Սև անցք. ինչ կա ներսում: Հետաքրքիր փաստեր և հետազոտություններ. Ի՞նչ է սև խոռոչը և ինչու է այն գրավում: Նկարագրություն, լուսանկար և տեսանյութ Ամեն ինչ սև խոռոչի մասին

Տիեզերական հետազոտության թեմայով գիտահանրամատչելի ֆիլմեր նկարահանելու նկատմամբ հետաքրքրության համեմատաբար վերջերս աճի պատճառով ժամանակակից հեռուստադիտողը շատ է լսել այնպիսի երևույթների մասին, ինչպիսիք են եզակիությունը կամ սև խոռոչը: Այնուամենայնիվ, ֆիլմերը, ակնհայտորեն, չեն բացահայտում այս երևույթների ամբողջ բնույթը և երբեմն նույնիսկ աղավաղում են կառուցված գիտական ​​տեսությունները՝ ավելի մեծ արդյունավետության համար։ Այս պատճառով շատերի ներկայացուցչությունը ժամանակակից մարդիկայս երեւույթների մասին կա՛մ բոլորովին մակերեսային, կա՛մ բոլորովին սխալ։ Խնդրի լուծումներից է այս հոդվածը, որում կփորձենք հասկանալ առկա հետազոտության արդյունքները և պատասխանել հարցին՝ ի՞նչ է սև խոռոչը։

1784 թվականին անգլիացի քահանա և բնագետ Ջոն Միշելը Թագավորական ընկերությանը ուղղված նամակում առաջին անգամ հիշատակեց որոշ հիպոթետիկ զանգվածային մարմին, որն այնքան ուժեղ գրավիտացիոն ձգողություն ունի, որ նրա համար երկրորդ տիեզերական արագությունը կգերազանցի լույսի արագությունը: Երկրորդ տիեզերական արագությունն այն արագությունն է, որը համեմատաբար փոքր օբյեկտին անհրաժեշտ կլինի երկնային մարմնի գրավիտացիոն ձգողականությունը հաղթահարելու և այս մարմնի շուրջ փակ ուղեծրից այն կողմ դուրս գալու համար: Նրա հաշվարկներով՝ Արեգակի խտությամբ և 500 արեգակնային շառավիղ ունեցող մարմինը իր մակերեսի վրա կունենա լույսի արագությանը հավասար երկրորդ տիեզերական արագություն։ Այս դեպքում նույնիսկ լույսը չի լքի նման մարմնի մակերեսը, և, հետևաբար, այս մարմինը միայն կկլանի մուտքային լույսը և անտեսանելի կմնա դիտողի համար՝ մի տեսակ սև կետ մութ տարածության ֆոնի վրա:

Այնուամենայնիվ, Միշելի գերզանգվածային մարմնի հայեցակարգը մեծ հետաքրքրություն չգրավեց մինչև Էյնշտեյնի աշխատանքը: Հիշեցնենք, որ վերջինս լույսի արագությունը սահմանել է որպես տեղեկատվության փոխանցման սահմանափակող արագություն։ Բացի այդ, Էյնշտեյնը ընդլայնեց ձգողության տեսությունը լույսի արագությանը մոտ արագությունների համար (): Արդյունքում, սև խոռոչների վրա Նյուտոնյան տեսության կիրառումն այլևս տեղին չէր:

Էյնշտեյնի հավասարումը

Սև խոռոչների նկատմամբ հարաբերականության ընդհանուր տեսության կիրառման և Էյնշտեյնի հավասարումների լուծման արդյունքում պարզվել են սև խոռոչի հիմնական պարամետրերը, որոնցից երեքն են՝ զանգվածը, էլեկտրական լիցքը և անկյունային իմպուլսը։ Հարկ է նշել հնդիկ աստղաֆիզիկոս Սուբրամանիան Չանդրասեխարի զգալի ներդրումը, ով ստեղծել է հիմնարար մենագրությունը՝ «Սև անցքերի մաթեմատիկական տեսությունը»։

Այսպիսով, Էյնշտեյնի հավասարումների լուծումը ներկայացված է չորս հնարավոր տեսակի սև խոռոչների չորս տարբերակներով.

• ԲՀ առանց պտույտի և առանց լիցքավորման - Շվարցշիլդի լուծում. Սև խոռոչի առաջին նկարագրություններից մեկը (1916թ.)՝ օգտագործելով Էյնշտեյնի հավասարումները, բայց առանց մարմնի երեք պարամետրերից երկուսը հաշվի առնելու։ Գերմանացի ֆիզիկոս Կարլ Շվարցշիլդի լուծումը հնարավորություն է տալիս հաշվարկել գնդաձեւ զանգվածային մարմնի արտաքին գրավիտացիոն դաշտը։ Գերմանացի գիտնականի կողմից ԲՀ հասկացության առանձնահատկությունը իրադարձությունների հորիզոնի առկայությունն է և դրա հետևում թաքնվածը։ Նաև Շվարցշիլդը նախ հաշվարկեց գրավիտացիոն շառավիղը, որը ստացավ իր անունը, որը որոշում է այն ոլորտի շառավիղը, որի վրա պետք է գտնվեր տվյալ զանգվածով մարմնի իրադարձությունների հորիզոնը:
• BH առանց պտտման լիցքով - Reisner-Nordström լուծում: 1916-1918 թվականներին առաջ քաշված լուծում՝ հաշվի առնելով սև խոռոչի հնարավոր էլեկտրական լիցքը։ Այս լիցքը չի կարող կամայականորեն մեծ լինել և սահմանափակված է առաջացած էլեկտրական վանման պատճառով: Վերջինս պետք է փոխհատուցվի գրավիտացիոն ձգողականությամբ։
• ԲՀ պտույտով և առանց լիցքավորման - Քերի լուծում (1963): Պտտվող Kerr սև խոռոչը ստատիկից տարբերվում է այսպես կոչված էրգոսֆերայի առկայությամբ (այս և սև խոռոչի այլ բաղադրիչների մասին կարդացեք ստորև):
• ԲՀ պտույտով և լիցքավորմամբ - Kerr - Newman լուծում: Այս որոշումըհաշվարկվել է 1965 թվականին և ներկայումս առավել ամբողջականն է, քանի որ հաշվի է առնում BH բոլոր երեք պարամետրերը: Այնուամենայնիվ, դեռևս ենթադրվում է, որ բնության մեջ սև անցքերը աննշան լիցք ունեն։

Սև խոռոչի ձևավորում

Կան մի քանի տեսություններ այն մասին, թե ինչպես է ձևավորվում և առաջանում սև խոռոչը, որոնցից ամենահայտնին գրավիտացիոն փլուզման հետևանքով բավարար զանգված ունեցող աստղի ձևավորումն է։ Այս սեղմումը կարող է վերջ տալ երեքից ավելի արեգակնային զանգված ունեցող աստղերի էվոլյուցիային: Նման աստղերի ներսում ջերմամիջուկային ռեակցիաների ավարտից հետո նրանք սկսում են արագ փլուզվել և վերածվել գերխիտ: Եթե ​​նեյտրոնային աստղի գազի ճնշումը չի կարող փոխհատուցել գրավիտացիոն ուժերը, այսինքն աստղի զանգվածը հաղթահարում է այսպես կոչված. Օպենհայմեր-Վոլկովի սահմանը, ապա փլուզումը շարունակվում է, ինչի արդյունքում նյութը սեղմվում է սև խոռոչի մեջ:

Երկրորդ սցենարը, որը նկարագրում է սև խոռոչի ծնունդը, նախագալակտիկական գազի սեղմումն է, այսինքն՝ միջաստղային գազի, որը գտնվում է գալակտիկայի կամ ինչ-որ կլաստերի վերածվելու փուլում։ Եթե ​​չկա բավարար ներքին ճնշում նույն գրավիտացիոն ուժերը փոխհատուցելու համար, կարող է առաջանալ սև անցք:

Երկու այլ սցենարներ մնում են հիպոթետիկ.

• ԲՀ-ի առաջացումը արդյունքում՝ այսպես կոչված. սկզբնական սև անցքեր.
• Առաջանում է բարձր էներգիաների միջուկային ռեակցիաների արդյունքում։ Նման ռեակցիաների օրինակ են կոլայդերների փորձերը։

Սև խոռոչների կառուցվածքը և ֆիզիկան

Սև խոռոչի Շվարցշիլդյան կառուցվածքը ներառում է միայն երկու տարր, որոնք ավելի վաղ նշվել են՝ սև խոռոչի եզակիությունը և իրադարձությունների հորիզոնը։ Հակիրճ խոսելով եզակիության մասին՝ կարելի է նշել, որ դրա միջով ուղիղ գիծ անցկացնել հնարավոր չէ, ինչպես նաև, որ դրա ներսում գոյություն ունեցող ֆիզիկական տեսությունների մեծ մասը չեն գործում։ Այսպիսով, եզակիության ֆիզիկան այսօր առեղծված է մնում գիտնականների համար: Սև խոռոչը մի տեսակ սահման է, որը հատելով, ֆիզիկական օբյեկտը կորցնում է իր սահմաններից դուրս վերադառնալու ունակությունը և անպայման «կընկնի» սև խոռոչի եզակիության մեջ։

Սև խոռոչի կառուցվածքը որոշ չափով բարդանում է Kerr լուծույթի դեպքում, մասնավորապես, BH-ի պտույտի առկայության դեպքում: Քերի լուծումը ենթադրում է, որ անցքն ունի էրգոսֆերա։ Էրգոսֆերան իրադարձությունների հորիզոնից դուրս որոշակի շրջան է, որի ներսում բոլոր մարմինները շարժվում են սև խոռոչի պտտման ուղղությամբ։ Այս տարածքը դեռ հուզիչ չէ և հնարավոր է լքել այն՝ ի տարբերություն իրադարձությունների հորիզոնի։ Էրգոսֆերան հավանաբար ակրեցիոն սկավառակի մի տեսակ անալոգ է, որը զանգվածային մարմինների շուրջ պտտվող նյութ է: Եթե ​​Շվարցշիլդի ստատիկ սև խոռոչը ներկայացված է որպես սև գունդ, ապա Kerry BH-ը, էրգոսֆերայի առկայության պատճառով, ունի թեքաձև էլիպսոիդի ձև, որի տեսքով մենք հաճախ տեսնում էինք BH-ն գծանկարներում, հին ֆիլմերում կամ վիդեո Խաղեր.

• Որքա՞ն է կշռում սև խոռոչը: - Սև խոռոչի ծագման ամենամեծ տեսական նյութը հասանելի է աստղի փլուզման հետևանքով դրա հայտնվելու սցենարի համար: Այս դեպքում նեյտրոնային աստղի առավելագույն զանգվածը և սև խոռոչի նվազագույն զանգվածը որոշվում են Օպենհայմեր-Վոլկովի սահմանով, ըստ որի BH զանգվածի ստորին սահմանը 2,5 - 3 արեգակնային զանգված է։ Երբևէ հայտնաբերված ամենածանր սև խոռոչը (NGC 4889 գալակտիկայում) ունի 21 միլիարդ արևի զանգված: Այնուամենայնիվ, չպետք է մոռանալ BH-ների մասին, որոնք հիպոթետիկորեն առաջանում են բարձր էներգիաների միջուկային ռեակցիաների արդյունքում, ինչպիսիք են բախվողները: Նման քվանտային սև խոռոչների զանգվածը, այլ կերպ ասած՝ «Պլանկի սև խոռոչներ», ունի մեծության կարգ, այն է՝ 2 · 10 −5 գ։
• Սև անցքի չափը. Նվազագույն BH շառավիղը կարելի է հաշվարկել նվազագույն զանգվածից (2,5 - 3 արեգակնային զանգված): Եթե ​​Արեգակի գրավիտացիոն շառավիղը, այսինքն՝ այն տարածքը, որտեղ կգտնվեր իրադարձությունների հորիզոնը, մոտ 2,95 կմ է, ապա արեգակնային 3 զանգվածի նվազագույն BH շառավիղը կլինի մոտ ինը կիլոմետր։ Նման համեմատաբար փոքր չափը չի տեղավորվում գլխի մեջ, երբ խոսքը վերաբերում է զանգվածային օբյեկտներին, որոնք գրավում են շուրջը ամեն ինչ: Այնուամենայնիվ, քվանտային սև խոռոչների համար շառավիղը 10 −35 մ է։
• Սև խոռոչի միջին խտությունը կախված է երկու պարամետրից՝ զանգվածից և շառավղից: Երեք արեգակնային զանգվածի զանգված ունեցող սև խոռոչի խտությունը մոտավորապես 6 · 10 26 կգ / մ³ է, մինչդեռ ջրի խտությունը 1000 կգ / մ³ է: Սակայն նման փոքր սև խոռոչներ գիտնականները չեն գտել: Հայտնաբերված ԲՀ-ների մեծ մասն ունի 10 5 արեգակնային զանգվածից ավելի զանգված։ Հետաքրքիր օրինաչափություն կա, ըստ որի՝ որքան մեծ է սև խոռոչը, այնքան ցածր է նրա խտությունը։ Այս դեպքում զանգվածի փոփոխությունը 11 մեծության կարգով հանգեցնում է խտության փոփոխության 22 կարգի մեծության: Այսպիսով, 1 · 10 9 արեգակնային զանգված ունեցող սև խոռոչի խտությունը կազմում է 18,5 կգ/մ³, ինչը մեկ միավորով պակաս է ոսկու խտությունից: Իսկ 10 10-ից ավելի արեգակնային զանգված ունեցող ԲՀ-ները կարող են օդի խտությունից փոքր միջին խտություն ունենալ։ Ելնելով այս հաշվարկներից՝ տրամաբանական է ենթադրել, որ սեւ խոռոչի առաջացումը տեղի է ունենում ոչ թե նյութի սեղմման, այլ որոշակի ծավալի մեջ մեծ քանակությամբ նյութի կուտակման արդյունքում։ Քվանտային ԲՀ-ների դեպքում դրանց խտությունը կարող է լինել մոտ 1094 կգ/մ³:
• Սև խոռոչի ջերմաստիճանը նույնպես հակադարձ համեմատական ​​է նրա զանգվածին։ Այս ջերմաստիճանը ուղղակիորեն կապված է. Այս ճառագայթման սպեկտրը համընկնում է բացարձակ սև մարմնի սպեկտրի հետ, այսինքն՝ մարմնի, որը կլանում է ամբողջ անկման ճառագայթումը: Բացարձակ սև մարմնի ճառագայթման սպեկտրը կախված է միայն նրա ջերմաստիճանից, ապա BH ջերմաստիճանը կարելի է որոշել Հոքինգի ճառագայթման սպեկտրից։ Ինչպես նշվեց վերևում, որքան փոքր է սև խոռոչը, այնքան ավելի հզոր է այս ճառագայթումը: Այս դեպքում Հոքինգի ճառագայթումը մնում է հիպոթետիկ, քանի որ այն դեռ չի դիտարկվել աստղագետների կողմից։ Այստեղից հետևում է, որ եթե գոյություն ունի Հոքինգի ճառագայթում, ապա դիտարկված ԲՀ-ների ջերմաստիճանն այնքան ցածր է, որ թույլ չի տալիս գրանցել նշված ճառագայթումը։ Ըստ հաշվարկների, նույնիսկ Արեգակի զանգվածի զանգված ունեցող անցքի ջերմաստիճանը չնչին է (1 · 10 -7 Կ կամ -272 ° C): Քվանտային սև խոռոչների ջերմաստիճանը կարող է հասնել մոտ 10 12 Կ-ի, և դրանց արագ գոլորշիացմամբ (մոտ 1,5 րոպե) նման BH-ները կարող են արձակել տասը միլիոն ատոմային ռումբի էներգիա։ Բայց, բարեբախտաբար, նման հիպոթետիկ օբյեկտների ստեղծման համար կպահանջվի 10 14 անգամ ավելի մեծ էներգիա, քան այսօր ստացվում է Մեծ հադրոնային կոլայդերում: Բացի այդ, աստղագետների կողմից նման երեւույթներ երբեք չեն նկատվել։

