Skolas enciklopēdija. Pirmais praktiskais pierādījums melno caurumu esamībai

Gan pagājušo gadsimtu zinātniekiem, gan mūsu laika pētniekiem lielākais kosmosa noslēpums ir melnais caurums. Kas slēpjas šajā fizikai pilnīgi nepazīstamajā sistēmā? Kādi likumi tur darbojas? Kā laiks paiet melnajā caurumā, un kāpēc no turienes nevar izkļūt pat gaismas kvanti? Tagad mēs, protams, mēģināsim no teorijas, nevis prakses viedokļa saprast, kas atrodas melnajā caurumā, kāpēc tas principā ir veidojies un pastāv, kā tas piesaista objektus, kas to ieskauj.

Vispirms aprakstīsim šo objektu

Tātad melnais caurums ir noteikts telpas apgabals Visumā. To nav iespējams izdalīt kā atsevišķu zvaigzni vai planētu, jo tā nav ne ciets, ne gāzveida ķermenis. Bez pamata izpratnes par to, kas ir laiks un kā šīs dimensijas var mainīties, nav iespējams saprast, kas atrodas melnā cauruma iekšpusē. Lieta tāda, ka šī teritorija nav tikai telpiska vienība. kas izkropļo gan trīs mums zināmās dimensijas (garumu, platumu un augstumu), gan laika skalu. Zinātnieki ir pārliecināti, ka horizonta reģionā (tā sauktajā zonā, kas ieskauj caurumu) laiks iegūst telpisku nozīmi un var virzīties gan uz priekšu, gan atpakaļ.

Apgūsim gravitācijas noslēpumus

Ja vēlamies saprast, kas atrodas melnajā caurumā, apskatīsim tuvāk, kas ir gravitācija. Tieši šī parādība ir galvenais, lai izprastu tā saukto “tārpu caurumu” būtību, no kurām pat gaisma nevar izkļūt. Gravitācija ir mijiedarbība starp visiem ķermeņiem, kuriem ir materiālais pamats. Šādas gravitācijas spēks ir atkarīgs no ķermeņu molekulārā sastāva, no atomu koncentrācijas, kā arī no to sastāva. Jo vairāk daļiņu sabrūk noteiktā telpas zonā, jo vairāk gravitācijas spēks. Tas ir nesaraujami saistīts ar teoriju lielais sprādziens, kad mūsu Visums bija zirņa lielumā. Tas bija maksimālas singularitātes stāvoklis, un gaismas kvantu uzplaiksnījuma rezultātā telpa sāka paplašināties, jo daļiņas atgrūda viena otru. Zinātnieki melno caurumu apraksta tieši pretēji. Kas ir iekšā tādā lietā saskaņā ar TBZ? Singularitāte, kas ir vienāda ar rādītājiem, kas raksturīgi mūsu Visumam tā dzimšanas brīdī.

Kā viela nonāk tārpu caurumā?

Pastāv uzskats, ka cilvēks nekad nespēs saprast, kas notiek melnā cauruma iekšpusē. Jo nokļuvis tur, viņu burtiski saspiedīs gravitācijas un gravitācijas spēks. Patiesībā tā nav gluži taisnība. Jā, patiešām, melnais caurums ir singularitātes reģions, kurā viss ir maksimāli saspiests. Bet tas nepavisam nav "kosmosa putekļu sūcējs", kas var iesūkt visas planētas un zvaigznes. Jebkurš materiālais objekts, kas atradīsies notikumu horizontā, pamanīs spēcīgu telpas un laika izkropļojumu (pagaidām šīs vienības stāv atsevišķi). Eiklīda ģeometrijas sistēma sāks darboties nepareizi, citiem vārdiem sakot, tās krustosies, un stereometrisko figūru kontūras vairs nebūs pazīstamas. Kas attiecas uz laiku, tas pakāpeniski palēnināsies. Jo tuvāk jūs nonāksit caurumam, jo ​​lēnāk pulkstenis griezīsies attiecībā pret Zemes laiku, bet jūs to nepamanīsit. Iekrītot tārpa caurumā, ķermenis nokritīs ar nulles ātrumu, bet šī vienība būs vienāda ar bezgalību. izliekums, kas pielīdzina bezgalīgo nullei, kas beidzot apstādina laiku singularitātes reģionā.

