In teorie, o gaură neagră se poate transforma orice organism spațiu. De exemplu, o planetă ca Pământul, aceasta trebuie să fie comprimată într-o rază de câțiva milimetri, în practică, desigur, este puțin probabil. In noul numar al unui proiect special cu premiul „Iluminator“ TP publică un fragment din cartea fizica Emilya Ahmedova „La nașterea și moartea găuri negre.“ care explică modul în care corpurile cerești se transformă în găuri negre, și dacă ei pot vedea cerul înstelat.
Cum de a forma o gaură neagră?
* În cazul în care o forță va micșora la un corp ceresc care corespunde razei sale Schwarzschild în masă, este atât de fire răsucite spațiu-timp care, chiar lumina nu poate părăsi. Acest lucru înseamnă că organismul va deveni o gaură neagră.
De exemplu, pentru steaua cu masa Soarelui Schwarzschild rază aproximativ egală cu trei kilometri. Comparați această valoare la dimensiunea soarelui - 700 000 kilometri. În același timp, planeta Pamant cu raza Schwarzschild masa este câțiva milimetri.
[...] Numai forța gravitațională este capabil de a comprima un corp ceresc astfel de dimensiuni mici, deoarece Schwarzschild raza *, deoarece numai interacțiunea gravitațională duce exclusiv la atracția și practic unlimitedly crește odată cu creșterea masei. Interacțiunea electromagnetică dintre particulele elementare sunt mai multe ordine de gravitate mai puternic. Cu toate acestea, orice sarcină electrică tinde să fie compensată printr-o sarcină de semn opus. taxa gravitational - nimic în masă poate printr-o sită.
O astfel de planetă ca Pământul, nu este comprimat sub propria greutate la dimensiunea corespunzătoare a Schwarzschild, deoarece masa sa nu este suficientă pentru a depăși repulsia electromagnetică dintre nucleele atomilor și moleculelor din care este format. O stea cum ar fi soarele, fiind mult mai masiv obiect nu este comprimat din cauza presiunii dinamice puternice din cauza temperaturilor ridicate din interiorul său.
Rețineți că, pentru stele foarte masive, cu o masă mai mare de o sută de sori, compresia are loc în principal din cauza presiunii puternice de radiații. Pentru mai multe stele masive mult de două sute de sori sau dinamic-gaz și nici unul nu este suficient de ușoară presiune pentru a preveni o contracție catastrofală (colaps) a unui astfel de stea într-o gaură neagră. Cu toate acestea, în urma discuțiilor se axează pe evoluția stelelor mai ușoare.
Lumina si caldura sunt produse stea de reacții termonucleare. O astfel de reacție se datorează faptului că interioarele de stele și suficient de materie de hidrogen este puternic comprimat sub presiunea întregii mase a stelei. compresie puternică învinge repulsia electromagnetică a taxelor ca a nucleelor de hidrogen, deoarece reacția de fuziune - o fuziune de nuclee de hidrogen în nuclee de heliu, însoțite de o eliberare mare de energie.
Mai devreme sau mai târziu, cantitatea de combustibil termonuclear (hidrogen) este puternic redusă, presiune ușoară este slăbită, temperatura va scădea. În cazul în care masa stelei este suficient de mic, cum ar fi soarele, va trece prin faza de gigant roșu și un pitic alb.
În cazul în care masa sa este mare, steaua începe să contracteze sub propria greutate. Se va prăbuși, putem vedea modul în care o explozie supernova. Acesta este un proces foarte complicat care constă din mai multe faze, și în timp ce nu toate detaliile sale sunt clare pentru oamenii de stiinta, dar mult este deja clar. Este cunoscut, de exemplu, că soarta stelei depinde de masa sa în momentul în care, înainte de prăbușirea. Rezultatul acestei acțiuni de compresie poate fi fie o stea neutronică sau o gaură neagră, sau o combinație a mai multor obiecte similare și pitice albe.
„Găurile negre sunt rezultatul prăbușirii stele foarte masive“
stele neutronice și stelele pitice albe nu colaps la starea găurii negre, ca și greutatea lor nu este suficient pentru a depăși presiunea gazului de electroni sau neutroni, respectiv. Aceste presiuni sunt datorate efectelor cuantice intra în vigoare după o compresie foarte puternică. Discutarea aceasta din urmă nu este direct legată de fizica găurilor negre și dincolo de domeniul de aplicare al acestei cărți.
