Տիեզերքի վիճակը սև խոռոչի կենտրոնում. Սև անցքեր. Տիեզերքի ամենաառեղծվածային օբյեկտների հայտնաբերման պատմությունը, որոնք մենք երբեք չենք տեսնի: Սև խոռոչները և տիեզերքի տիեզերական կառուցվածքը

Որպեսզի սև խոռոչ առաջանա, անհրաժեշտ է մարմինը սեղմել որոշակի կրիտիկական խտության, որպեսզի սեղմված մարմնի շառավիղը հավասար լինի նրա գրավիտացիոն շառավղին։ Այս կրիտիկական խտության արժեքը հակադարձ համեմատական ​​է սև խոռոչի զանգվածի քառակուսուն։

Սովորական աստղային զանգվածի սև խոռոչի համար ( Մ=10Մարև) գրավիտացիոն շառավիղը 30 կմ է, իսկ կրիտիկական խտությունը՝ 2·10 14 գ/սմ 3, այսինքն՝ երկու հարյուր միլիոն տոննա մեկ խորանարդ սանտիմետրում։ Այս խտությունը շատ բարձր է Երկրի միջին խտության համեմատ (5,5 գ/սմ3), այն հավասար է ատոմային միջուկի նյութի խտությանը։

Գալակտիկական միջուկում սև խոռոչի համար ( Մ=10 10 Մարև) գրավիտացիոն շառավիղը 3·10 15 սմ = 200 AU, որը հինգ անգամ գերազանցում է Արեգակից Պլուտոն հեռավորությունը (1 աստղագիտական ​​միավոր՝ Երկրից Արև միջին հեռավորությունը հավասար է 150 միլիոն կմ կամ 1,5·10. 13 սմ): Կրիտիկական խտությունն այս դեպքում հավասար է 0,2·10 –3 գ/սմ 3-ի, որը մի քանի անգամ փոքր է օդի խտությունից՝ հավասար 1,3·10 –3 գ/սմ 3 (!):

Երկրի համար ( Մ=3·10 –6 Մարև), գրավիտացիոն շառավիղը մոտ է 9 մմ, իսկ համապատասխան կրիտիկական խտությունը հրեշավոր բարձր է՝ ρ cr = 2·10 27 գ/սմ 3, որը 13 կարգով բարձր է ատոմային միջուկի խտությունից։

Եթե ​​վերցնենք երևակայական գնդաձև մամլիչ և սեղմենք Երկիրը՝ պահպանելով իր զանգվածը, ապա երբ Երկրի շառավիղը (6370 կմ) փոքրացնենք չորս անգամ, նրա երկրորդ փախուստի արագությունը կկրկնապատկվի և հավասար կլինի 22,4 կմ/վ։ Եթե ​​Երկիրը սեղմենք այնպես, որ նրա շառավիղը դառնա մոտավորապես 9 մմ, ապա երկրորդ տիեզերական արագությունը կստանա լույսի արագությանը հավասար արժեք։ գ= 300000 կմ/վրկ.

Ավելին, մամուլ պետք չի լինի. Երկիրը, սեղմված նման չափի, արդեն ինքն իրեն կսեղմվի: Ի վերջո, Երկրի տեղում կառաջանա սև անցք, որի իրադարձությունների հորիզոնի շառավիղը մոտ կլինի 9 մմ (եթե անտեսենք առաջացած սև խոռոչի պտույտը): Իրական պայմաններում, իհարկե, չկա գերհզոր մամուլ՝ «աշխատում է» գրավիտացիան։ Ահա թե ինչու սև խոռոչները կարող են ձևավորվել միայն այն ժամանակ, երբ փլուզվում են շատ զանգվածային աստղերի ինտերիերը, որոնցում գրավիտացիան բավականաչափ ուժեղ է, որպեսզի սեղմի նյութը մինչև կրիտիկական խտությունը:

Աստղերի էվոլյուցիան

Սև խոռոչները ձևավորվում են զանգվածային աստղերի էվոլյուցիայի վերջին փուլերում: Սովորական աստղերի խորքերում տեղի են ունենում ջերմամիջուկային ռեակցիաներ, ազատվում է հսկայական էներգիա և պահպանվում է բարձր ջերմաստիճան (տասնյակ և հարյուր միլիոնավոր աստիճաններ)։ Գրավիտացիոն ուժերը հակված են սեղմելու աստղին, և տաք գազի և ճառագայթման ճնշման ուժերը դիմադրում են այս սեղմմանը: Հետևաբար աստղը գտնվում է հիդրոստատիկ հավասարակշռության մեջ։

Բացի այդ, աստղը կարող է գոյություն ունենալ ջերմային հավասարակշռության մեջ, երբ նրա կենտրոնում ջերմամիջուկային ռեակցիաների արդյունքում էներգիայի արտազատումը ճիշտ հավասար է աստղի մակերևույթից արտանետվող հզորությանը: Երբ աստղը կծկվում և ընդլայնվում է, ջերմային հավասարակշռությունը խախտվում է: Եթե ​​աստղը անշարժ է, ապա նրա հավասարակշռությունը հաստատվում է այնպես, որ աստղի բացասական պոտենցիալ էներգիան (գրավիտացիոն սեղմման էներգիան) բացարձակ արժեքով միշտ կրկնակի է ջերմային էներգիայից։ Դրա պատճառով աստղն ունի զարմանալի հատկություն՝ բացասական ջերմային հզորություն: Սովորական մարմինները դրական ջերմունակություն ունեն՝ տաքացած երկաթի կտորը, սառչելով, այսինքն կորցնելով էներգիան, իջեցնում է իր ջերմաստիճանը։ Աստղի համար ճիշտ հակառակն է՝ որքան ավելի շատ էներգիա է կորցնում ճառագայթման տեսքով, այնքան բարձրանում է նրա կենտրոնում ջերմաստիճանը:

Այս տարօրինակ, առաջին հայացքից հատկանիշը պարզ բացատրություն ունի՝ աստղը, երբ ճառագայթում է, դանդաղ կծկվում է։ Սեղմման ժամանակ պոտենցիալ էներգիան վերածվում է աստղի ընկնող շերտերի կինետիկ էներգիայի, և նրա ներսը տաքանում է։ Ընդ որում, սեղմման արդյունքում աստղի ստացած ջերմային էներգիան երկու անգամ ավելի է, քան ճառագայթման տեսքով կորցրած էներգիան։ Արդյունքում աստղի ինտերիերի ջերմաստիճանը մեծանում է, և տեղի է ունենում քիմիական տարրերի շարունակական ջերմամիջուկային սինթեզ։ Օրինակ, ներկայիս Արեգակի մեջ ջրածինը հելիումի վերածելու ռեակցիան տեղի է ունենում 15 միլիոն աստիճան ջերմաստիճանում: Երբ 4 միլիարդ տարի անց Արեգակի կենտրոնում ամբողջ ջրածինը վերածվում է հելիումի, հելիումի ատոմներից ածխածնի ատոմների հետագա սինթեզը կպահանջի շատ ավելի բարձր ջերմաստիճան՝ մոտ 100 միլիոն աստիճան (հելիումի միջուկների էլեկտրական լիցքը երկու անգամ ավելի է. ջրածնի միջուկներից, իսկ միջուկները 10–13 սմ հեռավորության վրա հելիումը մոտեցնելու համար պահանջվում է շատ ավելի բարձր ջերմաստիճան): Հենց այս ջերմաստիճանը կապահովվի Արեգակի բացասական ջերմային հզորության շնորհիվ, մինչև հելիումը ածխածնի վերածելու ջերմամիջուկային ռեակցիան իր խորքերում բռնկվի։

