Mūsų galaktikos centre yra didžiulė juodoji skylė. Tai negali būti matoma tiesiai per teleskopus ar mūsų akimis, tačiau astronomai žino, kad tai ten. Tiesą sakant, daugelio galaktikų širdyse yra supermasyvios juodosios skylės. Kaip astronomai žino, kad šie monstrai glūdi galaktikos branduoliuose? Jie naudoja įvairius metodus tyrinėdami šviesą, nes ji praeina pro juodąją skylę, taip pat tiria regioną aplink juodąją skylę, kad suprastų, kaip ji veikia netoliese esančius dujų, dulkių ir netgi žvaigždžių debesis. Šiuo metu Supermassive juodoji skylė Pieno kelyje, vadinama Šauliu A *, yra gana tyli, ir astronomai ją stebi daugeliu šviesos bangų ilgių, kad suprastų jos veiksmus.
Kodėl žavi juodosios skylės?
Juodosios skylės yra mėgstamos mokslinės fantastikos istorijose ir žiniasklaidoje. Kartais jie naudojami kaip siužetinis įtaisas, leidžiantis atlikti tam tikrą tarpžvaigždinį kelionės triuką. Arba jie pasižymi kelionėmis laiku ar kitu svarbiu istorijos elementu. Kad ir kaip žavios tokios pasakos, tikrovė už šių keistų begemotų yra intriguojanti, nei rašytojai gali įsivaizduoti. Kokie yra supermasyvių juodųjų skylių faktai? Ar yra kokių nors mokslų už mokslinės fantastikos vaizduojamų supermasyvių juodųjų skylių? Išsiaiškinkime.
Kas yra supermasyvios juodosios skylės?
Paprastai supermasyvios juodosios skylės yra tik tai, ką sako jų vardas: tikrai, tikrai didžiulės juodosios skylės. Jie matuojasi šimtuose tūkstančių saulės masių (viena saulės masė lygi saulės masei) iki milijardų saulės masių. Jie turi didžiulę galią ir daro neįtikėtiną įtaką savo galaktikoms.
Labiausiai supermasyvios juodosios skylės egzistuoja galaktikos. Ta centrinė padėtis leidžia jiems (bent iš dalies) padėti sulaikyti galaktikas kartu. Jų gravitacija yra tokia didžiulė dėl neįtikėtinos masės, kad net žvaigždės, esančios šimtų tūkstančių šviesmečių atstumu, yra orbitoje aplink jas ir galaktikų branduolius, kuriuose jos gyvena.
Juodosios skylės ir jų neįtikėtinas tankis
Kai astronomai kalba apie juodąsias skyles, pagrindinė jų naudojama savybė išskiria juodąsias skyles į kitus „normalius“ objektus visata yra tankis. Tai yra „daiktų“, supakuotų į juodosios skylės tūrį, kiekis. Tankumas juodųjų skylių šerdies yra toks didelis, kad jis iš esmės tampa begalinis. Tiksliau, tūris (užima juodosios skylės ir jos paslėptos masės plotą) artėja prie nulio. Tai reiškia, kad tai yra šiek tiek daugiau nei mažas tikslumas erdvėje, tačiau tame mažame taške, vadinamame išskirtinumu, yra neįtikėtinai daug masės. Tai daro jį neįtikėtinai tankiu. Šis tankis pasiskirsto visame juodosios skylės regione, nuo išskirtinumo iki įvykio horizontas (tai yra vieta, kur juodosios skylės sunkumas yra per stiprus, kad galėtų ką nors veikti) priešintis.
Tai skamba taip, lyg juodosios skylės vidus (už įvykio horizonto) galėtų būti neįtikėtinai subjaurotas, be jo nebūtų vietos. Įdomu tai, kad yra minčių eksperimentas, kuriame sakoma, kad vidutinis supermasyvių juodųjų skylių tankis iš tikrųjų gali būti mažesnis, nei kvėpuoja žmogus. Iš tikrųjų, kuo didesnė masė, tuo mažiau tanki supermasyvi juodoji skylė yra, jei atsižvelgiama į visą ploto plotą nuo išskirtinumo iki įvykio horizonto. Masė būtų paskirstoma per tą regioną, turint daugiau išskirtinumo masės nei „pakraštyje“.
Jei tai tiesa, tuomet būtų galima ne tik priartėti prie didžiulės juodosios skylės teoriškai patenka į supermasyvią juodąją skylę ir gana ilgai išgyvena, kol priartės prie išskirtinumas. Tačiau yra viena didelė problema: sunkumas. Tai yra taip stipru, kad viską, kas praeina įvykio horizonte, sugadins kraštutinė gravitacinė trauka. Tiek daug kelionių po slieko skylę!
Kaip susidaro supermasyvios juodos skylės?
Supermasyvių juodųjų skylių susidarymas vis dar yra viena iš astrofizikos paslapčių. Įprastos juodosios skylės yra šerdies liekanos, likusios nuo supernova masyvios žvaigždės sprogimas. Kuo masyvesnė žvaigždė, tuo masyvesnė palikta juodoji skylė.
Taigi galima manyti, kad supermasyvios žvaigždės žlugimo metu susidaro supermasyvios juodosios skylės. Problema ta, kad tokių žvaigždžių aptikta nedaug. Be to, fizika mums sako, kad jie net neturėtų egzistuoti. Tačiau jie tai daro. Labiausiai masyvios žvaigždės yra nuo dešimčių iki šimto kartų didesnė už Saulės masę. Keletas retų hipergalų gali būti iki 300 žvaigždžių. Vis dėlto net šie monstrai yra toli nuo tų mišių rūšių, kurių prireiktų norint sukurti supermasyvią juodąją skylę. Trumpai tariant: norint sukurti supermasyvią juodąją skylę, reikia daug daugiau masės, nei yra net labiausiai supermassive žvaigždėse.