Reakcija uz izstaroto gaismu

Vienīgais objekts kosmosā, kas piesaista gaismu, ir melnais caurums. Kas tajā atrodas un kādā formā tas atrodas, nav zināms, taču tiek uzskatīts, ka tā ir piķa tumsa, ko nav iespējams iedomāties. Gaismas kvanti, nokļūstot tur, vienkārši nepazūd. To masa tiek reizināta ar singularitātes masu, kas to padara vēl lielāku un palielina. Tādējādi, ja tārpa caurumā ieslēdzat lukturīti, lai paskatītos apkārt, tas nespīd. Izstarotie kvanti pastāvīgi vairosies ar cauruma masu, un jūs, rupji sakot, tikai pasliktināsiet savu situāciju.

Melnie caurumi uz katra soļa

Kā mēs jau esam noskaidrojuši, veidošanās pamatā ir gravitācija, kuras lielums ir miljoniem reižu lielāks nekā uz Zemes. Precīzu priekšstatu par to, kas ir melnais caurums, pasaulei sniedza Karls Švarcšilds, kurš patiesībā atklāja pašu notikumu horizontu un neatgriešanās punktu, kā arī konstatēja, ka nulle singularitātes stāvoklī ir vienāda ar bezgalība. Pēc viņa domām, melnais caurums var veidoties jebkurā telpas punktā. Šajā gadījumā noteiktam materiālam objektam ar sfērisku formu jāsasniedz gravitācijas rādiuss. Piemēram, mūsu planētas masai jāiekļaujas viena zirņa tilpumā, lai tā kļūtu par melno caurumu. Un Saules diametram ar savu masu vajadzētu būt 5 kilometriem - tad tās stāvoklis kļūs vienskaitlis.

Jaunas pasaules veidošanās apvārsnis

Fizikas un ģeometrijas likumi lieliski darbojas uz zemes un iekšā kosmoss, kur telpa tuvojas vakuumam. Bet tie pilnībā zaudē savu nozīmi notikumu horizontā. Tāpēc no matemātiskā viedokļa nav iespējams aprēķināt, kas atrodas melnā cauruma iekšpusē. Attēli, ko varat iegūt, ja izliekat telpu saskaņā ar mūsu priekšstatiem par pasauli, iespējams, ir tālu no patiesības. Ir tikai konstatēts, ka laiks šeit pārvēršas par telpisku vienību un, visticamāk, esošajām dimensijām pievienojas vēl daži. Tas ļauj uzskatīt, ka melnā cauruma iekšpusē (foto, kā jūs zināt, to neparādīs, jo gaisma tur ēd pati sevi) veidojas pavisam citas pasaules. Šie Visumi var sastāvēt no antimatērijas, kas pašlaik zinātniekiem nav zināma. Ir arī versijas, ka neatgriešanās sfēra ir tikai portāls, kas ved vai nu uz citu pasauli, vai uz citiem mūsu Visuma punktiem.

Dzimšana un nāve

Daudz vairāk par melnā cauruma esamību ir tā radīšana vai izzušana. Sfēra, kas deformē telpu-laiku, kā jau noskaidrojām, veidojas sabrukšanas rezultātā. Tas varētu būt sprādziens lielas zvaigznes, divu vai vairāku ķermeņu sadursme telpā utt. Bet kā matērija, kurai teorētiski varēja pieskarties, kļuva par laika izkropļojumu sfēru? Puzle ir darbs, kas turpinās. Bet tam seko otrs jautājums – kāpēc šādas neatgriešanās sfēras pazūd? Un, ja melnie caurumi iztvaiko, tad kāpēc no tiem neizplūst gaisma un visa kosmiskā matērija, ko tie iesūc? Kad matērija singularitātes zonā sāk paplašināties, gravitācija pakāpeniski samazinās. Rezultātā melnais caurums vienkārši izšķīst, un tā vietā paliek parasta vakuuma kosmosa. No tā izriet vēl viens noslēpums – kur pazuda viss, kas tajā iekļuva?

Vai gravitācija ir mūsu laimīgas nākotnes atslēga?

