Τι είναι οι μαύρες τρύπες;
Οι μαύρες τρύπες είναι τεράστια κοσμικά αντικείμενα. Είναι σχεδόν αδύνατο να τα δεις γιατί
Οι μαύρες τρύπες δεν είναι μαύρες μπάλες όπως έχουμε συνηθίσει να τις βλέπουμε. Είναι διαφανείς αλλά αφήνουν μια μαύρη σκιά. Δεν είναι καν μια τρύπα, αλλά ένας σφαιρικός απορροφητής όλων όσων εμπίπτουν στην επίδραση της βαρύτητάς του.
Πώς προκύπτουν οι μαύρες τρύπες;
Αστέρια που ξεπερνούν τη μάζα και το μέγεθος του Sunλιου μαςπολλές φορές, στο τέλος της ζωής τους, εκρήγνυνται και σχηματίζουν είτε ένα αστέρι νετρονίων, είτε αρχίζουν να συρρικνώνονται έντονα, σαν να «πέφτουν» προς τα μέσα, μειώνοντας γρήγορα το μέγεθός τους σε μια σταθερή μάζα. Η πυκνότητα της ύλης σε συμπιεστό σημείο γίνεται πολύ υψηλή, αντίστοιχα, η βαρύτητα αυξάνεται πολύ. Όταν το μέγεθος ενός αστεριού γίνεται τόσο μικρό και η πυκνότητα είναι τόσο μεγάλη σε ένα μέρος, «πέφτει» προς τα μέσα, με αποτέλεσμα μια μαύρη τρύπα.
Μια μαύρη τρύπα, για παράδειγμα, με μάζα ενός Sunλιου θα είναι μικρότερη σε μέγεθος από το άστρο μας.
Ωστόσο, μικρά αστέρια σαν τον Ήλιο μαςδεν θα μετατραπούν σε μαύρη τρύπα στο τέλος του κύκλου ζωής τους - η μάζα τους είναι ανεπαρκής ακόμη και για μια έκρηξη και το σχηματισμό ενός σουπερνόβα. Θα υπάρξει μια έκρηξη, φυσικά, αλλά στο τελικό στάδιο τα μικρά αστέρια μετατρέπονται σε λευκούς νάνους - πολύ μικρά και καυτά αστέρια, τα οποία επίσης σύντομα θα σβήσουν.
Αυτή τη στιγμή γνωρίζουμε τέσσερις διαφορετικούς τρόπους σχηματισμού μαύρων τρυπών.
- Το καλύτερο μελετημένο είναι αυτό που σχετίζεται με το αστρικόκατάρρευση. Ένα αρκετά μεγάλο αστέρι σχηματίζει μια μαύρη τρύπα μετά τη διακοπή της πυρηνικής του σύντηξης, επειδή όλα όσα θα μπορούσαν ήδη να συντεθούν έχουν συντεθεί. Όταν σταματήσει η πίεση που δημιουργείται από τη σύντηξη, η ύλη αρχίζει να πέφτει προς το δικό της βαρυτικό κέντρο, γίνεται όλο και πιο πυκνή. Στο τέλος, γίνεται τόσο πυκνό που τίποτα δεν μπορεί να ξεπεράσει τη βαρυτική επίδραση στην επιφάνεια του αστεριού: έτσι γεννιέται μια μαύρη τρύπα. Αυτές οι μαύρες τρύπες ονομάζονται «μαύρες τρύπες ηλιακής μάζας» και είναι οι πιο συνηθισμένες.
- Ο επόμενος κοινός τύπος μαύρης τρύπαςείναι «υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες» που μπορούν να βρεθούν στα κέντρα πολλών γαλαξιών και έχουν μάζες περίπου ένα δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερες από τις ηλιακές μαύρες τρύπες. Δεν είναι ακόμη γνωστό με βεβαιότητα πώς σχηματίζονται. Πιστεύεται ότι κάποτε ξεκίνησαν ως μαύρες τρύπες με ηλιακή μάζα που κατάπιναν πολλά άλλα αστέρια σε πυκνοκατοικημένα γαλαξιακά κέντρα και μεγάλωσαν. Ωστόσο, φαίνεται να απορροφούν την ύλη πιο γρήγορα από ό, τι υποδηλώνει αυτή η απλή ιδέα, και το πώς ακριβώς το κάνουν είναι ακόμα θέμα έρευνας.