Taigi, jei šie objektai nėra sukurti tradiciškai pagal kitas juodąsias skyles, iš kur atsiranda pabaisų juodosios skylės? Pagrindinė idėja yra ta, kad jie suformavo kuo mažesnes juodąsias skylutes, kad galėtų statyti dideles. Galų gale, susidarius masėms, būtų sukurta supermasyvi juodoji skylė. Tai yra hierarchinė supermasyvios juodosios skylės pastatymo teorija. Yra keletas problemų, susijusių su šia teorija, nes jai reikia ištirti supermasyvių juodųjų skylių „tarpinę masę“. Jie būtų „tarp b žingsnių“ nuo mažesnių juodųjų skylių iki supermasyvių monstrų. Astronomai pradeda nustatyti daugiau iš jų ir nagrinėja jų ypatybes, kad užpildytų hierarchinės teorijos spragas.
Juodosios skylės, Didysis sprogimas ir Susijungimai
Kita pagrindinė teorija apie supermasyvių juodųjų skylių sukūrimą yra ta, kad jos susiformavo per pirmąsias akimirkas po Didysis sprogimas. Žinoma, ne viskas iki galo suprantama apie to laikotarpio sąlygas, norint išsiaiškinti, kokį vaidmenį atliko juodosios skylės ir kas paskatino jų susidarymą.
Stebimos žinomos supermasyvios ir vidutinės masės juodosios skylės rodo, kad susijungimo teorija greičiausiai yra paprasčiausias paaiškinimas. Seniausių, tolimiausių ir masiškiausių supermasyvių juodųjų skylių tyrimas, kvazarai konkrečiai rodo, kad yra įrodymų, kad daugelio galaktikų susiliejimas vaidino vaidmenį. Kai galaktikos susijungia, atrodo, kad ir jų juodosios skylės. Susijungimai vaidina svarbų vaidmenį formuojant šiandien matomas galaktikas, todėl prasminga, kad jų centrinės juodosios skylės gali ateiti į kelionę ir augti kartu su galaktikomis. Įdomu tai, kad kai tos juodosios skylės susilieja, jos išskiria daug energijos. Veiksmas taip pat skleidžia gravitacines bangas, kurias astronomai tik dabar gali išmatuoti.
Jei atsakymas yra susijungimai, tai iš dalies išsprendžia tarpinę juodųjų skylių problemą. Bet kuriuo atveju atsakymas dar nėra aiškus. Norint stebėti ir apibūdinti galaktikas ir juodąsias skyles, reikia nuveikti dar daug.
Mokslas mokslinėje fantastikoje
Grįžtant prie mokslinės fantastikos ir juodųjų skylių, yra savybių, visiškai palenkiančių rašytojų protą. Pasakojimai apie greičiau nei lengvos, tarpžvaigždinės kelionės ir laiko kelionė persmelkia mokslinės fantastikos romanus. Yra net teorijų, kad juodosios skylės yra vartai į alternatyvias visatas.
Ar yra įrodymų, patvirtinančių bet kurią iš šių idėjų? Tiesą sakant, taip, nors tik labai ekstremaliomis aplinkybėmis. Idėja panaudoti juodąsias skylutes kaip sliekus, kurie kažkaip sujungtų mus su kita visatos puse, kilo jau kelis dešimtmečius. Tai puiki ir išgalvota fantazija, kuri greičiausiai greitai netaps realybe.
Galimybės netgi buvo apskaičiuotos naudojant sunkią fiziką ir bendrasis reliatyvumas. Taigi teoriškai šie dalykai galėjo įvykti, kaip buvo parodyta 2014 m. Filme Tarpžvaigždinis. Su filmų kūrėjais dirbęs fizikas pateikė keletą teorinių idėjų, kurios palaikė filmą ir dirbo moksliškai. Tačiau reikiamos technologijos vis dar nėra ir reikia patenkinti daugybę specialių sąlygų. Bet kas žino - daugumos technologijų, kurias žmonės šiandien naudoja skrydžiui, metu taip pat buvo manoma, kad neįmanoma.
Greiti faktai
- Daugelio galaktikų, įskaitant Paukščių Taką, širdyse yra supermasyvios juodosios skylės.
- Kai kurios galaktikos, tokios kaip Andromedos galaktika, gali turėti daugiau nei vieną iš šių monstrų.
- Kai galaktikos susilieja, gali susilieti ir jų juodosios skylės.
- Supermasyviose juodosiose skylėse gali būti paslėpta iki milijardų žvaigždžių masių.
- Mūsų pačių „Pieno kelias“ turi didžiulę juodąją skylę, pavadintą Šaulys A *
Šaltiniai
- Mohon, Lee. „Supermasyvios juodosios skylės užauga jų galaktikos.“ NASA, NASA, vasario 15 d. 2018 m., Www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/supermassive-black-holes-are-outgrowing-their-galaxies.html.
- Saplakoglu, Yasemin. „Nukreipkite dėmesį į tai, kaip suformuotos superlaidžios juodos skylės“. Mokslinis amerikietis, Rugsėjo 29 d. 2017 m., Www.scationalamerican.com/article/zeroing-in-on-how-supermassive-black-holes-formed1/.
- „Supermasyvi juodoji skylė | COSMOS “. Astrofizikos ir superkompiuterijos centras, astronomija.swin.edu.au/cosmos/s/supermasyvi juodoji skylė.
Redagavo ir atnaujino Carolyn Collins Petersen.