Pētnieki ir pārliecināti, ka cilvēces enerģijas nākotni var veidot melnais caurums. Kas ir šīs sistēmas iekšienē, joprojām nav zināms, taču ir noskaidrots, ka notikumu horizontā jebkura matērija tiek pārveidota enerģijā, bet, protams, daļēji. Piemēram, cilvēks, atrodoties tuvu neatgriešanās punktam, atteiksies no 10 procentiem savas vielas pārstrādei enerģijā. Šis skaitlis ir vienkārši kolosāls, tas kļuva par sensāciju astronomu vidū. Fakts ir tāds, ka uz Zemes tikai 0,7 procenti matērijas tiek pārvērsti enerģijā.

Jā, tie pastāv. melnais caurums ir laika telpas apgabals, kurā gravitācijas lauks ir tik spēcīgs, ka pat gaisma nevar atstāt šo reģionu. Tas notiek, ja ķermeņa izmērs ir mazāks par tā gravitācijas rādiusu rg.

Kas tas ir?

Melnajiem caurumiem ir jārodas ļoti spēcīgu masu saspiešana, tādā gadījumā gravitācijas lauks palielinās tik spēcīgi, ka neizdala nekādu gaismu vai citu starojumu. Lai pārvarētu gravitāciju un izkļūtu no melnā cauruma, būtu nepieciešams otrais bēgšanas ātrums- vairāk gaismas. Bet saskaņā ar relativitātes teoriju neviens ķermenis nevar sasniegt ātrumu, kas lielāks par gaismas ātrumu. Tāpēc nekas nevar izlidot no melnā cauruma. No turienes arī informācija nevar nākt. Nav iespējams zināt, kas noticis ar kādu, kurš iekritis melnajā caurumā. Jau tuvu caurumiem telpas un laika īpašības krasi mainās.

Teorētiskā iespējamība par šādu telpas-laika apgabalu pastāvēšanu izriet no dažiem precīziem Einšteina vienādojumu risinājumiem. Vienkārši sakot, Einšteins paredzēja melno caurumu pārsteidzošās īpašības, no kuriem vissvarīgākā ir notikumu horizonta klātbūtne pie melnā cauruma. Saskaņā ar jaunākajiem novērojumu datiem melnie caurumi patiešām pastāv, un tiem ir pārsteidzošas īpašības. Melno caurumu esamība izriet no gravitācijas teorijas: ja šī teorija ir patiesa, tad melno caurumu esamība ir patiesa. Tāpēc apgalvojumi par melno caurumu pastāvēšanas tiešajiem pierādījumiem ir jāsaprot tādā nozīmē, ka tiek apstiprināti astronomiskie objekti, kas ir tik blīvi un masīvi, kā arī kuriem ir noteiktas citas novērojamas īpašības, ka tos var interpretēt kā melnos caurumus. vispārējās relativitātes teorijas. Turklāt par melnajiem caurumiem mēdz saukt objektus, kas strikti neatbilst iepriekš sniegtajai definīcijai, bet tikai savās īpašībās tuvojas šādam melnajam caurumam – piemēram, tās var būt sabrūkošas zvaigznes sabrukuma vēlīnās stadijās.

Nerotējošs melnais caurums

Melnajam caurumam, kas negriežas, notikuma horizonta rādiuss sakrīt ar gravitācijas rādiusu. Pie notikumu horizonta ārējam novērotājam laika ritējums apstājas. Kosmosa kuģis, kas tiek nosūtīts uz melno caurumu, no attāla novērotāja viedokļa nekad nešķērsos notikumu horizontu, bet nepārtraukti palēnināsies, tuvojoties tam. Viss, kas notiek zem notikumu horizonta, melnā cauruma iekšpusē, nav redzams ārējam novērotājam. Astronauts savā kuģī principā spēj iekļūt zem notikumu horizonta, taču viņš nespēs pārraidīt nekādu informāciju ārējam novērotājam. Tajā pašā laikā astronauts, kas brīvi nokrīt zem notikumu horizonta, visticamāk, redzēs citu Visumu un pat savu nākotni. Tas ir saistīts ar faktu, ka melnā cauruma iekšpusē telpas un laika koordinātas ir apgrieztas, un ceļošana telpā tiek aizstāta ar ceļošanu laikā.