- Μια πιο αμφιλεγόμενη ιδέα έχουν γίνει αρχέγονες μαύρες τρύπες,που θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί σχεδόν από οποιαδήποτε μάζα σε διακυμάνσεις μεγάλης πυκνότητας στο πρώιμο σύμπαν. Ενώ είναι δυνατό, είναι δύσκολο να βρεθεί ένα μοντέλο που να τα παράγει χωρίς να τα δημιουργεί υπερβολικά.
- Τέλος, υπάρχει η ιδέα ότι το Μεγάλο Αδρόνιοο συγκρούστης μπορεί να σχηματίσει μικροσκοπικές μαύρες τρύπες με μάζες κοντά στη μάζα του μποζονίου Higgs. Αυτό λειτουργεί μόνο εάν το σύμπαν μας έχει επιπλέον διαστάσεις. Μέχρι στιγμής, δεν έχει υπάρξει επιβεβαίωση υπέρ αυτής της θεωρίας.
Πόσο μεγάλες είναι οι μαύρες τρύπες;
Μπορείτε να φανταστείτε τον ορίζοντα μιας μαύρης τρύπας ως σφαίρα και η διάμετρός της θα είναι ευθέως ανάλογη με τη μάζα της μαύρης τρύπας. Επομένως, όσο περισσότερη μάζα πέφτει σε μια μαύρη τρύπα, τόσο μεγαλύτερη γίνεται η μαύρη τρύπα.
Σε σύγκριση με αστρικά αντικείμενα, μαύρες τρύπεςμικροσκοπικό επειδή η μάζα συμπιέζεται σε πολύ μικρούς όγκους υπό την επίδραση ακαταμάχητης βαρυτικής πίεσης. Η ακτίνα μιας μαύρης τρύπας με μάζα του πλανήτη Γη, για παράδειγμα, είναι μόνο λίγα χιλιοστά. Αυτό είναι 10.000.000.000 φορές μικρότερη από την παρούσα ακτίνα της Γης.
Η ακτίνα μιας μαύρης τρύπας ονομάζεται ακτίνα Schwarzschild από τον Karl Schwarzschild, ο οποίος πρώτος συμπέρανε τις μαύρες τρύπες ως λύση στη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Πού είναι οι μαύρες τρύπες;
Τις περισσότερες φορές βρίσκονται στο κέντρο των γαλαξιών.Έχουν μεγάλη δύναμη έλξης, χάρη στην οποία καταφέρνουν να διατηρούν τα αστρικά συστήματα σε πολύ μεγάλη απόσταση, σχηματίζοντας τους γαλαξίες που γνωρίζουμε σήμερα.
Στο κέντρο του Γαλαξία μας υπάρχει επίσηςμια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που ονομάζεται Τοξότης Α *. Είναι 4,02 εκατομμύρια φορές βαρύτερο από τον Sunλιο και η ακτίνα του είναι ≈ 45 αστρονομικές μονάδες (μία αστρονομική μονάδα = μία απόσταση από τη Γη στον Sunλιο).
Εκτός από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα του γαλαξία, υπάρχουν και «τοπικές» που σχηματίζονται μετά τον θάνατο μεγάλων αστεριών.
Τι υπάρχει μέσα σε μια μαύρη τρύπα;
Κανείς δεν ξέρει σίγουρα. Η Γενική σχετικότητα προβλέπει ότι σε μια μαύρη τρύπα υπάρχει μια ιδιομορφία, ένα μέρος όπου οι παλιρροϊκές δυνάμεις γίνονται απείρως μεγάλες, και μόλις περάσεις τον ορίζοντα γεγονότων, δεν μπορείς να πάς πουθενά αλλού εκτός από τη μοναδικότητα. Κατά συνέπεια, είναι καλύτερο να μην χρησιμοποιείτε τη γενική θεωρία της σχετικότητας σε αυτά τα μέρη - απλά δεν λειτουργεί. Για να πούμε τι συμβαίνει μέσα σε μια μαύρη τρύπα, χρειαζόμαστε μια θεωρία κβαντικής βαρύτητας. Είναι γενικά αποδεκτό ότι αυτή η θεωρία θα αντικαταστήσει τη μοναδικότητα με κάτι άλλο.
