Pojęcie czarnej dziury jest znane wszystkim – od uczniów po osoby starsze, jest używane w literaturze science i fiction, w żółtych mediach i na konferencjach naukowych. Ale nie wszyscy wiedzą, czym dokładnie są te dziury.
Z historii czarnych dziur
1783 Pierwszą hipotezę istnienia takiego zjawiska jak czarna dziura wysunął w 1783 roku angielski naukowiec John Michell. W swojej teorii połączył dwa dzieła Newtona - optykę i mechanikę. Pomysł Michella był następujący: jeśli światło jest strumieniem maleńkich cząstek, to tak jak wszystkie inne ciała, cząstki powinny doświadczać przyciągania pola grawitacyjnego. Okazuje się, że im masywniejsza gwiazda, tym trudniej jest światłu oprzeć się jej przyciąganiu. 13 lat po Michellu, francuski astronom i matematyk Laplace wysunął (najprawdopodobniej niezależnie od swojego brytyjskiego odpowiednika) podobną teorię.
1915 Jednak wszystkie ich prace pozostały nieodebrane aż do początku XX wieku. W 1915 roku Albert Einstein opublikował Ogólną teorię względności i wykazał, że grawitacja to zakrzywienie czasoprzestrzeni spowodowane przez materię, a kilka miesięcy później niemiecki astronom i fizyk teoretyczny Karl Schwarzschild wykorzystał ją do rozwiązania konkretnego problemu astronomicznego. Badał strukturę zakrzywionej czasoprzestrzeni wokół Słońca i ponownie odkrył zjawisko czarnych dziur.
(John Wheeler ukuł termin „czarne dziury”)
1967 Amerykański fizyk John Wheeler nakreślił przestrzeń, którą można zgiąć jak kartkę papieru w nieskończenie mały punkt i nazwał ją „czarną dziurą”.
1974 Brytyjski fizyk Stephen Hawking udowodnił, że czarne dziury, choć połykają materię bez powrotu, mogą emitować promieniowanie i ostatecznie wyparować. Zjawisko to nazywane jest „promieniowaniem Hawkinga”.
2013 Najnowsze badania nad pulsarami i kwazarami, a także odkrycie kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła umożliwiły wreszcie opisanie samej koncepcji czarnych dziur. W 2013 roku obłok gazu G2 zbliżył się bardzo blisko czarnej dziury i prawdopodobnie zostanie przez nią wchłonięty, a obserwacja tego unikalnego procesu daje ogromne możliwości nowych odkryć cech czarnych dziur.
(Masywny obiekt Strzelec A*, jego masa jest 4 miliony razy większa od Słońca, co sugeruje gromadę gwiazd i powstanie czarnej dziury)
2017. Grupa naukowców z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń współpracujących z kilku krajów, łącząc osiem teleskopów z różnych punktów ziemskich kontynentów, przeprowadziła obserwacje czarnej dziury, która jest supermasywnym obiektem i znajduje się w galaktyce M87, konstelacji Panny. Masa obiektu to 6,5 miliarda (!) mas Słońca, gigantycznie razy większa od masywnego obiektu Strzelec A*, dla porównania średnica jest nieco mniejsza niż odległość Słońca od Plutona.
Obserwacje prowadzono w kilku etapach, począwszy od wiosny 2017 roku i w okresach 2018 roku. Ilość informacji obliczono w petabajtach, które następnie trzeba było rozszyfrować i uzyskać prawdziwy obraz bardzo odległego obiektu. Dlatego wstępne zeskanowanie wszystkich danych i połączenie ich w jedną całość zajęło kolejne dwa lata.
2019 Dane zostały pomyślnie zdekodowane i udostępnione, tworząc pierwszy w historii obraz czarnej dziury.
(Pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury w galaktyce M87 w gwiazdozbiorze Panny)
Rozdzielczość obrazu pozwala zobaczyć cień punktu bez powrotu w centrum obiektu. Obraz uzyskano w wyniku obserwacji interferometrycznych z ekstra długą bazą. Są to tak zwane synchroniczne obserwacje jednego obiektu z kilku radioteleskopów, połączonych siecią i znajdujących się w różnych częściach globu, skierowanych w jednym kierunku.
Czym tak naprawdę są czarne dziury?
Lakoniczne wyjaśnienie tego zjawiska brzmi tak.
Czarna dziura to obszar czasoprzestrzeni, którego przyciąganie grawitacyjne jest tak silne, że żaden obiekt, w tym kwanty światła, nie może go opuścić.