Rotējošais melnais caurums

Tās īpašības ir vēl pārsteidzošākas. Viņu notikumu horizontam ir mazāks rādiuss, tas ir iegremdēts ergosfēras iekšienē - tādā laika telpas apgabalā, kurā ķermeņiem nepārtraukti jāpārvietojas, ķertiem virpulī. gravitācijas lauks rotējošs melnais caurums.
Šīs neparastās melno caurumu īpašības šķiet vienkārši fantastiskas, tāpēc to esamība dabā bieži tiek apšaubīta.

Melnais caurums bināro zvaigžņu sistēmā

Šajā gadījumā melnā cauruma sekas ir visizteiktākās, jo dubultā zvaigžņu sistēma viena zvaigzne ir spilgts milzis, bet otra ir melnais caurums. Gāze no milzu zvaigznes čaumalas plūst uz melno caurumu un griežas ap to, veidojot disku. Gāzes slāņi diskā spirālveida orbītā tuvojas melnajam caurumam un iekrīt tajā. Bet pirms nokļūšanas netālu no melnā cauruma robežas gāze tiek uzkarsēta ar berzi līdz milzīgai miljoniem grādu temperatūrai un izstaro rentgena diapazonā. Šo rentgenstaru emisiju izmanto, lai identificētu melnos caurumus bināro zvaigžņu sistēmās.

Secinājums

Tiek pieņemts, ka kompakto zvaigžņu kopu centros rodas masīvi melnie caurumi. Iespējams, rentgenstaru avots Cygnus zvaigznājā Cygnus X-1 ir šāds melnais caurums.

Astronomi neizslēdz, ka agrāk melnie caurumi varēja rasties Visuma izplešanās sākumā, tāpēc nav izslēgta arī ļoti mazu melno caurumu veidošanās.

Lielu skaitļu masas vērtības neitronu zvaigznes un melnie caurumi apstiprina A. Einšteina relativitātes teorijas pareģojumu pamatotību. IN pēdējos gados melnā cauruma hipotēzes problēma Visumā ir kļuvusi par novērojumu realitāti. Tas nozīmē kvalitāti jauns posms melno caurumu un to izpētē pārsteidzošas īpašības, ir cerība uz jauniem atklājumiem šajā jomā.

Jā, tie pastāv. melnais caurums ir laika telpas apgabals, kurā gravitācijas lauks ir tik spēcīgs, ka pat gaisma nevar atstāt šo reģionu. Tas notiek, ja ķermeņa izmērs ir mazāks par tā gravitācijas rādiusu rg.

Kas tas ir?

Melnajiem caurumiem ir jārodas ļoti spēcīgu masu saspiešana, tādā gadījumā gravitācijas lauks palielinās tik spēcīgi, ka neizdala nekādu gaismu vai citu starojumu. Lai pārvarētu gravitāciju un izkļūtu no melnā cauruma, būtu nepieciešams otrais bēgšanas ātrums- vairāk gaismas. Bet saskaņā ar relativitātes teoriju neviens ķermenis nevar sasniegt ātrumu, kas lielāks par gaismas ātrumu. Tāpēc nekas nevar izlidot no melnā cauruma. No turienes arī informācija nevar nākt. Nav iespējams zināt, kas noticis ar kādu, kurš iekritis melnajā caurumā. Jau tuvu caurumiem telpas un laika īpašības krasi mainās.

Teorētiskā iespējamība par šādu telpas-laika apgabalu pastāvēšanu izriet no dažiem precīziem Einšteina vienādojumu risinājumiem. Vienkārši sakot, Einšteins paredzēja melno caurumu pārsteidzošās īpašības, no kuriem vissvarīgākā ir notikumu horizonta klātbūtne pie melnā cauruma. Saskaņā ar jaunākajiem novērojumu datiem melnie caurumi patiešām pastāv, un tiem ir pārsteidzošas īpašības. Melno caurumu esamība izriet no gravitācijas teorijas: ja šī teorija ir patiesa, tad melno caurumu esamība ir patiesa. Tāpēc apgalvojumi par melno caurumu pastāvēšanas tiešajiem pierādījumiem ir jāsaprot tādā nozīmē, ka tiek apstiprināti astronomiskie objekti, kas ir tik blīvi un masīvi, kā arī kuriem ir noteiktas citas novērojamas īpašības, ka tos var interpretēt kā melnos caurumus. vispārējās relativitātes teorijas. Turklāt par melnajiem caurumiem mēdz saukt objektus, kas strikti neatbilst iepriekš sniegtajai definīcijai, bet tikai savās īpašībās tuvojas šādam melnajam caurumam – piemēram, tās var būt sabrūkošas zvaigznes sabrukuma vēlīnās stadijās.

