Чëрные дыры и их происхождение
Чëрные дыры-это позиции в пространстве, которые настолько сконцентрированы, что образуют интенсивное гравитационное падение. За пределами определенной области даже свет не может уйти от мощного притяжения гравитации чëрной дыры. И все, что движется слишком близко (будь то звезда, планета или космический корабль), будет расширяться и сжиматься, как замазка, в теоретическом процессе, метко известном как спагеттификация.
Чëрные дыры оставались загадочными вплоть до XX века. В 1916 году немецкий физик Карл Шварцшильд, используя общую теорию относительности Эйнштейна, оценил, что любая масса может превратиться в черную дыру, если ее сжать достаточно плотно. Но это было только в 1971 году, когда теория превратилась в реальность. Астрономы, изучающие сигналы созвездий, обнаружили первую черную дыру-Лебедь X-1.
Чëрные дыры — одна из самых интригующих вещей, которые можно увидеть в области космологии. Но все чëрные дыры могут выглядеть одинаково, однако это не одно и то же. По сложности своих размеров и свойств они подразделяются на 4 различных типа. Итак, в этой статье вы узнаете о каждом типе черных дыр, которые были изучены до настоящего времени.
Чëрные дыры звездной массы
Это наиболее часто обсуждаемые чëрные дыры, которые образуются в результате звездной смерти. По мере того как звезды протягивают концы своих жизней, большинство из них расширяются, теряют свой объем, а затем они еще больше остывают, образуя белые карлики. Это самые большие пылающие тела, которые по меньшей мере в 10-20 раз больше нашего Солнца и рассеяны по всей вселенной. Она рушится сама на себя, когда звезда умирает, и иногда это приводит к созданию сверхновой. Эта сверхновая затем еще больше взрывает свои внешние слои в космос. Если останется достаточно массы, гравитация в ядре может продолжать сталкивать все это вместе в точку бесконечной плотности, приводя к образованию чëрной дыры, где даже свет не может вырваться наружу.
В одном только Млечном пути могут быть миллиарды таких звездных чëрных дыр. Им суждено стать либо сверхплотными нейтронными звездами, либо так называемыми чëрными дырами звездной массы.
В своей заключительной фазе огромное количество звезд гаснет с грохотом и массивными взрывами, известными как сверхновые. Такой взрыв выбрасывает звездную материю в космос, но оставляет за собой звездное ядро. Пока звезда была жива, ядерный синтез создавал непрерывный толчок наружу для стабилизации внутреннего притяжения гравитации от массы звезды. Однако в Звездном остатке сверхновой больше нет сил, способных противостоять этой гравитации, поэтому ядро звезды начинает сжиматься само по себе.
Если ее масса разрушится в бесконечно малое пятно, то рождается чëрная дыра. При упаковке всей этой массы в такую крошечную точку чëрные дыры получают сильное гравитационное притяжение. Миллионы таких чëрных дыр звездной массы могут лежать низко в пределах нашей собственной галактики Млечный путь.
Сверхмассивные чëрные дыры
Большинство чëрных дыр имеют массу больше 1000000 солнц. Факты говорят о том, что они существуют в центре большинства галактик. Сверхмассивная чëрная дыра в центре Млечного Пути имеет приблизительно 93 миллиона миль в ширину и 4 миллиона солнечных масс. Некоторые далекие галактики имеют сверхмассу, превышающую массу Солнца в 21 миллиард раз.
Сверхмассивные чëрные дыры являются гигантами по сравнению с другими чëрными дырами. Считается, что они в миллионы или миллиарды раз массивнее нашего Солнца.
Ученым не так уж много известно об их формировании или о том, как они выросли до таких размеров. Однако она может быть тесно связана с образованием галактик. Хотя мы хорошо знаем, что они существуют в центре почти каждой большой галактики, включая нашу собственную галактику Млечный путь.
Стрелец А, который, как известно, является сверхмассивной чëрной дырой в центре Млечного Пути, имеет массу около четырех миллионов Солнц и диаметр примерно равный расстоянию между Землей и нашим Солнцем. Из-за невидимости чëрных дыр единственный способ для ученых обнаружить и изучить их-это наблюдать их влияние на близлежащую материю. Это включает в себя аккреционные диски. Диск частиц обычно образуется, когда газы в пыли падают к чëрной дыре.
Квазары, которые, как известно, представляют собой поток частиц, вылетающих из сверхмассивных чëрных дыр.