Ինչից է բաղկացած սև խոռոչը:

Մեկ այլ հարց է անհանգստացնում և՛ գիտնականներին, և՛ նրանց, ովքեր պարզապես աստղաֆիզիկայի սիրահար են՝ ինչի՞ց է բաղկացած սև խոռոչը: Այս հարցին միանշանակ պատասխան չկա, քանի որ հնարավոր չէ նայել ցանկացած սև խոռոչի շուրջը գտնվող իրադարձությունների հորիզոնից այն կողմ: Բացի այդ, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, սև խոռոչի տեսական մոդելները ապահովում են դրա բաղադրիչներից միայն 3-ը՝ էրգոսֆերան, իրադարձությունների հորիզոնը և եզակիությունը: Տրամաբանական է ենթադրել, որ էրգոսֆերայում կան միայն այն առարկաները, որոնք ձգվել են սև խոռոչի կողմից, և որոնք այժմ պտտվում են դրա շուրջը՝ տարբեր տեսակի տիեզերական մարմիններ և տիեզերական գազ: Իրադարձությունների հորիզոնը միայն մի բարակ անուղղակի սահման է, որից այն կողմ ընկնելուց հետո նույն տիեզերական մարմիններն անվերադարձ ձգվում են դեպի ԲՀ վերջին հիմնական բաղադրիչը` եզակիությունը: Սինգուլյարության բնույթն այսօր ուսումնասիրված չէ, և դեռ վաղ է խոսել դրա կազմի մասին։

Որոշ ենթադրությունների համաձայն՝ սև խոռոչը կարող է կազմված լինել նեյտրոններից։ Եթե ​​հետևենք սև խոռոչի սցենարին՝ աստղի դեպի նեյտրոնային աստղի կծկման հետևանքով իր հետագա կծկումով, ապա, հավանաբար, սև խոռոչի հիմնական մասը բաղկացած է նեյտրոններից, որոնցից բաղկացած է հենց նեյտրոնային աստղը։ Պարզ բառերովԵրբ աստղը փլուզվում է, նրա ատոմները կծկվում են այնպես, որ էլեկտրոնները միավորվում են պրոտոնների հետ՝ դրանով իսկ ձևավորելով նեյտրոններ։ Նմանատիպ ռեակցիա իրականում տեղի է ունենում բնության մեջ, մինչդեռ նեյտրինո արտանետումը տեղի է ունենում նեյտրոնի ձևավորմամբ: Սակայն սրանք միայն ենթադրություններ են։

Ի՞նչ կլինի, եթե ընկնեք սև խոռոչի մեջ.

Աստղաֆիզիկական սև խոռոչի մեջ ընկնելը ձգում է մարմինը։ Դիտարկենք հիպոթետիկ ինքնասպան տիեզերագնացը, որը քայլում է սև խոռոչի մեջ, բացի տիեզերական հագուստով, նախ ոտքերով: Անցնելով իրադարձությունների հորիզոնը՝ տիեզերագնացը ոչ մի փոփոխություն չի նկատի, չնայած այն հանգամանքին, որ այլեւս հնարավորություն չունի դուրս գալու։ Ինչ-որ պահի տիեզերագնացը կհասնի մի կետի (միջոցառումների հորիզոնից մի փոքր ետևում), որտեղ նրա մարմնի դեֆորմացիան կսկսի տեղի ունենալ: Քանի որ սև խոռոչի գրավիտացիոն դաշտը անհամասեռ է և ներկայացված է ուժի գրադիենտով, որն աճում է դեպի կենտրոն, տիեզերագնացների ոտքերը կենթարկվեն նկատելիորեն ավելի մեծ գրավիտացիոն ազդեցության, քան, օրինակ, գլուխը: Հետո ձգողականության, ավելի ճիշտ՝ մակընթացային ուժերի պատճառով ոտքերը ավելի արագ «կընկնեն»։ Այսպիսով, մարմինը սկսում է աստիճանաբար ձգվել երկարությամբ: Այս երեւույթը նկարագրելու համար աստղաֆիզիկոսները բավականին կրեատիվ տերմին են գտել՝ սպագետացում։ Մարմնի հետագա ձգումը, ամենայն հավանականությամբ, այն կքայքայի ատոմների, որոնք, վաղ թե ուշ, կհասնեն եզակիության: Թե ինչ կզգա մարդը այս իրավիճակում, դա յուրաքանչյուրի ենթադրությունն է։ Հարկ է նշել, որ մարմնի ձգվող ազդեցությունը հակադարձ համեմատական ​​է սև խոռոչի զանգվածին: Այսինքն, եթե երեք Արևի զանգված ունեցող BH-ն ակնթարթորեն ձգվի/ջարդի մարմինը, ապա գերզանգվածային սև խոռոչը կունենա ավելի ցածր մակընթացային ուժեր, և կան ենթադրություններ, որ որոշ ֆիզիկական նյութեր կարող են «դիմանալ» նման դեֆորմացիային՝ չկորցնելով իրենց կառուցվածքը:

Ինչպես գիտեք, ժամանակն ավելի դանդաղ է հոսում զանգվածային օբյեկտների մոտ, ինչը նշանակում է, որ ինքնասպան տիեզերագնացների համար ժամանակը շատ ավելի դանդաղ է հոսելու, քան երկրացիների համար: Այս դեպքում, թերևս, նա կապրի ոչ միայն իր ընկերների, այլև բուն Երկրի վրա։ Հաշվարկներ կպահանջվեն որոշելու համար, թե որքան ժամանակ կդանդաղի տիեզերագնացը, սակայն, վերը նշվածից կարելի է ենթադրել, որ տիեզերագնացը շատ դանդաղ կընկնի սև խոռոչը և, հնարավոր է, պարզապես չի ապրի տեսնելու այն պահը, նրա մարմինը սկսում է դեֆորմացվել.

Հատկանշական է, որ դրսում գտնվող դիտորդի համար բոլոր մարմինները, որոնք թռչել են մինչև իրադարձությունների հորիզոն, կմնան այս հորիզոնի եզրին, մինչև իրենց պատկերը անհետանա: Դրա պատճառը գրավիտացիոն կարմիր շեղումն է։ Որոշ չափով պարզեցնելով, կարող ենք ասել, որ իրադարձությունների հորիզոնում «սառած» մահապարտ տիեզերագնաց մարմնի վրա ընկնող լույսը կփոխի իր հաճախականությունը դանդաղեցված ժամանակի պատճառով: Քանի որ ժամանակն ավելի դանդաղ է անցնում, լույսի հաճախականությունը կնվազի, իսկ ալիքի երկարությունը կաճի: Այս երեւույթի արդյունքում ելքի մոտ, այսինքն՝ արտաքին դիտորդի համար լույսն աստիճանաբար կտեղափոխվի դեպի ցածր հաճախականություն՝ կարմիր։ Լույսի տեղաշարժը սպեկտրի երկայնքով տեղի կունենա, քանի որ ինքնասպան տիեզերագնացը ավելի ու ավելի է հեռանում դիտորդից, թեև գրեթե աննկատ, և նրա ժամանակն անցնում է ավելի ու ավելի դանդաղ: Այսպիսով, նրա մարմնի արտացոլած լույսը շուտով դուրս կգա տեսանելի սպեկտրից (պատկերը կվերանա), և ապագայում տիեզերագնացի մարմինը հնարավոր կլինի բռնել միայն ինֆրակարմիր շրջանում, իսկ ավելի ուշ՝ ռադիոհաճախականության մեջ, և արդյունքում՝ ճառագայթումը լիովին անխուսափելի կլինի:

Չնայած վերը նշվածին, ենթադրվում է, որ շատ մեծ գերզանգվածային սև խոռոչներում մակընթացային ուժերը այնքան էլ չեն փոխվում հեռավորության հետ և գրեթե միատեսակ են գործում ընկնող մարմնի վրա։ Այս դեպքում անկումը տիեզերանավկպահպանի իր կառուցվածքը։ Խելամիտ հարց է առաջանում՝ ո՞ւր է տանում սև խոռոչը։ Այս հարցին կարելի է պատասխանել որոշ գիտնականների աշխատանքով՝ կապելով երկու այնպիսի երևույթ, ինչպիսիք են որդնածորերը և սև խոռոչները:

Դեռևս 1935 թվականին Ալբերտ Էյնշտեյնը և Նաթան Ռոզենը, հաշվի առնելով, առաջ քաշեցին վարկած, այսպես կոչված, որդնածուծի գոյության մասին՝ տարածություն-ժամանակի երկու կետերը մի ճանապարհով կապելով վերջինիս զգալի կորության վայրերում՝ Էյնշտեյն-Ռոզեն։ կամուրջ կամ ճիճու փոս։ Տիեզերքի նման հզոր կորության համար կպահանջվեն հսկա զանգված ունեցող մարմիններ, որոնց դերին հիանալի կհաղթահարեն սև անցքերը։

Էյնշտեյն-Ռոզեն կամուրջը համարվում է անանցանելի որդանանցք, քանի որ այն փոքր է և անկայուն:

Սև և սպիտակ անցքերի տեսության շրջանակներում հնարավոր է անցանելի որդանցք։ Այնտեղ, որտեղ սպիտակ փոսը սև խոռոչում փակված տեղեկատվության արդյունքն է: Սպիտակ խոռոչը նկարագրված է հարաբերականության ընդհանուր տեսության շրջանակներում, սակայն այսօր այն մնում է հիպոթետիկ և չի հայտնաբերվել։ Ամերիկացի գիտնականներ Քիփ Թորնի և նրա ասպիրանտ Մայք Մորիսի կողմից առաջարկված որդանանցքի մեկ այլ մոդել կարող է քայլել։ Սակայն, ինչպես Մորիս-Թորն որդնանցքի դեպքում, այնպես էլ սև ու սպիտակ անցքերի դեպքում, ճանապարհորդության հնարավորությունը պահանջում է այսպես կոչված էկզոտիկ նյութի առկայություն, որն ունի բացասական էներգիա և նույնպես մնում է հիպոթետիկ։

Սև անցքեր տիեզերքում

Սև խոռոչների գոյությունը հաստատվել է համեմատաբար վերջերս (2015թ. սեպտեմբեր), սակայն մինչ այդ ԲՀ-ների բնույթի վերաբերյալ արդեն զգալի տեսական նյութ կար, ինչպես նաև սև խոռոչի դերի համար շատ թեկնածուներ: Նախևառաջ պետք է հաշվի առնել BH-ի չափը, քանի որ երևույթի բնույթը կախված է դրանցից.

