Kas ir melnie caurumi? Fakti, teorijas un apjukums par to, kā veidojas un kā izturas melnie caurumi

Dzirdiet vārdus “melnais caurums”, un jūs varat domāt par vērpšanas virpuļu, kas iesūc visu savā vaigā kā tēvocis kāzu bufetē. Jūs varat iztēloties, kā zvaigzne tiek vilkta pretī kā spageti gabals un plivinās ap tukšumu, līdz tā tiek izspiesta no eksistences. Realitāte nav tik vienkārša vai tik garšīga. Šeit ir mūsu grunts.

Kas ir melnā caurums?

Melnās bedrītes gadsimtiem ilgi ir apgrūtinājušas fiziķus, taču vienkāršs apraksts būtu tāda laika telpa, kurā ir tik spēcīga gravitācija, ka pat gaisma nespēj izvairīties.

Viena no pirmajām lietām, kas jāsaprot par melnajiem caurumiem, ir tā, ka tās nav tukša vieta, bet gan matērija, kas ir sablīvēta ļoti mazā platībā. Melnā cauruma masa var būt, piemēram, 20 zvaigznes, bet tā ir tikai Londonas centra lieluma. Šis blīvums izdara dīvainas lietas laika un telpas likumiem, viens no tiem ir teorētiskas barjeras parādīšanās, ko sauc par notikumu horizontu.

LASI TURPMĀK: melnā cauruma izrāviens atklāj ļodzīgas strūklas, kuras pamanījuši superdatori

Skatiet saistīto melnā cauruma izrāvienu, kas atklāj superdatoru pamanītas svārstīgās strūklas. Vecākais jebkad atrastais supermasīvais melnais caurums ir pamanīts 13,7 miljardu gaismas gadu attālumā

Alberta Einšteina vispārējās relativitātes teorijā notikumu horizonts ir neatgriešanās punkts. Kad objekts tuvojas notikuma horizontam, arvien vairāk ceļu, ko paņem tās daļiņas, liecas melnā cauruma virzienā. Kad notikuma horizonts ir pārrauts, telpas laika deformācija kļūst tik liela, ka daļiņām nav iespējas pārvietoties uz āru.

Šī ir vieta, kur caurums kļūst melns, kad gaisma nespēj izkļūt no pievilkšanas uz priekšu, uz priekšu gravitācijas īpatnības virzienā; punkts, kurā telpas laiks ir kļuvis tik sagrozīts, tā izliekums ir bezgalīgs. Šeit visi fizikas likumi, kā mēs tos saprotam, tiek izmesti pa logu. Neviens īsti nezina, kas notiek ar īpatnību.

Cik lieli ir melnie caurumi?

Ir četras melno caurumu klases, lai arī divas no tām ir hipotētiskas. Spektra augšdaļā ir supermasīvi melnie caurumi, kas, domājams, atrodas lielākās galaktikas centrā. Tiek uzskatīts, ka mūsu Piena ceļā esošajam, kas pazīstams kā Strēlnieks A *, ir 4 miljonu saules masa ar notikumu horizontu, kas stiepjas 44 miljonus kilometru.

Spektra apakšējā galā ir mikro melnais caurums, kas varētu būt tik mazs kā viens atoms, lai gan mums vēl nav jāmēra viens šāds izmērs. Starp šiem diviem ir hipotētiski vidējas masas melnie caurumi un zvaigžņu melnie caurumi - tos rada zvaigznes, sabrūkot apmēram trīs reizes vai vairāk mūsu saules masai.

(Mākslinieku iespaids par zvaigžņu melno caurumuCygnus X-1. Kredīts:NASA / CXC / M. Veiss)

Vēl viena intriģējoša iespējamā kategorija ir pirmatnējā melnā caurums, kuru pirmo reizi ierosināja Stīvens Hokings 1971. gadā. Šie hipotētiskie melnie caurumi varēja izveidoties Visuma dzimšanas laikā, pirms zvaigznes sāka pastāvēt, un tiem var būt izšķiroši paskaidrojumi par tumšās matērijas esamību. .

LASI TĀLĀK: Visu laiku detalizētākā simulācija, kas jebkad padarījusi pārsteidzoši vienu miljardu gaismas gadu

Centieni tos atrast līdz šim ir atnākuši sausi, lai gan tas varētu mainīties, pateicoties Līgo-Jaunavas partnerībai un tās gravitācijas viļņu noteikšanai. Spēja atklāt viļņus kosmosa laika audumā varētu pavērt ceļu tālākai izpētei, atskatoties uz laiku melno caurumu saplūšanai, kas pirms zvaigznēm ir datēta.

Kas notiktu ar mani, ja es iekristu melnajā caurumā?

Ja jums nepaveicās, lai atrastu, ka esat iesūkts melnajā bedrē (mani aicinājumi), ar jums notiks dažas dīvainas lietas, un dažas vēl dīvainākas lietas notiks ar kādu, kas jūs vēro no droša attāluma.

Tas, kas notiek, kad objekts pārkāpj notikumu horizontu, nav viegli saprotams, un tas ir tāpēc, ka šis ir brīdis, kad divi dažādi fizikas modeļi - kvantu mehānika un vispārējā relativitāte - ir pretrunā viens otram.

Šis kvadrāts, ko sauc par melnā cauruma informācijas paradoksu, ir lieliski uzrakstīts Amanda Gefter parBBC . Tā būtība ir šāda: kādam, kurš vēro, kā jūs pārkāpjat notikumu horizontu, jūs lēnām iznīcinātu telpas izkropļojumi, laika palēnināšanās un Hokingsa starojuma karstums - kaut kas līdz šim laikam galu galā izkliedēs melnais caurums.

Tātad jūs esat miris, vai ne? Ne gluži. Saskaņā ar vispārējo relativitāti jūs faktiski izietu cauri notikumu apvāršņam, nepamanot gravitācijas sekas, jo atrastos brīvajā kritienā (kaut ko Einšteins nosauca par savu vislaimīgākā doma ), gāžoties pretī singularitātei.

Bet kā jūs varat ceļot pa kosmosu un vienlaikus tikt sadedzinātam līdz kraukšķīgam? Šis neskaidrības notiek tāpēc, ka kvantu fizika saka, ka informāciju nevar pazaudēt, un tāpēc jūsu ķermenim jāpaliek ārpus horizonta. Tomēr, ja nepārsniedzat notikumu horizontu, jūs pārkāpsiet vispārējās relativitātes likumus. Zinātnieki ir postulējuši vairākus risinājumus, lai saskaņotu šos pretrunīgos dabas likumus, taču paradokss ir pastāvīga jautājuma zīme fizikas centrā.

Kas attiecas uz melnajiem caurumiem, tad aizbēgt var ne tikai gaisma, bet arī domātāju paaudžu smadzenes.

kā izdzēst tekstus iOS

Galvenā attēla kredīts: Wikimedia Commons