Промежуточные чëрные дыры
Астрономы также сомневаются, что во Вселенной существует класс объектов, называемых чëрными дырами средней массы, хотя доказательства их существования до сих пор сомнительны. Чëрная дыра промежуточной массы (IMBH)-это класс чëрных дыр с массой в диапазоне 102-105 солнечных масс: заметно больше, чем звездные чëрные дыры, но меньше, чем сверхмассивные чëрные дыры 105-109 солнечных масс. Несколько объектов-кандидатов IMBH были обнаружены в нашей галактике и других близлежащих, основываясь на косвенных наблюдениях скорости газового облака и спектров аккреционного диска различных видов.
Промежуточные чëрные дыры могут образовываться, когда первичные звезды во Вселенной распадаются на части или когда звезды или чëрные дыры совпадают. Хотя пока что одна такая чëрная дыра существует только в теории.
Предполагается, что промежуточная масса чëрной дыры составляет от 100 до 1000 солнечных масс. И ни одна звезда не могла бы образовать такую тяжелую чëрную дыру. Астрономы считают, что такие чëрные дыры могут образовываться только в том случае, если одна чëрная дыра поглощает много-много материала, чтобы достичь требуемого веса, или если отдельные чëрные дыры объединяются вместе. Однако оба этих сценария создают проблемы, на которые астрономы не могут ответить прямо сейчас.
Тод Стромайер далее добавил, что природа этих объектов является одной из самых интересных загадок в астрофизике высоких энергий.
Миниатюрные чëрные дыры
Микро-чëрные дыры, также известные как квантово-механические чëрные дыры, являются гипотетическими крошечными чëрными дырами, для которых квантово-механические эффекты играют существенную роль. Представление о том, что чëрные дыры могут быть меньше массы звезды, было введено Стивеном Хокингом в 1971 году. Предполагается, что они образовались в период быстрого расширения после Большого взрыва, бесконечно малы и, как полагают, имеют массу чуть меньше массы Солнца. Они могут быть шириной с атомную частицу, но имеют ту же массу, что и Гора Эверест. Они, возможно, сформировались вскоре после Большого взрыва, что делает их возраст около 13,7 миллиардов лет.
Согласно Стивену Хокингу, эти миниатюрные чëрные дыры не будут такими уж черными, и что они будут испаряться со временем, примерно следуя спектру излучения чëрного тела. Он также добавил, что скорость испарения будет обратно пропорциональна массе чëрной дыры.
Напротив, астрономические чëрные дыры настолько огромны, что скорость их испарения ничтожна. Миниатюрные чëрные дыры невообразимо горячи, а ядро нашего Солнца имеет температуру около 15 000 000 градусов Кельвина. Чтобы приблизиться к температуре мини-чëрной дыры, вам нужно будет добавить еще 42 нуля. Невероятная температура означает, что миниатюрные чëрные дыры крошечной массы будут испаряться в далеком, более холодном пространстве вокруг них почти бесконечно быстрее. Их ожидаемая продолжительность жизни составляет около одной октиллионной наносекунды. Следовательно, они появляются снова почти сразу же, как только создаются.
Ученым еще многому предстоит научиться, но времени у них предостаточно. А с течением времени количество и размеры чëрных дыр будут только увеличиваться. И когда-нибудь они могут стать всем, что осталось космосу.
Вывод
Поэтому не имеет значения, какой размер имеет чëрная дыра в ее начальном состоянии, поскольку они могут расти на протяжении всей своей жизни, поглощая газ и пыль из любых объектов, которые подползают слишком близко. Теоретически, если что-то пересекает горизонт событий, то точка, в которой побег становится невозможным, обречена на спагеттификацию. И это происходит из-за резкого увеличения силы тяжести при падении в чëрную дыру.
Поскольку чëрные дыры поглощают весь свет, астрономы не могут отмечать их прямо, как они это делают с различными другими блестящими космическими объектами в небе. Но есть несколько ключей, которые раскрывают наличие чëрной дыры. Во-первых, сильная гравитация черной дыры притягивает любые окружающие объекты. Чëрные дыры, таким образом, также считаются грязными пожирателями, которые часто обманывают их местоположение. Когда они поглощают окружающие звезды, их массивные гравитационные и магнитные силы перегревают падающий газ и пыль, заставляя ее испускать излучение.
Бесконечное количество чëрных дыр рассеивается по всей Вселенной, постоянно нагревая пространство и время, изменяя целые галактики и бесконечно вдохновляя как ученых, так и нас.