Czarna dziura była kiedyś masywną gwiazdą. Dopóki reakcje termojądrowe utrzymują wysokie ciśnienie w jelitach, wszystko pozostaje w normie. Jednak z biegiem czasu zapasy energii wyczerpują się, a ciało niebieskie pod wpływem własnej grawitacji zaczyna się kurczyć. Ostatnim etapem tego procesu jest zapadnięcie się jądra gwiazdy i powstanie czarnej dziury.
- 1. Wyrzut strumienia czarnej dziury z dużą prędkością
- 2. Dysk materii zamienia się w czarną dziurę
- 3. Czarna dziura
- 4. Szczegółowy schemat obszaru czarnej dziury
- 5. Wielkość znalezionych nowych obserwacji
Najpopularniejsza teoria głosi, że podobne zjawiska zachodzą w każdej galaktyce, także w centrum naszej Drogi Mlecznej. Ogromna grawitacja dziury jest w stanie utrzymać wokół niej kilka galaktyk, uniemożliwiając im oddalanie się od siebie. „Obszar pokrycia” może być inny, wszystko zależy od masy gwiazdy, która zamieniła się w czarną dziurę i może wynosić tysiące lat świetlnych.
promień Schwarzschilda
Główną właściwością czarnej dziury jest to, że jakakolwiek materia, która się do niej dostanie, nigdy nie może wrócić. To samo dotyczy światła. W swej istocie dziury to ciała, które całkowicie pochłaniają całe padające na nie światło i nie emitują własnego. Takie obiekty mogą wyglądać wizualnie jak skrzepy absolutnej ciemności.
- 1. Poruszająca się materia z połową prędkości światła
- 2. Pierścień fotonowy
- 3. Wewnętrzny pierścień fotonowy
- 4. Horyzont zdarzeń w czarnej dziurze
Opierając się na ogólnej teorii względności Einsteina, jeśli ciało zbliży się na odległość krytyczną od środka dziury, nie może już wrócić. Odległość ta nazywana jest promieniem Schwarzschilda. Nie wiadomo na pewno, co dokładnie dzieje się w tym promieniu, ale istnieje najczęstsza teoria. Uważa się, że cała materia czarnej dziury jest skoncentrowana w nieskończenie małym punkcie, aw jej centrum znajduje się obiekt o nieskończonej gęstości, który naukowcy nazywają osobliwym zaburzeniem.
Jak wpada do czarnej dziury
(Na zdjęciu czarna dziura Strzelca A * wygląda jak niezwykle jasna gromada światła)
Nie tak dawno temu, w 2011 roku, naukowcy odkryli chmurę gazu, nadając jej prostą nazwę G2, która emituje niezwykłe światło. Taka poświata może powodować tarcie w gazie i pyle, spowodowane działaniem czarnej dziury Strzelec A * i które obracają się wokół niej w postaci dysku akrecyjnego. Tym samym stajemy się obserwatorami niesamowitego zjawiska pochłaniania obłoku gazu przez supermasywną czarną dziurę.
Według ostatnich badań najbliższe zbliżenie do czarnej dziury nastąpi w marcu 2014 roku. Możemy odtworzyć obraz tego, jak rozegra się to ekscytujące widowisko.
- 1. Kiedy po raz pierwszy pojawia się w danych, chmura gazu przypomina ogromną kulę gazu i pyłu.
- 2. Obecnie, według stanu na czerwiec 2013 r., chmura znajduje się dziesiątki miliardów kilometrów od czarnej dziury. Wpada do niego z prędkością 2500 km/s.
- 3. Oczekuje się, że chmura minie czarną dziurę, ale siły pływowe spowodowane różnicą w przyciąganiu działającym na przednią i tylną krawędź chmury spowodują, że chmura będzie się coraz bardziej wydłużać.
- 4. Po rozbiciu chmury większość z niej najprawdopodobniej dołączy do dysku akrecyjnego wokół Strzelca A*, generując w nim fale uderzeniowe. Temperatura wzrośnie do kilku milionów stopni.
- 5. Część chmury wpadnie bezpośrednio do czarnej dziury. Nikt dokładnie nie wie, co stanie się z tą substancją, ale oczekuje się, że w trakcie spadania będzie emitować potężne strumienie promieniowania rentgenowskiego i nikt inny jej nie zobaczy.
Wideo: czarna dziura połyka chmurę gazu
(Symulacja komputerowa tego, jaka część chmury gazu G2 zostanie zniszczona i pochłonięta przez czarną dziurę Sagittarius A*)
Co kryje się w czarnej dziurze
Istnieje teoria, która głosi, że czarna dziura w środku jest praktycznie pusta, a cała jej masa skupiona jest w niewiarygodnie małym punkcie znajdującym się w jej centrum - osobliwości.
