Супермасивна црна рупа: формирање, детекција, својства

Црне рупе су области у ткиву простора и времена које имају такву масу да ниједан предмет, чак ни светлост, не може да побегне из свог гравитационог поља. Иако су теоретичари већ формирали општу идеју о црним рупама, у ствари, њихово постојање није у потпуности доказано. То произлази из класичне теорије гравитације, што значи да ако се теорија покаже нетачном, црне рупе могу имати различиту природу.

Гигантоманиа

Чак и највећа црна рупа, према модерним научницима, може се појавити у једном од четири сценарија. Два од њих - такозвана реална - су повезана са колапсом. "Застарела" звезда се сруши или скупља, што резултира неутронском звездом. Са масом од једног и по нашег Сунца, има веома мали пречник - око двадесет километара, али је густина материје веома велика. Ако је звезда имала веома велику масу, онда се појавила црна рупа уместо неутронске звезде.

Друга реалистична верзија сугерише да изглед објекта који се разматра може бити повезан са колапсом протогалактичког гаса или читавог централног дела галаксије.

Преостале две - хипотетичке - верзије кажу да можда неке црне рупе у Универзуму постоје од тренутка Великог праска, називају се примарне. По другој претпоставци, оне се могу формирати и као резултат високо-енергетских нуклеарних реакција.

Највећа црна рупа

У протеклој деценији, ови невидљиви свемирски објекти изазивали су буку међу астрофизичарима. Постојање огромних црних рупа је било невероватно, али се испоставило да њихово проналажење није тако тешко када постоји план.

У срцу сваке галаксије је невидљиви објекат огромне величине, који искривљује орбите звезда. Овај објекат је био супермасивна црна рупа. То се објашњава чињеницом да је у централним деловима галаксија класа звезда највећа, резултат њиховог стапања доводи до огромних маса црних рупа, и испада да супермасивна црна рупа у центру галаксије није чудна ствар, већ регуларност.

Наравно, одмах се појавило питање о томе колико би могли бити велики. Савремени научници их класификују повећањем масе. Црне рупе звездане масе су упоредиве са масама од 10 до неколико десетина маса Сунца. Димензије супермасивних црних рупа су огромне - од милион до неколико стотина милиона маса наше звезде. Преостали предмети спадају у категорију медија, а научници сматрају да су много мањи од осталих, али још не могу објаснити разлог такве разлике у количини.

Див наше галаксије

У Млечном путу постоји супермасивна црна рупа. Маса му је четири милиона. масе сунца, што је 0,1% укупне галаксије! Међутим, наша галаксија је по космичким стандардима прилично мала. На примјер, у релативном сусједству с нама, у звијежђу Дјевица, налази се Мессиер 87, величине двјесто пута веће. Астрофизичар Етхан Сиегел, аутор чланка "Највећа црна рупа у познатом универзуму", наводи да постоји невероватна аномалија у овој галаксији: струја материје око пет хиљада светлосних година потиче из његовог центра (на пример, цео Млечни пут). више од стотину хиљада светлосних година). Према научницима, узрок ове аномалије може бити само супермасивна црна рупа.

Даље и даље

Обично, супермасивна црна рупа је 0,01% масе галаксије, што значи да се може претпоставити да је потрага за “невидљивим” највећим величинама требала почети потрагом за највећом галаксијом. Такав у видљивом универзуму је ИЦ 1101, чија је дужина два милиона лигхт иеарс што је скоро дупло више од наше суседне галаксије, Андромеда. По тежини, може бити једнако свему цонстеллатион Девица. Научници су сугерисали да постоји "најтежа" црна рупа, али ИЦ 1101 има конкурента.

Научници са Универзитета Иале, у потрази за супермасивним црним рупама на нашем звезданом небу, пронашли су аномалију у најудаљенијој галаксији. Галаки ЦИД-947 је толико далеко од нас да га астрофизичари сматрају јаком ретроспективом. Према нашим уобичајеним стандардима, он је сада у доби од 1,5-2 милијарде година након Великог праска (према научницима, то се догодило прије 14 милијарди година). Црна рупа у овој галаксији је абнормално тешка и чини 17% масе читаве галаксије, прелазећи стопу Сунца 7 милијарди пута, иако сама ЦИД-947 није већа од наше Млијечне стазе. Може се са сигурношћу рећи да је тренутно највећа црна рупа позната науци.

Рођење супермасије

Астрофизичари још нису дошли до заједничког мишљења о питању формирања црних рупа. Можда случај није ограничен на четири теорије, или су можда потпуно погрешне. Међутим, што се тиче ЦИД-947, научници не претпостављају. Сматра се да се супермасивне црне рупе могу формирати као резултат њиховог "проклијавања" из црних рупа звјезданих маса, то траје милијарде година. Међутим, ЦИД-947 видимо прилично младу, а црна рупа у њеном центру је невјеројатно велика. Било би занимљиво видјети како сада изгледа, након 12 милијарди година, али то не можемо знати.