Cu toate acestea, în cazul în care, de exemplu, este o stea neutronică într-un sistem binar de stele, se poate trage materia de la steaua companion. În acest caz, masa acesteia va crește și dacă depășește o anumită valoare critică, se va prăbuși din nou, de data aceasta cu formarea unei găuri negre. Masa critică se determină din condiția ca gazul de neutroni creează o presiune suficientă pentru a ține împotriva comprimării în continuare.
gauri negre Deci, sunt rezultatul prăbușirii stele foarte masive. În prezentarea de astăzi a masa miezului stelei, după arderea combustibilului termonucleare trebuie să fie de cel puțin doi ani și jumătate de soare *. Nimic nu cunoaștem starea de materie nu este în măsură să creeze o astfel de presiune, care ar păstra o astfel de masă mare de compresie la starea găurii negre, în cazul în care a ars tot combustibilul de fuziune. Situația de fapt, ceea ce confirmă experimental constrângerea pe masa stelei, pentru a forma o gaură neagră, vom discuta puțin mai târziu, când vei afla cum astronomii detecta gauri negre. [...]
Fig. 7. Afirmatie de colaps din punctul de vedere al unui observator extern ca încetinirea căderea eternului în loc de formarea orizontului găurii negre
În legătură cu discuția noastră este instructiv să amintim exemplul relației dintre diferite idei și concepte în domeniul științei. Această poveste poate permite cititorului să se simtă cât de adânc problema potențială în discuție.
Este cunoscut faptul că Galileo a ajuns la ceea ce este acum cunoscut sub numele de legea lui Newton a sistemelor de referință inerțiale, răspunzând la critica sistemului Copernic. Critica a fost faptul că Pământul nu se poate roti în jurul Soarelui, datorită faptului că altfel nu ar rezista pe suprafața sa.
Ca răspuns, Galileo a susținut că Pământul se învârte în jurul soarelui în inerție. Și mișcare inerțială, nu putem distinge de restul, deoarece acestea nu se simt mișcarea inerțială, de exemplu, o navă. Cu toate acestea, el nu a crezut în forțele gravitaționale între planete și stele, pentru că ei nu cred în acțiune la distanță, precum și cu privire la existența terenului și nu trebuia să știe. Și nu ar accepta o astfel de abstract la momentul explicație.
Galileo a crezut că mișcarea inerțială poate avea loc doar pe curba ideală, adică Pământul se poate deplasa doar într-un cerc sau într-un cerc, în centrul căruia, la rândul său, se rotește în jurul cercului soarelui. Aceasta este, poate exista o suprapunere a diferitelor mișcări inerțiale. Ultimul tip de mișcare poate fi complicată prin adăugarea mai multor cercuri în compoziție. Această rotație este numită o mișcare de epicicluri. A fost inventat încă să cadă de acord asupra ptolemeic cu pozițiile observate ale planetelor.
Este instructiv faptul că, în principiu, sistemul lui Ptolemeu ar putea descrie datele observate cu orice precizie dorită - a fost necesar doar pentru a adăuga numărul necesar de epicicluri. Cu toate acestea, în ciuda contradicțiilor logice în prezentarea inițială a creatorilor săi, doar sistemul lui Copernic ar putea conduce la o revoluție conceptuală în opiniile noastre cu privire la natura - legea gravitației universale, care descrie mișcarea planetelor, și mărul care cade pe capul lui Newton, și în viitor câmpul noțiune.
Prin urmare, Galileo a respins Kepler mișcarea planetelor în elipse. Ei au făcut schimb de scrisori cu Kepler, care au fost scrise într-un ton destul de iritabil *. Și aceasta în ciuda sprijinului deplin pentru același sistem planetar.
Astfel, Galileo a crezut că Pământul se mișcă în jurul Soarelui în inerție. Din punct de vedere al mecanicii newtoniene este o eroare evidentă în ceea ce acționează forța gravitațională Pământului. Cu toate acestea, din punctul de vedere al teoriei generale a relativității, Galileo trebuie să aibă dreptate: din cauza acestei teorii, câmpul gravitațional al corpului în mișcare de inerție, cel puțin atunci când propria lor greutate poate fi neglijată. O astfel de mișcare are loc pe o curbă geodezic așa-numitele. În spațiu plat este doar o linie dreaptă mondială, iar în cazul planetelor sistemului solar este o linie mondială geodezic, care corespunde o cale eliptică, și nu neapărat circulară. Din păcate, Galileo nu ar fi putut cunoaște acest lucru.