Սպիտակ թզուկներ

Եթե ​​աստղի զանգվածը փոքր է, այնպես որ նրա միջուկի զանգվածը, որի վրա ազդում են ջերմամիջուկային փոխակերպումները, պակաս է 1,4-ից Մարևը, քիմիական տարրերի ջերմամիջուկային միաձուլումը կարող է դադարեցվել աստղի միջուկում գտնվող էլեկտրոնային գազի այսպես կոչված այլասերման պատճառով: Մասնավորապես, դեգեներացված գազի ճնշումը կախված է խտությունից, բայց կախված չէ ջերմաստիճանից, քանի որ էլեկտրոնների քվանտային շարժումների էներգիան շատ ավելի մեծ է, քան նրանց ջերմային շարժման էներգիան։

Այլասերված էլեկտրոնային գազի բարձր ճնշումը արդյունավետորեն հակազդում է գրավիտացիոն սեղմման ուժերին: Քանի որ ճնշումը կախված չէ ջերմաստիճանից, աստղի էներգիայի կորուստը ճառագայթման տեսքով չի հանգեցնում նրա միջուկի սեղմման: Հետևաբար, գրավիտացիոն էներգիան չի արտազատվում որպես լրացուցիչ ջերմություն։ Հետեւաբար, զարգացող այլասերված միջուկում ջերմաստիճանը չի բարձրանում, ինչը հանգեցնում է ջերմամիջուկային ռեակցիաների շղթայի ընդհատմանը։

Ջրածնի արտաքին թաղանթը, որը չի ազդում ջերմամիջուկային ռեակցիաների վրա, բաժանվում է աստղի միջուկից և ձևավորում մոլորակային միգամածություն, որը փայլում է ջրածնի, հելիումի և այլ տարրերի արտանետումների գծերում։ Զարգացած ցածր զանգվածի աստղի կենտրոնական կոմպակտ և համեմատաբար տաք միջուկը սպիտակ թզուկն է՝ Երկրի շառավղով (~10 4 կմ) շառավղով օբյեկտ, 1,4-ից պակաս զանգված: Մարևը և միջին խտությունը՝ մոտ մեկ տոննա մեկ խորանարդ սանտիմետրում։ Սպիտակ թզուկները նկատվում են մեծ քանակությամբ։ Նրանց ընդհանուր թիվը Գալակտիկայում հասնում է 10 10-ի, այսինքն՝ Գալակտիկայի դիտվող նյութի ընդհանուր զանգվածի մոտ 10%-ը։

Ջերմամիջուկային այրումը այլասերված սպիտակ թզուկում կարող է լինել անկայուն և հանգեցնել բավականաչափ զանգվածային սպիտակ թզուկի միջուկային պայթյունի, որի զանգվածը մոտ է այսպես կոչված Չանդրասեխարի սահմանին (1.4): Մարև): Նման պայթյունները նման են I տիպի գերնոր աստղերի, որոնք իրենց սպեկտրում չունեն ջրածնի գծեր, այլ միայն հելիումի, ածխածնի, թթվածնի և այլ ծանր տարրերի գծեր:

Նեյտրոնային աստղեր

Եթե ​​աստղի միջուկը այլասերված է, ապա երբ նրա զանգվածը մոտենում է 1,4 սահմանագծին Մարև, միջուկում էլեկտրոնային գազի սովորական դեգեներացիան փոխարինվում է այսպես կոչված հարաբերական դեգեներացիայով։

Այլասերված էլեկտրոնների քվանտային շարժումներն այնքան արագ են դառնում, որ դրանց արագությունը մոտենում է լույսի արագությանը։ Այս դեպքում գազի առաձգականությունը նվազում է, ծանրության ուժերին հակազդելու նրա կարողությունը նվազում է, և աստղը գրավիտացիոն փլուզում է ապրում։ Փլուզման ժամանակ էլեկտրոնները գրավվում են պրոտոնների կողմից, և տեղի է ունենում նյութի նեյտրոնացում։ Սա հանգեցնում է զանգվածային այլասերված միջուկից նեյտրոնային աստղի առաջացմանը:

Եթե ​​աստղի միջուկի սկզբնական զանգվածը գերազանցում է 1,4-ը Մարևը, այնուհետև միջուկում բարձր ջերմաստիճան է հասնում, և էլեկտրոնի այլասերումը տեղի չի ունենում նրա էվոլյուցիայի ողջ ընթացքում: Այս դեպքում գործում է բացասական ջերմային հզորությունը. քանի որ աստղը կորցնում է էներգիան ճառագայթման տեսքով, նրա խորքում ջերմաստիճանը մեծանում է, և կա ջերմամիջուկային ռեակցիաների շարունակական շղթա, որը վերածում է ջրածինը հելիումի, հելիումը ածխածնի, ածխածինը թթվածնի և այսպես շարունակ՝ մինչև երկաթի խմբի տարրերը։ Երկաթից ծանր տարրերի միջուկների ջերմամիջուկային միաձուլման ռեակցիան այլևս տեղի է ունենում ոչ թե արտազատման, այլ էներգիայի կլանման հետ։ Հետևաբար, եթե աստղի միջուկի զանգվածը, որը բաղկացած է հիմնականում երկաթի խմբի տարրերից, գերազանցում է Չանդրասեխարի 1,4 սահմանը։ Մարև, բայց այսպես կոչված Օպենհայմեր–Վոլկովի սահմանից պակաս ~3 Մարևը, ապա աստղի միջուկային էվոլյուցիայի ավարտին տեղի է ունենում միջուկի գրավիտացիոն փլուզում, որի արդյունքում թափվում է աստղի արտաքին ջրածնային թաղանթը, որը դիտվում է որպես II տիպի գերնոր պայթյուն՝ սպեկտրում։ որոնք նկատվում են ջրածնի հզոր գծեր։

Երկաթե միջուկի փլուզումը հանգեցնում է նեյտրոնային աստղի առաջացմանը։

Երբ աստղի զանգվածային միջուկը, որը հասել է էվոլյուցիայի ուշ փուլին, սեղմվում է, ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև միլիարդ աստիճանի հսկա արժեքներ, երբ ատոմների միջուկները սկսում են բաժանվել նեյտրոնների և պրոտոնների: Պրոտոնները կլանում են էլեկտրոնները և վերածվում նեյտրոնների՝ արտանետելով նեյտրիններ։ Նեյտրոնները, ըստ քվանտային մեխանիկական Պաուլիի սկզբունքի, ուժեղ սեղմումով սկսում են արդյունավետորեն վանել միմյանց։

Երբ փլուզվող միջուկի զանգվածը 3-ից պակաս է Մարևի, նեյտրոնների արագությունը զգալիորեն փոքր է լույսի արագությունից, և նեյտրոնների արդյունավետ վանման շնորհիվ նյութի առաձգականությունը կարող է հավասարակշռել գրավիտացիոն ուժերը և հանգեցնել կայուն նեյտրոնային աստղի ձևավորմանը:

Նեյտրոնային աստղերի գոյության հնարավորությունն առաջին անգամ կանխատեսել է 1932 թվականին ականավոր խորհրդային ֆիզիկոս Լանդաուն լաբորատոր փորձերում նեյտրոնի հայտնաբերումից անմիջապես հետո։ Նեյտրոնային աստղի շառավիղը մոտ է 10 կմ-ին, նրա միջին խտությունը հարյուր միլիոնավոր տոննա մեկ խորանարդ սանտիմետր է։

Երբ փլուզվող աստղային միջուկի զանգվածը 3-ից մեծ է Մարևը, այնուհետև, ըստ առկա պատկերացումների, ստացված նեյտրոնային աստղը, սառչելով, փլուզվում է սև խոռոչի մեջ: Նեյտրոնային աստղի սև խոռոչի մեջ փլուզմանը նպաստում է նաև աստղի թաղանթի մի մասի հակառակ անկումը, որն արձակվել է գերնոր աստղի պայթյունի ժամանակ:

Նեյտրոնային աստղը սովորաբար արագ պտտվում է, քանի որ սովորական աստղը, որը ծնել է նրան, կարող է ունենալ զգալի անկյունային իմպուլս։ Երբ աստղի միջուկը փլուզվում է և վերածվում նեյտրոնային աստղի, աստղի բնորոշ չափերը նվազում են. Ռ= 10 5 –10 6 կմ դեպի Ռ≈ 10 կմ. Երբ աստղի չափը փոքրանում է, նրա իներցիայի պահը նվազում է։ Անկյունային իմպուլսը պահպանելու համար առանցքային պտույտի արագությունը պետք է կտրուկ մեծանա։ Օրինակ, եթե Արեգակը, որը պտտվում է մոտ մեկ ամսվա ընթացքում, սեղմվում է նեյտրոնային աստղի չափով, ապա պտտման շրջանը կնվազի մինչև 10-3 վայրկյան:

Ուժեղ մագնիսական դաշտով միայնակ նեյտրոնային աստղերը դրսևորվում են որպես ռադիոպուլսարներ՝ ռադիոհաղորդման խիստ պարբերական իմպուլսների աղբյուրներ, որոնք առաջանում են, երբ նեյտրոնային աստղի արագ պտույտի էներգիան վերածվում է ուղղորդված ռադիոհաղորդման: Երկուական համակարգերում աճող նեյտրոնային աստղերը ցուցադրում են ռենտգենյան պուլսարի և 1-ին տիպի ռենտգենյան ճառագայթման ֆենոմենը:

Սև խոռոչից չի կարելի ակնկալել ճառագայթման խիստ պարբերական իմպուլսացիաներ, քանի որ սև խոռոչը չունի դիտելի մակերես և մագնիսական դաշտ: Ինչպես հաճախ են ասում ֆիզիկոսները, սև խոռոչները «մազեր» չունեն. իրադարձությունների հորիզոնի մոտ գտնվող բոլոր դաշտերը և բոլոր անհամասեռությունները արտանետվում են, երբ սև խոռոչը ձևավորվում է փլուզվող նյութից՝ գրավիտացիոն ալիքների հոսքի տեսքով: Արդյունքում առաջացած սև խոռոչն ունի միայն երեք հատկանիշ՝ զանգված, անկյունային իմպուլս և էլեկտրական լիցք: Փլուզվող նյութի բոլոր անհատական ​​հատկությունները մոռացվում են սև խոռոչի ձևավորման ժամանակ. օրինակ՝ երկաթից և ջրից գոյացած սև անցքերը, այլ հավասար լինելով, ունեն նույն բնութագրերը։

Ինչպես կանխատեսել է Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը (GR), աստղեր, որոնց երկաթի միջուկի զանգվածը իրենց էվոլյուցիայի վերջում գերազանցում է 3-ը։ Մ արև, փորձեք անսահմանափակ սեղմում (ռելատիվիստական ​​փլուզում)՝ սև խոռոչի ձևավորմամբ։ Սա բացատրվում է նրանով, որ ընդհանուր հարաբերականության մեջ աստղը սեղմելու ձգտող ուժերը որոշվում են էներգիայի խտությամբ, և նման զանգվածային աստղի միջուկի սեղմման ժամանակ ձեռք բերված նյութի հսկայական խտությունների շնորհիվ էներգիայի խտության մեջ հիմնական ներդրումը Այն այլևս ստեղծվում է ոչ թե մասնիկների մնացած էներգիայի, այլ դրանց շարժման և փոխազդեցության էներգիայի շնորհիվ: Պարզվում է, որ ընդհանուր հարաբերականության մեջ նյութի ճնշումը շատ բարձր խտություններում կարծես թե ինքն իրեն «կշռում է». Բացի այդ, ուժեղ գրավիտացիոն դաշտերի պայմաններում տարածություն-ժամանակ կորության ազդեցությունը դառնում է սկզբունքորեն կարևոր, ինչը նույնպես նպաստում է աստղի միջուկի անսահմանափակ սեղմմանը և նրա վերածմանը սև խոռոչի (նկ. 3):

Եզրափակելով, մենք նշում ենք, որ մեր դարաշրջանում ձևավորված սև խոռոչները (օրինակ՝ սև խոռոչը Cygnus X-1 համակարգում), խստորեն ասած, հարյուր տոկոսանոց սև խոռոչներ չեն, քանի որ հեռավոր դիտորդի համար ժամանակի հարաբերական ընդլայնման պատճառով, նրանց իրադարձությունների հորիզոնները դեռ չեն ձևավորվել: Նման փլուզվող աստղերի մակերեսները Երկրի վրա դիտորդին սառած են թվում՝ անվերջ մոտենալով իրենց իրադարձությունների հորիզոնին:

Որպեսզի նման փլուզվող օբյեկտներից սև անցքերը վերջապես ձևավորվեն, մենք պետք է սպասենք մեր Տիեզերքի գոյության ողջ անսահման երկար ժամանակին: Այնուամենայնիվ, պետք է ընդգծել, որ արդեն հարաբերական փլուզման առաջին վայրկյաններին Երկրից դիտորդի համար փլուզվող աստղի մակերեսը մոտենում է իրադարձությունների հորիզոնին, և այս մակերևույթի բոլոր գործընթացները անսահմանորեն դանդաղում են:

Դուք երբևէ տեսե՞լ եք հատակը փոշեկուլով մաքրելիս: Եթե ​​այո, ապա նկատե՞լ եք, թե ինչպես է փոշեկուլը թղթի կտորների նման ներծծում փոշին և մանր բեկորները: Իհարկե նկատեցին. Սև անցքերը մոտավորապես նույնն են անում, ինչ փոշեկուլը, բայց փոշու փոխարեն նրանք նախընտրում են ծծել ավելի մեծ առարկաներ՝ աստղեր և մոլորակներ: Սակայն նրանք նույնպես չեն արհամարհի տիեզերական փոշին։

Ինչպե՞ս են առաջանում սև խոռոչները:

Հասկանալու համար, թե որտեղից են առաջանում սև խոռոչները, լավ կլինի իմանալ, թե ինչ է լույսի ճնշումը: Պարզվում է, որ առարկաների վրա ընկնող լույսը ճնշում է նրանց վրա։ Օրինակ, եթե մենք լույս ենք վառում մութ սենյակում, ապա լույսի ճնշման լրացուցիչ ուժը կսկսի գործել բոլոր լուսավորված օբյեկտների վրա: Այս ուժը շատ փոքր է, և առօրյա կյանքում մենք, իհարկե, երբեք չենք կարողանա դա զգալ։ Պատճառն այն է, որ լամպը շատ թույլ լույսի աղբյուր է։ (Լաբորատոր պայմաններում լույսի լամպի լույսի ճնշումը դեռ կարելի է չափել, դա առաջինն է արել ռուս ֆիզիկոս Պ. Ն. Լեբեդևը): Աստղերի դեպքում իրավիճակն այլ է։ Մինչ աստղը երիտասարդ է և պայծառ փայլում է, նրա ներսում պայքարում են երեք ուժեր: Մի կողմից, ձգողականության ուժը, որը ձգտում է սեղմել աստղը մի կետի, արտաքին շերտերը դեպի ներս է քաշում դեպի միջուկը։ Մյուս կողմից, կա լույսի ճնշման ուժ և տաք գազի ճնշման ուժ, որը ձգտում է փքել աստղը: Աստղի միջուկում արտադրվող լույսն այնքան ինտենսիվ է, որ հեռացնում է աստղի արտաքին շերտերը և հավասարակշռում ձգողականության ուժը, որը ձգում է դրանք դեպի կենտրոն։ Երբ աստղը ծերանում է, նրա միջուկն ավելի ու ավելի քիչ լույս է արտադրում: Դա տեղի է ունենում այն ​​պատճառով, որ աստղի կյանքի ընթացքում այրվում է նրա ջրածնի ամբողջ պաշարը, մենք արդեն գրել ենք այս մասին: Եթե ​​աստղը շատ մեծ է, Արեգակից 20 անգամ ծանր, ապա նրա արտաքին թաղանթները զանգվածով շատ մեծ են։ Հետևաբար, ծանր աստղի մեջ արտաքին շերտերը սկսում են ավելի ու ավելի մոտենալ միջուկին, և ամբողջ աստղը սկսում է կծկվել: Միաժամանակ մեծանում է ձգողական ուժը կծկվող աստղի մակերեսի վրա։ Որքան ավելի շատ աստղը կծկվում է, այնքան ավելի ուժեղ է այն սկսում գրավել շրջակա նյութը: Ի վերջո, աստղի ձգողականությունն այնքան հրեշավոր ուժեղ է դառնում, որ նույնիսկ նրա արձակած լույսը չի կարող փախչել: Այս պահին աստղը վերածվում է սև խոռոչի։ Այն այլևս ոչինչ չի արձակում, այլ միայն կլանում է այն ամենը, ինչ մոտակայքում է, ներառյալ լույսը: Լույսի ոչ մի շող չի գալիս դրանից, այնպես որ ոչ ոք չի կարող տեսնել այն, և դրա համար էլ այն կոչվում է սև անցք. ամեն ինչ ներծծվում է և երբեք չի վերադառնում:

Ինչ տեսք ունի սև խոռոչը:

Եթե ​​ես և դու լինեինք սև խոռոչի կողքին, մենք կտեսնեինք բավականին մեծ լուսավոր սկավառակ, որը պտտվում է տարածության փոքր, ամբողջովին սև շրջանի շուրջ: Այս սև շրջանը սև անցք է: Եվ նրա շուրջը գտնվող լուսավոր սկավառակը նյութ է, որն ընկնում է սև խոռոչը: Նման սկավառակը կոչվում է ակրեցիոն սկավառակ: Սև խոռոչի ձգողականությունը շատ ուժեղ է, ուստի ներծծված նյութը շարժվում է շատ մեծ արագությամբ և դրա պատճառով սկսում է ճառագայթվել: Ուսումնասիրելով նման սկավառակից եկող լույսը՝ աստղագետները կարող են շատ բան իմանալ հենց սև խոռոչի մասին։ Սև խոռոչի գոյության մեկ այլ անուղղակի նշան է աստղերի անսովոր շարժումը տիեզերքի որոշակի շրջանի շուրջ: Անցքի ձգողականությունը ստիպում է մոտակա աստղերին շարժվել էլիպսաձեւ ուղեծրերով։ Աստղերի նման շարժումներ արձանագրվում են նաև աստղագետների կողմից։
Այժմ գիտնականների ուշադրությունը կենտրոնացած է մեր գալակտիկայի կենտրոնում գտնվող սև խոռոչի վրա։ Բանն այն է, որ սև խոռոչին մոտենում է ջրածնի ամպ, որի զանգվածը Երկրից մոտ 3 անգամ մեծ է։ Այս ամպը արդեն սկսել է փոխել իր ձևը սև խոռոչի ձգողականության պատճառով, առաջիկա տարիներին այն էլ ավելի կձգվի և կքաշվի սեւ խոռոչի ներսում։

Մենք երբեք չենք կարողանա տեսնել սև խոռոչի ներսում տեղի ունեցող գործընթացները, ուստի կարող ենք բավարարվել միայն սև խոռոչի շուրջ գտնվող սկավառակը դիտելով: Բայց այստեղ էլ մեզ շատ հետաքրքիր բաներ են սպասում։ Ամենահետաքրքիր երևույթը, թերևս, այս սկավառակի կենտրոնից փախչող նյութի գերարագ շիթերի ձևավորումն է։ Այս երևույթի մեխանիզմը դեռևս պարզաբանման ենթակա է, և միանգամայն հնարավոր է, որ ձեզանից որևէ մեկը նման շիթերի ձևավորման տեսություն ստեղծի։ Առայժմ մենք կարող ենք գրանցել միայն նման «կադրերին» ուղեկցող ռենտգենյան շողերը։

Այս տեսանյութը ցույց է տալիս, թե ինչպես է սև խոռոչը աստիճանաբար գրավում մոտակա աստղի նյութը: Այս դեպքում սև խոռոչի շուրջ ակրեցիոն սկավառակ է ձևավորվում, և դրա նյութի մի մասը հսկայական արագությամբ դուրս է նետվում տիեզերք։ Սա առաջացնում է մեծ քանակությամբ ռենտգենյան ճառագայթում, որը վերցվում է Երկրի շուրջ պտտվող արբանյակի կողմից:

Ինչպե՞ս է աշխատում սև խոռոչը:

Սև խոռոչը կարելի է բաժանել երեք հիմնական մասի. Արտաքին մասը, որտեղ դուք դեռ կարող եք խուսափել սև խոռոչի մեջ ընկնելուց, եթե շարժվեք շատ մեծ արագությամբ: Արտաքին մասից ավելի խորը իրադարձությունների հորիզոն է. սա երևակայական սահման է, որը հատելուց հետո մարմինը կորցնում է սև անցքից վերադառնալու բոլոր հույսերը: Այն ամենը, ինչ գտնվում է իրադարձությունների հորիզոնից այն կողմ, չի կարող դրսից երևալ, քանի որ ուժեղ ձգողականության պատճառով նույնիսկ ներսից շարժվող լույսը չի կարողանա թռչել դրանից այն կողմ: Ենթադրվում է, որ սև խոռոչի հենց կենտրոնում կա եզակիություն՝ փոքր ծավալի տարածության շրջան, որում կենտրոնացած է հսկայական զանգված՝ սև խոռոչի սիրտը:

Հնարավո՞ր է թռչել մինչև սև խոռոչ:

Մեծ հեռավորության վրա սև խոռոչի ձգողականությունը ճիշտ նույնն է, ինչ սև խոռոչի զանգվածով սովորական աստղի ձգողականությունը: Երբ մոտենում եք իրադարձությունների հորիզոնին, գրավչությունն ավելի ու ավելի կուժեղանա: Հետևաբար, դուք կարող եք թռչել մինչև սև խոռոչ, բայց ավելի լավ է հեռու մնալ դրանից, որպեսզի կարողանաք վերադառնալ։ Աստղագետները պետք է հետևեին, թե ինչպես է սև խոռոչը ներծծում մոտակայքում գտնվող աստղը: Թե ինչ տեսք ուներ այն, կարող եք տեսնել այս տեսանյութում.