• Աստղային զանգվածի սև խոռոչ... Նման առարկաները գոյանում են աստղի փլուզման արդյունքում։ Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, մարմնի նվազագույն զանգվածը, որը կարող է նման սև խոռոչ ձևավորել, կազմում է 2,5 - 3 արևի զանգված:
• Միջին զանգվածի սև անցքեր... Պայմանական միջանկյալ տիպի սև խոռոչներ, որոնք ավելացել են մոտակա օբյեկտների կլանման պատճառով, ինչպիսիք են գազի կուտակումը, մոտակա աստղը (երկաստղային համակարգերում) և այլ տիեզերական մարմիններ։
• Հսկայական սեւ անցք... 10 5 -10 10 արեգակնային զանգվածով կոմպակտ առարկաներ։ Նման ԲՀ-ների տարբերակիչ հատկություններն են պարադոքսալ ցածր խտությունը, ինչպես նաև թույլ մակընթացային ուժերը, որոնք արդեն նշվել են ավելի վաղ։ Այն այսպիսի գերզանգվածային սև խոռոչ է մեր Ծիր Կաթին գալակտիկայի կենտրոնում (Աղեղնավոր A *, Sgr A *), ինչպես նաև այլ գալակտիկաների մեծ մասում:

Սեւ տան թեկնածուներ

Մոտակա սև խոռոչը, ավելի ճիշտ՝ BH-ի դերի թեկնածուն, առարկան է (V616 Միաեղջյուր), որը գտնվում է Արեգակից 3000 լուսատարի հեռավորության վրա (մեր գալակտիկայում)։ Այն բաղկացած է երկու բաղադրիչից՝ արեգակնային զանգվածի կես զանգված ունեցող աստղ, ինչպես նաև անտեսանելի փոքր մարմին, որի զանգվածը կազմում է 3 - 5 արևի զանգված։ Եթե ​​պարզվի, որ այս օբյեկտը աստղային զանգվածի փոքր սև խոռոչ է, ապա դա կլինի մոտակա BH-ը:

Այս օբյեկտից հետո երկրորդ ամենամոտ սև խոռոչը Cyg X-1 օբյեկտն է, որը BH-ի դերի առաջին թեկնածուն էր։ Նրա հեռավորությունը մոտավորապես 6070 լուսային տարի է։ Այն լավ ուսումնասիրված է՝ ունի 14,8 արեգակի զանգված և իրադարձությունների հորիզոնի շառավիղ՝ մոտ 26 կմ։

Որոշ աղբյուրների համաձայն, BH-ի դերի մեկ այլ ամենամոտ թեկնածու կարող է լինել V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) աստղային համակարգի մարմինը, որը, ըստ 1999 թվականի գնահատականների, գտնվում էր 1600 լուսային տարվա հեռավորության վրա: Այնուամենայնիվ, հետագա ուսումնասիրությունները այս հեռավորությունն ավելացրել են առնվազն 15 անգամ:

Քանի՞ սև անցք կա մեր գալակտիկայում:

Այս հարցին ճշգրիտ պատասխան չկա, քանի որ դրանք դիտարկելը բավականին դժվար է, և երկնքի ուսումնասիրության ողջ ընթացքում գիտնականներին հաջողվել է գտնել մոտ մեկ տասնյակ սև խոռոչներ Ծիր Կաթինի ներսում: Չտրվելով հաշվարկներին՝ մենք նշում ենք, որ մեր գալակտիկայում կա մոտ 100-400 միլիարդ աստղ, և մոտավորապես յուրաքանչյուր հազարերորդ աստղն ունի այնքան զանգված՝ սև անցք ձևավորելու համար: Հավանական է, որ Ծիր Կաթինի գոյության ընթացքում միլիոնավոր սև խոռոչներ կարող էին գոյանալ: Քանի որ ավելի հեշտ է գրանցել հսկայական սև խոռոչներ, տրամաբանական է ենթադրել, որ մեր գալակտիկայի BH-ների մեծ մասը, ամենայն հավանականությամբ, գերզանգված չեն: Հատկանշական է, որ 2005 թվականի ՆԱՍԱ-ի ուսումնասիրությունները ենթադրում են գալակտիկայի կենտրոնի շուրջ պտտվող սև անցքերի պարս (10-20 հազար): Բացի այդ, 2016 թվականին ճապոնացի աստղաֆիզիկոսները * օբյեկտի մոտ հայտնաբերեցին զանգվածային արբանյակ՝ սև անցք՝ Ծիր Կաթինի միջուկը: Այս մարմնի փոքր շառավիղով (0,15 լուսային տարի), ինչպես նաև նրա հսկայական զանգվածով (100000 արեգակնային զանգված) գիտնականները ենթադրում են, որ այս օբյեկտը նույնպես գերզանգվածային սև խոռոչ է։

Մեր գալակտիկայի միջուկը՝ Ծիր Կաթինի սև խոռոչը (Sagittarius A *, Sgr A * կամ Sagittarius A *) գերզանգված է և ունի 4,31 10 6 արեգակի զանգված և 0,00071 լուսային տարի (6,25 լուսային տարի) շառավիղ։ կամ 6,75 միլիարդ կմ): Աղեղնավոր A *-ի ջերմաստիճանը նրա շուրջ գտնվող կլաստերի հետ միասին կազմում է մոտ 1 · 10 7 Կ:

Ամենամեծ սև խոռոչը

Տիեզերքի ամենամեծ սև խոռոչը, որը գիտնականները հայտնաբերել են, գերզանգվածային սև խոռոչ է՝ FSRQ blazar, S5 0014 + 81 գալակտիկայի կենտրոնում՝ Երկրից 1,2 · 10 10 լուսային տարի հեռավորության վրա: Դիտարկման նախնական արդյունքների համաձայն՝ օգտագործելով Swift տիեզերական աստղադիտարանը, BH-ի զանգվածը կազմել է 40 միլիարդ (40 · 10 9) արեգակնային զանգված, իսկ նման անցքի Շվարցշիլդի շառավիղը՝ 118,35 միլիարդ կիլոմետր (0,013 լուսատարի): Նաև գնահատվում է, որ այն առաջացել է 12,1 միլիարդ տարի առաջ (Մեծ պայթյունից 1,6 միլիարդ տարի հետո): Եթե ​​այս հսկա սև խոռոչը չկլանի շրջապատող նյութը, ապա այն գոյատևելու է մինչև սև անցքերի դարաշրջանը՝ Տիեզերքի զարգացման դարաշրջաններից մեկը, որի ընթացքում սև անցքերը գերակշռելու են դրանում: Եթե ​​S5 0014 + 81 գալակտիկայի միջուկը շարունակի աճել, ապա այն կդառնա Տիեզերքում գոյություն ունեցող վերջին սև խոռոչներից մեկը։

Մյուս երկու հայտնի սև խոռոչները, թեև չունեն իրենց անունները, մեծ նշանակություն ունեն սև խոռոչների ուսումնասիրության համար, քանի որ դրանք հաստատել են դրանց գոյությունը փորձարարականորեն, ինչպես նաև կարևոր արդյունքներ են տվել գրավիտացիայի ուսումնասիրության համար: Խոսքը GW150914 իրադարձության մասին է, որը կոչվում է երկու սև անցքերի բախում մեկի մեջ։ Այս միջոցառումը հնարավորություն տվեց գրանցվել։

Սև անցքերի հայտնաբերում

Նախքան սև խոռոչների հայտնաբերման մեթոդները դիտարկելը, պետք է պատասխանել այն հարցին, թե ինչու է սև խոռոչը սև: - Դրա պատասխանը աստղաֆիզիկայի և տիեզերագիտության խորը գիտելիքներ չի պահանջում: Փաստն այն է, որ սև խոռոչը կլանում է իր վրա ընկած ողջ ճառագայթումը և ընդհանրապես չի արձակում, եթե հաշվի չառնենք հիպոթետիկը։ Եթե ​​այս երևույթն ավելի մանրամասն դիտարկենք, ապա կարող ենք ենթադրել, որ գործընթացները, որոնք հանգեցնում են էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ձևով էներգիայի արտազատմանը, սև խոռոչների ներսում տեղի չեն ունենում։ Այնուհետև, եթե BH-ն իսկապես ճառագայթում է, ապա այն գտնվում է Հոքինգի սպեկտրում (որը համընկնում է տաքացած, բացարձակապես սև մարմնի սպեկտրի հետ): Սակայն, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, այս ճառագայթումը չի հայտնաբերվել, ինչը հուշում է սև խոռոչների ամբողջովին ցածր ջերմաստիճանի մասին:

Մեկ այլ ընդհանուր ընդունված տեսություն ասում է, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը բացարձակապես ի վիճակի չէ հեռանալ իրադարձությունների հորիզոնից: Ամենայն հավանականությամբ, ֆոտոնները (թեթև մասնիկները) չեն ձգվում զանգվածային առարկաներով, քանի որ, ըստ տեսության, նրանք իրենք զանգված չունեն: Այնուամենայնիվ, սև խոռոչը դեռևս «գրավում» է լույսի ֆոտոնները՝ աղավաղելով տարածություն-ժամանակը։ Եթե ​​պատկերացնենք տարածության մեջ սև խոռոչը որպես մի տեսակ իջվածք տարածություն-ժամանակի հարթ մակերեսի վրա, ապա սև խոռոչի կենտրոնից կա որոշակի հեռավորություն, որին մոտենալով լույսն այլևս չի կարողանա հեռանալ։ Այսինքն, կոպիտ ասած, լույսը սկսում է «ընկնել» «փոսի» մեջ, որն անգամ «ներքև» չունի։

Ի հավելումն սրան, եթե հաշվի առնենք գրավիտացիոն կարմիր շեղման ազդեցությունը, ապա հնարավոր է, որ սև խոռոչում լույսը կորցնի իր հաճախականությունը՝ սպեկտրի երկայնքով տեղափոխվելով ցածր հաճախականության երկարալիք ճառագայթման շրջան, մինչև այն կորցնի էներգիան։ ընդհանրապես.

Այսպիսով, սև խոռոչը սև է և, հետևաբար, դժվար է հայտնաբերել տիեզերքում:

Հայտնաբերման մեթոդներ

Դիտարկենք այն մեթոդները, որոնք աստղագետները օգտագործում են սև խոռոչը հայտնաբերելու համար.

Բացի վերը նշված մեթոդներից, գիտնականները հաճախ կապում են այնպիսի առարկաների, ինչպիսիք են սև խոռոչները և. Քվազարները տիեզերական մարմինների և գազերի մի տեսակ կուտակումներ են, որոնք Տիեզերքի ամենապայծառ աստղագիտական ​​առարկաներից են: Քանի որ դրանք համեմատաբար փոքր չափերի դեպքում ունեն լյումինեսցենտության բարձր ինտենսիվություն, հիմքեր կան ենթադրելու, որ այդ օբյեկտների կենտրոնը գերզանգվածային սև խոռոչ է, որը գրավում է շրջակա նյութը: Նման հզոր գրավիտացիոն գրավչության շնորհիվ ձգվող նյութն այնքան տաք է, որ ինտենսիվ ճառագայթում է։ Նման առարկաներ գտնելը սովորաբար համեմատում են սև խոռոչ գտնելու հետ: Երբեմն քվազարները կարող են ճառագայթել երկու ուղղություններով տաքացած պլազմայի շիթեր՝ հարաբերական շիթեր: Նման շիթերի (շիթերի) առաջացման պատճառները լիովին պարզ չեն, սակայն, հավանաբար, դրանք պայմանավորված են ԲՀ-ի մագնիսական դաշտերի և ակրեցիոն սկավառակի փոխազդեցությամբ և չեն արտանետվում ուղղակի սև խոռոչից։

Ինքնաթիռ M87 գալակտիկայում հարվածում է BH-ի կենտրոնից

Ամփոփելով վերը նշվածը, կարելի է մոտիկից պատկերացնել՝ դա գնդաձև սև օբյեկտ է, որի շուրջ պտտվում է ուժեղ տաքացվող նյութը՝ ձևավորելով լուսավոր ակրեցիոն սկավառակ։

Սև անցքերի միաձուլում և բախում

Աստղաֆիզիկայի ամենահետաքրքիր երևույթներից մեկը սև խոռոչների բախումն է, որը նաև հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել աստղագիտական ​​նման զանգվածային մարմիններ։ Նման գործընթացները հետաքրքրում են ոչ միայն աստղաֆիզիկոսներին, քանի որ ֆիզիկոսների կողմից վատ ուսումնասիրված երևույթները դառնում են դրանց հետևանքը։ Ամենավառ օրինակը նախկինում հիշատակված GW150914 կոչվող իրադարձությունն է, երբ երկու սև խոռոչներ այնքան մոտեցան, որ փոխադարձ գրավիտացիոն ձգողության արդյունքում միաձուլվեցին մեկի։ Այս բախման կարևոր հետևանքը գրավիտացիոն ալիքների առաջացումն էր։

Ըստ գրավիտացիոն ալիքների սահմանման՝ դրանք փոփոխություններ են գրավիտացիոն դաշտորոնք ալիքավոր կերպով տարածվում են զանգվածային շարժվող առարկաներից: Երբ երկու նման առարկաներ մոտենում են միմյանց, նրանք սկսում են պտտվել ընդհանուր ծանրության կենտրոնի շուրջ։ Երբ նրանք մոտենում են միմյանց, մեծանում է նրանց պտույտը սեփական առանցքի շուրջ: Գրավիտացիոն դաշտի նման փոփոխական տատանումները ինչ-որ պահի կարող են ձևավորել մեկ հզոր գրավիտացիոն ալիք, որն ընդունակ է տարածվել տիեզերքում միլիոնավոր լուսային տարիներով։ Այսպիսով, 1,3 միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա երկու սև խոռոչներ բախվեցին՝ ձևավորելով հզոր գրավիտացիոն ալիք, որը Երկիր հասավ 2015 թվականի սեպտեմբերի 14-ին և գրանցվեց LIGO և VIRGO դետեկտորների կողմից։

Ինչպե՞ս են սև խոռոչները մահանում:

Ակնհայտորեն, որպեսզի սև խոռոչը դադարի գոյություն ունենալ, այն պետք է կորցնի իր ողջ զանգվածը: Սակայն, ըստ նրա սահմանման, ոչինչ չի կարող լքել սև խոռոչի սահմանները, եթե այն հատել է իր իրադարձությունների հորիզոնը։ Հայտնի է, որ խորհրդային տեսական ֆիզիկոս Վլադիմիր Գրիբովն առաջինը նշել է սև խոռոչի մասնիկներ արձակելու հավանականությունը խորհրդային մեկ այլ գիտնական Յակով Զելդովիչի հետ քննարկման ժամանակ։ Նա պնդում էր, որ տեսակետից քվանտային մեխանիկասև խոռոչն ի վիճակի է թունելային էֆեկտի միջոցով մասնիկներ արտանետել: Ավելի ուշ, քվանտային մեխանիկայի օգնությամբ, անգլիացի տեսական ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգը կառուցեց իր սեփական, փոքր-ինչ այլ տեսությունը։ Այս երևույթի մասին կարող եք կարդալ ավելին։ Մի խոսքով, վակուումում կան, այսպես կոչված, վիրտուալ մասնիկներ, որոնք անընդհատ ծնվում են զույգերով և ոչնչացվում միմյանց հետ՝ չշփվելով արտաքին աշխարհի հետ։ Բայց եթե նման զույգերը հայտնվում են սև խոռոչի իրադարձությունների հորիզոնում, ապա ուժեղ ձգողականությունը հիպոթետիկորեն ի վիճակի է դրանք բաժանելու, մի մասնիկն ընկնում է BH-ի ներսում, իսկ մյուսը հեռանում է սև խոռոչից: Եվ քանի որ անցքից փախած մասնիկը կարելի է դիտարկել, հետևաբար ունի դրական էներգիաներ, ապա փոս ընկնող մասնիկը պետք է ունենա բացասական էներգիա։ Այսպիսով, սև խոռոչը կկորցնի իր էներգիան և կլինի էֆեկտ, որը կոչվում է սև խոռոչի գոլորշիացում:

Ըստ սև խոռոչի առկա մոդելների, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, քանի որ դրա զանգվածը նվազում է, նրա ճառագայթումն ավելի ինտենսիվ է դառնում։ Այնուհետև, BH-ի գոյության վերջին փուլում, երբ այն կարող է փոքրանալ մինչև քվանտային սև խոռոչի չափ, այն կթողնի հսկայական քանակությամբ էներգիա՝ ճառագայթման տեսքով, որը կարող է համարժեք լինել հազարավոր կամ նույնիսկ միլիոնների։ ատոմային ռումբեր. Այս իրադարձությունը ինչ-որ չափով հիշեցնում է սև խոռոչի պայթյունը, ինչպես նույն ռումբը։ Ըստ հաշվարկների՝ Մեծ պայթյունի արդյունքում կարող էին առաջանալ նախնադարյան սև խոռոչներ, և դրանցից նրանք, որոնց զանգվածը կազմում է մոտ 10 12 կգ, պետք է գոլորշիացած լինեին և պայթեին մեր ժամանակներում։ Ինչևէ, նման պայթյուններ աստղագետները երբեք չեն նկատել։

Չնայած սև խոռոչները ոչնչացնելու Հոքինգի առաջարկած մեխանիզմին, Հոքինգի ճառագայթման հատկությունները պարադոքս են առաջացնում քվանտային մեխանիկայի շրջանակներում։ Եթե ​​սև խոռոչը կլանում է մարմինը, այնուհետև կորցնում է այդ մարմնի կլանման արդյունքում առաջացած զանգվածը, ապա, անկախ մարմնի բնույթից, սև խոռոչը չի տարբերվի նրանից, ինչ եղել է մինչև մարմնի կլանումը։ Այս դեպքում մարմնի մասին տեղեկատվությունը ընդմիշտ կորչում է: Տեսական հաշվարկների տեսանկյունից սկզբնական մաքուր վիճակի փոխակերպումը ստացված խառը («ջերմային») վիճակի չի համապատասխանում քվանտային մեխանիկայի ներկայիս տեսությանը։ Այս պարադոքսը երբեմն անվանում են տեղեկատվության անհետացում սև խոռոչում: Այս պարադոքսի վերջնական լուծումը չի գտնվել։ Պարադոքսի լուծման հայտնի տարբերակները.

