Neohrožený vesmír je plný tajemství, hádanek a paradoxů. Navzdory skutečnosti, že moderní věda učinila obrovský skok v průzkumu vesmíru, mnoho v tomto obrovském světě zůstává nepochopitelné pro lidské vnímání světa. Víme hodně o hvězdách, mlhovinách, klastrech a planetách. Nicméně, v nesmírnosti vesmíru existují takové objekty, jejichž existenci můžeme jen odhadnout. Například o černých dírách víme jen málo. Základní informace a znalosti o povaze černých děr jsou postaveny na předpokladech a předpokladech. Astrofyziké, jaderní vědci se s touto otázkou potýkají více než dvanáct let. Co je černá díra v prostoru? Jaká je povaha těchto objektů?
Když už mluvíme o černých dírách v jednoduchém jazyce
Chcete-li si představit, jak vypadá černá díra, postačí, abyste viděli ocas vlaku do tunelu. Signální světla na posledním vozu, jak vlak jde hlouběji do tunelu, se zmenší, dokud zcela nezmizí z pohledu. Jinými slovy, to jsou objekty, kde kvůli monstrózní přitažlivosti zmizí i světlo. Elementární částice, elektrony, protony a fotony nejsou schopny překonat neviditelnou bariéru, spadají do černé propasti neexistující, proto se taková díra v prostoru nazývala černá. Není tam ani nejmenší světelná plocha, pevná temnota a nekonečno. Co je na druhé straně černé díry, není známo.
Tento prostorový vysavač má obrovskou gravitaci a je schopen absorbovat celou galaxii se všemi klastry a superkluzem hvězd, s mlhovinami as temnou hmotou, která se bootuje. Jak je to možné? Zbývá jen hádat. Zákony fyziky, které jsou v našem případě známy, se od sebe oddělují na švech a neposkytují vysvětlení pro probíhající procesy. Podstatou paradoxu je, že v této části vesmíru je gravitační interakce těl určována jejich hmotností. Proces absorpce jedním předmětem druhého není ovlivněn jejich kvalitativním a kvantitativním složením. Částice, které dosáhly kritického množství v určité oblasti, vstupují do jiné úrovně interakce, kde se gravitační síly stávají silami přitažlivosti. Tělo, předmět, látka nebo látka pod vlivem gravitace se začínají zmenšovat a dosahují obrovské hustoty.
Přibližně se tyto procesy vyskytují během tvorby neutronové hvězdy, kde jsou hvězdné hmoty pod vlivem vnitřní gravitace komprimovány v objemu. Volné elektrony se spojují s protony za vzniku elektricky neutrálních částic - neutronů. Hustota této látky je obrovská. Částky záležitostí velikosti rafinovaného cukru mají váhu miliardy tun. Zde je vhodné připomenout obecnou teorii relativity, kde prostor a čas jsou spojité veličiny. V důsledku toho nemůže být kompresní proces zastaven do poloviny, a proto nemá žádný limit.
Potenciálně, černá díra vypadá jako díra, ve které může dojít k přechodu z jednoho segmentu do jiného. Současně se změní vlastnosti prostoru a času a zkroutí se do časoprostoru. Do spodní části této cesty se dostanete a každá věc spadá do kvant. Co je na druhé straně černé díry, tato obří díra? Možná existuje i jiný prostor, kde platí jiné zákony a čas protéká opačným směrem.
V kontextu teorie relativity je teorie černé díry následující. Bod prostoru, kde gravitační síly vymačkaly nějakou záležitost na mikroskopickou velikost, má obrovskou sílu přitažlivosti, jejíž velikost se zvětšuje až k nekonečnu. Zobrazí se krátký čas a prostor se ohne a uzavírá v jednom bodě. Objekty pohlcené černou dírou nejsou schopny odolat síle tohoto monstrózního vysavače. Dokonce i rychlost světla, kterou mají kvantové, neumožňuje elementárním částicám překonat sílu přitažlivosti. Každé tělo, které se dostalo do takového bodu, přestává být hmotným objektem, spojeným s bublinou vesmírného času.
Černé díry ve vědě
Pokud se ptáte, jak se tvoří černé díry? Určitá odpověď nebude. Ve vesmíru existuje mnoho paradoxů a rozporů, které nelze vysvětlit z hlediska vědy. Einsteinova teorie relativity umožňuje pouze teoreticky vysvětlit povahu těchto objektů, avšak v tomto případě kvantová mechanika a fyzika mlčí.