Մեր Արևը կվերածվի՞ սև խոռոչի։

Ոչ, չի շրջվի: Արեգակի զանգվածը չափազանց փոքր է դրա համար: Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ սև խոռոչ դառնալու համար աստղը պետք է լինի Արեգակից առնվազն 4 անգամ ավելի զանգված։ Փոխարենը, Արևը կդառնա կարմիր հսկա և կփքվի մոտավորապես Երկրի ուղեծրի չափով, մինչև կթափի իր արտաքին թաղանթը և կդառնա սպիտակ թզուկ: Մենք անպայման ձեզ ավելի շատ կպատմենք Արեգակի էվոլյուցիայի մասին։

Մարդկությանը հայտնի բոլոր առարկաներից, որոնք գտնվում են տիեզերքում, սև խոռոչներն ամենասարսափելի և անհասկանալի տպավորություն են թողնում: Այս զգացումը պատում է գրեթե յուրաքանչյուր մարդու, երբ հիշատակվում են սև անցքերի մասին, չնայած այն բանին, որ մարդկությունը գիտի դրանց մասին ավելի քան մեկուկես դար։ Այս երևույթների մասին առաջին գիտելիքները ձեռք են բերվել հարաբերականության տեսության վերաբերյալ Էյնշտեյնի հրապարակումներից շատ առաջ: Սակայն այդ օբյեկտների գոյության իրական հաստատումը ստացվել է ոչ վաղ անցյալում։

Իհարկե, սև խոռոչներն իրավամբ հայտնի են իրենց տարօրինակ ֆիզիկական բնութագրերով, որոնք էլ ավելի շատ առեղծվածներ են առաջացնում Տիեզերքում: Նրանք հեշտությամբ մարտահրավեր են նետում ֆիզիկայի և տիեզերական մեխանիկայի բոլոր տիեզերական օրենքներին: Որպեսզի հասկանանք այնպիսի երևույթի գոյության բոլոր մանրամասները և սկզբունքները, ինչպիսին է տիեզերական փոսը, մենք պետք է ծանոթանանք աստղագիտության ժամանակակից նվաճումներին և օգտագործենք մեր երևակայությունը, բացի այդ, մենք պետք է դուրս գանք ստանդարտ հասկացություններից: Տիեզերական անցքերին ավելի հեշտ հասկանալու և ծանոթանալու համար պորտալ կայքը պատրաստել է շատ հետաքրքիր տեղեկություններ Տիեզերքի այս երևույթների վերաբերյալ։

Սև անցքերի առանձնահատկությունները պորտալի կայքից

Նախ պետք է նշել, որ սև խոռոչները ոչ մի տեղից չեն առաջանում, դրանք ձևավորվում են հսկա չափերով և զանգվածով աստղերից։ Ավելին, յուրաքանչյուր սև խոռոչի ամենամեծ առանձնահատկությունն ու յուրահատկությունն այն է, որ նրանք ունեն շատ ուժեղ ձգողականություն: Սև խոռոչի վրա առարկաների ձգման ուժը գերազանցում է երկրորդ փախուստի արագությունը: Նման ձգողականության ցուցիչները ցույց են տալիս, որ նույնիսկ լույսի ճառագայթները չեն կարող դուրս գալ սև խոռոչի գործողության դաշտից, քանի որ դրանք շատ ավելի ցածր արագություն ունեն:

Գրավչության առանձնահատկությունն այն է, որ այն գրավում է բոլոր այն առարկաները, որոնք գտնվում են մոտակայքում: Որքան մեծ է օբյեկտը, որն անցնում է սև խոռոչի մոտակայքով, այնքան ավելի մեծ ազդեցություն և գրավչություն կստանա այն: Ըստ այդմ, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ որքան մեծ է օբյեկտը, այնքան ավելի ուժեղ է նրան ձգում սև խոռոչը, և նման ազդեցությունից խուսափելու համար տիեզերական մարմինը պետք է ունենա շարժման շատ բարձր արագություն։

Անվտանգ է նաև նշել, որ ամբողջ Տիեզերքում չկա որևէ մարմին, որը կարող է խուսափել սև խոռոչի գրավչությունից, եթե այն հայտնվի մոտակայքում, քանի որ նույնիսկ ամենաարագ լույսի հոսքը չի կարող խուսափել այս ազդեցությունից: Հարաբերականության տեսությունը, որը մշակել է Էյնշտեյնը, հիանալի է սև խոռոչների բնութագրերը հասկանալու համար։ Ըստ այս տեսության՝ ձգողականությունը կարող է ազդել ժամանակի վրա և աղավաղել տարածությունը։ Այն նաև նշում է, որ որքան մեծ է օբյեկտը, որը գտնվում է արտաքին տարածության մեջ, այնքան այն դանդաղեցնում է ժամանակը: Բուն սև խոռոչի շրջակայքում ժամանակը կարծես ամբողջովին կանգ է առնում: Եթե ​​տիեզերանավը մտներ տիեզերական անցքի գործողության դաշտ, կարելի էր նկատել, թե ինչպես է այն դանդաղեցնելու, երբ մոտենում էր, և ի վերջո ընդհանրապես կվերանա:

Պետք չէ շատ վախենալ այնպիսի երևույթներից, ինչպիսիք են սև խոռոչները և հավատալ բոլոր ոչ գիտական ​​տեղեկություններին, որոնք կարող են գոյություն ունենալ այս պահին: Առաջին հերթին, մենք պետք է ցրենք ամենատարածված առասպելը, որ սև խոռոչները կարող են ներծծել իրենց շրջապատող բոլոր նյութերն ու առարկաները, և քանի որ դա անում են, նրանք աճում և կլանում են ավելի ու ավելի շատ: Սրանցից ոչ մեկը լիովին ճիշտ չէ: Այո, իսկապես, նրանք կարող են կլանել տիեզերական մարմինները և նյութը, բայց միայն նրանք, որոնք գտնվում են բուն անցքից որոշակի հեռավորության վրա: Բացի իրենց հզոր ձգողականությունից, նրանք առանձնապես չեն տարբերվում հսկա զանգված ունեցող սովորական աստղերից։ Նույնիսկ երբ մեր Արեգակը վերածվում է սև խոռոչի, այն կկարողանա ծծել միայն փոքր հեռավորության վրա գտնվող առարկաները, և բոլոր մոլորակները կմնան պտտվող իրենց սովորական ուղեծրերում:

Անդրադառնալով հարաբերականության տեսությանը, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ ուժեղ ձգողականություն ունեցող բոլոր առարկաները կարող են ազդել ժամանակի և տարածության կորության վրա: Բացի այդ, որքան մեծ է մարմնի զանգվածը, այնքան ավելի ուժեղ կլինի աղավաղումը: Այսպիսով, բոլորովին վերջերս գիտնականները կարողացան տեսնել դա գործնականում, երբ նրանք կարող էին մտածել այլ օբյեկտների մասին, որոնք պետք է անհասանելի լինեին մեր աչքին հսկայական տիեզերական մարմինների պատճառով, ինչպիսիք են գալակտիկաները կամ սև խոռոչները: Այս ամենը հնարավոր է շնորհիվ այն բանի, որ սև խոռոչից կամ այլ մարմնից մոտակայքում անցնող լույսի ճառագայթները շատ ուժեղ թեքվում են իրենց ձգողության ազդեցության տակ։ Այս տեսակի աղավաղումը թույլ է տալիս գիտնականներին ավելի հեռուն նայել դեպի արտաքին տիեզերք: Բայց նման ուսումնասիրություններով շատ դժվար է որոշել հետազոտվող մարմնի իրական տեղը։

Սև անցքերը ոչ մի տեղից չեն առաջանում, դրանք ձևավորվում են գերծանր աստղերի պայթյունից: Ավելին, որպեսզի սև խոռոչ առաջանա, պայթած աստղի զանգվածը պետք է լինի առնվազն տասն անգամ ավելի մեծ, քան Արեգակի զանգվածը։ Յուրաքանչյուր աստղ գոյություն ունի աստղի ներսում տեղի ունեցող ջերմամիջուկային ռեակցիաների շնորհիվ: Այս դեպքում միաձուլման գործընթացում ջրածնի համաձուլվածք է արձակվում, բայց այն չի կարող դուրս գալ աստղի գործողության գոտուց, քանի որ նրա ձգողականությունը հետ է ձգում ջրածինը։ Այս ամբողջ գործընթացը թույլ է տալիս աստղերին գոյություն ունենալ: Ջրածնի սինթեզը և աստղերի ձգողականությունը բավականին լավ գործող մեխանիզմներ են, սակայն այս հավասարակշռության խախտումը կարող է հանգեցնել աստղի պայթյունի: Շատ դեպքերում դա առաջանում է միջուկային վառելիքի սպառման պատճառով։

Կախված աստղի զանգվածից՝ պայթյունից հետո դրանց զարգացման մի քանի սցենարներ են հնարավոր։ Այսպիսով, զանգվածային աստղերը կազմում են գերնոր աստղի պայթյունի դաշտը, և նրանցից շատերը մնում են նախկին աստղի միջուկի հետևում: Շատ դեպքերում այս մարմինների շուրջ գոյանում է գազային ամպ, որը պահվում է թզուկի ձգողականության շնորհիվ։ Հնարավոր է նաև գերզանգվածային աստղերի զարգացման մեկ այլ ուղի, որի արդյունքում առաջացած սև խոռոչը շատ ուժեղ կներգրավի աստղի ամբողջ նյութը դեպի իր կենտրոն, ինչը կհանգեցնի նրա ուժեղ սեղմմանը:

Նման սեղմված մարմինները կոչվում են նեյտրոնային աստղեր։ Ամենահազվագյուտ դեպքերում, աստղի պայթյունից հետո, հնարավոր է սև խոռոչի ձևավորում այս երևույթի մեր ընդունված ըմբռնման մեջ։ Բայց որպեսզի փոս ստեղծվի, աստղի զանգվածը պետք է պարզապես հսկա լինի: Այս դեպքում, երբ միջուկային ռեակցիաների հավասարակշռությունը խախտվում է, աստղի ձգողականությունը պարզապես խենթանում է։ Միևնույն ժամանակ, այն սկսում է ակտիվորեն փլուզվել, որից հետո այն դառնում է տարածության միայն կետ: Այսինքն՝ կարելի է ասել, որ աստղը որպես ֆիզիկական առարկա դադարում է գոյություն ունենալ։ Չնայած այն հանգամանքին, որ այն անհետանում է, դրա հետևում ձևավորվում է նույն ձգողականությամբ և զանգվածով սև անցք։

Աստղերի փլուզումն է, որ հանգեցնում է նրան, որ նրանք ամբողջովին անհետանում են, և նրանց տեղում ձևավորվում է սև անցք՝ նույն ֆիզիկական հատկություններով, ինչ անհետացած աստղը։ Տարբերությունը միայն անցքի սեղմման ավելի մեծ աստիճանն է, քան աստղի ծավալը: Բոլոր սև խոռոչների ամենակարևոր հատկանիշը նրանց եզակիությունն է, որը որոշում է դրա կենտրոնը: Այս տարածքը հակասում է ֆիզիկայի, նյութի և տարածության բոլոր օրենքներին, որոնք դադարում են գոյություն ունենալ: Եզակիության հայեցակարգը հասկանալու համար կարող ենք ասել, որ սա պատնեշ է, որը կոչվում է տիեզերական իրադարձությունների հորիզոն: Այն նաև սև խոռոչի արտաքին սահմանն է: Եզակիությունը կարելի է անվանել անվերադարձ կետ, քանի որ այնտեղ է, որ սկսում է գործել անցքի հսկա ձգողական ուժը: Նույնիսկ լույսը, որն անցնում է այս պատնեշը, չի կարողանում փախչել:

Իրադարձությունների հորիզոնն ունի այնպիսի գրավիչ ազդեցություն, որը գրավում է բոլոր մարմինները լույսի արագությամբ, երբ մոտենում եք բուն սև խոռոչին, արագության ցուցիչները էլ ավելի են մեծանում։ Այդ իսկ պատճառով բոլոր առարկաները, որոնք ընկնում են այս ուժի տիրույթում, դատապարտված են ծծվելու անցքի մեջ։ Հարկ է նշել, որ նման ուժերը ունակ են ձևափոխելու նման ձգողականության ազդեցությամբ բռնված մարմնին, որից հետո դրանք ձգվում են բարակ թելով, իսկ հետո ամբողջովին դադարում են գոյություն ունենալ տարածության մեջ։

Իրադարձությունների հորիզոնի և եզակիության միջև հեռավորությունը կարող է տարբեր լինել: Այս տարածությունը կոչվում է Շվարցշիլդի շառավիղ: Այդ իսկ պատճառով, որքան մեծ է սև խոռոչի չափը, այնքան մեծ կլինի գործողության շրջանակը։ Օրինակ, կարող ենք ասել, որ սև խոռոչը, որը նույնքան զանգված է, որքան մեր Արևը, կունենա Շվարցշիլդի շառավիղը երեք կիլոմետր: Համապատասխանաբար, խոշոր սև խոռոչներն ավելի մեծ տիրույթ ունեն։