Nerotējošs melnais caurums

Melnajam caurumam, kas negriežas, notikuma horizonta rādiuss sakrīt ar gravitācijas rādiusu. Notikuma horizontā ārējam novērotājam laika ritējums apstājas. Kosmosa kuģis, kas nosūtīts uz melno caurumu, no attāla novērotāja viedokļa nekad nešķērsos notikumu horizontu, bet nepārtraukti palēninās, tuvojoties tam. Viss, kas notiek zem notikumu horizonta, melnā cauruma iekšpusē, nav redzams ārējam novērotājam. Astronauts savā kuģī principā spēj iekļūt zem notikumu horizonta, taču viņš nespēs pārraidīt nekādu informāciju ārējam novērotājam. Tajā pašā laikā astronauts, kas brīvi nokrīt zem notikumu horizonta, visticamāk, redzēs citu Visumu un pat savu nākotni. Tas ir saistīts ar faktu, ka melnā cauruma iekšpusē telpas un laika koordinātas ir apgrieztas, un ceļošana telpā tiek aizstāta ar ceļošanu laikā.

Rotējošais melnais caurums

Tās īpašības ir vēl pārsteidzošākas. Viņu notikumu horizontam ir mazāks rādiuss, tas ir iegremdēts ergosfēras iekšienē - laika telpas apgabalā, kurā ķermeņiem nepārtraukti jāpārvietojas, noķertiem rotējoša melnā cauruma virpuļgravitācijas laukā.
Šīs neparastās melno caurumu īpašības šķiet vienkārši fantastiskas, tāpēc to esamība dabā bieži tiek apšaubīta.

Melnais caurums bināro zvaigžņu sistēmā

Šajā gadījumā melnā cauruma sekas ir visizteiktākās, jo Bināro zvaigžņu sistēmā viena zvaigzne ir spilgts milzis, bet otra ir melnais caurums. Gāze no milzu zvaigznes čaumalas plūst uz melno caurumu un griežas ap to, veidojot disku. Gāzes slāņi diskā spirālveida orbītā tuvojas melnajam caurumam un iekrīt tajā. Bet pirms nokļūšanas netālu no melnā cauruma robežas gāze tiek uzkarsēta ar berzi līdz milzīgai miljoniem grādu temperatūrai un izstaro rentgena diapazonā. Šo rentgenstaru emisiju izmanto, lai identificētu melnos caurumus bināro zvaigžņu sistēmās.

Secinājums

Tiek pieņemts, ka kompakto zvaigžņu kopu centros rodas masīvi melnie caurumi. Iespējams, rentgenstaru avots Cygnus zvaigznājā Cygnus X-1 ir šāds melnais caurums.

Astronomi neizslēdz, ka agrāk melnie caurumi varēja rasties Visuma izplešanās sākumā, tāpēc nav izslēgta arī ļoti mazu melno caurumu veidošanās.

Liela skaita neitronu zvaigžņu un melno caurumu masas apstiprina A. Einšteina relativitātes teorijas pareģojumu pamatotību. Pēdējos gados melnā cauruma hipotēzes problēma Visumā ir kļuvusi par novērojumu realitāti. Tas nozīmē kvalitatīvi jaunu posmu melno caurumu un to apbrīnojamo īpašību izpētē, un šajā jomā ir cerība uz jauniem atklājumiem.

Kopš brīža, kad melno caurumu teorija tika formulēta ar izcilu zinātnieku kolektīva prāta spēku visā pasaulē, pati iespēja pastāvēt neatšķirami. kosmoss gravitācijas lamatas uzbudināja zinātnieku prātus. Vēl nesen tika uzskatīts, ka melnie caurumi ir nelokāmi vientuļi, kas nespēj mierīgi sadzīvot ar saviem līdzcilvēkiem, taču no astrofizikas viedokļa neticami senas zvaigžņu kopas atklāšana, kurā ietilpst simtiem melno caurumu, šo pamatos atspēkoja. ideja.