Snažím se vysvětlit procesy, které probíhají zákony fyziky, bude vypadat takto: Objekt je vytvořen jako výsledek kolosální gravitační kontrakce masivního nebo supermasivního kosmického těla. Tento proces má vědecký název - gravitační kolaps. Termín "černá díra" byl poprvé zněl ve vědecké komunitě v roce 1968, kdy se americký astronom a fyzik John Wheeler pokusili vysvětlit stav hvězdného kolapsu. Podle jeho teorie dochází k prostorovému a časovému ponoření na místo masivní hvězdy vystavené gravitačnímu kolapsu, v němž působí neustále rostoucí komprese. Všechno, z čeho byla hvězda vyrobena, jde sama dovnitř.
Toto vysvětlení nám umožňuje dospět k závěru, že povaha černých děr není v žádném případě spojena s procesy, které se vyskytují ve vesmíru. Všechno, co se děje uvnitř tohoto objektu, v žádném případě neodráží okolní prostor jedním "VUT". Gravitační síla černé díry je tak silná, že ohýbá prostor a nutí galaxie otáčet kolem černých děr. Proto je zřejmé, proč galaxie mají formu spirál. Jak dlouho bude trvat, než obrovská galaxie Mléčné dráhy zmizí do propasti supermasivní černé díry, není známa. Zvláštní je skutečnost, že černé díry se mohou vyskytovat v jakémkoli místě ve vesmíru, kde jsou pro to vytvořeny ideální podmínky. Takový záhyb času a prostoru eliminuje obrovské rychlosti, se kterými se hvězdy otáčejí a pohybují v prostoru galaxie. Čas v černé díře proudí v jiné dimenzi. Uvnitř této oblasti nejsou žádné zákony gravitace interpretovatelné z hlediska fyziky. Tento stav se nazývá singularita černé díry.
Černé díry nevykazují žádné vnější identifikační značky, jejich existence může být posuzována chováním jiných vesmírných objektů postižených gravitačními poli. Celý obraz boje o život a smrt se odehrává na hranici černé díry, která je pokryta membránou. Tento imaginární povrch trychtýře se nazývá "horizont události". Všechno, co vidíme na této hranici, je hmotné a hmotné.
Scénáře černé díry
Rozvíjením teorie Johna Wheelera můžeme konstatovat, že tajemství černých děr pravděpodobně není v procesu jeho utváření. Tvorba černé díry je důsledkem kolapsu neutronové hvězdy. Navíc hmotnost takového objektu musí třikrát nebo vícekrát překročit hmotnost Slunce. Neutronová hvězda se zmenšuje, dokud se její vlastní světlo už nedokáže zbavit těsného objetí gravitace. Existuje limitová hranice ve velikosti, na kterou se hvězda může zmenšit a vzniká černá díra. Tento poloměr se nazývá gravitační poloměr. Masivní hvězdy v poslední fázi jejich vývoje by měly mít gravitační poloměr několika kilometrů.
Dnes vědci získali nepřímý důkaz přítomnosti černých děr v tuctu binárních hvězd rentgenových paprsků. Různé hvězdy, pulsar nebo burštář nemají pevný povrch. Navíc jejich hmotnost je větší než hmotnost tří Slun. Současný stav vesmíru v souhvězdí Cygnus - rentgenová hvězda Cygnus X-1 umožňuje sledovat formování těchto zvědavých objektů.
Na základě výzkumných a teoretických předpokladů dnes ve vědě existují čtyři scénáře pro tvorbu černých hvězd:
- gravitační kolaps masivní hvězdy v závěrečné fázi jejího vývoje;
- zhroucení centrální oblasti galaxie;
- vznik černých děr v procesu Velkého třesku;
- tvorba kvantových černých děr.
První scénář je nejrealističtější, ale počet černých hvězd, které dnes známe, přesahuje počet známých neutronových hvězd. A věk vesmíru není tak velký, že tolik masivních hvězd může projít celým procesem evoluce.