Γιατί θα μπορούσαν να υπάρχουν σύμπαντα μέσα σε μια μαύρη τρύπα;
Υπάρχουν πολλές υποθετικές μαύρες τρύπες -με ή χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, περιστρεφόμενο ή ακίνητο, περιτριγυρισμένο από ύλη ή επιπλέει σε κενό χώρο. Μερικές από αυτές τις υποθετικές μαύρες τρύπες πιθανότατα υπάρχουν στο σύμπαν μας. Για παράδειγμα, μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα που περιβάλλεται από πτώση ύλης είναι ένας αρκετά συνηθισμένος τύπος αυτών των αντικειμένων.
Αλλά ορισμένοι άλλοι τύποι μαύρων τρυπών είναικαθαρά θεωρητικό. Η συμπεριφορά και οι ιδιότητές τους μπορούν να περιγραφούν στηριζόμενοι μόνο σε μαθηματικές μεθόδους. Ένα τέτοιο αντικείμενο είναι μια ηλεκτρικά φορτισμένη μαύρη τρύπα περιτριγυρισμένη από χώρο κατά του Sitter. Αυτό το είδος χώρου έχει σταθερή αρνητική γεωμετρική καμπυλότητα και μοιάζει σε σχήμα με σέλα.
Δεν υπάρχει τέτοιος χώρος στο Σύμπαν μαςυπάρχει, αλλά η θεωρητική ύπαρξή της ανοίγει πολλά ενδιαφέροντα αποτελέσματα που μπορούν να διερευνηθούν. Ένας λόγος που αξίζει να διερευνηθεί είναι ότι οι φορτισμένες μαύρες τρύπες έχουν πολλά κοινά με τις περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες που υπάρχουν στο σύμπαν μας.
Οι συγγραφείς της νέας μελέτης ανακάλυψανότι όταν τέτοιες μαύρες τρύπες γίνονται σχετικά ψυχρές, δημιουργούν μια «ομίχλη» κβαντικών πεδίων γύρω από την επιφάνειά τους. Στην επιφάνεια του αντικειμένου, αυτή η ομίχλη υποστηρίζεται από τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας, αλλά ωθείται προς τα έξω από το ηλεκτρικό πεδίο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα υπεραγώγιμο μέσο σε μια τέτοια ομίχλη. Εκτός από τον συνηθισμένο ορίζοντα γεγονότων, τέτοιες μαύρες τρύπες έχουν και έναν εσωτερικό ορίζοντα. Χάρη σε αυτό, οι φορτισμένες μαύρες τρύπες μπορούν να διεισδύσουν χωρίς να σχιστούν σε άτομα.
Οι επιστήμονες έχουν δείξει ότι στην άλλη πλευρά του φορτισμένουμυστηριώδη εφέ μαύρης τρύπας μπορούν να σας περιμένουν. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι εσωτερικές περιοχές μιας υπεραγώγιμης μαύρης τρύπας θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύουν ένα διευρυνόμενο σύμπαν - ένα μέρος όπου ο χώρος μπορεί να τεντωθεί και να παραμορφωθεί με διαφορετικούς ρυθμούς σε διαφορετικές κατευθύνσεις.
Επιπλέον, ανάλογαΑπό τη θερμοκρασία της μαύρης τρύπας σε μερικές από αυτές τις περιοχές του χώρου μπορεί να προκαλέσει έναν νέο γύρο ταλαντώσεων, ο οποίος στη συνέχεια θα δημιουργήσει ένα άλλο τμήμα του διαστελλόμενου χώρου, το οποίο θα προκαλέσει έναν νέο γύρο ταλαντώσεων, ο οποίος στη συνέχεια θα δημιουργήσει έναν νέο τμήμα του εκτεινόμενου χώρου και ούτω καθεξής στο στο Αυτό θα είναι ένα φράκταλ μίνι-σύμπαν, που θα επαναλαμβάνεται ασταμάτητα με μείωση του μεγέθους.
Διαβάστε επίσης
Την 3η ημέρα της ασθένειας, οι περισσότεροι ασθενείς με COVID-19 χάνουν την αίσθηση της όσφρησης και συχνά υποφέρουν από ρινική καταρροή
Δείτε τις κοντινότερες λήψεις της επιφάνειας του Ήλιου
Ο παγετώνας Doomsday αποδείχθηκε πιο επικίνδυνος από ό, τι πίστευαν οι επιστήμονες. Λέμε το κύριο πράγμα