Սև խոռոչներ գտնելը բավականին բարդ գործընթաց է, քանի որ լույսը չի կարող փախչել դրանցից։ Հետևաբար, որոնումն ու սահմանումը հիմնված են միայն դրանց գոյության անուղղակի ապացույցների վրա: Ամենապարզ մեթոդը, որով գիտնականները կիրառում են դրանք գտնելու համար, դրանք փնտրելն է՝ մութ տարածության մեջ տեղեր գտնելով, եթե դրանք մեծ զանգված ունեն: Շատ դեպքերում աստղագետներին հաջողվում է սև խոռոչներ գտնել երկուական աստղային համակարգերում կամ գալակտիկաների կենտրոններում։

Աստղագետների մեծ մասը հակված է կարծելու, որ մեր գալակտիկայի կենտրոնում կա նաև գերհզոր սև անցք: Այս հայտարարությունը հարց է առաջացնում՝ արդյոք այս փոսը կկարողանա՞ կուլ տալ ամեն ինչ մեր գալակտիկայում։ Իրականում դա անհնար է, քանի որ փոսն ինքնին ունի նույն զանգվածը, ինչ աստղերը, քանի որ այն ստեղծված է աստղից։ Ավելին, գիտնականների բոլոր հաշվարկները չեն կանխատեսում այս օբյեկտի հետ կապված որևէ գլոբալ իրադարձություն: Ավելին, ևս միլիարդավոր տարիներ մեր գալակտիկայի տիեզերական մարմինները հանգիստ կպտտվեն այս սև խոռոչի շուրջ՝ առանց որևէ փոփոխության։ Ծիր Կաթինի կենտրոնում անցքի գոյության մասին վկայությունը կարելի է ստանալ գիտնականների կողմից գրանցված ռենտգենյան ալիքներից: Եվ աստղագետների մեծ մասը հակված է հավատալու, որ սև խոռոչներն ակտիվորեն արձակում են դրանք հսկայական քանակությամբ:

Շատ հաճախ մեր գալակտիկայում կան երկու աստղից բաղկացած աստղային համակարգեր, և հաճախ դրանցից մեկը կարող է դառնալ սև խոռոչ: Այս տարբերակում սեւ խոռոչը կլանում է իր ճանապարհին հայտնված բոլոր մարմինները, մինչդեռ նյութը սկսում է պտտվել իր շուրջը, ինչի պատճառով էլ առաջանում է այսպես կոչված արագացման սկավառակը։ Հատուկ առանձնահատկությունն այն է, որ այն մեծացնում է պտտման արագությունը և ավելի մոտ է շարժվում կենտրոնին: Դա այն նյութն է, որն ընկնում է ռենտգենյան ճառագայթներ արձակող սև խոռոչի մեջտեղը, և նյութն ինքը ոչնչացվում է։

Երկուական աստղային համակարգերը սև խոռոչի կարգավիճակի առաջին թեկնածուներն են: Նման համակարգերում ամենից հեշտ է գտնել սև խոռոչը տեսանելի աստղի ծավալի շնորհիվ, հնարավոր է հաշվարկել նրա անտեսանելի եղբոր ցուցանիշները։ Ներկայում սև խոռոչի կարգավիճակի առաջին թեկնածուն կարող է լինել Cygnus համաստեղության աստղը, որն ակտիվորեն ռենտգենյան ճառագայթներ է արձակում։

Եզրակացնելով սև խոռոչների մասին վերը նշված բոլորից՝ կարող ենք ասել, որ դրանք այնքան էլ վտանգավոր երևույթներ չեն, իհարկե, մոտիկության դեպքում դրանք արտաքին տարածության ամենահզոր օբյեկտներն են՝ ձգողականության ուժի շնորհիվ։ Հետևաբար, կարելի է ասել, որ դրանք առանձնապես չեն տարբերվում մյուս մարմիններից, նրանց հիմնական հատկանիշը ուժեղ գրավիտացիոն դաշտն է։

Հսկայական թվով տեսություններ են առաջարկվել սև խոռոչների նշանակության վերաբերյալ, որոնցից մի քանիսը նույնիսկ անհեթեթ էին: Այսպիսով, ըստ դրանցից մեկի, գիտնականները կարծում էին, որ սեւ խոռոչները կարող են նոր գալակտիկաներ ծնել։ Այս տեսությունը հիմնված է այն փաստի վրա, որ մեր աշխարհը բավականին բարենպաստ վայր է կյանքի ծագման համար, բայց եթե գործոններից մեկը փոխվի, կյանքը անհնարին կլիներ։ Դրա պատճառով սև խոռոչներում ֆիզիկական հատկությունների փոփոխությունների եզակիությունն ու առանձնահատկությունները կարող են առաջացնել բոլորովին նոր Տիեզերք, որը էապես տարբերվելու է մեզանից: Բայց սա միայն տեսություն է և բավականին թույլ, քանի որ սև խոռոչների նման ազդեցության ապացույցներ չկան:

Ինչ վերաբերում է սև խոռոչներին, ապա դրանք ոչ միայն կարող են կլանել նյութը, այլև կարող են գոլորշիանալ։ Նմանատիպ երեւույթ ապացուցվել է մի քանի տասնամյակ առաջ։ Այս գոլորշիացումը կարող է պատճառ դառնալ, որ սև խոռոչը կորցնի իր ամբողջ զանգվածը, իսկ հետո ընդհանրապես անհետանա:

Այս ամենը սև խոռոչների մասին ամենափոքր տեղեկությունն է, որին կարող եք ծանոթանալ պորտալի կայքում։ Մենք ունենք նաև հսկայական քանակությամբ հետաքրքիր տեղեկություններ տիեզերական այլ երևույթների մասին։

Սև խոռոչ հասկացությունը հայտնի է բոլորին՝ դպրոցականներից մինչև տարեցներ, այն օգտագործվում է գիտական ​​և գեղարվեստական ​​գրականության մեջ, դեղին լրատվամիջոցներում և գիտաժողովներում: Բայց թե կոնկրետ ինչ են նման անցքերը, բոլորին հայտնի չէ։

Սև խոռոչների պատմությունից

1783 թՍև խոռոչի նման երևույթի գոյության առաջին վարկածը առաջ է քաշել անգլիացի գիտնական Ջոն Միշելը 1783 թվականին։ Իր տեսության մեջ նա միավորել է Նյուտոնի երկու ստեղծագործությունները՝ օպտիկա և մեխանիկա։ Միշելի գաղափարը հետևյալն էր. եթե լույսը մանր մասնիկների հոսք է, ապա, ինչպես բոլոր մյուս մարմինները, մասնիկները պետք է փորձեն գրավիտացիոն դաշտի ձգում: Պարզվում է, որ որքան մեծ է աստղը, այնքան լույսի համար ավելի դժվար է դիմադրում նրա գրավչությանը: Միշելից 13 տարի անց ֆրանսիացի աստղագետ և մաթեմատիկոս Լապլասը առաջ քաշեց (ամենայն հավանականությամբ, անկախ իր բրիտանացի գործընկերոջից) նմանատիպ տեսություն։

1915 թՍակայն նրանց բոլոր գործերը չպահանջված են մնացել մինչև 20-րդ դարի սկիզբը։ 1915 թվականին Ալբերտ Էյնշտեյնը հրապարակեց Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը և ցույց տվեց, որ գրավիտացիան մատերիայից առաջացած տարածական ժամանակի կորությունն է, իսկ մի քանի ամիս անց գերմանացի աստղագետ և տեսական ֆիզիկոս Կառլ Շվարցշիլդը օգտագործեց այն հատուկ աստղագիտական ​​խնդիր լուծելու համար։ Նա ուսումնասիրեց Արեգակի շուրջ կոր տարածություն-ժամանակի կառուցվածքը և նորից հայտնաբերեց սև խոռոչների ֆենոմենը։

