Crna rupa, sad te znam!

Govoreći o crnim rupama, pojam crne rupe skovao je tek u 19. stoljeću američki znanstvenik (John Wheeler) kao ideju koja postoji od dvjesto godina ranije, kada su postojale dvije teorije o svjetlosti - dualnost svjetlosti, odnosno poznato je da se svjetlost može ponašati kao valovi i čestice (čestice).

Tada je hipoteza o crnoj rupi naišla na otpor jer znanstvenici za nju nisu imali dovoljno dokaza. 1915. Albert Einstein objavio je svoje najveće otkriće (Teorija relativnosti) koje je sugeriralo da gravitacija može saviti prostorno-vremensku dimenziju i zato gravitacija može utjecati na svjetlosne čestice (fotoni) koje imaju masu blizu nule, a to dovodi do pojave crnih rupa. .

Ni rupe

Crna rupa nije rupa (šuplja) u svemiru (prostor-vrijeme), za razliku od onoga što mislite! Crna rupa je zvijezda (s malim radijusom, ali izuzetno velikom i komprimiranom masom) koja se srušila pod vlastitom gravitacijom kad se potroši "gorivo" zvijezde i masa joj se od početka smanjila mnogo puta (provjerite razumijete li životni ciklus. zvijezde da razumiju podrijetlo crnih rupa). Nazvan je crnom rupom zbog dvije stvari, i to:

  1. Ovaj stlačeni predmet usisava svaki materijal koji se nalazi u njegovoj blizini, poput rupe - da, to je usisavač!
  2. Bilo koja materija (recimo svjetlost), svjetlost koja je usisana neće iz nje moći ponovno izaći. To se slaže s opisom zračenja crnog tijela - ono potpuno apsorbira svjetlost (e = 1).

Nemoguće je bilo kojoj materiji pobjeći iz crne rupe, (snop) svjetlosti sam nije sposoban, a kamoli da druga materija ne postoji! - jer ništa ne može premašiti brzinu svjetlosti (prema teoriji relativnosti), tada sve ne može pobjeći (i nikad ne očekujte da ćete pobjeći iz zagrljaja crne rupe!).

Trenutno znanstvenici razmišljaju o tome što možemo stvoriti tvar / tvar koja može imati brzinu (u vakuumu ) koja premašuje brzinu svjetlosti ? (i nije poznato kako će svjetlost reagirati na gravitaciju.)

Kako pronaći crnu rupu ako samo svjetlost ne može izaći iz nje? (Imajte na umu da objekt ne možemo vidjeti bez pomoći svjetlosti, a svemir je vrlo mračan i hladan.) Crne rupe mogu se pronaći uz pomoć materijala u svemiru, materija koja je blizu crne rupe vrtjet će se i okruživati. , kao rezultat toga stvorit će se ravni disk nazvan akrecijskim diskom .

Ova rotirajuća tvar gubi energiju, a zatim 'izbaci' zračenje u obliku X-zraka kao i elektromagnetskog zračenja, prije nego što konačno prođe kroz horizont događaja.Crna rupa nazvana Cygnus X-1 nalazi se u binarnom sustavu zvijezda (dvije zvijezde koje se okreću jedna oko druge) koji se ponaša tako neobično, da su astronomi zbunjeni i pitaju se zašto je to tako? Nakon daljnjeg proučavanja ispostavilo se da zvijezda zapravo kruži oko crne rupe (Cygnus X-1) koja je udaljena 6000 svjetlosnih godina od Zemlje.

Na temelju opće teorije relativnosti, navodi se da gravitacija može saviti prostor-vrijeme. Zemlja kruži oko Sunca (u cijelosti) za 365,25 dana. To je zbog (rezultat zakrivljenosti) gravitacije Sunca zbog koje ga Zemlja kruži.A Zemlja također iskrivljuje prostor-vrijeme oko sebe i stoga se mjesec okreće oko nje (slijedeći zakrivljenost).

Pročitajte i: Gdje je Stari Zeland?

Gravitacija ovog (velikog) načina modusa iskrivljuje prostor-vrijeme oko sebe, što će rezultirati time da će bilo koji objekt u njegovoj blizini kružiti tako da stvara orbitalni put (planeti, mjeseci, itd.) I da ga u različitim razdobljima završi. puna rotacija (360 °). Na gornjoj slici (slika 1.2) obratite pažnju na linije koje čine mrežu, to je ono što se naziva prostor-vrijeme .

Jednostavno, zamislite da vi i vaš prijatelj razvlačite tkaninu (između vas) i postavljate mramor (pokazat će na središte tkanine), a zatim će se pojaviti krivulja, zar ne? To je stvarna gravitacijska sila, gravitacijska sila crne rupe vrlo je, vrlo jaka u usporedbi sa Suncem ili neutronskom zvijezdom (slika 1.1).

Sada znamo da crne rupe nisu samo šuplje rupe u svemiru! (Crna rupa je zvijezda koja se srušila i ima tako snažno gravitacijsko privlačenje da čak ni svjetlost ne može pobjeći iz nje!)

Pa što je zapravo crna "rupa"?

Crne rupe zapravo imaju 3 dijela, naime; Ergosfera, horizont događaja i singularitet. ( Približavajući se svakom od ovih dijelova, osjetit ćemo drugačiji učinak.) Ako se približimo crnoj rupi, prvo ćemo susresti ergosferu prije nego što na kraju naiđemo na horizont događaja i singularnost.

