Vad är svarta hål?
Svarta hål är enorma kosmiska föremål. Det är nästan omöjligt att se dem pga
Svarta hål är inte svarta bollar eftersom vi är vana att se dem. De är transparenta men lämnar en svart skugga. Det är inte ens ett hål, utan en sfärisk absorberare av allt som faller under påverkan av dess allvar.
Hur visas svarta hål?
Stjärnor som överstiger solens massa och storlekmånga gånger, i slutet av sitt liv, exploderar de och bildar antingen en neutronstjärna eller börjar krympa kraftigt, som om de "faller" inåt och snabbt minskar deras storlek med en konstant massa. Densiteten hos materia vid en komprimerbar punkt blir mycket hög, respektive, tyngdkraften ökar kraftigt. När storleken på en stjärna blir så liten och densiteten är så hög på ett ställe "faller" den inåt, vilket resulterar i ett svart hål.
Ett svart hål, till exempel, med en sols massa kommer att vara mindre i storlek än vår stjärna.
Men små stjärnor som vår solkommer inte att förvandlas till ett svart hål i slutet av sin livscykel - deras massa är otillräcklig även för en explosion och bildandet av en supernova. Det blir förstås en explosion, men i slutskedet förvandlas små stjärnor till vita dvärgar - väldigt små och heta stjärnor, som också snart tonar ut.
Vi känner för närvarande till fyra olika sätt att svarta hål bildas.
- Den bäst studerade är den som är associerad med stjärnankollaps. En tillräckligt stor stjärna bildar ett svart hål efter att dess kärnfusion slutar, för allt som redan kunde syntetiseras har syntetiserats. När trycket som skapas av fusion upphör börjar materien att falla mot sitt eget gravitationella centrum och blir alltmer tät. Till slut blir det så tätt att ingenting kan övervinna gravitationens effekt på stjärnans yta: så här föds ett svart hål. Dessa svarta hål kallas "solmassa svarta hål" och är de vanligaste.
- Nästa vanliga typ av svart hålär "supermassiva svarta hål" som finns i centrum av många galaxer och som har massor som är cirka en miljard gånger större än solsvarta hål. Det är ännu inte känt med säkerhet exakt hur de bildas. Man tror att de en gång började som svarta hål med solmassa som slukade upp många andra stjärnor i tätbefolkade galaktiska centra och växte. De verkar emellertid absorbera materia snabbare än denna enkla idé antyder, och hur exakt de gör det är fortfarande ett ämne för forskning.
- En mer kontroversiell idé var ursprungliga svarta hål,som kunde ha bildats av praktiskt taget vilken massa som helst i stora densitetsfluktuationer i det tidiga universum. Även om det är möjligt är det svårt att hitta en modell som producerar dem utan att överskapa dem.
- Slutligen finns det idén att Large Hadronkollidern kan bilda små svarta hål med massor nära Higgs-bosonets massa. Detta fungerar bara om vårt universum har extra dimensioner. Hittills har det inte funnits någon bekräftelse till förmån för denna teori.
Hur stora är svarta hål?
Du kan föreställa dig horisonten för ett svart hål som en sfär, och dess diameter kommer att vara direkt proportionell mot massan av det svarta hålet. Därför, ju mer massa som faller in i ett svart hål, desto större blir det svarta hålet.
Jämfört med stjärnföremål, svarta hålliten eftersom massan komprimeras till mycket små volymer under påverkan av oemotståndligt gravitationstryck. Radien på ett svart hål med en massa av planeten Jorden, till exempel, är bara några millimeter. Detta är 10.000.000.000 gånger mindre än jordens nuvarande radie.
Radien på ett svart hål kallas Schwarzschild-radien efter Karl Schwarzschild, som först härledde svarta hål som en lösning på Einsteins allmänna relativitetsteori.
Var är de svarta hålen?
Oftast är de belägna i centrum av galaxer.De har en stor gravitationskraft, tack vare vilken de lyckas hålla stjärnsystem på ett mycket stort avstånd och bilda de galaxer vi känner idag.
I mitten av vår Vintergatan finns det ocksåett supermassivt svart hål som heter Sagittarius A *. Det är 4,02 miljoner gånger tyngre än solen och dess radie är ≈ 45 astronomiska enheter (en astronomisk enhet = ett avstånd från jorden till solen).
Förutom supermassiva svarta hål i galaxens centrum finns det också "lokala" som bildas efter massiva stjärnors död.
Vad finns i ett svart hål?
Ingen vet säkert. Allmän relativitet förutspår att det i ett svart hål finns en singularitet, en plats där tidvattenkrafterna blir oändligt stora, och när du väl kommer förbi händelsehorisonten kan du inte gå någon annanstans än singulariteten. Följaktligen är det bättre att inte använda den allmänna relativitetsteorin på dessa platser - den fungerar helt enkelt inte. För att berätta vad som händer inuti ett svart hål behöver vi en teori om kvantgravitation. Det är allmänt accepterat att denna teori kommer att ersätta singulariteten med något annat.
Varför kan det finnas universum inuti ett svart hål?
Det finns många hypotetiska svarta hål -med eller utan elektrisk laddning, roterande eller stillastående, omgiven av materia eller flytande i tomt utrymme. Några av dessa hypotetiska svarta hål finns troligen i vårt universum. Till exempel är ett snurrande svart hål omgivet av fallande materia en ganska vanlig typ av dessa föremål.
Men vissa andra typer av svarta hål ärrent teoretiskt. Deras beteende och egenskaper kan beskrivas med enbart beroende av matematiska metoder. Ett sådant objekt är ett elektriskt laddat svart hål omgivet av anti-de Sitter-utrymme. Denna typ av utrymme har en konstant negativ geometrisk krökning och liknar en sadel i form.
Det finns inget sådant utrymme i vårt universumexisterar, men dess teoretiska existens öppnar upp många intressanta effekter som kan undersökas. En anledning till att detta är värt att undersöka är att laddade svarta hål har mycket gemensamt med de snurrande svarta hålen som finns i vårt universum.
Författarna till den nya studien fannatt när sådana svarta hål blir relativt kalla skapar de en "dimma" av kvantfält runt sin yta. På föremålets yta stöds denna dimma av det svarta hålets gravitation, men trycks utåt av det elektriska fältet. Som ett resultat bildas ett supraledande medium i en sådan dimma. Utöver den vanliga händelsehorisonten har sådana svarta hål även en inre horisont. Tack vare detta kan laddade svarta hål penetreras utan att slitas till atomer.
Forskare har visat att på andra sidan den laddadesvart hål mystiska effekter kan vänta på dig. Forskarna fann att de innersta regionerna i ett supraledande svart hål kan representera ett expanderande universum - en plats där rymden kan sträcka sig och deformeras i olika takt i olika riktningar.
Dessutom beroendeFrån temperaturen på det svarta hålet i några av dessa regioner i rymden kan orsaka en ny omgång svängningar, som sedan kommer att skapa ytterligare en sektion av expanderande utrymme, vilket kommer att orsaka en ny omgång av svängningar, som sedan kommer att skapa en ny omgång av svängningar sektion av expanderande utrymme, och så på på Detta kommer att vara ett fraktalt mini-universum, som oändligt upprepar sig med en minskning i storlek.
Läs också
På sjukdagens dag 3 förlorar de flesta COVID-19-patienter luktkänslan och lider ofta av en rinnande näsa
Se närmaste bilder på solens yta
Doomsday-glaciären visade sig vara farligare än forskare trodde. Vi berättar det viktigaste