Druhý scénář má právo na život a existuje živý příklad - supermasivní černá díra Střelec A *, zasazený do středu naší galaxie. Hmotnost tohoto objektu je 3,7 hmotností slunce. Mechanismus tohoto scénáře je podobný scénáři gravitačního kolapsu s jediným rozdílem, že mezihvězdný plyn, spíše než hvězda, podléhá kolapsu. Pod vlivem gravitačních sil se plyn stlačuje na kritickou hmotnost a hustotu. V kritickém okamžiku se hmota rozpadá na kvantu a tvoří černou díru. Nicméně tato teorie je pochybná, neboť nedávno astronomové na Columbia University identifikovali satelitní satelity A * s černými dírami. Ukázalo se, že jsou spousty malých černých děr, které byly pravděpodobně vytvořeny jiným způsobem.
Třetí scénář je více teoretický a souvisí s existencí teorie velkého třesku. V době vzniku vesmíru došlo k kolísání části hmoty a gravitačních polí. Jinými slovy, procesy proběhly jiným způsobem, nesouvisely se známými procesy kvantové mechaniky a jaderné fyziky.
Druhý scénář je zaměřen na fyziku jaderného výbuchu. V krehkých hmotách v procesu jaderné reakce pod vlivem gravitačních sil dochází k výbuchu, na jejímž místě vzniká černá díra. Hmota exploduje dovnitř a absorbuje všechny částice.
Existence a vývoj černých děr
S přibližnou představou o povaze takových zvláštních vesmírných objektů je něco zajímavého. Jaké jsou skutečné rozměry černých děr, jak rychle rostou? Velikost černých děr je určena jejich poloměrem gravitace. U černých děr je poloměr černé díry určen hmotností a nazývá se poloměr Schwarzschild. Například pokud objekt má hmotnost rovnající se hmotnosti naší planety, potom je poloměr Schwarzschildu v tomto případě 9 mm. Naše hlavní tělo má poloměr 3 km. Průměrná hustota černé díry vytvořené na místě hvězdy s hmotností 108 hmotností slunce bude blízko hustoty vody. Poloměr tohoto vzdělávání bude 300 milionů kilometrů.
Je pravděpodobné, že takové obří černé díry se nacházejí ve středu galaxií. K dnešnímu dni je známo 50 galaxií, jejichž středem jsou velké dočasné a prostorové studny. Hmotnost takových obrů je miliardy hmotností Slunce. Člověk si dokáže představit, co má taková díra kolosální a obrovská síla přitažlivosti.
Pokud jde o malé otvory, jedná se o mini-objekty, jejichž poloměr dosahuje nevýznamných hodnot, pouze 10 ² cm. Hmotnost takové drtiče je 10 gramů. Takové útvary vznikly v době Velkého třesku, avšak s časem se zvětšovaly a dnes se ve vesmíru chovají jako monstra. Podmínky, za kterých došlo k vytvoření malých černých děr, dnes se vědci pokoušejí obnovit v suchozemských podmínkách. Pro tyto účely se experimenty provádějí v elektronických sběračkách, kterými se elementární částice zrychlují na rychlost světla. První pokusy umožnily získat v laboratorních podmínkách kvarkovo-gluonovou plazmovou látku, která existovala na počátku vzniku vesmíru. Takové experimenty naznačují, že černá díra na Zemi je otázkou času. Další věc je, zda se takový úspěch lidské vědy změní v katastrofu pro nás a pro naši planetu. Tím, že vytvoříme umělou černou díru, můžeme otevřít Pandorinu krabici.
Nedávné pozorování jiných galaxií umožnily vědcům objevovat černé díry, jejichž velikost přesahuje všechny předpokládané očekávání a předpoklady. Evoluce, ke které dochází s těmito objekty, nám umožňuje lépe porozumět tomu, jak se množí černé díry, jaký je její skutečný limit. Vědci dospěli k závěru, že všechny známé černé díry vzrostly na 13-14 miliard let. Rozdíl ve velikosti je způsoben hustotou okolního prostoru. Pokud má černá díra dostatek potravy v dosahu gravitace, roste jako kvasnice a dosahuje množství stovek a tisíc slunečních hmot. Proto jsou gigantické rozměry takových objektů umístěných ve středu galaxií. Masivní hvězdokupy, obrovské množství mezihvězdného plynu jsou hojné jídlo pro růst. Když se galaxie slučují, černé díry se mohou spojit a tvoří nový supermasivní objekt.
Podle analýzy evolučních procesů je obvyklé rozlišit dvě třídy černých děr:
- objekty s hmotností 10 násobek sluneční hmoty;
- masivní předměty, jejichž hmotnost je stovky tisíc, miliardy slunečních mas.