Могуће објашњење ове аномалије је да је црна рупа била примарна, тј. Формирана већ за вријеме Великог праска, или је сама галаксија имала веома велику концентрацију звијезда и протогалактички плин у свом средишту.

Детекција црне рупе

Постоји доста проблема у проучавању и посматрању црних рупа, али главна потешкоћа лежи у њиховој детекцији. Светлост не може да превазиђе своју гравитацију, а то значи да објекат са тако великом масом остаје невидљив! Чак и ако је најмоћнији телескоп нашег времена - Хуббле - "видио" супермасивну црну рупу, само астрофизичар може схватити да је то стварно тамо.

У правилу, црне рупе се налазе кроз дисторзију орбита звезда које се налазе око њих. Они такође имају рендгенске и гама зраке (то је због протока водоника, најчешће супстанце у нашем Универзуму), који се, пре него што нестану у црним рупама, загреју на температуру од неколико милиона степени.

Други начин је да се сазна маса, а затим и запремина објекта и да се упореди са гравитационим радијусом. Овај метод се сматра јединим поузданим. Научници такође помажу научницима да сазнају да ли је објекат црна рупа и однос њене масе и светлости, брзине извора таласа и брзине ротације гаса.

Чињенице и детаљи

Шта се дешава ако уђеш у црну рупу? Ово питање је једно од најзанимљивијих. Научници сугеришу да ће се приближити људско тело како би се почело растезати. То ће се наставити све док се не претвори у ток честица и пређе хоризонт догађаја. Међутим, овај ефекат ће се посматрати ако црна рупа има звездану масу. За супермасиву, сценариј је нешто другачији, због чињенице да је због своје величине сингуларност прилично далеко од хоризонта.

Тако ће путник моћи да пређе хоризонт догађаја - ивицу црне рупе и да се дубоко увуче у њу пре него што осети деструктивне ефекте. Његова брзина ће се константно убрзавати док не достигне брзину светлости и време за успоравање. Али то није све!

Оне ваи

У одређеној фази, он ће моћи истовремено да види све објекте које је црна рупа прогутала током свог живота, и ако се окрене, посматраће оне које је џин још морао да прогута. Простор црне рупе ће све више ометати поглед, а онда ће се потпуно затворити, а путник ће видјети простор кроз малу "рупу", као кроз цијев. Због искривљавања перцепције времена, ово путовање ће трајати милионима година и постати ће заиста задивљујуће.

Али како астрофизичари могу говорити о објектима, чије стварно постојање чак није ни у потпуности доказано? Све је то разлог математичких прорачуна. Узимајући у обзир неке податке, научници могу направити калкулације и на основу њих чак и извести закључке о унутрашњој структури објеката. Стога, само кроз спекулативни експеримент, они могу одговорити на многа питања, чак и рећи шта ће се догодити ако уђете у црну рупу.

Ако замените сунце црном рупом

Још један занимљив мисаони експеримент је да се замени једна звезда нашег система еквивалентном црном рупом. Успут, хоризонт догађаја таквог гиганта ће бити величине ... балона. Међутим, присуство “универзалног апсорбера” у позадини неће имати никаквог ефекта на планете нашег система: само објекат који пролази у релативној близини црне рупе може бити апсорбован. Планете се крећу у њиховој орбити, што искључује могућност конвергенције: астрофизичари су пронашли доста звезда и планета које се тихо ротирају око црних рупа.

Али није све тако једноставно. Прва ствар која ће нестати је сунчева свјетлост која даје живот свему на Земљи, а то је главни проблем. Наравно, ако је човечанство овладало технологијом термонуклеарна фузија и генетски инжењеринг, вероватно бисмо могли да наставимо живот у мраку на постепено хладној планети, али у овој фази развоја људи би умрли за неколико деценија.

Главна заблуда

Постоји мишљење да црне рупе у Универзуму апсорбују само енергију. У ствари, није. Као и биљке које апсорбују угљен-диоксид током процеса фотосинтезе и луче га током других процеса, црна рупа упија супстанцу и ослобађа је.

Овај феномен се може објаснити само са становишта квантне физике. Црна рупа формира ток елементарних честица, углавном фотона, то се назива квантно зрачење црне рупе, или Хавкингово зрачење (названо по самом Степхену Хавкингу). У квантној механици постоји тзв. Тунелски механизам, који такође помаже честицама да превазиђу препреке које су непремостиве за неку количину материје.