Melnie caurumi ir ieguvuši slavu kā viens no vispretrunīgākajiem un noslēpumainākajiem objektiem Visumā. Šos neticami masīvos kosmosa briesmoņus, kas nelaiž ārā pat gaismu no saviem izturīgajiem gravitācijas taustekļiem, ir gandrīz neiespējami atklāt un līdz ar to arī izpētīt. Melnais caurums kļūst “redzams” tikai tad, kad tas izvēlas un absorbē savu nākamo upuri. Tieši šajā brīdī tiek novērota zvaigžņu un starpzvaigžņu vielas anomāla uzvedība, ko pavada gravitācijas viļņu uzliesmojumi un spēcīgs rentgena starojums, kas ļauj atklāt caurumu.

SOLI TĀRĀK NO PASĀKUMA HORIZONTA

Līdz šai dienai astrofiziķi nav spējuši vienoties par melno caurumu dabu. Saskaņā ar vienu no populārajām teorijām, supernovas sprādziena, tas ir, diezgan masīvas zvaigznes nāves laikā, gravitācijas saspiešana sasniedz tādus apmērus, ka mirušās zvaigznes matērija sāk sabrukt, sarauties virzienā uz centru, veidojot tādu punktu. augsts blīvums un masa, ka visi fizikas likumi tajā tiek atcelti. Veidojas singularitāte spējīgs uz spēku Gravitācijas ietekme vien ne tikai absorbē pievilkšanas zonā noķerto vielu, bet arī saliek apkārtējo telpu un maina pašu laika plūsmu. Tāpēc viena no mūsdienās vispārpieņemtajām definīcijām melno caurumu apraksta kā neticami blīvu telpas-laika reģionu, kam piemīt tik spēcīga gravitācijas pievilcība, ka neviena daļiņa nevar izkļūt ārpus tās robežas, ko sauc par notikumu horizontu.

Kā jau minēts, zinātnieki var spriest par melnajos caurumos notiekošos procesus tikai pēc caurumos absorbēto objektu starojuma stāvokļa, savukārt miera stāvoklī šie kosmosa dzīlēs slēptie superblīvie ķermeņi novērotājam paliek pilnībā neatšķirami. Pirmie pierādījumi par melno caurumu esamību tika iegūti, novērojot sakarsētu gāzu un “dejojošo” zvaigžņu gaismas disku rotāciju, kuras bez redzama iemesla sāka strauji griezties iegarenās orbītās ap šķietami tukšu kosmosa reģionu. .

Mūsdienu zinātne nezina citu šādu objektu, kas spēj griezt, karsēt, sasmalcināt un apgriezt neiedomājamas vielas masas. Tie ir supermasīvie melnie caurumi, kas slēpjas galaktiku sirdīs un, iespējams, spilgtākie Visuma objekti - kvazāri.

Tomēr melno caurumu izcelsme ir atsevišķa, rūpīgāka apsvēruma vērta, jo īpaši tāpēc, ka zinātnieki nav spējuši atklāt visas šī procesa detaļas. Mūsdienās pētnieki pat nevar vienoties par to, kas patiesībā ir melnie caurumi . melnais caurums- izolēts objekts, bezgalīgi sabrūkoša zvaigzne vai īpašs kosmosa reģions. Turklāt: astrofiziķiem nav neapstrīdamu pierādījumu par tādu objektu esamību, kuriem ir melno caurumu īpašības, jo tas ir tieši atkarīgs no postulātu pareizības. mūsdienu teorija smagums. Bet, kā liecina prakse, cilvēku idejas par Visuma likumiem nav autoritāte melnajiem caurumiem.

PARADĪZES PUTNA ZVAIGZNĀJĀ SIMTIEM MELNO CETURU

Šā gada rudens sākumā Surrey Universitātes () pētnieki paziņoja par neticamu simtiem melno caurumu koncentrāciju lodveida zvaigžņu kopā NGC 6101 no Paradīzes putna zvaigznāja no astrofizikas viedokļa. . Mēs piekrītam, ka “sociālo” melno caurumu grupas atklāšana, visticamāk, neatstās pienācīgu iespaidu uz cilvēku, kas ir tālu no zinātnes, taču zinātniekiem šis atklājums bija patiesi šokējošs.

