Kas yra juodoji skylė?

Įspūdinga ir nesuprantama, kad juodosios skylės yra erdvės regionai, kurių paviršiaus gravitacija tokia galinga, kad net šviesa negali ištrūkti. Jo riba vadinama įvykių horizontu ir laikoma negrįžimo tašku.

Kai materija pateks į įvykių horizontą, ji bus įtraukta į juodosios skylės singuliarumą, kuris, kaip teigia mokslininkai, yra be galo mažas ir tankus taškas, kuriame fizikos dėsniai nebegalioja. Juodosios skylės nėra matomos, todėl mokslininkai gali atpažinti jų buvimą tik pagal tai, kaip veikia aplinkinė medžiaga.

Johnas Michellas jį pasiūlė pirmasis

Albertas Einšteinas kartais klaidingai priskiriamas juodųjų skylių atradimui, tačiau 1783 m. šią idėją sugalvojo Kembridžo universiteto profesorius Johnas Michellas. Galiausiai Michelis pradėjo klausinėti, kokiu greičiu sviedinys turi judėti, kad išvengtų gravitacinės traukos. žvaigždės, kurios skersmuo 500 kartų didesnis už Saulę. Šią idėją atgaivino Albertas Einšteinas, kuris savo reliatyvumo teorija perkėlė ją į kitą lygmenį. Vėliau Carlas Schwarzschildas panaudojo Einšteino reliatyvumo teoriją, norėdamas apskaičiuoti, kad bet kokia masė gali tapti juodąja skyle, jei ji pakankamai stipriai suspausta.

Kai teorija tapo realybe

1971 m. astronomai, tyrinėję Cygnus žvaigždyną, stebėjo Uhuru rentgeno palydovu, rado rentgeno spindulius iš juodosios skylės, žinomos kaip Cygnus X-1. Tai yra daugiau nei 6000 šviesmečių nuo Žemės, o maždaug 15 kartų didesnė už Saulės masę, tai yra viena sunkiausių kada nors rastų žvaigždžių juodųjų skylių. Kadangi jis sukasi 800 kartų per sekundę, plotas aplink jį tapo erdvės ir laiko sūkuriu.

Juodųjų skylių tipai

Tyrimai rodo, kad gali būti trijų tipų juodosios skylės: žvaigždinės, supermasyviosios ir miniatiūrinės. Kai didžiulės žvaigždės miršta ir žlunga, atsiranda žvaigždžių juodoji skylė. Žvaigždžių juodosios skylės yra maždaug 10–20 kartų didesnės už Saulės masę. Palyginti su žvaigžde, supermasyvios juodosios skylės yra nuo milijonų iki milijardų kartų didesnės už Saulę. Jie egzistuoja daugelio didelių galaktikų centre ir gali turėti įtakos galaktikų formavime. Miniatiūrinės juodosios skylės niekada nebuvo atrastos, tačiau teoriškai manoma, kad jos yra Didžiojo sprogimo dalis.

Rotacija juodosiose skylėse

Sunku išmatuoti erdvės srities, kurioje nėra kieto paviršiaus, sukimąsi. Dėl artimų objektų elgesio mokslininkai sužinojo, kad vienos juodosios skylės sukasi, o kitos – ne. Nesisukanti juodoji skylė, žinoma kaip Schwarzschild juodoji skylė, turi išskirtinumą ir įvykių horizontą. Besisukančios juodosios skylės, Kerr juodosios skylės, yra labiau paplitusios ir susidaro dėl subyrėjusios besisukančios žvaigždės. Jie turi tas pačias dalis kaip ir Schwarzschild, taip pat ergosferą ir statinę ribą.

Atraskite Šaulį A*

1974 m. mokslininkai atrado, kad Paukščių Tako galaktikos centre, 25 640 šviesmečių atstumu nuo Žemės, yra supermasyvi juodoji skylė, vadinama Šaulys A*. Sgr A* aplink save yra kelių milijonų laipsnių dujų, o masė yra maždaug keturis milijonus kartų didesnė už Saulę. Mokslininkai patvirtino, kad Sgr A* tikrai ten buvo, stebėdami, kaip maža orbitoje skriejanti žvaigždė S2 kas 16 metų patenka į juodosios skylės gravitacijos šulinį, taip pat kaip jos blyksniai sklinda maždaug 30 procentų šviesos greičiu.

teigiamos nakties citatos

Akrecija

Objektui krentant link juodosios skylės susidaro dujos, plazma ar dulkės. Jų sukurtas srautas vadinamas akrecijos disku. Dėl gravitacinio traukos vienas kitam jie sudaro daugybę objektų, įskaitant planetas, žvaigždes ir juodąsias skyles. Kai dujos dideliu greičiu skrieja į supermasyvias juodąsias skyles, energijos dalelių čiurkšlės išskrieja iš centro. Manoma, kad akrecija turi tam tikrą vaidmenį šiame procese, nes tai yra efektyvesnis energijos šaltinis.

Tiesioginio žlugimo stebėjimas

2009 m. Hablo kosminis teleskopas stebėjo 25 Saulės masių žvaigždę N6946-BH1, kuri per kelis mėnesius sudegė daugiau nei milijoną kartų ryškiau nei įprastai. Tikėtasi, kad tai virs supernova. Vietoj to jis sprogo ir suformavo juodąją skylę. Tiesioginis griūtis įvyksta, kai žvaigždė pasiduoda savo gravitacinei traukai mirdama ir griūva į save, sudarydama juodąją skylę. Mokslininkai apskaičiavo, kad 10–30 procentų masyvių žvaigždžių taip sugenda.

NCG 4889

NASA teigia, kad supermasyvios juodosios skylės turi daugiau nei milijoną saulės masės energijos. Tačiau juodosios skylės galaktikoje NGC 4889 skersmuo yra maždaug 130 milijardų kilometrų. Jis neveikia milijardus metų, todėl žvaigždės galėjo formuotis ir taikiai skrieti orbitoje. Bet jei ji susidurtų su kita galaktika, ji galėtų vėl suaktyvėti. Laimei, ši supermasyvi juodoji skylė yra už 300 milijonų šviesmečių ir nekelia grėsmės Paukščių Takui ar Andromedos galaktikoms.

Juodųjų skylių sujungimas

Dar 2011 m. tyrėjai iš tikrųjų užfiksavo juodųjų skylių susiliejimą NGC 3393. Atrodė, kad galaktikos širdyje esančią juodąją skylę ryja didesnė, o tarp jų yra tik 490 šviesmečių. Kai juodosios skylės susilieja, tai gali būti žiaurus reiškinys, kai objektai ir medžiaga išplėšiami ar net išmetami. Tačiau su tokiais nedideliais susijungimais, kaip šis, tai buvo gana taikus įvykis.

Baltosios skylės fenomenas

Juodosios skylės yra tokios galingos, kad niekas neišvengia įvykių horizonto, nebent jos skrieja greičiau nei šviesos greitis. Bet kaip dėl erdvės regiono, kuriame niekas negali patekti į įvykių horizontą? Baltosios skylės yra teorinė juodųjų skylių priešingybė. 2014 m. teoriniai fizikai Carlo Rovelli ir Francesca Vidotto pasiūlė, kad mirusios juodosios skylės, kurios nebegali toliau trauktis, mirs ir taps baltosiomis skylėmis. Vis dar formuojami ir atsakomi klausimai apie galimą jų egzistavimą ir kas nutiktų, jei jie susitiktų su juodosiomis skylėmis.