնային զանգված ունեցող սև խոռոչի խտությունը կազմում է 18,5 կգ/մ³, ինչը մեկով պակաս է ոսկու խտությունից։ Իսկ 10 10-ից ավելի արեգակնային զանգված ունեցող սեւ խոռոչները կարող են ունենալ միջին խտությունըավելի քիչ օդի խտություն: Այս հաշվարկների հիման վրա տրամաբանական է ենթադրել, որ սև խոռոչի առաջացումը տեղի է ունենում ոչ թե նյութի սեղմման, այլ կուտակման արդյունքում։ մեծ թվովորոշ չափով նշանակություն ունի. Քվանտային սև խոռոչների դեպքում դրանց խտությունը կարող է լինել մոտ 10 94 կգ/մ³։
• Սև խոռոչի ջերմաստիճանը նույնպես հակադարձ համեմատական ​​է նրա զանգվածին։ Այս ջերմաստիճանը ուղղակիորեն կապված է. Այս ճառագայթման սպեկտրը համընկնում է բոլորովին սև մարմնի սպեկտրին, այսինքն՝ մարմնի, որը կլանում է ողջ ընկնող ճառագայթումը։ Սև մարմնի ճառագայթման սպեկտրը կախված է միայն նրա ջերմաստիճանից, այնուհետև սև խոռոչի ջերմաստիճանը կարելի է որոշել Հոքինգի ճառագայթման սպեկտրից։ Ինչպես նշվեց վերևում, այս ճառագայթումը որքան հզոր է, այնքան փոքր է սև խոռոչը: Միևնույն ժամանակ, Հոքինգի ճառագայթումը մնում է հիպոթետիկ, քանի որ այն դեռ չի դիտարկվել աստղագետների կողմից: Այստեղից հետևում է, որ եթե գոյություն ունի Հոքինգի ճառագայթում, ապա դիտարկված ԲՀ-ների ջերմաստիճանն այնքան ցածր է, որ թույլ չի տալիս հայտնաբերել նշված ճառագայթումը։ Ըստ հաշվարկների՝ նույնիսկ Արեգակի զանգվածի զանգված ունեցող անցքի ջերմաստիճանը չնչին փոքր է (1 10 -7 Կ կամ -272°C)։ Քվանտային սև խոռոչների ջերմաստիճանը կարող է հասնել մոտ 10 12 Կ-ի, և դրանց արագ գոլորշիացմամբ (մոտ 1,5 րոպե) նման BH-ները կարող են արձակել տասը միլիոնի էներգիա։ ատոմային ռումբեր. Բայց, բարեբախտաբար, նման հիպոթետիկ օբյեկտների ստեղծման համար կպահանջվի 10 14 անգամ ավելի մեծ էներգիա, քան այսօր ստացվում է Մեծ հադրոնային կոլայդերում: Բացի այդ, աստղագետների կողմից նման երեւույթներ երբեք չեն նկատվել։

Ինչից է պատրաստված CHD- ը:

Մեկ այլ հարց է հուզում և՛ գիտնականներին, և՛ նրանց, ովքեր պարզապես աստղաֆիզիկայի սիրահար են՝ ինչի՞ց է բաղկացած սև խոռոչը։ Այս հարցին մեկ պատասխան չկա, քանի որ հնարավոր չէ նայել ցանկացած սև խոռոչի շրջապատող իրադարձությունների հորիզոնից այն կողմ: Բացի այդ, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, սև խոռոչի տեսական մոդելներն ապահովում են դրա բաղադրիչներից միայն 3-ը՝ էրգոսֆերան, իրադարձությունների հորիզոնը և եզակիությունը: Տրամաբանական է ենթադրել, որ էրգոսֆերայում կան միայն այն առարկաները, որոնք ձգվել են սև խոռոչի կողմից, և որոնք այժմ պտտվում են նրա շուրջը՝ տարբեր տեսակի տիեզերական մարմիններ և տիեզերական գազ: Իրադարձությունների հորիզոնը պարզապես մի բարակ անուղղակի սահման է, որից հետո նույն տիեզերական մարմիններն անդառնալիորեն ձգվում են դեպի սև խոռոչի վերջին հիմնական բաղադրիչը՝ եզակիությունը: Սինգուլյարության բնույթն այսօր չի ուսումնասիրվել, և դեռ վաղ է խոսել դրա կազմի մասին։