Według innej teorii, która istnieje od pół wieku, wszystko, co wpada do czarnej dziury, trafia do innego wszechświata znajdującego się w samej czarnej dziurze. Teraz ta teoria nie jest główna.
I jest jeszcze trzecia, najnowocześniejsza i najtrwalsza teoria, według której wszystko, co wpada do czarnej dziury, rozpuszcza się w drganiach strun na jej powierzchni, którą nazywamy horyzontem zdarzeń.
Czym więc jest horyzont zdarzeń? Nawet supermocnym teleskopem nie da się zajrzeć do wnętrza czarnej dziury, bo nawet światło, które dostało się do gigantycznego kosmicznego lejka, nie ma szans na powrót. Wszystko, co można jakoś rozważyć, znajduje się w jego bezpośrednim sąsiedztwie.
Horyzont zdarzeń to warunkowa linia powierzchni, spod której nic (ani gaz, ani pył, ani gwiazdy, ani światło) nie może uciec. I to jest bardzo tajemniczy punkt bez powrotu w czarnych dziurach Wszechświata.
Materiał został przygotowany przez redakcję InoSMI specjalnie dla działu RIA Science >>
Michaela Finkela
Cofnijmy zegar. Przed człowiekiem, zanim powstała ziemia, zanim zapaliło się słońce, zanim narodziły się galaktyki, zanim zaświeciło światło, nastąpił „wielki wybuch”. Stało się to 13,8 miliarda lat temu.
Supernowe zasiały przestrzeń ciężkimi pierwiastkami we wczesnym wszechświecieNaukowcy korzystający z japońskiego teleskopu rentgenowskiego Suzaku zbadali rozmieszczenie żelaza w gromadzie galaktyk w Perseuszu, oddalonej o 250 milionów lat świetlnych.Ale co się stało przed tym? Wielu fizyków twierdzi, że „wcześniej” nie istnieje. Twierdzą, że czas rozpoczął odliczanie w momencie „wielkiego wybuchu”, wierząc, że wszystko, co istniało wcześniej, nie mieści się w zakresie nauki. Nigdy nie zrozumiemy, jaka była rzeczywistość przed Wielkim Wybuchem, z czego powstała i dlaczego tak się złożyło, że stworzyła nasz Wszechświat. Takie idee przekraczają ludzkie pojęcie.
Ale niektórzy niekonwencjonalni naukowcy nie zgadzają się z tym. Ci fizycy budują teorie, że na chwilę przed „wielkim wybuchem” cała masa i energia rodzącego się wszechświata została skompresowana w jedno niewiarygodnie gęste, ale z własnymi ograniczeniami, ziarno. Nazwijmy to nasieniem nowego wszechświata.
Wierzą, że to ziarno było niewyobrażalnie małe, być może biliony razy mniejsze niż jakakolwiek cząsteczka, którą człowiek mógłby zaobserwować. A jednak ta cząsteczka dała impuls do powstania wszystkich innych cząstek, nie mówiąc już o galaktykach, Układzie Słonecznym, planetach i ludziach.
Jeśli naprawdę chcesz nazwać coś cząstką Boga, to to ziarno jest idealne do takiego imienia.
Jak więc powstało to nasienie? Jeden pomysł wysunął kilka lat temu Nikodem Popławski, który pracuje na Uniwersytecie w New Haven. Polega ona na tym, że ziarno naszego Wszechświata zostało wykute w pierwotnym piecu, którym stała się dla niego czarna dziura.
multiwersum mnożenia
Zanim przejdziemy dalej, ważne jest, aby zrozumieć, że w ciągu ostatnich dwudziestu lat wielu fizyków teoretycznych zaczęło wierzyć, że nasz Wszechświat nie jest jedyny. Możemy być częścią wieloświata, reprezentującego ogromną liczbę oddzielnych wszechświatów, z których każdy jest świetlistą kulą na prawdziwym nocnym niebie.
Istnieje wiele kontrowersji na temat tego, jak jeden wszechświat jest połączony z drugim i czy w ogóle istnieje taka grupa. Ale wszystkie te spory są czysto spekulatywne, a prawdy nie da się udowodnić. Ale jest jedna atrakcyjna koncepcja, według której nasienie wszechświata jest jak nasienie rośliny. To kawałek niezbędnej materii, mocno ściśnięty i schowany w ochronnej skorupie.
