Et supermassivt legeme på fire millioner solmasser er blitt oppdaget nær sentrum av vår Galaxy. Riktig nok er den usynlig, uhørbar og immateriell.
Finger til himmelen?
En gruppe tyske fysikere fra Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics ga nylig en oppsiktsvekkende uttalelse: De innhentet bevis for at det er et svart hull i vår Galaxy.
- I omtrent tjue år har vi observert bevegelsen til flere dusin stjerner nær Galaxy sentrum, som ligger i en avstand på 27 tusen lysår fra sola, sier lederen for gruppen, Reinhard Hansel. - Banene til disse stjernene indikerer at massekonsentrasjonen som ligger i sentrum uten tvil er et svart hull.
Truer dette galaksen vår? Vil rommonsteret spise jorden?
Det viste seg at det så langt ikke er noen svar på disse spørsmålene. I følge direktøren for State Astronomical Institute. PK Sternberg Moskva statsuniversitet Korresponderende medlem av det russiske vitenskapsakademiet Anatoly Cherepashchuk, med observasjon av banene, kan ikke et svart hull beregnes.
- For å bevise at kroppen som ligger i sentrum av vår galakse er et svart hull, må du gjøre to ting, - forklarte forskeren til journalister. -Først viser eksperimentelt at radiusen til dette legemet er lik den såkalte gravitasjonsradiusen for et svart hull av en gitt masse (og for en svart kropp på fire millioner solmasser er den lik rundt syv solradier). Og for det andre for å bevise at denne kroppen ikke har en solid overflate, men i stedet en hendelseshorisont.
Salgsfremmende video:
I følge Cherepashchuk er begge disse oppgavene i prinsippet gjennomførbare, og om 20 år, håper han, vil forskere kunne si sikkert om det er et svart hull eller ikke.
Generelt sett er spørsmålet: å være eller ikke være vår Galaxy utsatt i to tiår. La oss i mellomtiden bli bedre kjent med dette monsteret.
Det ondeste stedet
Det er ikke noe mer mystisk og skremmende objekt i rommet enn et svart hull. Én setning inspirerer allerede til uanmeldelig frykt: den maler bildet av en altoppslukende avgrunn. Før henne er ikke bare vanlige mennesker ærefryktige, men astrofysikere er også i ærefrykt. “Av alle skapningene av det menneskelige sinnet, fra mytologiske enhjørninger og drager til hydrogenbomben, er kanskje det mest fantastiske det sorte hullet. Et hull i rommet med veldig spesifikke kanter, noe som helst kan falle inn og som ingenting kan komme ut i. Et hull der gravitasjonskraften er så stor at til og med lys fanges opp og holdes i denne fellen. Et hull som bøyer plass og forvrenger tidens strøm. Som enhjørninger og drager, ser sorte hull ut til å være attributter til science fiction eller gamle myter i stedet for virkelige gjenstander. Imidlertid følger eksistensen av sorte hull uunngåelig av fysiske lover. Det kan være millioner av dem i vår galakse alene,”sa Kip Stephen Thorn, en kjent forsker, leder for avdelingen ved California Institute of Technology (USA), medlem av US National Academy of Sciences, medlem av NASA Scientific Council, om sorte hull.
I tillegg til deres fantastiske kraft, har sorte hull en fantastisk evne til å endre rom og tid i seg selv. De snur seg først inn i en slags trakt, og deretter, etter å ha krysset en viss grense i hullets dybde, forfaller de til kvanta. Inni det sorte hullet, utenfor kanten av denne særegne gravitasjonsavgrunnen, hvor det ikke er noen utgang, flyter fantastiske fysiske prosesser, nye naturlover blir manifestert.
Ifølge mange eksperter er sorte hull de største energikildene i universet. Vi ser dem sannsynligvis i fjerne kvasarer, i eksploderte galaktiske kjerner. Det antas at sorte hull i fremtiden vil bli energikilder for menneskeheten.
Verdens ende er her
Hvordan dannes sorte hull? I følge astrofysikere oppstår de fleste av dem etter store stjerners død. Hvis massen til en stjerne er dobbelt så stor som solen, kan stjernen ved slutten av livet eksplodere som en supernova. Men hvis massen av stoffet som er igjen etter eksplosjonen fremdeles overstiger to solmasser, bør stjernen kollapse i et bittelitt tett legeme, siden gravitasjonskrefter fullstendig undertrykker enhver indre motstand mot kompresjon. Forskere mener at det er i dette øyeblikket at en katastrofal gravitasjonskollaps fører til fremveksten av et svart hull. De mener at med slutten av termonukleære reaksjoner, kan stjernen ikke lenger være i stabil tilstand. Så for en massiv stjerne er det bare en uunngåelig sti - banen til universell og fullstendig sammentrekning, og gjør den til et usynlig svart hull.
Hvorfor er de usynlige?