Ergosfera: je krajnji vanjski dio rotirajućeg horizonta događaja, gdje će prostor-vrijeme biti iskrivljen zbog ove posmične (spin) sile. 

Horizont događaja (horizont događaja): je granica između prostora-vremena unutar crne rupe, na sve događaje koji se događaju (ovdje) više se ne može utjecati .

Singularnost: je središnja točka crne rupe, u singularnosti masene gustoće i beskonačnosti zakrivljenosti prostor-vremena .

Bilo koji materijal koji se nalazi u ergosferi i dalje može pobjeći uz pomoć rotacijske sile (koja je vrlo brza) iz same ergosfere. Međutim, ako je ušao u horizont događaja, bilo koji materijal neće moći pobjeći, bilo koju materiju sve će više pritiskati gravitacijska sila crne rupe i na kraju će biti u singularnosti (bit će ovdje zauvijek!).

U singularnosti, svi zakoni fizike koje do sada poznajemo više se neće primjenjivati! - i dolazi do objedinjavanja temeljnih sila svemira (gravitacijske sile, elektromagnetske sile, jake nuklearne sile i slabe nuklearne sile) . Nije poznato kako se događa shema sindikata sila / komponenata i ne može se objasniti što je zapravo u singularnosti.

1.png

U ovom trenutku već znamo jedno po jedno što uistinu znače ergosfera, horizont događaja i singularitet. Pod pretpostavkom da je crna rupa čvrsta kugla, ona mora imati polumjer i promjer, zar ne?

Ovaj radijus je udaljenost između singularnosti i horizonta događaja (slika 1.3.), Koji se naziva Schwarszchildov radijus (preuzet od znanstvenika koji je zaslužan za razvoj teorije crne rupe). Polumjer schwarszchilda ovisi o vrijednosti mase, što je masa veća to je radijus veći.

Schwarszchildov radijus objašnjava da postoje dvije (važne) energije na djelu kada su u crnoj rupi te dvije energije kinetička energija i gravitacijska potencijalna energija. Da, vrlo su usko povezani. Pronašli ste da je formula za radijus Schwarzschilda R = 2GM / c², kako dobiti formulu? Ne brinite, dolazi iz odnosa kinetičke energije (Ek) i gravitacijske potencijalne energije (Ep). Daje se da je Ek količina energije uslijed kretanja, a Ep (ukupna) energija u mirovanju.

Ek = Ep1 / 2mv² = GMm / R

1 / 2v² = GM / R

v² = 2GM / R

jer je u vakuumu tada v = c.

c² = 2GM / R

R = 2GM / c².

(Otuda dolazi formula za radijus schwarszchilda.)

Koristeći izračune iz formule, ako želimo od Zemlje napraviti crnu rupu, Zemlja je veličine graška (kasnije), ali sadrži cijelu masu zemlje, zamislite? A da je sunce, imao bi samo radijus od 3 km. (Iako će zemlja biti velika poput sjemena graška ako postane crna rupa, kladim se da je nećete moći podići!)

Također pročitajte: Što je infracrveni zrak?

Moramo postaviti pitanje: "Ako netko uđe u crnu rupu, kakva će biti sudbina stvari?" Svaka stvar koja je ušla u crnu rupu mogle bi biti sljedeće dvije mogućnosti, a on će to i učiniti;

  • Pridružite se crnoj rupi, tako da i masa crne rupe postaje veća, ili
  • Biti u singularnosti nepoznato vrijeme (to je već objašnjeno u kvantnoj fizici).

Iako su crne rupe nevjerojatno moćne, zapravo crne rupe ne postoje vječno, one također imaju isti ciklus kao i ljudi - 'rođene su' i sigurno neće postojati. Kako crna rupa umire ? Zapamtite, crne rupe se također rotiraju, a neke su stacionarne ili nepokretne.

Prema ruskom fizičaru Yakovu Zeldovichu (Yakov Zeldovičʹ) i kolegama su izjavili da prema principu nesigurnosti kvantne mehanike, rotirajući objekti moraju proizvoditi i emitirati čestice.

Također fizičar Stephen Hawking, tvrdio je da crne rupe moraju emitirati neko zračenje - ovo zračenje postalo je poznato kao hawking zračenje, koje je zračenje uzrokovano kvantnim efektima oko horizonta događaja.

Što se više okreće, oslobađa se više zračenja, što će rezultirati smanjenjem mase i smanjenjem crne rupe koja na kraju nestaje; umrijeti! Međutim, kao ljudi nikada nećemo svjedočiti smrti crne rupe, jer sa njenom masivnom masom također treba dugo vremena da se crna rupa smanji, što je veća masa to je duži njezin životni vijek.

Crne rupe imaju mnogo misterija - one su crne rupe! On je žestina u mraku svemira. Kao ljudsko biće možete znati samo njegov izgled i naravno da su crne rupe daleko strašnije od onoga što sam ovdje opisao. Da, barem mi već znamo što su i kako zapravo crne rupe, zašto je to i zašto to.

To je dovoljno, nadam se korisno i hvala.


Ovaj je rad autorski rad. Također možete sami napisati svoj članak pridruživanjem zajednici Saintif