Saskaņā ar tradicionālo uzskatu sistēmās, kas ietver daudzas melno caurumu kopas, var rasties liels skaits masīvas zvaigznes, kas atrodas salīdzinoši nelielā attālumā viena no otras pēc kosmiskajiem standartiem un veidojušās aptuveni vienā laikā. Sakarā ar lielo vienai “paaudzei” piederošo zvaigžņu koncentrāciju un aptuveni vienādu sistēmas elementu kustības ātrumu kosmosā šādās kopās, masīvu zvaigžņu pārvēršanās process supernovās notiek gandrīz sinhroni, kas noved pie gāzu izmešanas. un melnie caurumi ārpus kopas. Taču veidojums Paradīzes putna zvaigznājā, šķiet, nevēlas iekļauties standarta modelī.

Izrādās, ka lodveida zvaigžņu kopās, piemēram, NGC 6101, var būt simtiem zvaigžņu masas melno caurumu, lai gan tas neietekmē paša veidojuma struktūru.

JAUNIE “Izstumtie”

Melno caurumu noteikšanu attālos reģionos padarīja iespējamu 2013. gada atklājums, kurā astronomi spēja noteikt cauruma klātbūtni pēc starojuma, kas tika izstarots tā “ēdienreizes” laikā, kad zvaigzne pavadone atdeva savu vielu melnajam caurumam. NGC 6101 gadījumā astrofiziķu uzmanību īpaši piesaistīja līdzīga zvaigžņu uzvedība un klātbūtne. liels daudzums tā sauktās negodīgās zvaigznes Standarta lodveida kopās lielākā daļa zvaigžņu ir izvietotas tuvāk veidojuma centram, bet Paradīzes putnu kopā ir vērojama pretēja shēma.

"Melnos caurumus nevar redzēt caur teleskopu, jo fotoni vienkārši fiziski nevar no tiem izkļūt," saka viens no atklājuma autoriem Mikloss Poitens. "Lai atrastu šos objektus, mums bija jānovēro, kā to pievilcība ietekmē redzamās matērijas uzvedību ap tiem. Šo efektu novērojumi un aprēķini ir palīdzējuši mums saprast, kur atrodas melnie caurumi, un tādējādi atrast to, ko nevar redzēt.

BNGC61Q1, daudzas zvaigznes atrodas sistēmas perifērijā, savukārt lodveida klastera standarta modelis, kā mēs jau zinām, prasa, lai zvaigžņu koncentrācija no centra uz nomalēm vienmērīgi samazinātos. Netipiski nelielais zvaigžņu skaits kopas centrā norāda uz lielu “negodīgo” zvaigžņu klātbūtnes procentuālo daļu, ko nes ārējie spēki no kosmosa apgabaliem, kur tās veidojās. “Neliešu” parādīšanās norāda uz spēcīgu gravitācijas lauku klātbūtni: ar neapbruņotu aci neredzama avota trieciens liek zvaigznēm pamest savas ierastās dzīvotnes un doties pa nestabilu trajektoriju, papildinot vielas rezerves, lai atbalstītu kodolsintēzi. citu zvaigžņu enerģijas izmaksas.

Šis parasto zvaigžņu un “negodīgo” zvaigžņu izkliedētais izplatības veids ir raksturīgākais jaunām zvaigžņu kopām, lai gan pētāmā reģiona vecums ir aptuveni 13 miljardi gadu.

Izpētījuši no dzimtajiem reģioniem atrauto zilo atrašanās vietu<изгоев» по отношению к нормальным звёздам, астрофизики построили гипотетическую модель перемещения звезд Б системе за период её существования. Согласно полученным в ходе моделирования данным, подобная организация звёздного скопления возможна лишь в том случае, если NGC населена невероятным количеством чёрных дыр небольшой массы, которые силой своего воздействия перераспределяют объекты в скоплении» Кроме того, скорости перемещения блуждающих объектов указывают на то, что в NGC 6101 соседствуют звёзды как минимум двух поколений, что, как выяснилось, является частным проявлением воздействия сил притяжения.

Šis atklājums lika secināt, ka šādas melno caurumu kopas ne tikai pastāv, kas principiāli atspēko iepriekš veiktos aprēķinus, bet arī ir galvenās melno caurumu ražošanas “rūpnīcas”.

TĀLĀKĀS PERSPĒKAS

Surrey universitātes darbinieku atklājuma galvenā vērtība nav tikai melno caurumu grupu pastāvēšanas fakts, kas spēja izturēt supernovas sprādzienu spēku, neizkliedējoties pa novērojamo telpu. Un tā nav pat unikāla iespēja izpētīt zvaigžņu un netipisku lodveida kopu dzīves cikla dinamiku.