• Հոքինգի տեսության անհամապատասխանությունը. Սա ենթադրում է սև խոռոչի ոչնչացման անհնարինությունը և դրա մշտական ​​աճը:
• Սպիտակ անցքերի առկայությունը. Այս դեպքում կլանված տեղեկատվությունը ոչ թե անհետանում է, այլ ուղղակի դուրս է նետվում մեկ այլ Տիեզերք։
• Քվանտային մեխանիկայի ընդհանուր ընդունված տեսության անհամապատասխանությունը:

Սև խոռոչի ֆիզիկայի չլուծված խնդիրներ

Ըստ ամենայնի, այն, ինչ նկարագրվել է ավելի վաղ, թեև սև խոռոչներն ուսումնասիրվել են համեմատաբար երկար ժամանակ, սակայն դրանք դեռևս ունեն բազմաթիվ առանձնահատկություններ, որոնց մեխանիզմները դեռևս անհայտ են գիտնականներին։

• 1970 թվականին մի անգլիացի գիտնական ձեւակերպեց այսպես կոչված. «Տիեզերական գրաքննության սկզբունքը» - «Բնությունը զզվում է մերկ եզակիությունից». Սա նշանակում է, որ եզակիությունը ձևավորվում է միայն տեսադաշտից թաքնված վայրերում, ինչպես սև խոռոչի կենտրոնը: Սակայն այս սկզբունքը դեռ ապացուցված չէ։ Կան նաև տեսական հաշվարկներ, որոնց համաձայն կարող է առաջանալ «մերկ» եզակիություն։
• Չի ապացուցվել նաև «առանց մազերի թեորեմը», ըստ որի՝ սև խոռոչներն ունեն ընդամենը երեք պարամետր։
• Սև խոռոչի մագնիտոսֆերայի ամբողջական տեսությունը մշակված չէ:
• Գրավիտացիոն եզակիության բնույթն ու ֆիզիկան ուսումնասիրված չեն։
• Հստակ հայտնի չէ, թե ինչ է տեղի ունենում սև խոռոչի գոյության վերջին փուլում և ինչ է մնում դրա քվանտային քայքայվելուց հետո։

Հետաքրքիր փաստեր սև խոռոչների մասին

Ամփոփելով վերը նշվածը, կան սև խոռոչների բնույթի մի քանի հետաքրքիր և անսովոր առանձնահատկություններ.

• BH-ներն ունեն ընդամենը երեք պարամետր՝ զանգված, էլեկտրական լիցք և անկյունային իմպուլս։ Այս մարմնի նման փոքր թվով բնութագրերի արդյունքում դա հաստատող թեորեմը կոչվում է «առանց մազերի թեորեմ»։ Սրանից առաջացել է նաև «սև խոռոչը մազ չունի» արտահայտությունը, ինչը նշանակում է, որ երկու սև անցքերը բացարձակապես նույնական են, դրանց երեք պարամետրերը նույնն են։
• BH խտությունը կարող է պակաս լինել օդի խտությունից, իսկ ջերմաստիճանը մոտ է բացարձակ զրոյին: Սրանից կարելի է ենթադրել, որ սեւ խոռոչի առաջացումը տեղի է ունենում ոչ թե նյութի սեղմման, այլ որոշակի ծավալի մեջ մեծ քանակությամբ նյութի կուտակման արդյունքում։
• BH-ով կլանված մարմինների ժամանակը շատ ավելի դանդաղ է անցնում, քան արտաքին դիտորդի համար: Բացի այդ, կլանված մարմինները զգալիորեն ձգվում են սեւ խոռոչի ներսում, որը գիտնականներն անվանել են՝ սպագետացում։
• Մեր գալակտիկայում կարող է լինել մոտ մեկ միլիոն սև անցք:
• Հավանաբար, յուրաքանչյուր գալակտիկայի կենտրոնում կա գերզանգվածային սև անցք:
• Ապագայում, ըստ տեսական մոդելի, տիեզերքը կհասնի, այսպես կոչված, սև խոռոչների դարաշրջանին, երբ սև խոռոչները կդառնան տիեզերքի գերիշխող մարմինները։

Ապրիլի 10-ին «Event Horizon Telescope» նախագծի աստղաֆիզիկոսների խումբը հրապարակել է սև խոռոչի առաջին լուսանկարը: Այս հսկա, բայց անտեսանելի տիեզերական օբյեկտները դեռևս մեր Տիեզերքի ամենաառեղծվածային և ինտրիգայիններից են:

Կարդացեք ստորև

Ի՞նչ է սև խոռոչը:

Սև խոռոչը այն առարկան է (տարածաշրջան տարածություն-ժամանակում), որի ձգողականությունն այնքան մեծ է, որ գրավում է բոլոր հայտնի առարկաները, ներառյալ նրանք, որոնք շարժվում են լույսի արագությամբ: Լույսի քվանտան ինքնին նույնպես չի կարող հեռանալ այս շրջանից, ուստի սև խոռոչն անտեսանելի է: Դուք կարող եք միայն դիտել էլեկտրամագնիսական ալիքներ, ճառագայթում և տարածության աղավաղումներ սև խոռոչի շուրջ։ Հրապարակված Event Horizon աստղադիտակը պատկերում է սև խոռոչի իրադարձությունների հորիզոնը՝ գերծանրության շրջանի եզրը, որը շրջանակված է ակրեցիոն սկավառակով, լուսավոր նյութ, որը «ներծծվում է» անցքի կողմից:

«Սև անցք» տերմինը հայտնվել է XX դարի կեսերին, այն ներմուծել է ամերիկացի տեսական ֆիզիկոս Ջոն Արչիբալդ Ուիլերը։ Նա առաջին անգամ տերմինն օգտագործել է 1967 թվականին գիտական ​​կոնֆերանսի ժամանակ։

Այնուամենայնիվ, ենթադրություններն այնպիսի զանգվածային առարկաների գոյության մասին, որ նույնիսկ լույսը չի կարող հաղթահարել դրանց ձգողական ուժը, առաջ են քաշվել դեռևս 18-րդ դարում։ Սև խոռոչների ժամանակակից տեսությունը սկսեց ձևավորվել հարաբերականության ընդհանուր տեսության շրջանակներում։ Հետաքրքիր է, որ ինքը՝ Ալբերտ Էյնշտեյնը, չէր հավատում սև խոռոչների գոյությանը։

Որտեղի՞ց են առաջանում սև խոռոչները:

Գիտնականները կարծում են, որ սև խոռոչները տարբեր ծագում ունեն։ Զանգվածային աստղերն իրենց կյանքի վերջում դառնում են սև խոռոչ. միլիարդավոր տարիների ընթացքում գազերի բաղադրությունը և ջերմաստիճանը փոխվում են դրանցում, ինչը հանգեցնում է աստղի ձգողության և տաք գազերի ճնշման միջև անհավասարակշռության: Այնուհետև աստղը փլուզվում է. նրա ծավալը նվազում է, բայց քանի որ զանգվածը չի փոխվում, խտությունը մեծանում է։ Տիպիկ աստղային զանգվածի սև խոռոչի շառավիղը 30 կիլոմետր է և խտությունը ավելի քան 200 միլիոն տոննա մեկ խորանարդ սանտիմետրում: Համեմատության համար՝ որպեսզի Երկիրը դառնա սև խոռոչ, նրա շառավիղը պետք է լինի 9 միլիմետր։

Գոյություն ունի սև խոռոչի մեկ այլ տեսակ՝ գերզանգվածային սև խոռոչներ, որոնք կազմում են գալակտիկաների մեծ մասի միջուկները: Նրանց զանգվածը միլիարդ անգամ ավելի է, քան աստղային սև խոռոչները: Գերզանգվածային սև խոռոչների ծագումն անհայտ է, ենթադրվում է, որ դրանք նախկինում աստղային զանգվածի սև խոռոչներ են, որոնք մեծացել են՝ կուլ տալով այլ աստղեր:

Կա նաև հակասական գաղափար նախնադարյան սև խոռոչների գոյության մասին, որոնք կարող են առաջանալ տիեզերքի սկզբում ցանկացած զանգվածի սեղմումից: Բացի այդ, կա ենթադրություն, որ մեծ հադրոնային կոլայդերում ձևավորվում են շատ փոքր սև խոռոչներ, որոնց զանգվածը մոտ է տարրական մասնիկների զանգվածին։ Սակայն այս վարկածի հաստատում դեռ չկա։

Արդյո՞ք սև խոռոչը կուլ կտա մեր գալակտիկան:

Ծիր Կաթին գալակտիկայի կենտրոնում կա սև անցք՝ Աղեղնավոր A *: Նրա զանգվածը չորս միլիոն անգամ մեծ է Արեգակի զանգվածից, իսկ չափը՝ 25 միլիոն կիլոմետր, մոտավորապես հավասար է 18 արևի տրամագծին։ Նման մասշտաբը որոշներին զարմացնում է. մի՞թե սև խոռոչը չի սպառնում մեր ողջ Գալակտիկային: Նման ենթադրությունների հիմքեր ունեն ոչ միայն ֆանտաստ գրողները. մի քանի տարի առաջ գիտնականները հայտնել են W2246-0526 գալակտիկայի մասին, որը գտնվում է մեր մոլորակից 12,5 միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա: Համաձայն աստղագետների նկարագրության, որը գտնվում է W2246–0526-ի կենտրոնում, գերզանգվածային սև խոռոչն աստիճանաբար պատռում է այն, և առաջացող ճառագայթումը արագանում է բոլոր ուղղություններով շիկացած գազի հսկա ամպերը: Սև խոռոչից պոկված գալակտիկան ավելի պայծառ է փայլում, քան 300 տրիլիոն արև:

Այնուամենայնիվ, մեր հայրենի գալակտիկան վտանգված չէ (գոնե կարճաժամկետ հեռանկարում): Ծիր Կաթինի օբյեկտների մեծ մասը, ներառյալ Արեգակնային համակարգը, շատ հեռու են սև անցքից և չեն զգում դրա ձգողականությունը: Բացի այդ, «մեր» սև խոռոչը չի ներծծում ամբողջ նյութը, ինչպես փոշեկուլը, այլ գործում է միայն որպես գրավիտացիոն խարիսխ իր շուրջը պտտվող մի խումբ աստղերի համար, ինչպես Արևը մոլորակների համար:

Այնուամենայնիվ, նույնիսկ եթե մենք երբևէ դուրս գանք սև խոռոչի իրադարձությունների հորիզոնից, ապա, ամենայն հավանականությամբ, մենք դա չենք էլ նկատի։

Ի՞նչ կլինի, եթե «ընկնես» սև խոռոչի մեջ.