To wyjaśnia dokładnie, co dzieje się wewnątrz czarnej dziury. Czarne dziury to zwłoki gigantycznych gwiazd. Gdy takiej gwieździe zabraknie paliwa, jej rdzeń zapada się. Siła grawitacji przyciąga wszystko razem z niewiarygodną i wciąż rosnącą siłą. Temperatura sięga 100 miliardów stopni. Atomy zapadają się. Elektrony są rozrywane na kawałki. A potem ta masa jest jeszcze bardziej ściśnięta.
W tym momencie gwiazda zamienia się w czarną dziurę. Oznacza to, że jego siła przyciągania jest tak duża, że nawet promień światła nie może z niego uciec. Granica między wnętrzem i zewnętrzem czarnej dziury nazywana jest horyzontem zdarzeń. W centrum niemal każdej galaktyki, w tym naszej Drogi Mlecznej, naukowcy odkrywają kolosalne czarne dziury, kilka milionów razy masywniejsze od naszego Słońca.
pytania bez dna
Jeśli użyjesz teorii Einsteina do określenia, co dzieje się na dnie czarnej dziury, możesz obliczyć punkt, który ma nieskończoną gęstość i nieskończenie mały rozmiar. Ta hipotetyczna koncepcja nazywana jest osobliwością. Ale w naturze nieskończoność zwykle nie istnieje. Problem tkwi w teoriach Einsteina, które dostarczają doskonałych obliczeń dla dużej części przestrzeni kosmicznej, ale kruszą się w obliczu niewiarygodnych sił, takich jak te wewnątrz czarnej dziury lub te obecne przy narodzinach wszechświata.
Fizycy tacy jak dr Popławski twierdzą, że materia wewnątrz czarnej dziury rzeczywiście osiąga punkt, w którym nie można jej już ścisnąć. To „ziarno” jest niewiarygodnie małe, waży nawet miliard gwiazd. Ale w przeciwieństwie do osobliwości, jest całkiem realny.
Według Popławskiego proces kurczenia się zatrzymuje, ponieważ czarne dziury się obracają. Wirują bardzo szybko, być może osiągając prędkość światła. A to skręcanie nadaje ściśniętemu ziarnu niesamowitą rotację osiową. Ziarno jest nie tylko małe i ciężkie; jest też skręcona i ściśnięta, jak sprężyna tego diabła z tabakierki.
Naukowcy po raz pierwszy zmierzyli pole magnetyczne czarnej dziury w centrum GalaktykiSupermasywna czarna dziura Sgr A* znajduje się w centrum naszej galaktyki. Wcześniej astronomowie odkryli pulsar radiowy PSR J1745-2900 w centrum naszej galaktyki. Użyli emitowanego z niej promieniowania do pomiaru siły pola magnetycznego czarnej dziury.Innymi słowy, jest całkiem możliwe, że czarna dziura jest tunelem, „drzwiami w jedną stronę” między dwoma wszechświatami, mówi Popławski. A to oznacza, że jeśli wpadniesz do czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej, to całkiem możliwe, że w końcu znajdziesz się w innym wszechświecie (no, jeśli nie ty, to twoje ciało zmiażdżone na drobne cząsteczki) . Ten inny wszechświat nie znajduje się w naszym; dziura to tylko ogniwo łączące, jak wspólny korzeń, z którego wyrastają dwie osiki.
A co z nami wszystkimi w naszym własnym wszechświecie? Możemy być produktem innego, starszego wszechświata. Nazwijmy to naszym właściwym wszechświatem. To ziarno, które macierzysty wszechświat wykuł wewnątrz czarnej dziury, mogło mieć duże odbicie 13,8 miliarda lat temu i chociaż od tego czasu nasz Wszechświat szybko się rozszerza, możemy nadal znajdować się poza horyzontem zdarzeń czarnej dziury.
Streszczenie na ten temat:
„Czarne dziury wszechświata”
Władywostok
2000
Treść:
Czarne dziury wszechświata __________________________________________3
Hipotezy i paradoksy____________________________________________6
Podsumowanie _______________________________________ 14
Wykaz piśmiennictwa __________________15
Czarne dziury wszechświata
Zjawisko to wydawało się zawierać tak wiele niewytłumaczalnych, niemal mistycznych, że nawet Albert Einstein, którego teorie w rzeczywistości dały początek idei czarnych dziur, sam po prostu nie wierzył w ich istnienie. Dziś astrofizycy są coraz bardziej przekonani, że czarne dziury są rzeczywistością.
