Црна рупа: шта је унутра? Занимљиве чињенице и истраживања

Црне рупе су међу најневероватнијим и истовремено застрашујућим објектима нашег Универзума. Они настају у тренутку када звезде, које имају огромну масу, завршавају нуклеарно гориво. Нуклеарна реакције се заустављају и светла се почињу хладити. Тело звезде се скупља под дејством гравитације и постепено почиње да привлачи мање објекте себи, претварајући се у црну рупу.

Фирст студиес

Наука је почела да проучава црне рупе не тако давно, упркос чињеници да су се основни концепти њиховог постојања развили у прошлом веку. Концепт “црне рупе” је 1967. године увео Ј. Вхеелер, иако је закључак да се ти објекти неизбјежно јављају током колапса масивних звијезда направљен 1930-их. Све унутар црне рупе - астероиди, светло које је апсорбовала комета - једном се приближило границама овог мистериозног објекта и није их оставило.

Границе црне рупе

Прва од граница црне рупе се назива статички лимит. То је граница тог подручја, у коју страно тијело више не може бити у мировању и почиње се ротирати у односу на црну рупу како не би падало у њу. Друга граница се назива хоризонт догађаја. Све унутар црне рупе, једном је прошло своју вањску границу и кренуло према точки сингуларности. Према научницима, овде се супстанца улива у ову централну тачку, чија густина тежи вредности бесконачности. Људи не могу да знају који закони физике раде унутар објеката са таквом густином, па је стога немогуће описати карактеристике овог места. У дословном смислу речи, то је „црна рупа“ (или, можда, „празнина“) у знању човечанства о свету око себе.

Структура црних рупа

Хоризонт догађаја је непробојна граница црне рупе. Унутар ове границе постоји зона у којој чак и објекти чија је брзина кретања једнака не може брзину светлости. Чак ни кванти светлости не могу напустити хоризонт догађаја. Бити у овом тренутку, ниједан објекат више не може да побегне из црне рупе. Чињеница да унутар црне рупе не можемо знати по дефиницији - у ствари у њеним дубинама је тзв. Тачка сингуларности, која се формира због екстремне компресије материје. Када објекат падне унутар хоризонта догађаја, од тог тренутка се више никада не може извући из њега и постати видљив посматрачима. С друге стране, они који су у црним рупама не могу видјети ништа што се догађа напољу.

Величина хоризонта догађаја који окружује тај мистериозни просторни објекат је увек директно пропорционална маси саме рупе. Ако се маса удвостручи, онда ће вањска граница постати двоструко већа. Ако би научници пронашли начин да Земљу претворе у црну рупу, величина хоризонта догађаја би била само 2 цм у попречном пресеку.

Главне категорије

По правилу, маса просечних црних рупа је приближно једнака три или више соларних маса. Од два типа црних рупа разликују се звјездане и супермасивне. Њихова маса премашује масу Сунца неколико стотина хиљада пута. Звијезда настала након смрти великих небеских тијела. Након завршетка животног циклуса великих звезда појављују се црне рупе обичне масе. Оба типа црних рупа, упркос њиховом различитом пореклу, имају слична својства. Супермасивне црне рупе налази се у центрима галаксија. Научници наводе да су се формирали током формирања галаксија због спајања блиских суседних звезда. Међутим, ово је само нагађање, а чињенице то не потврђују.

Оно што је унутар црне рупе: нагађање

Неки од математичара верују да су унутар ових мистериозних објеката Универзума тзв. Црвоточине - прелази у друге универзуме. Другим речима, простор-временски тунел се налази на тачки сингуларности. Овај концепт је послужио извор инспирације за многе писце и редитеље. Међутим, велика већина астронома верује да не постоје тунели између универзума. Међутим, чак и да јесу, особа нема начина да сазна шта се налази у црној рупи.

Постоји још један концепт према коме на супротном крају таквог тунела постоји бела рупа, одакле огромна количина енергије тече из нашег универзума у ​​други свет кроз црне рупе. Међутим, у овој фази развоја науке и технологије, ова врста путовања не долази у обзир.