Որոշ ենթադրությունների համաձայն՝ սև խոռոչը կարող է բաղկացած լինել նեյտրոններից։ Եթե ​​հետևենք սև խոռոչի առաջացման սցենարին՝ աստղի նեյտրոնային աստղի սեղմման արդյունքում նրա հետագա սեղմումով, ապա, հավանաբար, սև խոռոչի հիմնական մասը բաղկացած է նեյտրոններից, որոնցից նեյտրոնային աստղը. ինքնին նույնպես բաղկացած է. Պարզ բառերով․ երբ աստղը փլուզվում է, նրա ատոմներն այնպես են սեղմվում, որ էլեկտրոնները միանում են պրոտոններին՝ դրանով իսկ ձևավորելով նեյտրոններ։ Նման ռեակցիան իսկապես տեղի է ունենում բնության մեջ, նեյտրոնի ձևավորմամբ տեղի է ունենում նեյտրինո արտանետում: Այնուամենայնիվ, սրանք ընդամենը ենթադրություններ են:

Ի՞նչ կլինի, եթե ընկնեք սև խոռոչի մեջ.

Աստղաֆիզիկական սև խոռոչի մեջ ընկնելը հանգեցնում է մարմնի ձգման։ Դիտարկենք հիպոթետիկ ինքնասպան տիեզերագնացը, որը գնում է դեպի սև խոռոչ՝ կրելով ոչ այլ ինչ, քան տիեզերական կոստյում, նախ ոտքերը: Անցնելով իրադարձությունների հորիզոնը՝ տիեզերագնացը ոչ մի փոփոխություն չի նկատի, չնայած այն հանգամանքին, որ նա այլեւս հետ վերադառնալու հնարավորություն չունի։ Ինչ-որ պահի տիեզերագնացը կհասնի մի կետի (իրադարձությունների հորիզոնից մի փոքր ետևում), որտեղ կսկսի տեղի ունենալ նրա մարմնի դեֆորմացիան: Քանի որ սև խոռոչի գրավիտացիոն դաշտը անհավասարաչափ է և ներկայացված է դեպի կենտրոն աճող ուժի գրադիենտով, տիեզերագնացների ոտքերը զգալիորեն ավելի մեծ գրավիտացիոն ազդեցության են ենթարկվելու, քան, օրինակ, գլուխը: Այնուհետև ձգողականության, ավելի ճիշտ՝ մակընթացային ուժերի պատճառով ոտքերը ավելի արագ «կընկնեն»։ Այսպիսով, մարմինը սկսում է աստիճանաբար ձգվել երկարությամբ: Այս երեւույթը նկարագրելու համար աստղաֆիզիկոսները բավականին կրեատիվ տերմին են գտել՝ սպագետացում։ Մարմնի հետագա ձգումը հավանաբար այն կքայքայի ատոմների, որոնք վաղ թե ուշ կհասնեն եզակիության։ Մնում է միայն կռահել, թե ինչ կզգա մարդն այս իրավիճակում։ Հարկ է նշել, որ մարմնի ձգման ազդեցությունը հակադարձ համեմատական ​​է սև անցքի զանգվածին։ Այսինքն, եթե երեք Արեգակի զանգված ունեցող BH-ն ակնթարթորեն ձգում/կոտրում է մարմինը, ապա գերզանգվածային սև խոռոչը կունենա ավելի ցածր մակընթացային ուժեր, և կան ենթադրություններ, որ որոշ ֆիզիկական նյութեր կարող են «հանդուրժել» նման դեֆորմացիան՝ չկորցնելով իրենց կառուցվածքը:

Ինչպես գիտեք, զանգվածային օբյեկտների մոտ ժամանակն ավելի դանդաղ է հոսում, ինչը նշանակում է, որ ինքնասպան տիեզերագնացների համար ժամանակը շատ ավելի դանդաղ է հոսելու, քան երկրացիների համար: Այդ դեպքում, թերևս, նա կապրի ոչ միայն իր ընկերների, այլև հենց Երկրի վրա։ Հաշվարկներ կպահանջվեն որոշելու համար, թե որքան ժամանակ կդանդաղի տիեզերագնացը, բայց վերը նշվածից կարելի է ենթադրել, որ տիեզերագնացը շատ դանդաղ կընկնի սև խոռոչը և կարող է պարզապես չապրի մինչև տեսնի այն պահը, երբ նրա մարմինը սկսում է դեֆորմացվել։ .