Obliczenia matematyczne pokazują, że istnieją niewidzialne olbrzymy. Cztery lata temu zespół amerykańskich i japońskich astronomów skierował swój teleskop na konstelację Canes Venatici, na znajdującą się tam mgławicę spiralną M106. Ta galaktyka jest oddalona od nas o 20 milionów lat świetlnych, ale można ją zobaczyć nawet za pomocą amatorskiego teleskopu. Wielu uważało, że jest taka sama jak tysiące innych galaktyk. Po dokładnych badaniach okazało się, że mgławica M106 ma jedną rzadką cechę - w jej centralnej części znajduje się naturalny generator kwantowy - maser. Są to obłoki gazowe, w których cząsteczki dzięki zewnętrznemu „pompowaniu” emitują fale radiowe w obszarze mikrofal. Maser pomaga dokładnie określić położenie i prędkość chmury, a co za tym idzie innych ciał niebieskich.
Japoński astronom Makoto Mionis i jego współpracownicy podczas obserwacji mgławicy M106 odkryli dziwne zachowanie jej kosmicznego masera. Okazało się, że chmury krążą wokół jakiegoś centrum oddalonego od nich o 0,5 roku świetlnego. Astronomowie byli szczególnie zaintrygowani osobliwością tej rotacji: peryferyjne warstwy chmur poruszały się z prędkością czterech milionów kilometrów na godzinę! Sugeruje to, że gigantyczna masa jest skoncentrowana w centrum. Według obliczeń jest równa 36 milionom mas Słońca.
M106 nie jest jedyną galaktyką, w której podejrzewa się istnienie czarnej dziury. W Mgławicy Andromedy najprawdopodobniej znajduje się również mniej więcej taka sama masa - 37 milionów Słońc. Przyjmuje się, że w galaktyce M87 - niezwykle intensywnym źródle emisji radiowej - odkryto czarną dziurę, w której skoncentrowane są 2 miliardy mas Słońca! Ryż. 1 Galaktyka M87
Tylko posłańcem fal radiowych może być czarna dziura, jeszcze nie do końca zamknięta „kapsułą” zakrzywionej przestrzeni. Radziecki fizyk Jakow Zeldowicz i jego amerykański kolega Edwin Salpeter opisali opracowany przez siebie model. Model pokazał, że czarna dziura przyciąga gaz z otaczającej go przestrzeni i początkowo gromadzi się w dysku w jej pobliżu. W wyniku zderzeń cząstek gaz nagrzewa się, traci energię, prędkość i zaczyna spiralnie zbliżać się do czarnej dziury. Gaz podgrzany do kilku milionów stopni tworzy wir w kształcie lejka. Jego cząsteczki pędzą z prędkością 100 tysięcy kilometrów na sekundę. W końcu wir gazu dociera do „horyzontu zdarzeń” i znika na zawsze w czarnej dziurze.
Omówiony na samym początku maser w galaktyce M106 znajduje się w gazowym dysku. Czarne dziury, które pojawiają się we Wszechświecie, sądząc po tym, co amerykańscy i japońscy astronomowie zaobserwowali w mgławicy spiralnej M106, mają nieporównywalnie większą masę niż te, o których mówi teoria Oppenheimera. Rozważał przypadek zapadnięcia się jednej gwiazdy, której masa nie przekracza trzech słonecznych. A jak powstają takie olbrzymy, które astronomowie już obserwują, nie ma jeszcze wyjaśnienia.
Najnowsze modele komputerowe wykazały, że chmura gazu w centrum powstającej galaktyki może spowodować powstanie ogromnej czarnej dziury. Ale możliwy jest również inny sposób rozwoju: gromadzenie się gazu najpierw rozpada się na wiele mniejszych obłoków, które dadzą życie dużej liczbie gwiazd. Jednak w obu przypadkach część gazu kosmicznego pod wpływem własnej grawitacji ostatecznie zakończy swoją ewolucję w postaci czarnej dziury.
Zgodnie z tą hipotezą, w prawie każdej galaktyce, także w naszej, znajduje się czarna dziura gdzieś w centrum Drogi Mlecznej.
 |
Obserwacje tak zwanych układów podwójnych gwiazd, gdy przez teleskop widoczna jest tylko jedna gwiazda, dają podstawy sądzić, że niewidzialnym partnerem jest czarna dziura. Gwiazdy tej pary znajdują się tak blisko siebie, że niewidzialna masa „wysysa” materię widocznej gwiazdy i ją pochłania. W niektórych przypadkach możliwe jest określenie czasu obiegu gwiazdy wokół jej niewidzialnego partnera oraz odległości do niewidzialnego, co pozwala obliczyć masę ukrytą przed obserwacją.