Tam jsou černé díry s průměrnou střední hmotností 100-10 tisíc násobek hmotnosti Slunce, ale jejich povaha je stále neznámá. Na galaxii je přibližně jeden takový objekt. Studium rentgenových hvězd umožnilo nalézt dva středně velké černé díry najednou ve vzdálenosti 12 milionů světelných let v galaxii M82. Hmotnost jednoho objektu se pohybuje v rozmezí 200 až 800 slunečních hmot. Další objekt je mnohem větší a má hmotnost 10-40 tisíc slunečních hmot. Osud těchto objektů je zajímavý. Jsou umístěny v blízkosti hvězdných klastrů a postupně se přitahují k supermasivní černé díře umístěné ve střední části galaxie.
Naše planeta a černé díry
Navzdory hledání stopy o černých dírách je vědecký svět znepokojen místem a rolí černé díry v osudu galaxie Mléčné dráhy a zejména v osudu planety Země. Záhyb času a prostoru, který existuje ve středu Mléčné dráhy, postupně pohlcuje všechny objekty kolem sebe. Milióny hvězd a miliardy tun mezihvězdného plynu byly již absorbovány do černé díry. Časem se linka dostane do náruče Cygnus a Strelec, v němž je umístěna Sluneční soustava a která jezdila na vzdálenost 27 000 světelných let.
Další nedaleká supermasivní černá díra se nachází v centrální části galaxie Andromeda. Je to asi 2,5 milionu světelných let od nás. Je pravděpodobné, že dokud náš předmět Střelec A * nevráti svou vlastní galaxii, měli bychom očekávat sloučení dvou sousedních galaxií. Proto vznikne spojení dvou supermasivních černých děr do jednoho celku, strašného a monstrózního.
Úplně něco jiného - malé černé díry. Absorpce planety Země je docela černá díra s poloměrem pár centimetrů. Problémem je, že přirozeně je černá díra zcela neosobním předmětem. Z jeho lůna nevyzařuje žádné záření ani záření, proto je obtížné takový záhadný objekt spatřit. Pouze v blízkém dosahu zjistíme zakřivení pozadí, což naznačuje, že v této oblasti vesmíru existuje prostorová díra.
Do dnešního dne vědci zjistili, že černá díra nejblíže k Zemi je objekt V616 Monocerotis. Monstrum se nachází 3000 světelných let od našeho systému. Ve velikosti je to velká forma, její hmotnost je 9-13 slunečních hmot. Dalším blízkým objektem, který ohrožuje náš svět, je černá díra Gygnus X-1. S tímto monstrem jsme odděleni vzdáleností 6000 světelných let. Černé díry zjištěné v našem okolí jsou součástí binárního systému, tj. existují v těsné blízkosti hvězdy, která napájí nenasytný objekt.
Závěr
Existence takových záhadných a tajemných předmětů jako černé díry nás samozřejmě přivádí k tomu, abychom byli na stráži. Nicméně všechno, co se děje s černými dírami, se děje poměrně zřídka, když vezmeme v úvahu věk vesmíru a obrovské vzdálenosti. Po dobu 4,5 miliard let je solární systém v klidu, existující podle zákonů, které jsou nám známy. Během této doby se nic takového neobjevilo, ani nebyl prostor zkreslený ani záhyby času poblíž sluneční soustavy. Pravděpodobně pro to neexistují žádné vhodné podmínky. Ta část Mléčné dráhy, ve které sídlí hvězdný systém Slunce, je klidnou a stabilní částí vesmíru.
Vědci předpokládají, že vzhled černých děr není náhodný. Takové předměty hrají ve vesmíru úlohu řádníků, kteří zničí nadbytek kosmických těl. Pokud jde o osud samotných netvůr, jejich vývoj ještě není zcela pochopen. Существует версия, что черные дыры не вечны и на определенном этапе могут прекратить свое существование. Уже ни для кого не секрет, что такие объекты представляют собой мощнейшие источники энергии. Какая это энергия и в чем она измеряется - это другое дело.
Стараниями Стивена Хокинга науке была предъявлена теория о то, что черная дыра все-таки излучает энергию, теряя свою массу. В своих предположениях ученый руководствовался теорией относительности, где все процессы взаимосвязаны друг с другом. Ничего просто так не исчезает, не появившись в другом месте. Любая материя может трансформироваться в другую субстанцию, при этом один вид энергии переходит на другой энергетический уровень. Так, может быть, обстоит дело и с черными дырами, которые являются переходным порталом, из одного состояния в другое.