Հատկանշական է, որ դրսում գտնվող դիտորդի համար բոլոր մարմինները, որոնք թռչել են մինչև իրադարձությունների հորիզոն, կմնան այս հորիզոնի եզրին, մինչև իրենց պատկերը անհետանա: Այս երեւույթի պատճառը գրավիտացիոն կարմիր շեղումն է։ Որոշ չափով պարզեցնելով՝ կարելի է ասել, որ իրադարձությունների հորիզոնում «սառած» մահապարտ տիեզերագնաց մարմնի վրա ընկնող լույսը կփոխի իր հաճախականությունը՝ դանդաղեցված ժամանակի պատճառով։ Քանի որ ժամանակն ավելի դանդաղ է անցնում, լույսի հաճախականությունը կնվազի, իսկ ալիքի երկարությունը կաճի: Այս երևույթի հետևանքով ելքում, այսինքն՝ արտաքին դիտորդի համար լույսը աստիճանաբար կտեղափոխվի դեպի ցածր հաճախականություն՝ կարմիր։ Լույսի տեղաշարժը սպեկտրի երկայնքով տեղի կունենա, քանի որ ինքնասպան տիեզերագնացը ավելի ու ավելի է հեռանում դիտորդից, թեև գրեթե աննկատ, և նրա ժամանակը հոսում է ավելի ու ավելի դանդաղ: Այսպիսով, նրա մարմնի արտացոլված լույսը շուտով կգնա տեսանելի սպեկտրից ( պատկերն անհետանում է), իսկ ապագայում տիեզերագնացի մարմինը կարող է բռնվել միայն ինֆրակարմիր ճառագայթման մեջ, ավելի ուշ՝ ռադիոհաճախականության մեջ, և արդյունքում ճառագայթումը լիովին անխուսափելի կլինի։

Չնայած վերևում գրվածին, ենթադրվում է, որ շատ մեծ գերզանգվածային սև խոռոչներում մակընթացային ուժերը այնքան էլ չեն փոխվում հեռավորության վրա և գրեթե միատեսակ են գործում ընկնող մարմնի վրա: Այս դեպքում անկումը տիեզերանավկպահպանի իր կառուցվածքը։ Խելամիտ հարց է առաջանում՝ ո՞ւր է տանում սև խոռոչը։ Այս հարցին կարելի է պատասխանել որոշ գիտնականների աշխատանքով՝ կապելով երկու այնպիսի երևույթ, ինչպիսիք են որդնածորերը և սև խոռոչները:

Դեռևս 1935 թվականին Ալբերտ Էյնշտեյնը և Նաթան Ռոզենը, հաշվի առնելով, առաջ քաշեցին վարկած, այսպես կոչված, որդնածորերի գոյության մասին՝ ճանապարհով կապելով տարածության ժամանակի երկու կետերը վերջինիս զգալի կորության վայրերում՝ Էյնշտեյն-Ռոզեն կամուրջում։ կամ որդանցք. Տիեզերքի նման հզոր կորության համար կպահանջվեն հսկա զանգված ունեցող մարմիններ, որոնց դերին հիանալի կհաղթահարեն սև անցքերը։

Էյնշտեյն-Ռոզեն կամուրջ - համարվում է անթափանց որդնափոս, ինչպես որ եղել է փոքր չափսև անկայուն է:

Սև և սպիտակ անցքերի տեսության շրջանակներում հնարավոր է անցանելի որդանցք: Այնտեղ, որտեղ սպիտակ փոսը սև խոռոչի մեջ ընկած տեղեկատվության արդյունքն է: Սպիտակ խոռոչը նկարագրված է հարաբերականության ընդհանուր տեսության շրջանակներում, սակայն այսօր այն մնում է հիպոթետիկ և չի հայտնաբերվել։ Որդի խոռոչի մեկ այլ մոդել առաջարկել են ամերիկացի գիտնականներ Քիփ Թորնը և նրա ասպիրանտ Մայք Մորիսը, որը կարող է անցանելի լինել։ Սակայն, ինչպես Մորիս-Թորն որդնափոսի դեպքում, այնպես էլ սև ու սպիտակ անցքերի դեպքում, ճանապարհորդության հնարավորությունը պահանջում է այսպես կոչված էկզոտիկ նյութի առկայությունը, որն ունի բացասական էներգիա և նույնպես մնում է հիպոթետիկ։

Սև անցքեր տիեզերքում

Սև խոռոչների գոյությունը հաստատվել է համեմատաբար վերջերս (2015թ. սեպտեմբեր), սակայն մինչ այդ սև խոռոչների բնույթի մասին արդեն իսկ շատ տեսական նյութեր կային, ինչպես նաև սև խոռոչի դերի շատ թեկնածու օբյեկտներ։ Նախ և առաջ պետք է հաշվի առնել սև խոռոչի չափերը, քանի որ դրանցից է կախված երևույթի բնույթը.