Pierwszym kandydatem na taki model jest para odkryta na początku lat 70. Znajduje się w gwiazdozbiorze Łabędzia (wskazanym przez indeks Łabędzia XI) i emituje promieniowanie rentgenowskie. Obraca się tu gorąca niebieska gwiazda i najprawdopodobniej czarna dziura o masie równej 16 masom Słońca. Druga para (V404) ma niewidzialną masę 12 Ryż. 2 Cygnus XI słoneczny. Inną podejrzaną parą jest źródło promieniowania rentgenowskiego (LMCX3) o dziewięciu masach Słońca, znajdujące się w Wielkim Obłoku Magellana.
Wszystkie te przypadki są dobrze wyjaśnione w dyskusji Johna Michella na temat „ciemnych gwiazd”. W 1783 roku napisał: „Jeśli ciała świecące krążą wokół czegoś niewidzialnego, to powinniśmy być w stanie wywnioskować z ruchu tego obracającego się ciała z pewnym prawdopodobieństwem istnienie tego ciała centralnego”.
Hipotezy i paradoksy
Wiadomo, że ogólna teoria względności przewidziała, że masa zakrzywia przestrzeń. I już cztery lata po opublikowaniu pracy Einsteina efekt ten odkryli astronomowie. Podczas całkowitego zaćmienia Słońca, obserwując przez teleskop, astronomowie widzieli gwiazdy, które w rzeczywistości były przesłonięte krawędzią czarnego dysku księżycowego zakrywającego Słońce. Pod wpływem grawitacji słonecznej obrazy gwiazd uległy przesunięciu. (Tutaj dokładność pomiaru jest również uderzająca, ponieważ przesunęły się o mniej niż jedną tysięczną stopnia!)
Astronomowie wiedzą teraz na pewno, że pod wpływem „soczewki grawitacyjnej”, którą reprezentują ciężkie gwiazdy, a przede wszystkim czarne dziury, rzeczywiste pozycje wielu ciał niebieskich faktycznie różnią się od tych, które widzimy z Ziemi. Odległe galaktyki mogą wydawać się nam bezkształtne i w formie „kapsuły”. Oznacza to, że grawitacja jest tak silna, a przestrzeń tak skręcona, że światło porusza się po okręgu. Możesz naprawdę zobaczyć, co dzieje się za rogiem.
Wyobraźmy sobie coś absolutnie niewiarygodnego: pewien dzielny astronauta postanowił wysłać swój statek do czarnej dziury, aby poznać jej sekrety. Co zobaczy w tej fantastycznej podróży?
W miarę zbliżania się do celu zegar na statku kosmicznym będzie się coraz bardziej spóźniał – wynika to z teorii względności. Zbliżając się do celu, nasz podróżnik znajdzie się jakby w rurze, pierścieniu otaczającym czarną dziurę, ale będzie mu się zdawało, że leci zupełnie prostym tunelem, a nie w kółko. Ale na astronautę czeka jeszcze bardziej niesamowite zjawisko: spadając za „horyzont zdarzeń” i poruszając się wzdłuż rury, zobaczy swoje plecy, głowę ...
Ogólna teoria względności mówi, że pojęcia „na zewnątrz” i „wewnątrz” nie mają obiektywnego znaczenia, są względne w taki sam sposób, jak oznaczenia „w lewo” lub „w prawo”, „w górę” lub „w dół”. Całe to paradoksalne zamieszanie z kierunkami jest bardzo kiepsko zgodne z naszymi codziennymi ocenami.
Gdy tylko statek przekroczy granicę czarnej dziury, ludzie na Ziemi nie będą już mogli nic zobaczyć z tego, co się tam wydarzy. A zegar na statku zatrzyma się, wszystkie kolory zmieszają się w kierunku czerwieni: światło straci część swojej energii w walce z grawitacją. Wszystkie przedmioty przybiorą dziwne, zniekształcone kształty. I wreszcie, nawet gdyby ta czarna dziura była tylko dwa razy cięższa od naszego Słońca, przyciąganie byłoby tak silne, że zarówno statek, jak i jego hipotetyczny kapitan zostaliby wciągnięci w sznur i wkrótce rozerwani. Materia uwięziona wewnątrz czarnej dziury nie będzie w stanie oprzeć się siłom przyciągającym ją do środka. Prawdopodobnie materia ulegnie rozkładowi i przejdzie w stan osobliwy. Według niektórych pomysłów ta rozkładająca się materia stanie się częścią innego wszechświata - czarne dziury łączą naszą przestrzeń z innymi światami.
 |
Jak wszystkie ciała w przyrodzie, gwiazdy nie pozostają niezmienione, rodzą się, ewoluują i ostatecznie „umierają”. Aby prześledzić ścieżkę życia gwiazd i zrozumieć, jak się starzeją, trzeba wiedzieć, jak powstają. W przeszłości wydawało się to wielką tajemnicą; współcześni astronomowie potrafią już z dużą pewnością szczegółowo opisać ścieżki prowadzące do pojawienia się jasnych gwiazd na naszym nocnym niebie.