- Selve navnet "sorte hull" antyder at dette er en klasse av objekter som ikke kan sees, - forklarer sjefen for radioastronomiavdelingen til State Astronomical Institute oppkalt etter Sternberg, kandidat for fysiske og matematiske fag Valentin Esipov. - Gravitasjonsfeltet deres er så sterkt at hvis det på en eller annen måte var mulig å komme nær det svarte hullet og rette strålen til det kraftigste søkelyset bort fra overflaten, ville det være umulig å se dette søkelyset, selv fra en avstand som ikke overskrider avstanden fra jorden til solen.
Selv om vi kunne konsentrere alt solens lys i dette kraftige søkelyset, ville vi ikke se det, siden lyset ikke ville være i stand til å overvinne innflytelsen fra det svarte hullets gravitasjonsfelt på det og forlate overflaten. Derfor kalles en slik overflate den absolutte hendelseshorisonten. Det representerer grensen til et svart hull. Og hva gjemmer seg der, i utlandet?
La oss gå til helvete
Den mest interessante beskrivelsen av "interiøret" i et svart hull tilhører den allerede nevnte amerikanske fysikeren og astronomen Kip Stephen Thorne. «Tenk deg selv som kapteinen for et stort romskip i stjerneklasse. -proposerer forskeren i sin bok "Reise blant sorte hull". - På instruksjonene fra Geografical Society, må du undersøke flere sorte hull som ligger i store avstander fra hverandre i det interstellare rom, og overføre en beskrivelse av observasjonene dine til Jorden ved hjelp av radiosignaler.
Etter å ha vært på vei i 4 år og 8 måneder, bremser skipet ditt i nærheten av det nærmeste sorte hullet til Jorden, kalt Hades (Hell) og ligger i nærheten av stjernen Vega. Tilstedeværelsen av et svart hull merkes på TV-skjermen: hydrogenatomer spredt i det interstellare rommet trekkes innover av dets gravitasjonsfelt. Overalt kan du se dem bevege seg, sakte vekk fra hullet og raskere og raskere når du kommer nærmere det. Dette ligner vannfallet i Niagara Falls, bortsett fra at atomer ikke bare faller fra øst, men også fra vest, nord, sør, ovenfra og nedenfra - fra overalt. Hvis du ikke gjør noe, blir du også trukket innover.
Så med den største forsiktighet må du overføre romskipet fra banen for fritt fall til en sirkulær bane rundt det sorte hullet (ligner banene til kunstige satellitter som kretser rundt jorden) slik at sentrifugalkraften i din banebevegelse kompenserer for tyngdekraften i det sorte hullet. Når du føler deg trygg, slår du på skipets motorer og forbereder deg på å studere det sorte hullet.
Først av alt, gjennom teleskoper, observerer du elektromagnetisk stråling som avgis av fallende hydrogenatomer. Langt fra det sorte hullet er de så kalde at de bare sender ut radiobølger. Men nærmere hullet, der atomene faller raskere, kolliderer de fra tid til annen, varmer opp til flere tusen grader og begynner å avgi lys. Enda nærmere det sorte hullet, og beveger seg mye raskere, varmes de opp på grunn av kollisjoner til flere millioner grader og avgir røntgenstråler.
Når du peker teleskopene "innover" og fortsetter å nærme deg det sorte hullet, vil du "se" gammastråler som avgis av hydrogenatomer oppvarmet til enda høyere temperaturer. Til slutt, i sentrum, finner du den mørke skiva til selve det sorte hullet.
Det neste trinnet ditt er å måle lengden på skipets bane nøye. Dette er omtrent 1 million km, eller halvparten av lengden på Månens bane rundt jorden. Så ser du på de fjerne stjernene og ser dem bevege seg som deg. Når du observerer deres tilsynelatende bevegelse, finner du ut at du trenger 5 minutter. 46 s for å gjøre en revolusjon rundt det sorte hullet. Dette er din "orbitale periode".
Når du kjenner revolusjonsperioden og lengden på dens bane, kan du beregne massen til det sorte hullet Hades (Hell). Det blir 10 ganger mer sol. Dette er i hovedsak den totale massen som har akkumulert seg i det sorte hullet gjennom hele historien og inkluderer massen til stjernen, som et resultat av kollapsen som for omtrent 2 milliarder år siden det sorte hullet ble dannet, massen av alt interstellært hydrogen trukket inn i det siden det ble født, og også massen av alle asteroider og tapte stjerneskip som falt på den.
De mest interessante er egenskapene til overflaten, eller horisonten - grensen, på grunn av hvilken alt som faller i hullet ikke lenger kan komme tilbake. Grenser som vil forhindre at et romskip og til og med enhver form for stråling kommer ut: radiobølger, lys, røntgenstråler eller gammastråler …
Selv om du kan beregne alle dens egenskaper utenfra fra massen og vinkelmomentet til et svart hull, kan du ikke vite noe om dets indre. Det kan ha en forstyrret struktur og være sterkt asymmetrisk. Alt dette vil avhenge av detaljene i kollapsen som dannet det sorte hullet, samt av funksjonene i den påfølgende inntrekkingen av interstellært hydrogen, så diameteren på hullet kan ganske enkelt ikke beregnes.