• աստղային զանգվածի սև խոռոչ. Նման առարկաները գոյանում են աստղի փլուզման արդյունքում։ Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, մարմնի նվազագույն զանգվածը, որը կարող է նման սև խոռոչ ձևավորել, կազմում է 2,5 - 3 արևի զանգված:
• Միջանկյալ զանգվածի սև անցքեր. Պայմանական միջանկյալ տիպի սև խոռոչներ, որոնք ավելացել են մոտակա օբյեկտների կլանման պատճառով, ինչպիսիք են գազի կուտակումները, հարևան աստղը (երկու աստղային համակարգերում) և այլ տիեզերական մարմիններ։
• Հսկայական սեւ անցք. 10 5 -10 10 արեգակնային զանգվածով կոմպակտ առարկաներ։ Նման ԲՀ-ների տարբերակիչ հատկություններն են պարադոքսալ ցածր խտությունը, ինչպես նաև թույլ մակընթացային ուժերը, որոնց մասին խոսվել է ավելի վաղ: Դա այս գերզանգվածային սև խոռոչն է մեր Ծիր Կաթին գալակտիկայի կենտրոնում (Աղեղնավոր A*, Sgr A*), ինչպես նաև այլ գալակտիկաների մեծ մասում:

CHD-ի թեկնածուներ

Մոտակա սև խոռոչը, ավելի ճիշտ՝ սև խոռոչի դերի թեկնածուն, առարկան է (V616 Միաեղջյուր), որը գտնվում է Արեգակից 3000 լուսատարի հեռավորության վրա (մեր գալակտիկայում)։ Կազմված է երկու բաղադրիչից՝ աստղի զանգվածի կեսը արեգակնային զանգվածով, ինչպես նաև անտեսանելի փոքր մարմնից, որի զանգվածը կազմում է 3-5 արեգակի զանգված։ Եթե ​​պարզվի, որ այս օբյեկտը աստղային զանգվածի փոքր սև խոռոչ է, ապա դա կլինի մոտակա սև խոռոչը:

Այս օբյեկտից հետո երկրորդ ամենամոտ սև խոռոչը Cyg X-1-ն է (Cyg X-1), որը սև խոռոչի դերի առաջին թեկնածուն էր։ Նրա հեռավորությունը մոտավորապես 6070 լուսային տարի է։ Բավականին լավ ուսումնասիրված. այն ունի 14,8 արեգակի զանգված և իրադարձությունների հորիզոնի շառավիղ մոտ 26 կմ:

Որոշ աղբյուրների համաձայն, սև խոռոչի դերի մեկ այլ ամենամոտ թեկնածու կարող է լինել V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) աստղային համակարգում գտնվող մարմինը, որը, ըստ 1999 թվականի գնահատումների, գտնվել է 1600 լուսատարի հեռավորության վրա: Այնուամենայնիվ, հետագա ուսումնասիրությունները այս հեռավորությունն ավելացրել են առնվազն 15 անգամ:

Քանի՞ սև անցք կա մեր գալակտիկայում:

Այս հարցին ճշգրիտ պատասխան չկա, քանի որ դրանք դիտարկելը բավականին դժվար է, և երկնքի ամբողջ ուսումնասիրության ընթացքում գիտնականներին հաջողվել է հայտնաբերել շուրջ մեկ տասնյակ սև խոռոչներ ներսում: Ծիր Կաթին. Չտրվելով հաշվարկներին՝ մենք նշում ենք, որ մեր գալակտիկայում կա մոտ 100-400 միլիարդ աստղ, և մոտավորապես յուրաքանչյուր հազարերորդ աստղն ունի այնքան զանգված՝ սև անցք ձևավորելու համար: Հավանական է, որ Ծիր Կաթինի գոյության ընթացքում միլիոնավոր սև խոռոչներ կարող էին գոյանալ: Քանի որ ավելի հեշտ է գրանցել հսկայական սև խոռոչներ, տրամաբանական է ենթադրել, որ մեր գալակտիկայի BH-ների մեծ մասը գերզանգված չէ: Հատկանշական է, որ 2005 թվականին ՆԱՍԱ-ի հետազոտությունները ենթադրում են գալակտիկայի կենտրոնի շուրջ պտտվող սև խոռոչների մի ամբողջ պարս (10-20 հազար): Բացի այդ, 2016 թվականին ճապոնացի աստղաֆիզիկոսները * օբյեկտի մոտ հայտնաբերեցին զանգվածային արբանյակ՝ սև անցք՝ Ծիր Կաթինի միջուկը: Այս մարմնի փոքր շառավիղով (0,15 լուսային տարի), ինչպես նաև նրա հսկայական զանգվածով (100000 արեգակնային զանգված) գիտնականները ենթադրում են, որ այս օբյեկտը նույնպես գերզանգվածային սև խոռոչ է։