Nie tak dawno temu astronomowie wierzyli, że formowanie się gwiazdy z gazu i pyłu międzygwiezdnego zajęło miliony lat. Ale w ostatnich latach wykonano uderzające zdjęcia obszaru nieba będącego częścią Wielkiej Mgławicy Oriona, gdzie na przestrzeni kilku lat pojawiła się mała gromada gwiazd. NA Ryc. 3 Wielka Mgławica Orion fotografie z 1947 r. w tym miejscu widoczna była grupa trzech gwiazdopodobnych obiektów. Do 1954 roku niektóre z nich stały się podłużne, a do 1959 r. te podłużne formacje rozpadły się na pojedyncze gwiazdy - po raz pierwszy w historii ludzkości ludzie obserwowali narodziny gwiazd dosłownie na naszych oczach, to bezprecedensowe wydarzenie pokazało astronomom, że gwiazdy mogą narodzić się w krótkim odstępie czasu, a poprzednio dziwne wydawało się rozumowanie, że gwiazdy zwykle powstają w grupach lub gromadach gwiazd, okazało się prawdziwe.
Amerykańscy naukowcy wysunęli absolutnie niewiarygodną hipotezę, że cały nasz rozległy Wszechświat znajduje się wewnątrz gigantycznej czarnej dziury. Co zaskakujące, taki model jest w stanie wyjaśnić wiele tajemnic Wszechświata.
Amerykański fizyk z Indiana University Nikodem Poplavsky jest twórcą dość nietypowej teorii budowy naszego Wszechświata. Zgodnie z tą teorią cały nasz Wszechświat znajduje się wewnątrz gigantycznej Czarnej Dziury, która z kolei znajduje się w super-wielkim Wszechświecie.
Ta pozornie niezwykła hipoteza może wyjaśnić wiele niekonsekwencji występujących we współczesnej teorii Wszechświata. Popławski przedstawił swoją teorię rok temu, a teraz ją udoskonalił i znacznie rozszerzył.
Czarna dziura - wejście do tunelu czasoprzestrzennego
W modelu budowy Wszechświata opracowanym przez amerykańskiego fizyka jako postulat przyjmuje się założenie, że czarne dziury
to wejścia do tuneli czasoprzestrzennych Einsteina-Rosena, czyli przestrzennych tuneli łączących różne części czterowymiarowej czasoprzestrzeni.
W tym modelu Czarna Dziura jest połączona tunelem z własnym antypodem, Białą Dziurą, która znajduje się na drugim końcu tunelu czasowego. To właśnie wewnątrz tunelu czasoprzestrzennego o takiej strukturze Wszechświata obserwuje się stałą ekspansję przestrzeni.
Teraz Popławski doszedł do wniosku, że nasz Wszechświat jest wnętrzem tego tunelu łączącego czarne i białe dziury. Taki model wszechświata wyjaśnia większość nierozwiązywalnych problemów współczesnej kosmologii: ciemna materia, ciemna energia, efekty kwantowe w analizie grawitacji w skali kosmicznej.
Do zbudowania swojego modelu autor teorii wykorzystał specjalny aparat matematyczny - teorię skręcania. W nim czasoprzestrzeń jawi się jako pojedyncza wiązka, która skręca się pod wpływem grawitacyjnej krzywizny czasoprzestrzeni. Te krzywizny można wykryć nawet za pomocą naszych bardzo niedoskonałych w skali globalnej środków obserwacji.
Jaki jest prawdziwy świat?
Dlatego w otaczającym nas świecie każdy widzi tylko to, co jest dostępne dla jego zmysłów, na przykład robaka, który czołga się po balonie, czuje go płasko i bez końca. Dlatego bardzo trudno jest wykryć skręcenie elastycznej czasoprzestrzeni, zwłaszcza jeśli znajduje się w tym wymiarze.