Սեւ խոռոչով ձգվող առարկան, ամենայն հավանականությամբ, չի կարողանա այնտեղից վերադառնալ։ Սև խոռոչի ձգողականությունը հաղթահարելու համար անհրաժեշտ է զարգացնել լույսի արագությունից ավելի արագություն, բայց մարդկությունը դեռ չգիտի, թե ինչպես դա անել:

Սեւ խոռոչի շուրջ գրավիտացիոն դաշտը շատ ուժեղ է և անհամասեռ, ուստի նրա մոտ գտնվող բոլոր առարկաները փոխում են ձևն ու կառուցվածքը: Օբյեկտի այն կողմը, որն ավելի մոտ է իրադարձությունների հորիզոնին, ձգվում է ավելի մեծ ուժով և ընկնում է ավելի մեծ արագությամբ, ուստի ամբողջ առարկան ձգվում է՝ դառնալով մակարոնի նման։ Նա նկարագրել է այս երևույթը իր գրքում « Պատմվածքժամանակ» հայտնի տեսական ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգը: Դեռ Հոքինգից առաջ աստղաֆիզիկոսներն այս երեւույթն անվանեցին սպագետացում:

Եթե ​​դուք նկարագրում եք սպագետացումը տիեզերագնացների տեսանկյունից, ով նախ թռավ մինչև սև խոռոչի ոտքերը, ապա գրավիտացիոն դաշտը կձգի նրա ոտքերը, այնուհետև կձգվի և կպատռի մարմինը՝ այն վերածելով ենթաատոմային մասնիկների հոսքի:

Դրսից անհնար է տեսնել սև խոռոչի մեջ ընկնելը, քանի որ այն կլանում է լույսը։ Դրսի դիտորդը միայն կտեսնի, որ սև խոռոչին մոտեցող առարկան աստիճանաբար դանդաղում է, այնուհետև ընդհանրապես կանգ է առնում: Դրանից հետո օբյեկտի ուրվագիծն ավելի ու ավելի կլղոզվի, ձեռք կբերի կարմիր գույն և վերջապես ընդմիշտ կվերանա:

Սթիվեն Հոքինգի ենթադրության համաձայն՝ բոլոր առարկաները, որոնք ձգվում են սև խոռոչի կողմից, մնում են իրադարձությունների հորիզոնում։ Հարաբերականության տեսությունից հետևում է, որ սև խոռոչի մոտ ժամանակը դանդաղում է մինչև կանգ առնելը, ուստի ընկնողի համար սև խոռոչի մեջ ընկնելը երբեք չի պատահի:

Ի՞նչ կա ներսում:

Հասկանալի պատճառներով այս հարցին այժմ վստահելի պատասխան չկա։ Այնուամենայնիվ, գիտնականները համաձայն են, որ սև խոռոչի ներսում ֆիզիկայի օրենքներն այլևս չեն գործում: Համաձայն ամենահուզիչ և էկզոտիկ վարկածներից մեկի՝ սև խոռոչի շուրջ տարածություն-ժամանակային շարունակականությունն այնքան է աղավաղված, որ իրականում ձևավորվում է փոս, որը կարող է պորտալ լինել մեկ այլ տիեզերքի կամ, այսպես կոչված, որդնափոս:

Սև անցքեր՝ ամենաշատը խորհրդավոր առարկաներՏիեզերքը

Սև անցքերը մեր Տիեզերքի ամենաառեղծվածային և առեղծվածային աստղագիտական ​​առարկաներն են, քանի որ դրանց հայտնաբերումը գրավել է փորձագետների ուշադրությունը և գրգռել գիտաֆանտաստիկ գրողների երևակայությունը: Ի՞նչ են սև խոռոչները և որո՞նք են դրանք: Սև անցքերը հանգած աստղեր են, իրենց ֆիզիկական բնութագրերով, որոնք ունեն այնպիսի մեծ խտություն և այնպիսի հզոր ձգողականություն, որ նույնիսկ լույսը չի կարող փախչել դրանցից:

Սև խոռոչների հայտնաբերման պատմություն

Առաջին անգամ սև խոռոչների տեսական գոյությունը, դրանց իրական հայտնաբերումից շատ առաջ, առաջարկել է ոմն Դ. Միշելը (անգլիացի քահանա Յորքշիրից, որն իր ազատ ժամանակ աստղագիտության սիրահար է) հեռավոր 1783 թ. Նրա հաշվարկներով, եթե մերը վերցվի և սեղմվի (ժամանակակից համակարգչային լեզու- արխիվ) մինչև 3 կմ շառավղով, ձևավորվում է ձգողության այնպիսի մեծ (ուղղակի ահռելի) ուժ, որ նույնիսկ լույսը չի կարող լքել այն: Ահա այսպես ի հայտ եկավ «սև անցք» հասկացությունը, թեև իրականում այն ​​ամենևին էլ սև չէ, մեր կարծիքով ավելի տեղին կլիներ «մութ անցք» տերմինը, քանի որ հենց լույսի բացակայությունն է տեղի ունենում։

Ավելի ուշ՝ 1918 թվականին, մեծ գիտնական Ալբերտ Էյնշտեյնը գրեց սև խոռոչների խնդրի մասին համատեքստում։ Բայց միայն 1967 թվականին, ամերիկացի աստղաֆիզիկոս Ջոն Ուիլերի ջանքերով, սև խոռոչներ հասկացությունը վերջապես տեղ գրավեց ակադեմիական շրջանակներում:

Ինչևէ, Դ. Միշելը և Ալբերտ Էյնշտեյնը և Ջոն Ուիլերն իրենց աշխատություններում ենթադրեցին միայն այս խորհրդավոր երկնային օբյեկտների տեսական գոյությունը արտաքին տիեզերքում, բայց սև խոռոչների իրական բացահայտումը տեղի ունեցավ 1971 թվականին, հենց այդ ժամանակ էր: դրանք առաջին անգամ նկատվել են աստղադիտակով:

Ահա թե ինչ տեսք ունի սև խոռոչը.

Ինչպես են սև խոռոչները գոյանում տիեզերքում

Ինչպես գիտենք աստղաֆիզիկայից, բոլոր աստղերը (ներառյալ մեր Արևը) վառելիքի որոշակի սահմանափակ պաշար ունեն: Ու թեև աստղի կյանքը կարող է տևել միլիարդավոր տարիներ, վառելիքի այս պայմանական մատակարարումը վաղ թե ուշ ավարտվում է, և աստղը «մարվում է»։ Աստղի «անհետացման» գործընթացն ուղեկցվում է ինտենսիվ ռեակցիաներով, որոնց ընթացքում աստղը ենթարկվում է զգալի վերափոխման և, կախված իր չափերից, կարող է վերածվել սպիտակ թզուկի, նեյտրոնային աստղի կամ սև խոռոչի։ Ավելին, աներևակայելի տպավորիչ չափսերով ամենամեծ աստղերը սովորաբար վերածվում են սև խոռոչի. այս շատ անհավանական չափերի կծկման պատճառով տեղի է ունենում նոր ձևավորված սև խոռոչի զանգվածի և գրավիտացիոն ուժի բազմակի աճ, որը վերածվում է մի տեսակ: գալակտիկական փոշեկուլ - այն կլանում է իր շուրջը գտնվող ամեն ինչ և բոլորին:

Սև խոռոչը կլանում է աստղը.

Մի փոքր դիտողություն՝ մեր Արեգակը, գալակտիկական չափանիշներով, ամենևին էլ մեծ աստղ չէ, և մարումից հետո, որը տեղի կունենա մոտ մի քանի միլիարդ տարի հետո, ամենայն հավանականությամբ այն չի վերածվի սև խոռոչի։

Բայց եկեք անկեղծ լինենք ձեզ հետ. այսօր գիտնականները դեռ չգիտեն սև խոռոչի ձևավորման բոլոր բարդությունները, անկասկած, սա չափազանց բարդ աստղաֆիզիկական գործընթաց է, որն ինքնին կարող է տևել միլիոնավոր տարիներ: Թեև հնարավոր է շարժվել այս ուղղությամբ, սակայն այսպես կոչված միջանկյալ սև խոռոչների, այսինքն՝ անհետացման վիճակում գտնվող աստղերի հայտնաբերումն ու հետագա ուսումնասիրությունը, որոնցում տեղի է ունենում սև խոռոչի ձևավորման ակտիվ գործընթաց։ Ի դեպ, նմանատիպ աստղ աստղագետները հայտնաբերել են 2014 թվականին պարույր գալակտիկայի թեւում։

Քանի՞ սև անցք կա տիեզերքում

Ժամանակակից գիտնականների տեսությունների համաձայն՝ մեր Ծիր Կաթին գալակտիկան կարող է պարունակել մինչև հարյուր միլիոնավոր սև խոռոչներ։ Դրանցից ոչ պակաս կարող է լինել հարևան գալակտիկայում, ուր մեր Ծիր Կաթինից թռչելու ոչինչ չկա՝ 2,5 միլիոն լուսային տարի:

Սև խոռոչի տեսություն

Չնայած հսկայական զանգվածին (որը հարյուր հազարավոր անգամ ավելի մեծ է, քան մեր Արեգակի զանգվածը) և ձգողականության անհավատալի ուժը, հեշտ չէր դիտել սև խոռոչները աստղադիտակով, քանի որ դրանք ընդհանրապես լույս չեն արձակում: Գիտնականներին հաջողվել է նկատել սեւ անցք միայն նրա «կերակուրի»՝ մեկ այլ աստղի կլանման պահին, այս պահին հայտնվում է բնորոշ ճառագայթում, որն արդեն կարելի է դիտարկել։ Այսպիսով, սև խոռոչի տեսությունը փաստացի հաստատում է գտել։

Սև խոռոչների հատկությունները

Սև խոռոչի հիմնական հատկությունը նրա անհավանական գրավիտացիոն դաշտերն են, որոնք թույլ չեն տալիս շրջապատող տարածությանը և ժամանակին մնալ իրենց սովորական վիճակում։ Այո, ճիշտ լսեցիք, սև խոռոչի ներսում ժամանակը սովորականից շատ անգամ ավելի դանդաղ է հոսում, և եթե դուք այնտեղ լինեիք, ապա վերադառնալով (եթե այդքան հաջողակ լինեիք, իհարկե) կզարմանաք՝ նկատելով, որ Երկրի վրա դարեր են անցել, և դու չես էլ ծերանում, ժամանակ ունեիր: Թեև մենք ճշմարիտ կլինենք, եթե դուք լինեիք սև խոռոչի ներսում, դժվար թե ողջ մնայիք, քանի որ այնտեղ ձգողության ուժն այնպիսին է, որ ցանկացած նյութական առարկա պարզապես կպոկվի նույնիսկ մասերի, ատոմների:

Բայց եթե դուք նույնիսկ լինեիք սև խոռոչի մոտ, նրա գրավիտացիոն դաշտի սահմաններում, ապա դուք նույնպես դժվար ժամանակ կունենայիք, քանի որ որքան շատ դիմադրեիք նրա ձգողությանը՝ փորձելով թռչել հեռու, այնքան ավելի արագ կհայտնվեիք դրա մեջ: Այս թվացյալ պարադոքսի պատճառը գրավիտացիոն հորձանուտային դաշտն է, որին տիրապետում են բոլոր սև խոռոչները:

Իսկ եթե մարդ ընկնի սև խոռոչը

Սև անցքերի գոլորշիացում

Անգլիացի աստղագետ Ս. Ճիշտ է, դա վերաբերում է միայն համեմատաբար փոքր զանգվածի անցքերին: Դրանց շուրջ գտնվող հզոր ձգողականությունից առաջանում են զույգ մասնիկներ և հակամասնիկներ, որոնցից մեկը ներս է քաշվում անցքով, իսկ երկրորդը դուրս է մղվում: Այսպիսով, սև խոռոչը արձակում է կոշտ հակամասնիկներ և գամմա ճառագայթներ։ Այս գոլորշիացումը կամ ճառագայթումը սև խոռոչից ստացել է այն հայտնաբերած գիտնականի անունը՝ «Հոքինգի ճառագայթում»:

Ամենամեծ սև խոռոչը

Ըստ սև խոռոչների տեսության՝ գրեթե բոլոր գալակտիկաների կենտրոնում գտնվում են հսկայական սև խոռոչներ, որոնց զանգվածը տատանվում է մի քանի միլիոնից մինչև մի քանի միլիարդ արեգակի զանգվածով: Եվ համեմատաբար վերջերս գիտնականները հայտնաբերել են մինչ օրս հայտնի երկու խոշորագույն սև խոռոչները, դրանք գտնվում են մոտակա երկու գալակտիկաներում՝ NGC 3842 և NGC 4849:

NGC 3842-ը Առյուծի համաստեղության ամենապայծառ գալակտիկան է՝ մոտ 320 միլիոն լուսային տարի հեռավորության վրա։ Նրա կենտրոնում 9,7 միլիարդ արեգակնային զանգվածով հսկայական սև խոռոչ է:

NGC 4849-ը գալակտիկա է Կոմայի կլաստերում, մեզանից 335 միլիոն լուսատարի հեռավորության վրա և պարծենում է նույնքան տպավորիչ սև անցքով:

Այս հսկա սև խոռոչների գրավիտացիոն դաշտի գործողության գոտիները կամ ակադեմիական առումով նրանց իրադարձությունների հորիզոնը մոտ 5 անգամ գերազանցում է Արեգակից մինչև հեռավորությունը: Նման սև խոռոչը կխժռի մեր արեգակնային համակարգը և նույնիսկ չի խեղդվի:

Ամենափոքր սև խոռոչը

Բայց սև խոռոչների հսկայական ընտանիքում կան շատ փոքր ներկայացուցիչներ: Այսպիսով, այս պահին գիտնականների կողմից հայտնաբերված թզուկ սև խոռոչը իր զանգվածով ընդամենը 3 անգամ է մեր Արեգակի զանգվածից: Իրականում սա տեսական նվազագույնն է, որը պահանջվում է սեւ խոռոչի առաջացման համար, եթե այդ աստղը մի փոքր փոքր լիներ, փոսը չէր առաջանա։

Սև անցքերը մարդակեր են

Այո, կա նման երեւույթ, ինչպես վերեւում գրեցինք, սև խոռոչները մի տեսակ «գալակտիկական փոշեկուլներ» են, որոնք կլանում են իրենց շրջապատող ամեն ինչ, այդ թվում նաև ... այլ սև խոռոչներ։ Վերջերս աստղագետները հայտնաբերել են, որ մի գալակտիկայի սև խոռոչը ուտում է մեկ այլ գալակտիկայի մեծ սև որկրամոլը:

• Որոշ գիտնականների վարկածների համաձայն՝ սև խոռոչները ոչ միայն գալակտիկական փոշեկուլներ են, որոնք ամեն ինչ ներծծում են իրենց մեջ, այլև որոշակի հանգամանքներում նրանք կարող են իրենք ստեղծել նոր տիեզերք։
• Սև անցքերը կարող են ժամանակի ընթացքում գոլորշիանալ: Վերևում մենք գրել ենք, որ անգլիացի գիտնական Սթիվեն Հոքինգը հայտնաբերել է, որ սև խոռոչներն ունեն ճառագայթման հատկություն, և շատ երկար ժամանակ անց, երբ շուրջը կլանելու ոչինչ չկա, սև խոռոչը կսկսի ավելի շատ գոլորշիանալ, մինչև ի վերջո չթողնի ամբողջը։ դրա զանգվածը շրջակա տարածության մեջ: Չնայած սա միայն ենթադրություն է, վարկած։
• Սև անցքերը դանդաղեցնում են ժամանակը և աղավաղում տարածությունը: Ժամանակի լայնացման մասին մենք արդեն գրել ենք, բայց տարածությունը սև խոռոչի պայմաններում ամբողջությամբ կորացած կլինի։
• Սև խոռոչները սահմանափակում են տիեզերքի աստղերի քանակը: Մասնավորապես, նրանց գրավիտացիոն դաշտերը խոչընդոտում են տիեզերքում գազային ամպերի սառեցմանը, որոնցից, ինչպես գիտեք, ծնվում են նոր աստղեր։