Մեր գալակտիկայի միջուկը՝ Ծիր Կաթինի սև խոռոչը (Sagittarius A *, Sgr A * կամ Sagittarius A *) գերզանգված է և ունի 4,31 10 6 արեգակի զանգված և 0,00071 լուսային տարի (6,25 լուսային ժամ) շառավիղ։ կամ 6,75 մլրդ կմ): Աղեղնավոր A*-ի ջերմաստիճանը շրջապատող կլաստերի հետ միասին կազմում է մոտ 1 10 7 Կ։

Ամենամեծ սև խոռոչը

Տիեզերքի ամենամեծ սև խոռոչը, որը գիտնականները կարողացել են հայտնաբերել, գերզանգվածային սև խոռոչն է՝ FSRQ blazar-ը, որը գտնվում է S5 0014+81 գալակտիկայի կենտրոնում՝ Երկրից 1,2·10 10 լուսատարի հեռավորության վրա: Դիտարկման նախնական արդյունքների համաձայն՝ օգտագործելով Swift տիեզերական աստղադիտարանը, սև խոռոչի զանգվածը կազմել է 40 միլիարդ (40 10 9) արևային զանգված, իսկ նման անցքի Շվարցշիլդի շառավիղը՝ 118,35 միլիարդ կիլոմետր (0,013 լուսատարի): Բացի այդ, ըստ հաշվարկների, այն առաջացել է 12,1 միլիարդ տարի առաջ (1,6 միլիարդ տարի անց մեծ պայթյուն): Եթե ​​այս հսկա սև խոռոչը չներծծի իրեն շրջապատող նյութը, ապա այն կապրի մինչև տեսնի սև խոռոչների դարաշրջանը՝ Տիեզերքի զարգացման այն դարաշրջաններից մեկը, որի ընթացքում սև խոռոչները գերիշխող կլինեն դրանում: Եթե ​​S5 0014+81 գալակտիկայի միջուկը շարունակի աճել, ապա այն կդառնա տիեզերքում գոյություն ունեցող վերջին սև խոռոչներից մեկը։

Մյուս երկու հայտնի սև խոռոչները, թեև անունները չեն նշվում, ունեն ամենաբարձր արժեքըսև խոռոչների ուսումնասիրության համար, քանի որ դրանք փորձարարականորեն հաստատել են դրանց գոյությունը, ինչպես նաև կարևոր արդյունքներ են տվել գրավիտացիայի ուսումնասիրության համար։ Խոսքը GW150914 իրադարձության մասին է, որը կոչվում է երկու սև անցքերի բախում մեկի մեջ։ Այս միջոցառումը թույլ տվեց գրանցվել:

Սև անցքերի հայտնաբերում

Նախքան սև խոռոչների հայտնաբերման մեթոդները դիտարկելը, պետք է պատասխանել այն հարցին, թե ինչու է սև խոռոչը սև: - Դրա պատասխանը աստղաֆիզիկայի և տիեզերագիտության խորը գիտելիքներ չի պահանջում: Բանն այն է, որ սև խոռոչը կլանում է իր վրա ընկած ողջ ճառագայթումը և ընդհանրապես չի ճառագայթում, եթե հաշվի չես առնում հիպոթետիկը։ Եթե ​​այս երևույթն ավելի մանրամասն դիտարկենք, ապա կարելի է ենթադրել, որ սև խոռոչների ներսում չկան գործընթացներ, որոնք հանգեցնում են էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տեսքով էներգիայի արտազատմանը։ Հետո եթե սև խոռոչը ճառագայթում է, ապա այն գտնվում է Հոքինգի սպեկտրում (որը համընկնում է տաքացած, բացարձակապես սև մարմնի սպեկտրի հետ): Սակայն, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, այս ճառագայթումը չի հայտնաբերվել, ինչը հուշում է սև խոռոչների ամբողջովին ցածր ջերմաստիճանի մասին:

Մեկ այլ լայնորեն ընդունված տեսություն այն է էլեկտրամագնիսական ճառագայթումև ընդհանրապես չի կարողանում հեռանալ իրադարձությունների հորիզոնից։ Ամենայն հավանականությամբ, ֆոտոնները (լույսի մասնիկները) չեն ձգվում զանգվածային առարկաներով, քանի որ, ըստ տեսության, նրանք իրենք զանգված չունեն: Այնուամենայնիվ, սև խոռոչը դեռևս «գրավում» է լույսի ֆոտոնները տարածություն-ժամանակի աղավաղման միջոցով։ Եթե ​​պատկերացնենք սև խոռոչը տարածության մեջ որպես մի տեսակ իջվածք տարածություն-ժամանակի հարթ մակերեսի վրա, ապա սև խոռոչի կենտրոնից կա որոշակի հեռավորություն, որին մոտենալով լույսն այլևս չի կարողանա հեռանալ նրանից։ Այսինքն, կոպիտ ասած, լույսը սկսում է «ընկնել» «փոսի» մեջ, որն անգամ «ներքև» չունի։