Cu toate acestea, teoria generală a relativității este cunoscut faptul că mișcarea are loc de-a lungul unei geodezic numai dacă se poate neglija curbura spațiului de către corpul în mișcare (planeta), și presupunem că este curbat centrul graviteaza exclusiv (Soare). se pune întrebarea firească: dacă Galileo avea dreptate în legătură cu mișcarea inerțială a Pământului în jurul Soarelui? Și, deși acest lucru nu este o problemă importantă, din moment ce știm acum motivul pentru care oamenii nu zboară de pe Pământ, probabil este legată de descrierea geometrică a gravitației.
Cum se poate „vedea“ o gaură neagră?
[...] Ne întoarcem acum la o discuție despre modul în care găuri negre observate în cerul înstelat. În cazul în care gaura neagră înghițit toată materia pe care-l înconjoară, se poate vedea numai prin denaturarea razelor de lumină de la stele îndepărtate. Aceasta este, în cazul în care departe de noi a fost o gaură neagră într-o astfel de formă pură, vom vedea despre ce se afișează pe copertă. Dar chiar și se confruntă cu un astfel de fenomen nu poate fi sigur că aceasta este o gaură neagră, nu doar masiv corp, nonluminous. Este nevoie de ceva de lucru pentru a distinge unul de altul.
Cu toate acestea, în realitate găuri negre înconjurate de nori care conțin particule elementare, praf, gaze, meteoriți, planete și chiar stele. Prin urmare, astronomii observa ceva de genul imaginea prezentată în Fig. 9. Dar ei ajung la concluzia ca aceasta este o gaură neagră, nu o stea?
Fig. 9. Realitatea este mult mai prozaic, și trebuie să respecte o gaură neagră înconjurată de diverse corpuri cerești, gaze și nori de praf
Pentru a începe, alegeți o anumită zonă de dimensiune în cerul înstelat, de obicei, într-un sistem binar stea, sau într-un nucleu galactic activ. Conform spectrele de emisie emise de acesta este determinat de masa și comportamentul materiei în ea. Următoarea înregistrare că obiectul în cauză provine din radiația ca încadrându-se în câmpul gravitațional al particulelor, și nu doar de reacții termonucleare în interiorul stelelor. Radiațiile, care, în special, rezultatul incidentului de frecare reciprocă pe un corp ceresc al materiei conține raze gamma semnificativ mai energice decât rezultatul reacției de fuziune.
„Găurile negre sunt înconjurate de un nor care conține particule elementare, praf, gaze, meteori, planete și chiar stele“
În cazul în care zona de observat este destul de mic, nu un pulsar și deține mult în greutate, se concluzionează că este o gaură neagră. În primul rând, este prezis teoretic că, după arderea combustibilului termonucleare nu există nici o stare a materiei, care ar putea crea o presiune care poate preveni prăbușirea unei astfel de masă mare, într-o astfel de zonă mică.
În al doilea rând, după cum tocmai a fost subliniat, obiectele în cauză nu ar trebui să fie pulsari. Pulsar - o stea neutronică, care, spre deosebire de o gaură neagră, și are o suprafață se comportă ca un magnet mare, care este una dintre caracteristicile tot mai subtile ale unui câmp electromagnetic decât taxa. stelele neutronice, ca urmare a unei compresie foarte puternică a stelelor rotative originale, face chiar rotație mai rapidă, deoarece impulsul unghiular trebuie să fie conservată. Aceasta conduce la faptul că o astfel de stea a crea câmpuri magnetice care variază în timp. Acesta din urmă joacă un rol important în formarea radiației pulsează caracteristică.
Toate rezultatele în acest moment pulsari au o masă mai mică de doi ani și jumătate de mase solare. Surse de radiații caracteristice pentru gama energetică, greutate depășește această limită, nu sunt pulsari. După cum se poate observa, această limită de masă coincide cu predicțiile teoretice făcute pe baza cunoscute statelor substanță.
Toate acestea, deși nu o observație directă este un argument destul de convingător în favoarea a ceea ce astronomii văd este o gaură neagră, mai degrabă decât orice altceva. Deși este posibil să se ia supravegherea directă a, și ceea ce nu este - este o întrebare mare. La urma urmei, tu, cititorul, nu văd cartea în sine, ci doar lumina difuză. Și numai o combinație de tactile și senzații vizuale vă convinge realitatea existenței sale. In mod similar, oamenii de știință au ajuns la concluzia despre realitatea existenței unui obiect pe baza întregului set de date observate.