Discovery Channel Black Holes Տեսանյութ

Եվ վերջում մենք ձեզ առաջարկում ենք հետաքրքիր գիտական ​​վավերագրական ֆիլմ սև խոռոչների մասին Discovery Channel-ից:

Հոդվածը գրելիս փորձել եմ այն ​​դարձնել հնարավորինս հետաքրքիր, օգտակար և որակյալ։ Ես շնորհակալ կլինեմ ցանկացածի համար հետադարձ կապև կառուցողական քննադատություն՝ հոդվածի մեկնաբանությունների տեսքով։ Նաև կարող եք գրել ձեր ցանկությունը / հարցը / առաջարկը իմ փոստին [էլփոստը պաշտպանված է]կամ ֆեյսբուք, հարգանքներով հեղինակ։

Գիտական ​​տեսությունների կողմից կանխատեսված տիեզերքի բոլոր հիպոթետիկ օբյեկտներից սև անցքերը ամենասարսափելի տպավորությունն են թողնում: Եվ, չնայած դրանց գոյության մասին ենթադրությունները սկսեցին արտահայտվել Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության հրապարակումից գրեթե մեկուկես դար առաջ, նրանց գոյության իրականության համոզիչ ապացույցները ձեռք բերվեցին բոլորովին վերջերս:

Սկսենք նրանից, թե ինչպես է հարաբերականության ընդհանուր տեսությունն անդրադառնում ձգողության բնույթի հարցին: Նյուտոնի ձգողության օրենքը ասում է, որ Տիեզերքի ցանկացած երկու զանգվածային մարմինների միջև գործում է փոխադարձ ձգողականության ուժ: Այս գրավիտացիոն գրավչության պատճառով Երկիրը պտտվում է Արեգակի շուրջը։ Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը մեզ ստիպում է այլ կերպ նայել Արեգակ-Երկիր համակարգին: Համաձայն այս տեսության՝ Արեգակի նման հսկա երկնային մարմնի առկայության դեպքում տարածություն-ժամանակը կարծես ծակված է նրա քաշի տակ, և խախտվում է նրա հյուսվածքի միատեսակությունը։ Պատկերացրեք առաձգական բատուտը, որի վրա նստած է ծանր գնդակը (օրինակ՝ բոուլինգի հրապարակից): Ձգված գործվածքն իր քաշի տակ թեքվում է՝ շուրջը վակուում ստեղծելով։ Նույն կերպ Արեգակն իր շուրջն է մղում տարածություն-ժամանակը։

Ըստ այս նկարի՝ Երկիրը պարզապես պտտվում է ձևավորված ձագարի շուրջը (բացառությամբ, որ բատուտի վրա ծանր գնդակի շուրջը գլորվող փոքրիկ գնդակը անխուսափելիորեն կկորցնի արագությունը և պարույրով կմոտենա մեծին): Եվ այն, ինչ մենք սովորաբար ընկալում ենք որպես ձգողականության ուժ մեր առօրյա կյանքում, նույնպես ոչ այլ ինչ է, քան տարածություն-ժամանակի երկրաչափության փոփոխություն, և ոչ ուժ նյուտոնյան ըմբռնման մեջ: Այսօր ձգողականության էության ավելի հաջող բացատրություն, որքան մեզ տալիս է հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը, չի հորինվել:

Հիմա պատկերացրեք, թե ինչ կլինի, եթե մենք - առաջարկված նկարի շրջանակներում - մեծացնենք և մեծացնենք ծանր գնդակի զանգվածը՝ առանց դրա ֆիզիկական չափը մեծացնելու: Լինելով բացարձակ առաձգական՝ ձագարը կխորանա այնքան ժամանակ, մինչև դրա վերին եզրերը միանան ինչ-որ տեղ բարձր՝ ամբողջովին ծանր գնդիկի վերևում, և այնուհետև այն պարզապես դադարում է գոյություն ունենալ, երբ դիտվում է մակերեսից: Իրական Տիեզերքում, կուտակելով նյութի բավարար զանգված և խտություն, առարկան իր շուրջը խփում է տարածական-ժամանակային թակարդը, տարածություն-ժամանակի գործվածքը փակվում է, և այն կորցնում է իր կապը մնացած Տիեզերքի հետ՝ դառնալով անտեսանելի նրա համար: Ահա թե ինչպես է առաջանում սև խոռոչը.

Շվարցշիլդը և նրա ժամանակակիցները կարծում էին, որ նման տարօրինակ տիեզերական օբյեկտներ բնության մեջ գոյություն չունեն: Ինքը՝ Էյնշտեյնը, ոչ միայն ուներ այս տեսակետը, այլև սխալմամբ կարծում էր, որ իրեն հաջողվել է մաթեմատիկորեն հիմնավորել իր կարծիքը։

1930-ականներին երիտասարդ հնդիկ աստղաֆիզիկոս Չանդրասեխարն ապացուցեց, որ միջուկային վառելիք ծախսած աստղը թափում է իր պատյանը և վերածվում դանդաղ սառչող սպիտակ թզուկի միայն այն դեպքում, եթե նրա զանգվածը Արեգակի զանգվածից 1,4 անգամ պակաս է: Շուտով ամերիկացի Ֆրից Ցվիկին հասկացավ, որ գերնոր աստղերի պայթյուններն առաջացնում են նեյտրոնային նյութի չափազանց խիտ մարմիններ. ավելի ուշ Լև Լանդաուն հանգեց նույն եզրակացությանը։ Չանդրասեխարի աշխատանքից հետո ակնհայտ էր, որ նման էվոլյուցիայի կարող են ենթարկվել միայն 1,4 արեգակնային զանգվածից ավելի զանգված ունեցող աստղերը։ Հետևաբար, ծագեց բնական հարց՝ կա՞ արդյոք գերնոր աստղերի զանգվածի վերին սահման, որոնք իրենց հետևում թողնում են նեյտրոնային աստղեր:

1930-ականների վերջին ամերիկյան ատոմային ռումբի ապագա հայրը՝ Ռոբերտ Օփենհայմերը, հաստատեց, որ նման սահման գոյություն ունի և չի գերազանցում արևի մի քանի զանգվածը։ Այն ժամանակ ավելի ճշգրիտ գնահատական ​​տալ հնարավոր չէր. այժմ հայտնի է, որ նեյտրոնային աստղերի զանգվածները պետք է լինեն 1,5-3 Ms-ի սահմաններում։ Բայց նույնիսկ Օպենհայմերի և նրա ասպիրանտ Ջորջ Վոլկովի մոտավոր հաշվարկներից հետևեց, որ գերնոր աստղերի ամենազանգվածային ժառանգները չեն դառնում նեյտրոնային աստղեր, այլ գնում են այլ վիճակ: 1939 թվականին Օփենհայմերը և Հարթլենդ Սնայդերը, օգտագործելով իդեալականացված մոդել, ապացուցեցին, որ զանգվածային փլուզվող աստղը կծկվում է դեպի իր գրավիտացիոն շառավիղը։ Նրանց բանաձեւերից իրականում հետեւում է, որ աստղն այսքանով կանգ չի առնում, սակայն համահեղինակները զերծ են մնացել նման արմատական ​​եզրակացությունից։

09.07.1911 - 13.04.2008

Վերջնական պատասխանը գտնվեց 20-րդ դարի երկրորդ կեսին փայլուն տեսական ֆիզիկոսների մի ամբողջ գալակտիկայի ջանքերով, այդ թվում՝ խորհրդային։ Պարզվեց, որ նման փլուզումը միշտ սեղմում է աստղին «ամբողջ ճանապարհին»՝ ամբողջությամբ ոչնչացնելով նրա նյութը։ Արդյունքում առաջանում է եզակիություն՝ գրավիտացիոն դաշտի «գերկոնցենտրատ»՝ փակված անսահման փոքր ծավալով։ Անշարժ անցքի համար սա կետ է, պտտվող անցքի համար՝ օղակ։ Տարածություն-ժամանակի կորությունը և, հետևաբար, գրավիտացիոն ուժը եզակիության մոտ հակված է դեպի անսահմանություն։ 1967 թվականի վերջին ամերիկացի ֆիզիկոս Ջոն Արչիբալդ Ուիլերն առաջինն էր, ով աստղային փլուզման նման ավարտը անվանեց սև անցք։ Նոր տերմինը սիրահարվեց ֆիզիկոսներին և ուրախացրեց այն լրագրողներին, ովքեր այն տարածեցին աշխարհով մեկ (չնայած ֆրանսիացիներին այն սկզբում դուր չէր գալիս, քանի որ trou noir արտահայտությունը կասկածելի ասոցիացիաներ էր հուշում):

Սև խոռոչի ամենակարևոր հատկությունն այն է, որ ինչ էլ որ մտնի դրա մեջ, այն չի վերադառնա: Սա նույնիսկ վերաբերում է լույսին, այդ պատճառով էլ սև անցքերը ստացել են իրենց անվանումը. մարմինը, որը կլանում է իր վրա ընկած ամբողջ լույսը և չի արձակում իր սեփականը, կարծես բացարձակ սև է: Համաձայն հարաբերականության ընդհանուր տեսության՝ եթե առարկան կրիտիկական հեռավորության վրա մոտենում է սև խոռոչի կենտրոնին, այդ հեռավորությունը կոչվում է Շվարցշիլդի շառավիղ, այն երբեք չի կարող հետ գնալ: (Գերմանացի աստղագետ Կարլ Շվարցշիլդը (1873-1916) իր կյանքի վերջին տարիներին, օգտագործելով Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության հավասարումները, հաշվարկել է գրավիտացիոն դաշտը զրոյական ծավալի զանգվածի շուրջ: Արեգակի զանգվածի համար՝ Շվարցշիլդը: շառավիղը 3 կմ է, այսինքն՝ մեր շրջելու համար Արևը գտնվում է սև խոռոչում, պետք է խտացնել նրա ամբողջ զանգվածը փոքր քաղաքի չափով:

Շվարցշիլդի շառավիղում տեսությունը կանխատեսում է նույնիսկ ավելի տարօրինակ երևույթներ. սև խոռոչի ամբողջ նյութը հավաքվում է հենց կենտրոնում գտնվող անսահման խտության անսահման փոքր կետի մեջ. մաթեմատիկոսներն այդպիսի առարկան անվանում են եզակի խանգարում: Անսահման խտությամբ նյութի ցանկացած վերջավոր զանգված, մաթեմատիկորեն ասած, զբաղեցնում է զրոյական տարածական ծավալ։ Արդյոք այս երևույթը իրականում տեղի է ունենում սև խոռոչի ներսում, մենք, իհարկե, չենք կարող փորձնականորեն ստուգել, ​​քանի որ այն ամենը, ինչ հայտնվում է Շվարցշիլդի շառավիղում, չի վերադառնում:

Այսպիսով, հնարավորություն չունենալով «ուսումնասիրել» սև խոռոչը «նայեք» բառի ավանդական իմաստով, մենք, այնուամենայնիվ, կարող ենք հայտնաբերել դրա առկայությունը նրա գերհզոր և բոլորովին անսովոր գրավիտացիոն դաշտի ազդեցության անուղղակի նշաններով: նյութ դրա շուրջ:

Գերզանգվածային սև խոռոչներ

Մեր Ծիր Կաթինի և այլ գալակտիկաների կենտրոնում մի անհավատալի զանգվածային սև խոռոչ է, որը միլիոնավոր անգամ ավելի ծանր է, քան Արեգակը: Այս գերզանգվածային սև խոռոչները (ինչպես ստացել են այս անվանումը) հայտնաբերվել են՝ դիտելով գալակտիկաների կենտրոնների մոտ միջաստղային գազի շարժման բնույթը։ Գազերը, դատելով դիտարկումներից, պտտվում են գերզանգվածային օբյեկտից մոտ հեռավորության վրա, և պարզ հաշվարկները՝ օգտագործելով Նյուտոնի մեխանիկայի օրենքները, ցույց են տալիս, որ դրանք ձգող առարկան՝ չնչին տրամագծով, ունի հրեշավոր զանգված: Միայն սև խոռոչը կարող է այս կերպ պտտել միջաստղային գազը գալակտիկայի կենտրոնում: Փաստորեն, աստղաֆիզիկոսներն արդեն գտել են տասնյակ նման զանգվածային սև խոռոչներ հարևան գալակտիկաների կենտրոններում և խիստ կասկածում են, որ ցանկացած գալակտիկայի կենտրոնը սև խոռոչ է:

Աստղային զանգվածային սև անցքեր

Աստղերի էվոլյուցիայի մասին մեր ներկայիս պատկերացումների համաձայն, երբ աստղը, որի զանգվածը գերազանցում է Արեգակի զանգվածը մոտ 30 անգամ, մահանում է գերնոր աստղի պայթյունից, նրա արտաքին թաղանթը ցրվում է, իսկ ներքին շերտերն արագորեն փլուզվում են դեպի կենտրոն և ձևավորում սև: աստղի տեղում անցք, որը սպառել է իր վառելիքի պաշարները: Միջաստղային տարածության մեջ մեկուսացված այս ծագման սև խոռոչը գործնականում անհնար է հայտնաբերել, քանի որ այն գտնվում է հազվագյուտ վակուումում և ոչ մի կերպ չի արտահայտվում գրավիտացիոն փոխազդեցությունների տեսանկյունից: Այնուամենայնիվ, եթե այդպիսի փոսը երկուական աստղային համակարգի մի մասն է (երկու տաք աստղեր, որոնք պտտվում են իրենց զանգվածի կենտրոնի շուրջ), ապա սև խոռոչը դեռևս գրավիտացիոն ազդեցություն կունենա իր զույգ աստղի վրա: Աստղագետներն այսօր ունեն մեկ տասնյակից ավելի թեկնածուներ այս տեսակի աստղային համակարգի համար, թեև դրանցից որևէ մեկի համար որևէ հիմնավոր ապացույց չկա:

Երկուական համակարգում, որի բաղադրության մեջ կա սև անցք, «կենդանի» աստղի նյութը անխուսափելիորեն «կհոսի» սև խոռոչի ուղղությամբ։ Իսկ սև խոռոչի կողմից ներծծված նյութը պարուրաձև սև խոռոչի մեջ ընկնելու ժամանակ կպտտվի՝ անհետանալով Շվարցշիլդի շառավիղն անցնելիս: Այնուամենայնիվ, ճակատագրական սահմանին մոտենալիս, սև խոռոչի ձագարի մեջ ներծծված նյութը անխուսափելիորեն կխտանա և տաքանա՝ փոսի կողմից կլանված մասնիկների միջև բախումների մեծացման պատճառով, մինչև այն տաքանա մինչև ռենտգենյան ճառագայթների ալիքային ճառագայթման էներգիան: էլեկտրամագնիսական սպեկտրի տիրույթը. Աստղագետները կարող են չափել այս տեսակի ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվության փոփոխությունների պարբերականությունը և հաշվարկել՝ համեմատելով այն այլ հասանելի տվյալների հետ, առարկայի մոտավոր զանգվածը, որը «ձգում է» իր վրա նյութը: Եթե ​​օբյեկտի զանգվածը գերազանցում է Չանդրասեխարի սահմանը (1,4 արեգակնային զանգված), ապա այս օբյեկտը չի կարող լինել սպիտակ թզուկ, որի մեջ մեր աստղին վիճակված է այլասերվել։ Նման երկուական ռենտգենյան աստղերի դիտարկման հայտնաբերված դեպքերի մեծ մասում նեյտրոնային աստղը զանգվածային օբյեկտ է: Այնուամենայնիվ, արդեն մեկ տասնյակից ավելի դեպքեր են հաշվվել, երբ միակ ողջամիտ բացատրությունը երկուական աստղային համակարգում սև խոռոչի առկայությունն է:

Սև խոռոչների բոլոր մյուս տեսակները շատ ավելի ենթադրական են և հիմնված են բացառապես տեսական հետազոտությունների վրա. փորձարարական հաստատումնրանց գոյությունն ընդհանրապես գոյություն չունի։ Նախ, սրանք սև մինի անցքեր են, որոնց զանգվածը համեմատելի է լեռան զանգվածի հետ և սեղմված պրոտոնի շառավղով: Նրանց ծագման գաղափարը Տիեզերքի ձևավորման սկզբնական փուլում Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո արտահայտել է անգլիացի տիեզերագետ Սթիվեն Հոքինգը (տես Ժամանակի անշրջելիության թաքնված սկզբունքը): Հոքինգը ենթադրեց, որ մինի անցքերի պայթյունները կարող են բացատրել Տիեզերքում գամմա-ճառագայթների ճեղքված պոռթկումների իսկապես խորհրդավոր երևույթը: Երկրորդ՝ տարրական մասնիկների որոշ տեսություններ կանխատեսում են Տիեզերքում՝ միկրոմակարդակում, սև անցքերի իրական մաղի գոյությունը, որոնք տիեզերքի թափոնների մի տեսակ փրփուր են։ Նման միկրո անցքերի տրամագիծը ենթադրաբար մոտ 10-33 սմ է. դրանք միլիարդավոր անգամ փոքր են պրոտոնից: Այս պահին մենք որևէ հույս չունենք նման սև խոռոչի մասնիկների առկայության նույնիսկ իրական փաստի փորձարարական ստուգման, էլ ուր մնաց թե ինչ-որ կերպ ուսումնասիրել դրանց հատկությունները:

Իսկ ի՞նչ է պատահում դիտորդի հետ, եթե նա հանկարծ հայտնվի գրավիտացիոն շառավիղից այն կողմ, որն այլ կերպ կոչվում է իրադարձությունների հորիզոն: Այստեղից է սկսվում սև խոռոչների ամենազարմանալի հատկությունը։ Իզուր չէ, որ խոսելով սև խոռոչների մասին, մենք միշտ նշել ենք ժամանակը, ավելի ճիշտ՝ տարածություն-ժամանակը։ Համաձայն Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսության՝ որքան արագ է շարժվում մարմինը, այնքան մեծանում է նրա զանգվածը, բայց այնքան դանդաղ է անցնում ժամանակը։ Ցածր արագության դեպքում, նորմալ պայմաններում, այս էֆեկտն անտեսանելի է, բայց եթե մարմինը (տիեզերանավը) շարժվում է լույսի արագությանը մոտ արագությամբ, ապա նրա զանգվածը մեծանում է, իսկ ժամանակը դանդաղում է։ Երբ մարմնի արագությունը հավասար է լույսի արագությանը, զանգվածը վերածվում է անսահմանության, և ժամանակը կանգ է առնում։ Դա են վկայում խիստ մաթեմատիկական բանաձեւերը։ Եկեք վերադառնանք սև խոռոչ: Պատկերացրեք մի ֆանտաստիկ իրավիճակ, երբ տիեզերանավը տիեզերագնացներով մոտենում է գրավիտացիոն շառավղին կամ իրադարձությունների հորիզոնին: Հասկանալի է, որ իրադարձությունների հորիզոնն այդպես է կոչվում, քանի որ մենք կարող ենք ցանկացած իրադարձություն (ընդհանուր առմամբ դիտարկել ինչ-որ բան) միայն մինչև այս սահմանը: Որ մենք այն վիճակում չենք, որ պահպանենք այս սահմանը։ Այնուամենայնիվ, գտնվելով սև խոռոչին մոտեցող տիեզերանավի ներսում՝ տիեզերագնացներն իրենց կզգան նույնը, ինչ նախկինում, քանի որ. նրանց ժամացույցի վրա ժամանակը կանցնի «նորմալ»: Տիեզերանավը հանգիստ կանցնի իրադարձությունների հորիզոնը և կշարժվի առաջ։ Բայց քանի որ նրա արագությունը մոտ կլինի լույսի արագությանը, տիեզերանավը կհասնի սեւ խոռոչի կենտրոն, բառացիորեն, մի ակնթարթում։

Իսկ արտաքին դիտորդի համար տիեզերանավը պարզապես կանգ կառնի իրադարձությունների հորիզոնում և կմնա այնտեղ գրեթե ընդմիշտ: Այսպիսին է սև խոռոչների վիթխարի ձգողականության պարադոքսը: Բնական հարց է, թե արդյոք այն տիեզերագնացները, ովքեր արտաքին դիտորդի ժամացույցի համաձայն գնում են դեպի անսահմանություն: Ոչ Եվ խոսքն ամենևին էլ ահռելի ձգողության մասին չէ, այլ մակընթացային ուժերի, որոնք այդքան փոքր և զանգվածային մարմնում մեծապես տարբերվում են փոքր հեռավորությունների վրա: Երբ տիեզերագնացը ունի 1 մ 70 սմ հասակ, նրա գլխում մակընթացային ուժերը շատ ավելի քիչ կլինեն, քան ոտքերի մոտ, և նա պարզապես կպոկվի իրադարձությունների հորիզոնում: Այսպիսով, մենք հիմնականում պարզել ենք, թե ինչ են սև խոռոչները, բայց մինչ այժմ մենք խոսում էինք աստղային զանգվածի սև խոռոչների մասին: Ներկայումս աստղագետներին հաջողվել է գտնել գերզանգվածային սև խոռոչներ, որոնց զանգվածը կարող է լինել միլիարդ արև: Գերզանգվածային սև խոռոչներն իրենց հատկություններով չեն տարբերվում իրենց փոքր նմանակներից: Նրանք միայն շատ ավելի զանգվածային են և, որպես կանոն, գտնվում են գալակտիկաների կենտրոններում՝ Տիեզերքի աստղային կղզիներում: Մեր Գալակտիկայի (Ծիր Կաթին) կենտրոնում կա նաև գերզանգվածային սև անցք։ Նման սև խոռոչների վիթխարի զանգվածը հնարավորություն կտա որոնել դրանք ոչ միայն մեր Գալակտիկաներում, այլև հեռավոր գալակտիկաների կենտրոններում, որոնք գտնվում են Երկրից և Արևից միլիոնավոր և միլիարդավոր լուսատարի հեռավորության վրա: Եվրոպացի և ամերիկացի գիտնականները գլոբալ որոնում են անցկացրել գերզանգվածային սև խոռոչների համար, որոնք, ըստ ժամանակակից տեսական հաշվարկների, պետք է տեղակայվեն յուրաքանչյուր գալակտիկայի կենտրոնում։

Ժամանակակից տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս բացահայտել այս կոլապսարների առկայությունը հարևան գալակտիկաներում, սակայն դրանցից շատ քչերն են հայտնաբերվել: Սա նշանակում է, որ կամ սև խոռոչները պարզապես թաքնված են գազային և փոշու խիտ ամպերի մեջ գալակտիկաների կենտրոնական մասում, կամ դրանք գտնվում են Տիեզերքի ավելի հեռավոր անկյուններում: Այսպիսով, սև խոռոչները կարող են հայտնաբերվել ռենտգենյան ճառագայթներով, որոնք արտանետվում են դրանց վրա նյութի կուտակման ժամանակ, և նման աղբյուրների մարդահամար կատարելու համար արբանյակները, որոնց վրա տեղադրված են ռենտգենյան աստղադիտակներ, արձակվել են մերձերկրյա կատակերգական տարածություն: Ռենտգենյան ճառագայթների աղբյուրներ փնտրելիս Չանդրա և Ռոսի տիեզերական աստղադիտարանները պարզեցին, որ երկինքը լցված է ֆոնային ռենտգենյան ճառագայթներով և միլիոնավոր անգամ ավելի պայծառ է, քան տեսանելի լույսը: Երկնքից եկող այս ֆոնային ռենտգենյան ճառագայթման մեծ մասը պետք է բխի սև անցքերից: Սովորաբար աստղագիտության մեջ խոսում են երեք տեսակի սև խոռոչների մասին. Առաջինը աստղային զանգվածների սեւ խոռոչներն են (մոտ 10 արեգակի զանգված): Դրանք ձևավորվում են զանգվածային աստղերից, երբ վերջանում են ջերմամիջուկային վառելիքը: Երկրորդը գերզանգվածային սև խոռոչներն են գալակտիկաների կենտրոններում (մեկ միլիոնից մինչև միլիարդավոր արևի զանգված): Եվ վերջապես, Տիեզերքի կյանքի սկզբում առաջացած սկզբնական սև խոռոչները, որոնց զանգվածները փոքր են (մեծ աստերոիդի զանգվածի կարգի)։ Այսպիսով, հնարավոր սև խոռոչների զանգվածների մեծ տիրույթը մնում է չլրացված: Բայց որտե՞ղ են այս անցքերը: Տարածությունը ռենտգենով լցնելով հանդերձ՝ նրանք, այնուամենայնիվ, չեն ցանկանում ցույց տալ իրենց իսկական «դեմքը»։ Սակայն ֆոնային ռենտգենյան ճառագայթների և սև խոռոչների միջև փոխհարաբերությունների հստակ տեսություն կառուցելու համար պետք է իմանալ դրանց թիվը: Տիեզերական աստղադիտակներին այս պահին հաջողվել է հայտնաբերել միայն փոքր թվով գերզանգվածային սեւ խոռոչներ, որոնց գոյությունը կարելի է ապացուցված համարել։ Անուղղակի նշանները թույլ են տալիս 15%-ի հասցնել դիտարկված սև խոռոչների թիվը, որոնք պատասխանատու են ֆոնային ճառագայթման համար: Մենք պետք է ենթադրենք, որ մնացած գերզանգվածային սև խոռոչները պարզապես թաքնված են փոշու ամպերի հաստ շերտի հետևում, որոնք փոխանցում են միայն բարձր էներգիայի ռենտգենյան ճառագայթներ կամ չափազանց հեռու են ժամանակակից դիտարկման միջոցներով հայտնաբերելու համար:

Գերզանգվածային սև խոռոչ (թաղամաս) M87 գալակտիկայի կենտրոնում (ռենտգենյան պատկեր): Իրադարձությունների հորիզոնից տեսանելի է արտանետում (շիթ): Պատկերը՝ www.college.ru/astronomy կայքից

Թաքնված սև խոռոչների հայտնաբերումը ժամանակակից ռենտգենյան աստղագիտության հիմնական խնդիրներից է: Այս ոլորտում վերջին հայտնագործությունները, որոնք կապված են Chandra և Rossi աստղադիտակների հետ հետազոտությունների հետ, այնուամենայնիվ ընդգրկում են միայն ռենտգենյան ճառագայթների ցածր էներգիայի միջակայքը՝ մոտավորապես 2000-20,000 էլեկտրոն-վոլտ (համեմատության համար, օպտիկական ճառագայթման էներգիան մոտ 2 էլեկտրոն է։ -վոլտ) վոլտ): Այս ուսումնասիրությունները կարող են զգալիորեն փոփոխվել եվրոպական կողմից տիեզերական աստղադիտակ«Ինտեգրալ» (Integral), որն ի վիճակի է 20,000-300,000 էլեկտրոն վոլտ էներգիայով ներթափանցել ռենտգենյան ճառագայթման դեռևս անբավարար ուսումնասիրված տարածք: Այս տեսակի ռենտգենյան ճառագայթների ուսումնասիրության կարևորությունն այն է, որ չնայած երկնքի ռենտգենյան ֆոնն ունի ցածր էներգիա, այս ֆոնի վրա հայտնվում են ճառագայթման բազմաթիվ գագաթներ (կետեր)՝ մոտ 30000 էլեկտրոն-վոլտ էներգիայով: Գիտնականները պարզապես բացում են առեղծվածի շղարշը, թե ինչն է առաջացնում այս գագաթները, և Integral-ը առաջին բավական զգայուն աստղադիտակն է, որն ի վիճակի է գտնել ռենտգենյան ճառագայթների նման աղբյուրներ: Աստղագետների կարծիքով՝ բարձր էներգիայի ճառագայթներից առաջանում են այսպես կոչված Կոմպտոնի հաստությամբ մարմիններ, այսինքն՝ գերզանգվածային սև խոռոչներ՝ պարուրված փոշոտ թաղանթով: Հենց Compton-ի օբյեկտներն են պատասխանատու 30000 էլեկտրոն-վոլտ ռենտգենյան ճառագայթների գագաթնակետերի համար ֆոնային ճառագայթման դաշտում:

Սակայն, շարունակելով իրենց հետազոտությունները, գիտնականները եկել են այն եզրակացության, որ Կոմպտոնի օբյեկտները կազմում են սև խոռոչների թվի միայն 10%-ը, որոնք պետք է ստեղծեն բարձր էներգիայի գագաթներ։ Սա լուրջ խոչընդոտ է տեսության հետագա զարգացման համար։ Այսպիսով, բացակայող ռենտգենյան ճառագայթները գալիս են ոչ թե Կոմպտոնի հաստությամբ, այլ սովորական գերզանգվածային սև խոռոչներից: Հետո՞ ինչ վերաբերում է փոշու վարագույրներին ցածր էներգիայի ռենտգենյան ճառագայթների համար: Պատասխանը կարծես թե կայանում է նրանում, որ շատ սև խոռոչներ (Compton առարկաներ) բավական ժամանակ են ունեցել կլանելու իրենց պատած ողջ գազն ու փոշին, բայց մինչ այդ նրանք հնարավորություն են ունեցել ինքնահաստատվելու բարձր էներգիայի ռենտգենյան ճառագայթներով: Ամբողջ նյութը կլանելուց հետո նման սև խոռոչներն արդեն ի վիճակի չէին ռենտգենյան ճառագայթներ առաջացնել իրադարձությունների հորիզոնում: Պարզ է դառնում, թե ինչու այս սև խոռոչները չեն կարող հայտնաբերվել, և հնարավոր է դառնում նրանց հաշվին վերագրել ֆոնային ճառագայթման բացակայող աղբյուրները, քանի որ թեև սև խոռոչն այլևս չի արտանետում, նրա կողմից նախկինում ստեղծված ճառագայթումը շարունակում է իր ճանապարհը Տիեզերքով: Այնուամենայնիվ, լիովին հնարավոր է, որ անհետացած սև խոռոչներն ավելի թաքնված են, քան աստղագետները ենթադրում են, այսինքն՝ այն, որ մենք դրանք չենք տեսնում, չի նշանակում, որ դրանք ընդհանրապես չեն: Մենք պարզապես բավականաչափ դիտողական ուժ չունենք դրանք տեսնելու համար: Միևնույն ժամանակ, ՆԱՍԱ-ի գիտնականները նախատեսում են ընդլայնել թաքնված սև խոռոչների որոնումները նույնիսկ ավելի դեպի տիեզերք: Հենց այնտեղ է գտնվում այսբերգի ստորջրյա հատվածը, ասում են։ Մի քանի ամիս շարունակ հետազոտություններ կիրականացվեն Swift առաքելության շրջանակներում։ Խորը տիեզերք ներթափանցելը կբացահայտի թաքնված սև անցքերը, կգտնի ֆոնային ճառագայթման բացակայող օղակը և լույս կսփռի նրանց գործունեության վրա տիեզերքի վաղ դարաշրջանում:

Որոշ սև խոռոչներ համարվում են ավելի ակտիվ, քան իրենց հանգիստ հարևանները: Ակտիվ սև խոռոչները կլանում են շրջապատող նյութը, և եթե անցյալով թռչող «բաց» աստղը ընկնի ձգողականության թռիչքի մեջ, այն, անշուշտ, «կուտվի» ամենաբարբարոսական ձևով (կտոր-կտոր-կտորված): Կլանված նյութը, ընկնելով սև խոռոչի վրա, տաքանում է մինչև հսկայական ջերմաստիճան և գամմա, ռենտգենյան և ուլտրամանուշակագույն տիրույթներում բռնկվում է: Կա նաև գերզանգվածային սև անցք Ծիր Կաթինի կենտրոնում, բայց այն ավելի դժվար է ուսումնասիրել, քան մոտակա կամ նույնիսկ հեռավոր գալակտիկաների անցքերը: Դա պայմանավորված է գազի և փոշու խիտ պատի պատճառով, որը կանգնած է մեր Գալակտիկայի կենտրոնի ճանապարհին, քանի որ Արեգակնային համակարգը գտնվում է գալակտիկական սկավառակի գրեթե եզրին: Հետևաբար, սև խոռոչների ակտիվության դիտարկումը շատ ավելի արդյունավետ է այն գալակտիկաների համար, որոնց միջուկը հստակ տեսանելի է։ Կոշիկ համաստեղությունում գտնվող հեռավոր գալակտիկաներից մեկը դիտարկելիս 4 միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա, աստղագետներին առաջին անգամ հաջողվել է հետևել գերզանգվածային սև խոռոչի կողմից աստղի կլանման գործընթացին սկզբից և գրեթե մինչև վերջ: Հազարավոր տարիներ այս հսկա կոլապսարը հանգիստ հանգչում էր անանուն էլիպսաձև գալակտիկայի կենտրոնում, մինչև աստղերից մեկը համարձակվեց բավականաչափ մոտենալ դրան:

Սև խոռոչի հզոր ձգողականությունը պոկել է աստղը: Նյութի կուտակումները սկսեցին ընկնել սև խոռոչի վրա և, հասնելով իրադարձությունների հորիզոնին, վառ բռնկվեցին ուլտրամանուշակագույն տիրույթում: Այս բռնկումները գրանցվել են NASA-ի նոր տիեզերական Galaxy Evolution Explorer աստղադիտակի կողմից, որն ուսումնասիրում է երկինքը ուլտրամանուշակագույն լույսի ներքո: Աստղադիտակը շարունակում է դիտարկել նշանավոր օբյեկտի վարքագիծը նույնիսկ այսօր, քանի որ սև խոռոչի ճաշը դեռ չի ավարտվել, և աստղի մնացորդները շարունակում են ընկնել ժամանակի և տարածության անդունդը: Նման գործընթացների դիտարկումը, ի վերջո, կօգնի ավելի լավ հասկանալ, թե ինչպես են սև խոռոչները զարգանում իրենց մայր գալակտիկաների հետ (կամ հակառակը՝ գալակտիկաները զարգանում են իրենց մայր սև խոռոչի հետ): Ավելի վաղ կատարված դիտարկումները ցույց են տալիս, որ նման ավելորդությունները հազվադեպ չեն տիեզերքում: Գիտնականները հաշվարկել են, որ միջինում աստղը կլանվում է տիպիկ գալակտիկայի գերզանգվածային սև խոռոչի կողմից 10000 տարին մեկ անգամ, բայց քանի որ գալակտիկաները մեծ են, աստղերի կլանումը կարելի է շատ ավելի հաճախ դիտել:

աղբյուր

Առեղծվածային և խուսափողական սև անցքեր. Ֆիզիկայի օրենքները հաստատում են տիեզերքում դրանց գոյության հնարավորությունը, բայց շատ հարցեր դեռ մնում են։ Բազմաթիվ դիտարկումները ցույց են տալիս, որ տիեզերքում կան անցքեր, և դրանցից ավելի քան մեկ միլիոն կա:

Ի՞նչ են սև խոռոչները:

Դեռևս 1915 թվականին, Էյնշտեյնի հավասարումները լուծելիս, կանխատեսվել էր այնպիսի երևույթ, ինչպիսին է «սև խոռոչները»։ Սակայն գիտական ​​հանրությունը նրանցով սկսեց հետաքրքրվել միայն 1967 թվականին։ Այնուհետև դրանք կոչվում էին «փլուզված աստղեր», «սառած աստղեր»:

Այժմ սև խոռոչը կոչվում է ժամանակի և տարածության շրջան, որոնք ունեն այնպիսի ձգողականություն, որ նույնիսկ լույսի ճառագայթը չի կարող դուրս գալ դրանից։

Ինչպե՞ս են ձևավորվում սև խոռոչները:

Գոյություն ունեն սև խոռոչների առաջացման մի քանի տեսություններ, որոնք բաժանվում են հիպոթետիկ և իրատեսական։ Ամենապարզ և ամենատարածված իրատեսական տեսությունը մեծ աստղերի գրավիտացիոն կապի տեսությունն է։

Երբ «մահից» առաջ բավականաչափ զանգված ունեցող աստղը մեծանում է չափերով և դառնում անկայուն՝ սպառելով վերջին վառելիքը։ Միևնույն ժամանակ աստղի զանգվածը մնում է անփոփոխ, սակայն նրա չափերը նվազում են, քանի որ տեղի է ունենում այսպես կոչված խտացում։ Այսինքն՝ խտացման ժամանակ ծանր միջուկը «ընկնում» է իր մեջ։ Սրան զուգահեռ խտացումը հանգեցնում է աստղի ներսում ջերմաստիճանի կտրուկ բարձրացման և պոկվում են երկնային մարմնի արտաքին շերտերը, որոնցից առաջանում են նոր աստղեր։ Միևնույն ժամանակ աստղի կենտրոնում՝ միջուկը ընկնում է իր «կենտրոնում»: Ծանրության ուժերի գործողության արդյունքում կենտրոնը փլուզվում է մի կետի, այսինքն՝ ձգողության ուժերն այնքան ուժեղ են, որ կլանում են սեղմված միջուկը։ Այսպես է ծնվում մի սև խոռոչ, որը սկսում է աղավաղել տարածությունն ու ժամանակը, այնպես որ նույնիսկ լույսը չի կարող փախչել դրանից։

Բոլոր գալակտիկաների կենտրոններում գերզանգվածային սև անցք կա: Ըստ Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսության.

«Ցանկացած զանգված աղավաղում է տարածությունն ու ժամանակը».

Հիմա պատկերացրեք, թե որքան է սև խոռոչը աղավաղում ժամանակը և տարածությունը, քանի որ դրա զանգվածը հսկայական է և միևնույն ժամանակ սեղմված ծայրահեղ փոքր ծավալի մեջ: Այս ունակությունը ստեղծում է հետևյալ տարօրինակությունը.

«Սև խոռոչները հնարավորություն ունեն գործնականում կանգնեցնելու ժամանակը և սեղմելու տարածությունը: Այս ծայրահեղ աղավաղման պատճառով անցքերը մեզ համար անտեսանելի են դառնում»:

Եթե ​​սև խոռոչները տեսանելի չեն, ինչպե՞ս իմանանք, որ դրանք գոյություն ունեն:

Այո, չնայած սև խոռոչը անտեսանելի է, բայց այն պետք է նկատելի լինի դրա մեջ ընկած նյութի պատճառով։ Եվ նաև աստղային գազը, որը ձգվում է սև խոռոչի կողմից, երբ մոտենում է իրադարձությունների հորիզոնին, գազի ջերմաստիճանը սկսում է բարձրանալ մինչև գերբարձր արժեքներ, ինչը հանգեցնում է փայլի: Ահա թե ինչու են սև խոռոչները փայլում: Այս, թեկուզ թույլ փայլի շնորհիվ, աստղագետներն ու աստղաֆիզիկոսները բացատրում են փոքր ծավալով, բայց հսկայական զանգված ունեցող օբյեկտի ներկայությունը գալակտիկայի կենտրոնում։ Այս պահին դիտարկումների արդյունքում մոտ 1000 օբյեկտ է հայտնաբերվել, որոնք վարքագծով նման են սև խոռոչներին։

Սև անցքեր և գալակտիկաներ

Ինչպե՞ս կարող են սև խոռոչները ազդել գալակտիկաների վրա: Այս հարցը հուզում է ողջ աշխարհի գիտնականներին: Գոյություն ունի վարկած, ըստ որի՝ հենց Գալակտիկայի կենտրոնում գտնվող սև խոռոչներն են ազդում նրա ձևի և էվոլյուցիայի վրա։ Եվ երբ երկու գալակտիկաներ բախվում են, սև խոռոչները միաձուլվում են, և այդ գործընթացի ընթացքում այնպիսի հսկայական քանակությամբ էներգիա և նյութ է արտանետվում, որ նոր աստղեր են ձևավորվում:

Սև անցքերի տեսակները

• Ըստ գոյություն ունեցող տեսության՝ կան երեք տեսակի սև խոռոչներ՝ աստղային, գերզանգվածային, մանրանկարչական։ Եվ նրանցից յուրաքանչյուրը յուրովի է ձևավորվել։
• - Աստղային զանգվածների սև անցքեր, այն մեծանում է հսկայական չափերի և փլուզվում:
  - Գերզանգվածային սև խոռոչներ, որոնք կարող են ունենալ միլիոնավոր Արեգակների զանգված, ամենայն հավանականությամբ գոյություն ունեն գրեթե բոլոր գալակտիկաների, ներառյալ մեր Ծիր Կաթինի կենտրոնում: Գիտնականները դեռևս տարբեր վարկածներ ունեն գերզանգվածային սև խոռոչների ձևավորման վերաբերյալ։ Առայժմ հայտնի է միայն մեկ բան՝ գերզանգվածային սև խոռոչները գալակտիկաների առաջացման կողմնակի արդյունք են: Գերզանգվածային սև խոռոչներ - դրանք տարբերվում են սովորական սև անցքերից նրանով, որ ունեն շատ մեծ չափեր, բայց պարադոքսալ ցածր խտություն:
• - Դեռևս ոչ ոք չի կարողացել հայտնաբերել մանրանկարչական սև խոռոչ, որը Արեգակից փոքր զանգված կունենար: Հնարավոր է, որ մանրանկարչական անցքեր կարող էին գոյանալ «Մեծ պայթյունից» անմիջապես հետո, որը մեր տիեզերքի նախնական ճշգրիտ գոյությունն է (մոտ 13,7 միլիարդ տարի առաջ):
• -Վերջերս նոր հասկացություն է մտցվել՝ «սպիտակ սեւ խոռոչներ»։ Սա դեռևս հիպոթետիկ սև խոռոչ է, որը սև խոռոչի հակառակն է: Սթիվեն Հոքինգը ակտիվորեն ուսումնասիրել է սպիտակ անցքերի գոյության հնարավորությունը։
• -Քվանտային սև խոռոչներ. դրանք մինչ այժմ գոյություն ունեն միայն տեսականորեն: Քվանտային սև խոռոչները կարող են ձևավորվել, երբ ծայրահեղ փոքր մասնիկները բախվում են միջուկային ռեակցիայի ժամանակ:
• - Նախնադարյան սեւ խոռոչները նույնպես տեսություն են։ Դրանք ձևավորվել են ի հայտ գալուց անմիջապես հետո։

Այս պահին մեծ թվով բաց հարցեր կան, որոնց ապագա սերունդները դեռ պետք է պատասխան տան։ Օրինակ, կարո՞ղ են իսկապես լինել այսպես կոչված «որդնածորեր», որոնցով դուք կարող եք ճանապարհորդել տարածության և ժամանակի միջով: Թե կոնկրետ ինչ է կատարվում սև խոռոչի ներսում և ինչ օրենքների են ենթարկվում այս երևույթները։ Իսկ ի՞նչ կասեք սև խոռոչում տեղեկատվության անհետացման մասին։