Բացի այդ, հաշվի առնելով գրավիտացիոն կարմիր շեղման էֆեկտը, հնարավոր է, որ սև խոռոչի լույսը կորցնի իր հաճախականությունը՝ սպեկտրի երկայնքով տեղափոխվելով ցածր հաճախականության երկարալիք ճառագայթման շրջան, մինչև այն ամբողջությամբ կորցնի էներգիան:

Այսպիսով, սև խոռոչը սև է և, հետևաբար, դժվար է հայտնաբերել տիեզերքում:

Հայտնաբերման մեթոդներ

Դիտարկենք այն մեթոդները, որոնք աստղագետները օգտագործում են սև խոռոչը հայտնաբերելու համար.

Բացի վերը նշված մեթոդներից, գիտնականները հաճախ կապում են այնպիսի առարկաների, ինչպիսիք են սև խոռոչները և. Քվազարները տիեզերական մարմինների և գազերի մի քանի կլաստերներ են, որոնք Տիեզերքի ամենապայծառ աստղագիտական ​​առարկաներից են: Քանի որ դրանք համեմատաբար փոքր չափերի դեպքում ունեն լյումինեսցենտության բարձր ինտենսիվություն, հիմքեր կան ենթադրելու, որ այդ օբյեկտների կենտրոնը գերզանգվածային սև խոռոչ է, որը գրավում է շրջապատող նյութը դեպի իրեն: Նման հզոր գրավիտացիոն ձգողության շնորհիվ ձգվող նյութն այնքան է տաքանում, որ ինտենսիվ ճառագայթում է։ Նման օբյեկտների հայտնաբերումը սովորաբար համեմատվում է սև խոռոչի հայտնաբերման հետ: Երբեմն քվազարները կարող են տաքացած պլազմայի շիթեր արձակել երկու ուղղությամբ՝ հարաբերական շիթեր։ Նման շիթերի (շիթերի) առաջացման պատճառները լիովին պարզ չեն, բայց դրանք, հավանաբար, առաջանում են սև խոռոչի մագնիսական դաշտերի և ակրեցիոն սկավառակի փոխազդեցությունից և չեն արտանետվում ուղղակի սև խոռոչի կողմից։

Շիթը M87 գալակտիկայում հարվածում է սև խոռոչի կենտրոնից

Ամփոփելով վերը նշվածը, կարելի է մոտիկից պատկերացնել՝ այն գնդաձև սև առարկա է, որի շուրջ պտտվում է ուժեղ տաքացած նյութը՝ ձևավորելով լուսավոր ակրեցիոն սկավառակ։

Սև անցքերի միաձուլում և բախում

Աստղաֆիզիկայի ամենահետաքրքիր երևույթներից մեկը սև խոռոչների բախումն է, որը նաև հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել աստղագիտական ​​նման զանգվածային մարմիններ։ Նման գործընթացները հետաքրքրում են ոչ միայն աստղաֆիզիկոսներին, քանի որ դրանք հանգեցնում են ֆիզիկոսների կողմից վատ ուսումնասիրված երևույթների: Ամենավառ օրինակը նախկինում հիշատակված GW150914 կոչվող իրադարձությունն է, երբ երկու սև խոռոչներ այնքան մոտեցան, որ փոխադարձ գրավիտացիոն ձգողության արդյունքում միաձուլվեցին մեկի մեջ։ Այս բախման կարևոր հետևանքը գրավիտացիոն ալիքների առաջացումն էր։

Գրավիտացիոն ալիքների սահմանման համաձայն՝ դրանք գրավիտացիոն դաշտի փոփոխություններ են, որոնք ալիքային ձևով տարածվում են զանգվածային շարժվող օբյեկտներից։ Երբ երկու նման առարկաներ մոտենում են միմյանց, նրանք սկսում են պտտվել ընդհանուր ծանրության կենտրոնի շուրջ։ Երբ նրանք մոտենում են միմյանց, մեծանում է նրանց պտույտը սեփական առանցքի շուրջ: Գրավիտացիոն դաշտի նման փոփոխական տատանումները ինչ-որ պահի կարող են ձևավորել մեկ հզոր գրավիտացիոն ալիք, որը կարող է տարածվել տիեզերքում միլիոնավոր լուսային տարիներ: Այսպիսով, 1,3 միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա տեղի ունեցավ երկու սև խոռոչների բախում, որը ձևավորեց հզոր գրավիտացիոն ալիք, որը Երկիր հասավ 2015 թվականի սեպտեմբերի 14-ին և գրանցվեց LIGO և VIRGO դետեկտորների կողմից:

Ինչպե՞ս են սև խոռոչները մահանում:

Ակնհայտորեն, որպեսզի սև խոռոչը դադարի գոյություն ունենալ, այն պետք է կորցնի իր ողջ զանգվածը: Այնուամենայնիվ, նրա սահմանման համաձայն, ոչինչ չի կարող լքել սև խոռոչը, եթե այն հատել է իր իրադարձությունների հորիզոնը: Հայտնի է, որ սովետական ​​տեսական ֆիզիկոս Վլադիմիր Գրիբովն առաջին անգամ նշել է սև խոռոչի կողմից մասնիկների արտանետման հնարավորության մասին խորհրդային մեկ այլ գիտնական Յակով Զելդովիչի հետ քննարկման ժամանակ։ Նա պնդում էր, որ քվանտային մեխանիկայի տեսանկյունից սև խոռոչն ի վիճակի է թունելային էֆեկտի միջոցով մասնիկներ արտանետել։ Հետագայում քվանտային մեխանիկայի օգնությամբ նա կառուցեց իր սեփական, փոքր-ինչ այլ տեսությունը՝ անգլիացի տեսական ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգը։ Այս երևույթի մասին կարող եք կարդալ ավելին։ Մի խոսքով, վակուումում կան, այսպես կոչված, վիրտուալ մասնիկներ, որոնք անընդհատ ծնվում են զույգերով և ոչնչացնում միմյանց՝ չշփվելով արտաքին աշխարհի հետ։ Բայց եթե նման զույգերը առաջանում են սև խոռոչի իրադարձության հորիզոնում, ապա ուժեղ ձգողականությունը հիպոթետիկորեն ի վիճակի է առանձնացնել դրանք՝ մի մասնիկն ընկնում է սև խոռոչի մեջ, իսկ մյուսը հեռանում է սև խոռոչից: Եվ քանի որ անցքից հեռացած մասնիկը կարելի է դիտարկել, և հետևաբար ունի դրական էներգիա, ապա փոսն ընկած մասնիկը պետք է ունենա բացասական էներգիա: Այսպիսով, սև խոռոչը կկորցնի իր էներգիան և կլինի էֆեկտ, որը կոչվում է սև խոռոչի գոլորշիացում:

Ըստ սև խոռոչի առկա մոդելների, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, քանի որ դրա զանգվածը նվազում է, նրա ճառագայթումն ավելի ինտենսիվ է դառնում։ Այնուհետև, սև խոռոչի գոյության վերջին փուլում, երբ այն կարող է կրճատվել մինչև քվանտային սև խոռոչի չափ, այն ճառագայթման տեսքով կարձակի հսկայական էներգիա, որը կարող է համարժեք լինել հազարների կամ նույնիսկ։ միլիոնավոր ատոմային ռումբեր: Այս իրադարձությունը ինչ-որ չափով հիշեցնում է սև խոռոչի պայթյունը, ինչպես նույն ռումբը։ Ըստ հաշվարկների՝ նախնադարյան սև խոռոչները կարող էին ծնվել Մեծ պայթյունի հետևանքով, և դրանցից նրանք, որոնց զանգվածը կազմում է 10 12 կգ-ի կարգի, պետք է գոլորշիացած լինեին և պայթեին մեր ժամանակներում։ Ինչևէ, այդպիսի պայթյուններ աստղագետները երբեք չեն տեսել:

Չնայած Հոքինգի առաջարկած մեխանիզմին սև խոռոչների ոչնչացման համար, Հոքինգի ճառագայթման հատկությունները պարադոքս են առաջացնում քվանտային մեխանիկայի շրջանակներում։ Եթե ​​սև խոռոչը կլանում է ինչ-որ մարմին, այնուհետև կորցնում է այդ մարմնի կլանման արդյունքում առաջացած զանգվածը, ապա, անկախ մարմնի բնույթից, սև խոռոչը չի տարբերվի նրանից, ինչ եղել է մինչև մարմնի կլանումը: Այս դեպքում մարմնի մասին տեղեկատվությունը ընդմիշտ կորչում է: Տեսական հաշվարկների տեսանկյունից սկզբնական մաքուր վիճակի վերածումը ստացված խառը («ջերմային») վիճակի չի համապատասխանում քվանտային մեխանիկայի ներկայիս տեսությանը։ Այս պարադոքսը երբեմն անվանում են տեղեկատվության անհետացում Սեւ անցք. Այս պարադոքսի իրական լուծումը երբեք չի գտնվել։ Պարադոքսի լուծման հայտնի տարբերակները.