Med disse resultatene kan du utforske nærheten av svart hulls horisont …
Når du har sagt farvel til teamet, klatrer du inn i nedstigningsvognen og forlater skipet, mens du først er igjen i samme sirkulære bane, fortsetter fysikeren Thorn. - Ved å slå på rakettmotoren kan du bremse litt for å bremse banebevegelsen. I dette tilfellet begynner du å spiral nærmere horisonten, og beveger deg fra en sirkulær bane til en annen. Målet ditt er å gå inn i en sirkulær bane med en omkrets litt lenger enn horisonten. Når du beveger deg i en spiral, reduseres gradvis lengden på bane - fra 1 million km til 500 tusen, deretter til 100 tusen, 90 tusen, 80 tusen. Og så begynner noe rart å skje.
Når du er i en tilstand av vektløshet, er du suspendert i apparatet ditt, la oss si, med føttene dine - til et svart hull og hodet - til båten til skipet og stjernene. Men gradvis begynner du å føle at noen trekker beina opp og ned - ved hodet. Du innser at grunnen er tiltrekningen av det svarte hullet: bena er nærmere hullet enn hodet, slik at de tiltrekkes sterkere. Det samme er selvfølgelig på Jorden, men forskjellen i attraksjonen til bena og hodet der er ubetydelig, så ingen legger merke til det. Når du beveger deg i en bane som er 80 tusen km lang over det sorte hullet, føler du denne forskjellen ganske tydelig - forskjellen i attraksjon vil være 1/8 av jordens tyngdekraft (1/8 g). Sentrifugalkraften som genereres av bevegelsen din i bane kompenserer for tiltrekningen av hullet i midtpunktet av kroppen din, slik at du kan flyte fritt i tyngdekraften.men bena dine vil bli påvirket av et overskudd på 1/16 g, mens hodet tvert imot vil tiltrekke seg svakt, og sentrifugalkraften vil trekke det opp med nøyaktig den samme tilleggsakselerasjonen på -1/16 g.
Litt forvirret fortsetter du langs den spiralformede spiralen, men overraskelsen gir raskt plass til bekymring: når størrelsen på bane blir mindre, vil kreftene som strekker deg øke seg raskere. Med en orbital lengde på 64 tusen km, vil forskjellen være 1/4 g, med 51 tusen km -1/2 g og med 40 tusen km vil den nå full jordvekt. Gnister tennene fra anstrengelse, fortsetter du å bevege deg i en spiral. Med en orbital lengde på 25 tusen km vil strekkraften være 4 d, dvs. fire ganger vekten din i bakkeforhold, og ved 16 tusen km -16 g. Du kan ikke lenger stå stående. Du prøver å løse dette problemet ved å krølle deg sammen til en ball og trekke bena opp til hodet ditt, og dermed redusere forskjellen i makt. Men de er allerede så store at de ikke lar deg bøye - de vil igjen bli forlenget vertikalt (langs retningen radial med hensyn til det sorte hullet).
Uansett hva du gjør, vil ingenting hjelpe. Og hvis spiralbevegelsen fortsetter, vil ikke kroppen din tåle den - den blir revet fra hverandre. Så det er ikke noe håp om å nå nærheten av horisonten …
Overveldet, når du overvinner den uhyggelige smerten, stopper du nedstigningen og overfører enheten først til en sirkulær bane, og begynner deretter forsiktig og sakte å bevege deg i en ekspanderende spiral og beveger deg inn i sirkulære baner av økende størrelse, til du når stjerneskipet."
Thornes historie høres ut som en fantasi så langt. Og det er beregnet for tiden hvor en person vil oppnå en slik suksess i utviklingen av teknologi og teknologi at intergalaktiske flyvninger og konstruksjon av ringverdener rundt sorte hull vil bli en realitet. Og i henhold til de mest optimistiske prognosene fra futurologer, vil dette bli mulig tidligst om 50 år.
Nei folkens, det er ikke sånn …
Det må innrømmes at mange forskere fortsatt benekter eksistensen av sorte hull. Tross alt skjer deres oppdagelse og undersøkelse på spissen av pennen. Og nylig har det dukket opp en enda mer uventet antakelse om at sorte hull ikke er hull i det hele tatt, men noen gjenstander som er mer nær beslektet med Bose-Einstein kondensatbobler (tilstanden for aggregering av materie, hvis grunnlag er bosoner, avkjølt til temperaturer nær absolutt null). Denne nye hypotesen ble fremmet av forsker Emil Mottola fra The Theoretical Branch of Los Alamos National Laboratory, sammen med medforfatter Pavel Mazur fra University of South Carolina i USA.
Forskernes forklaring introduserer et grunnleggende nytt blikk på naturen til sorte hull, som ikke blir presentert som "hull" i rommet, der materie og lys uforklarlig forsvinner i hendelseshorisontsonen, men snarere som sfæriske hulrom omgitt av en spesiell form for materie som aldri før er kjent på jorden. Mazur og Mottola kaller disse gjenstandene ikke sorte hull, men gravitasjonsstjerner.
Inne i en gravitasjonsstjerne er rom og tid snudd, som i svart hullmodellen.
Mottola og Mazur antyder til og med at universet vi lever i kan være det indre skallet til en gigantisk gravitasjonsstjerne.
S. Kuzmina. "Russisk rom"