Oczywiście taki model budowy Wszechświata sugeruje, że każda Czarna Dziura w naszym Wszechświecie jest bramą do innego Wszechświata. Ale wcale nie jest jasne, ile „warstw”, jak je nazywa Popławski, istnieje w pra-pra-N razy-wielki-wielki-wszechświecie, w którym znajduje się nasza Czarna Dziura z naszym Wszechświatem.
Niewiarygodna hipoteza została potwierdzona
Czy naprawdę można czymś potwierdzić tak niewiarygodną hipotezę? Nikodem Popławski uważa, że jest to możliwe. W końcu w naszym wszechświecie wszystkie czarne dziury i gwiazdy obracają się. Według logicznego rozumowania powinno być dokładnie tak samo w super-wielkim-Wszechświecie. Oznacza to, że parametry rotacji naszego Wszechświata muszą być takie same jak Czarnej Dziury, w której się znajduje.
W takim przypadku część galaktyk spiralnych powinna skręcać się w lewo, a druga przestrzennie przeciwna część powinna skręcać się w prawo. I rzeczywiście, zgodnie ze współczesnymi danymi obserwacyjnymi, większość galaktyk spiralnych jest skręcona w lewo - „lewoskrętna”, a druga, przeciwna część obserwowalnego Wszechświata, jest odwrotnie - większość galaktyk spiralnych jest skręcona do prawo.
Czarna dziura w fizyce jest definiowana jako obszar w czasoprzestrzeni, którego przyciąganie grawitacyjne jest tak silne, że nawet obiekty poruszające się z prędkością światła, w tym kwanty samego światła, nie mogą go opuścić. Granica tego regionu nazywana jest horyzontem zdarzeń, a jego charakterystyczna wielkość nazywana jest promieniem grawitacyjnym, który nazywany jest promieniem Schwarzwaldu. Czarne dziury to najbardziej tajemnicze obiekty we wszechświecie. Swoją niefortunną nazwę zawdzięczają amerykańskiemu astrofizykowi Johnowi Wheelerowi. To on w popularnym wykładzie „Nasz wszechświat: znany i nieznany” w 1967 roku nazwał te supergęste ciała dziurami. Wcześniej takie obiekty nazywano „zapadniętymi gwiazdami” lub „zapadającymi się”. Ale termin „czarna dziura” zakorzenił się i stało się po prostu niemożliwe, aby go zmienić. We Wszechświecie istnieją dwa rodzaje czarnych dziur: 1 - supermasywne czarne dziury, których masa jest miliony razy większa niż masa Słońca (uważa się, że takie obiekty znajdują się w centrach galaktyk); 2 - mniej masywne czarne dziury, które powstają w wyniku kompresji umierających gigantycznych gwiazd, ich masa przekracza trzy masy Słońca; gdy gwiazda się kurczy, materia staje się coraz bardziej zagęszczona, w wyniku czego grawitacja obiektu wzrasta do takiego stopnia, że światło nie może go pokonać. Ani promieniowanie, ani materia nie mogą uciec z czarnej dziury. Czarne dziury to superpotężne grawitatory.
Promień, do jakiego musi się skurczyć gwiazda, aby zmienić się w czarną dziurę, nazywa się promieniem grawitacyjnym. Dla czarnych dziur powstałych z gwiazd to zaledwie kilkadziesiąt kilometrów. W niektórych parach gwiazd podwójnych jedna z nich jest niewidoczna dla najpotężniejszego teleskopu, ale masa niewidzialnego składnika w takim układzie grawitacyjnym okazuje się niezwykle duża. Najprawdopodobniej takimi obiektami są albo gwiazdy neutronowe, albo czarne dziury. Czasami niewidoczne składniki w takich parach odrywają materię od normalnej gwiazdy. W tym przypadku gaz jest oddzielany od zewnętrznych warstw widocznej gwiazdy i wpada w nieznane miejsce - do niewidzialnej czarnej dziury. Ale przed wpadnięciem do dziury gaz emituje fale elektromagnetyczne o różnych długościach, w tym bardzo krótkie fale rentgenowskie. Co więcej, w pobliżu gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury gaz staje się bardzo gorący i staje się źródłem potężnego, wysokoenergetycznego promieniowania elektromagnetycznego w zakresie rentgenowskim i gamma. Takie promieniowanie nie przechodzi przez ziemską atmosferę, ale można je zaobserwować za pomocą teleskopów kosmicznych. Jeden z prawdopodobnych kandydatów na czarne dziury jest uważany za potężne źródło promieniowania rentgenowskiego w gwiazdozbiorze Łabędzia.