• Հոքինգի տեսության անհամապատասխանությունը. Սա ենթադրում է սև խոռոչի ոչնչացման անհնարինությունը և դրա մշտական ​​աճը:
• Սպիտակ անցքերի առկայությունը. Այս դեպքում կլանված տեղեկատվությունը ոչ թե անհետանում է, այլ ուղղակի դուրս է նետվում մեկ այլ Տիեզերք։
• Քվանտային մեխանիկայի ընդհանուր ընդունված տեսության անհամապատասխանությունը:

Սև խոռոչի ֆիզիկայի չլուծված խնդիր

Դատելով այն ամենից, ինչ նկարագրվեց ավելի վաղ, սև խոռոչները, թեև դրանք ուսումնասիրվել են համեմատաբար երկար ժամանակ, դեռևս ունեն բազմաթիվ առանձնահատկություններ, որոնց մեխանիզմները դեռևս հայտնի չեն գիտնականներին։

• 1970 թվականին մի անգլիացի գիտնական ձեւակերպեց այսպես կոչված. «տիեզերական գրաքննության սկզբունք» - «Բնությունն ատում է մերկ եզակիությունը». Սա նշանակում է, որ եզակիությունը ձևավորվում է միայն տեսադաշտից թաքնված վայրերում, ինչպես սև խոռոչի կենտրոնը: Սակայն այս սկզբունքը դեռ ապացուցված չէ։ Կան նաև տեսական հաշվարկներ, որոնց համաձայն կարող է առաջանալ «մերկ» եզակիություն։
• Չի ապացուցվել նաև «առանց մազերի թեորեմը», ըստ որի սև խոռոչներն ունեն ընդամենը երեք պարամետր։
• Սև խոռոչի մագնիտոսֆերայի ամբողջական տեսությունը մշակված չէ:
• Գրավիտացիոն եզակիության բնույթն ու ֆիզիկան ուսումնասիրված չեն։
• Հստակ հայտնի չէ, թե ինչ է տեղի ունենում սև խոռոչի գոյության վերջին փուլում և ինչ է մնում դրա քվանտային քայքայվելուց հետո։

Հետաքրքիր փաստեր սև խոռոչների մասին

Ամփոփելով վերը նշվածը՝ կարող ենք առանձնացնել մի քանի հետաքրքիր և անսովոր հատկություններՍև խոռոչների բնույթը.

• Սև խոռոչներն ունեն ընդամենը երեք պարամետր՝ զանգված, էլեկտրական լիցք և անկյունային իմպուլս։ Այս մարմնի նման փոքր թվով բնութագրերի արդյունքում սա փաստող թեորեմը կոչվում է «առանց մազերի թեորեմ»։ Այստեղից էլ առաջացել է «սև խոռոչը մազ չունի» արտահայտությունը, ինչը նշանակում է, որ երկու սև խոռոչները բացարձակապես նույնական են, դրանց երեք պարամետրերը նույնն են։
• Սև խոռոչների խտությունը կարող է ավելի քիչ լինել, քան օդի խտությունը, իսկ ջերմաստիճանը մոտ է բացարձակ զրոյին։ Այստեղից կարելի է ենթադրել, որ սեւ խոռոչի առաջացումը տեղի է ունենում ոչ թե նյութի սեղմման, այլ որոշակի ծավալի մեջ մեծ քանակությամբ նյութի կուտակման արդյունքում։
• Սև խոռոչների կողմից կլանված մարմինների ժամանակը շատ ավելի դանդաղ է անցնում, քան արտաքին դիտորդի համար: Բացի այդ, կլանված մարմինները զգալիորեն ձգվում են սեւ խոռոչի ներսում, որը գիտնականներն անվանել են սպագետացում։
• Մեր գալակտիկայում կարող է լինել մոտ մեկ միլիոն սև անցք:
• Հավանաբար, յուրաքանչյուր գալակտիկայի կենտրոնում կա գերզանգվածային սև անցք:
• Ապագայում, ըստ տեսական մոդելի, Տիեզերքը կհասնի, այսպես կոչված, սև խոռոչների դարաշրջանին, երբ սև խոռոչները կդառնան Տիեզերքի գերիշխող մարմինները։