Habla kosmiskais teleskops, iespējams, pirmo reizi ir sniedzis skaidrus pierādījumus par melno caurumu esamību. Viņš novēroja matērijas pazušanu, kas iekrīt melnā cauruma darbības zonā aiz tā sauktā “notikumu horizonta”.

Novērotie vājie gaismas impulsi no karstas gāzes plūsmām ultravioletajā spektrā izbalēja un pēc tam pazuda, veidojot virpuli ap masīvu, kompaktu objektu ar nosaukumu Cygnus XR-1. Šis krišanas mehānisms, kas ir līdzīgs, piemēram, ūdenim, kas nokrīt ūdenskrituma malā, atbilst skaidrai analoģijai ar teorētiskiem aprēķiniem par vielas iekrišanu melnajā caurumā.

Notikumu horizonts ir telpas apgabals, kas ieskauj melno caurumu, kurā matērija nekad nevarēs atstāt šo reģionu un iekritīs melnajā caurumā. Gaisma joprojām var pārvarēt milzīgo gravitācijas spēku un izsūtīt pēdējās plūsmas no izzūdošās matērijas, taču tikai uz īsu laiku, līdz krītošā matērija nonāk tā sauktajā singularitātes zonā, aiz kuras pat gaisma vairs nevar tikt. .

Saskaņā ar labi zināmajām teorijām nevienam citam astronomiskam objektam, izņemot melno caurumu, nevar būt notikumu horizonta zona.

Melnie caurumi tika identificēti, novērojot tajos esošo zvaigžņu gāzes masu absorbcijas (plūsmas) modeļus. Novērtējot, cik daudz masas nonāk nelielā kosmosa reģionā, mēs varam noteikt, cik daudz vietas aizņem melnais caurums un tā masu.

Neviens nekad nav redzējis, ka matērija, kas jau ir nonākusi notikumu horizontā, iekrīt melnajā caurumā. Parasti tika novērots vienkāršas vielas plūsmas attēls no zvaigznes, kas atrodas blakus melnajam caurumam. Tajā pašā laikā melnais caurums bija pilnībā sfēriski ieskauts plūstošas ​​gāzes masā un pēc izskata atgādināja mazu zvaigzni, bet izstaro gaismu spektrā, kas tuvs ultravioletajam starojumam vai neitronos.

Šis noslēpums diezgan ilgu laiku tika slēpts no sabiedrības. Zinātnieki nodarbojās ar šo datu rūpīgu analīzi un pārbaudi.

Pats Habls, protams, neredzēja notikumu horizonta zonu – šis ir pārāk mazs kosmosa reģions tādā attālumā, lai to novērtētu. Habls izmērīja haotiskas svārstības ultravioletajā gaismā no verdošās gāzes, kas ieslodzīta melnā cauruma gravitācijas ietekmē. Habls iemūžināja unikālus "sabrukušo impulsu vilcienu" mirkļus, kas ļoti ātri novājinājās.

Šis mehānisms atbilst vispārpieņemtajai zinātnieku prognozētajai teorijai: kad matērija nokrīt tuvu notikumu horizontam, tās gaisma ātri aptumšojas, jo jo tuvāk melnā cauruma centram, jo ​​spēcīgāks gravitācijas spēks un garāki kļūst viļņi, pakāpeniski. pārejot no ultravioletā spektra uz neitronu, un pēc tam pilnībā izzūd. Šo efektu sauc par "sarkano nobīdi".

Novērotais krītošā materiāla fragments pazuda no Habla teleskopa redzes lauka, pirms tas faktiski sasniedza notikumu horizontu. Habla ātrais fotometrs ņem gaismas impulsus ar ātrumu 100 000 mērījumu sekundē. Habla ultravioletā izšķirtspēja ļāva redzēt vāju krītošā materiāla mirgošanu 1000 jūdžu attālumā no notikuma horizonta.

Dinamiskie modeļi jau iepriekš ir paredzējuši, ka Cygnus XR-1 ir melnais caurums. Gāze nevar tieši iekrist tajā, piemēram, grāvī, bet veido virpuli saplacināta spirālveida diska formā.