Однос према теорији релативности

Црне рупе су једно од најневероватнијих предвиђања А. Ајнштајна. Познато је да је снага силе која се ствара на површини било које планете обрнуто пропорционална квадрату њеног радијуса и директно пропорционална њеној маси. За ово небеско тело можете дефинисати појам друге космичке брзине, која је неопходна да би се превазишла ова сила агресије. За Земљу, она је једнака 11 км / с. Ако се маса небеског тела повећа, а пречник, напротив, смањи, друга космичка брзина са временом може прећи брзину светлости. Пошто, према теорији релативности, ниједан предмет не може да се креће брже од брзине светлости, формира се објекат који спречава да било шта изађе из оквира својих граница.

Године 1963. научници су открили квазаре - свемирске објекте, који су гигантски извори радио емисије. Налазе се веома далеко од наше галаксије - њихова удаљеност је милијарде лигхт иеарс са земље. Да би објаснили изузетно високу активност квазара, научници су увели хипотезу да се црне рупе налазе у њима. Ово гледиште је сада опште прихваћено у научним круговима. Студије које су спроведене током протеклих 50 година не само да су потврдиле ову хипотезу, већ су и навеле научнике да закључе да постоје црне рупе у центру сваке галаксије. У центру наше галаксије постоји и такав објекат, његова маса је 4 милиона соларних маса. Ова црна рупа се назива "Стрелац А", и пошто нам је најближа, најпознатији је од астронома.

Хокингово зрачење

Ова врста зрачења, коју је открио познати физичар Степхен Хавкинг, увелико компликује живот модерних научника - због овог открића у теорији црних рупа појавиле су се многе потешкоће. У класичној физици постоји концепт вакуума. Ова реч означава потпуну празнину и одсуство материје. Међутим, са развојем квантне физике, концепт вакуума је модификован. Научници су открили да је испуњена такозваним виртуелним честицама - под утицајем јаког поља, оне се могу претворити у праве. Године 1974. Хавкинг је открио да се такве трансформације могу појавити у јаком гравитационом пољу црне рупе - близу њене вањске границе, хоризонта догађаја. Такво рођење је пар - појављују се честице и античестица. По правилу, античестица је осуђена да падне у црну рупу, а честица одлети. Као резултат тога, научници посматрају неко зрачење око ових свемирских објеката. Звао се Хокингово зрачење.

Током овог зрачења, супстанца унутар црне рупе полако испарава. Рупа губи масу, а интензитет зрачења је обрнуто пропорционалан квадрату његове масе. Хокингов интензитет зрачења је занемарљив за космичке стандарде. Ако претпоставимо да постоји рупа са масом од 10 сунаца, а ни светлост нити било какви материјални објекти падају на њу, онда чак иу овом случају, њено време дезинтеграције ће бити монструозно дуго. Живот такве рупе ће премашити читав живот нашег Универзума за 65 редова величине.

Питање о чувању информација

Један од главних проблема који се појавио након открића Хавкинговог зрачења је проблем губитка информација. Повезано је са питањем, на први поглед, врло једноставним: шта се дешава када црна рупа потпуно испари? Обе теорије - и квантна физика и класична физика - баве се описом стања система. Имајући информације о почетном стању система, могуће је уз помоћ теорије описати како ће се то промијенити.

Истовремено, у процесу еволуције, информација о почетном стању није изгубљена - једна врста закона о очувању информација. Али ако је црна рупа потпуно испарила, онда посматрач губи информације о оном делу физичког света који је једном пао у рупу. Стивен Хокинг је веровао да су информације о почетном стању система некако обновљене након што је црна рупа потпуно испарила. Али потешкоћа лежи у чињеници да је, по дефиницији, из црне рупе, пренос информација немогућ - ништа не може напустити хоризонт догађаја.

Шта се дешава ако уђеш у црну рупу?

Вјерује се да би, ако на неки невјеројатан начин, особа могла погодити површину црне рупе, одмах би је почела стезати у смјеру самог себе. Коначно, особа би се протезала толико да би се претворила у ток субатомских честица које се крећу према тачки сингуларности. Да би се доказала ова хипотеза, наравно, то је немогуће, јер је мало вероватно да ће научници икада моћи да сазнају шта се дешава у црним рупама. Неки физичари кажу да би, ако би човек пао у црну рупу, имао клон. Прва од његових верзија би одмах била уништена струјом врућих честица Хавкинговог зрачења, а друга би пролазила кроз хоризонт догађаја без могућности повратка.