(Ջոն Ուիլերը հորինել է «Սև անցքեր» տերմինը)

1967 թԱմերիկացի ֆիզիկոս Ջոն Ուիլերը ուրվագծեց մի տարածություն, որը կարելի է թղթի կտորի նման ճմռթել անվերջ փոքր կետի մեջ և այն նշանակեց «Սև անցք» տերմինով:

1974 թԲրիտանացի ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգն ապացուցեց, որ սև խոռոչները, թեև կլանում են նյութն առանց վերադարձի, կարող են ճառագայթել և ի վերջո գոլորշիանալ։ Այս երևույթը կոչվում է «Հոքինգի ճառագայթում»:

2013 թՊուլսարների և քվազարների վերջին հետազոտությունները, ինչպես նաև տիեզերական միկրոալիքային ֆոնային ճառագայթման հայտնաբերումը վերջապես հնարավորություն են տվել նկարագրել սև խոռոչների գաղափարը: 2013 թվականին գազային G2 ամպը շատ մոտեցավ սև խոռոչին և, ամենայն հավանականությամբ, կլանվի դրանով, եզակի գործընթացի դիտարկումը հսկայական հնարավորություններ է տալիս սև խոռոչների առանձնահատկությունների նոր բացահայտումների համար։

(Աղեղնավոր A* զանգվածային օբյեկտը, որի զանգվածը 4 միլիոն անգամ մեծ է Արեգակից, ինչը ենթադրում է աստղերի կուտակում և սև խոռոչի ձևավորում։)

2017թ. Event Horizon աստղադիտակի մի խումբ գիտնականներ, որոնք միացնում են ութ աստղադիտակներ Երկրի մայրցամաքների տարբեր կետերից, դիտել են սև խոռոչ, որը գերզանգվածային օբյեկտ է, որը գտնվում է M87 գալակտիկաում՝ Կույս համաստեղությունում: Օբյեկտի զանգվածը 6,5 միլիարդ (!) արեգակնային զանգված է, հսկա անգամ ավելի մեծ, քան Աղեղնավոր A* զանգվածային օբյեկտը, համեմատության համար՝ մի փոքր ավելի փոքր տրամագծով, քան Արեգակից Պլուտոն հեռավորությունը:

Դիտարկումներն իրականացվել են մի քանի փուլով՝ սկսած 2017 թվականի գարնանից և 2018 թվականի ողջ ժամանակահատվածում։ Տեղեկատվության ծավալը կազմում էր petabytes, որոնք այնուհետև պետք է վերծանել և ստանալ ծայրահեղ հեռավոր օբյեկտի իրական պատկեր: Ուստի ևս երկու ամբողջ տարի պահանջվեց բոլոր տվյալները մանրակրկիտ մշակելու և մեկ ամբողջության մեջ միավորելու համար։

2019թՏվյալները հաջողությամբ վերծանվեցին և ցուցադրվեցին՝ ստեղծելով սև խոռոչի առաջին պատկերը:

(Կույս համաստեղության M87 գալակտիկայի սև խոռոչի առաջին պատկերը)

Պատկերի լուծաչափը թույլ է տալիս տեսնել օբյեկտի կենտրոնում անվերադարձ կետի ստվերը: Պատկերը ստացվել է ծայրահեղ երկար բազային ինտերֆերոմետրիկ դիտարկումների արդյունքում։ Սրանք, այսպես կոչված, մեկ օբյեկտի համաժամանակյա դիտարկումներ են ցանցով փոխկապակցված մի քանի ռադիոաստղադիտակներից, որոնք տեղակայված են երկրագնդի տարբեր մասերում՝ ուղղված նույն ուղղությամբ։

Ինչ են իրականում սև խոռոչները

Երևույթի լակոնիկ բացատրությունը հետևյալն է.

Սև խոռոչը տարածություն-ժամանակային շրջան է, որի գրավիտացիոն ձգողականությունը այնքան ուժեղ է, որ ոչ մի առարկա, ներառյալ լույսի քվանտան, չի կարող լքել այն:

Սև խոռոչը ժամանակին հսկայական աստղ էր: Քանի դեռ ջերմամիջուկային ռեակցիաները բարձր ճնշում են պահպանում դրա խորքերում, ամեն ինչ մնում է նորմալ։ Սակայն ժամանակի ընթացքում էներգիայի պաշարը սպառվում է, և երկնային մարմինը, սեփական ձգողականության ազդեցության տակ, սկսում է փոքրանալ: Այս գործընթացի վերջնական փուլը աստղային միջուկի փլուզումն է և սև խոռոչի ձևավորումը։

• 1. Սև խոռոչը մեծ արագությամբ ցատկում է շիթը


• 2. Նյութի սկավառակը վերածվում է սև խոռոչի


• 3. Սև անցք


• 4. Սեւ խոռոչի շրջանի մանրամասն դիագրամ


• 5. Գտնված նոր դիտարկումների չափը

Ամենատարածված տեսությունն այն է, որ նմանատիպ երևույթներ կան բոլոր գալակտիկաներում, ներառյալ մեր Ծիր Կաթինի կենտրոնում: Անցքի հսկայական գրավիտացիոն ուժն ի վիճակի է իր շուրջը պահել մի քանի գալակտիկաների՝ թույլ չտալով նրանց հեռանալ միմյանցից։ «Ծածկույթի տարածքը» կարող է տարբեր լինել, ամեն ինչ կախված է սև խոռոչի վերածված աստղի զանգվածից և կարող է լինել հազարավոր լուսային տարիներ:

Շվարցշիլդի շառավիղը

Սև խոռոչի հիմնական հատկությունն այն է, որ դրա մեջ ընկած ցանկացած նյութ երբեք չի կարող վերադառնալ: Նույնը վերաբերում է լույսին: Իրենց հիմքում անցքերը մարմիններ են, որոնք ամբողջությամբ կլանում են իրենց վրա ընկած ամբողջ լույսը և չեն արձակում իրենցից որևէ մեկը: Նման առարկաները կարող են տեսողականորեն երևալ որպես բացարձակ խավարի թրոմբներ։

• 1. Շարժվող նյութը լույսի կես արագությամբ


• 2. Ֆոտոնային օղակ


• 3. Ներքին ֆոտոնային օղակ


• 4. Իրադարձությունների հորիզոնը սև խոռոչում

Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության հիման վրա, եթե մարմինը մոտենա անցքի կենտրոնին կրիտիկական հեռավորության վրա, այն այլևս չի կարողանա վերադառնալ: Այս հեռավորությունը կոչվում է Շվարցշիլդի շառավիղ։ Թե կոնկրետ ինչ է տեղի ունենում այս շառավղով, հստակ հայտնի չէ, բայց կա ամենատարածված տեսությունը: Ենթադրվում է, որ սև խոռոչի ամբողջ նյութը կենտրոնացած է անվերջ փոքր կետում, և դրա կենտրոնում կա անսահման խտությամբ մի առարկա, որը գիտնականներն անվանում են եզակի խանգարում:

Ինչպե՞ս է տեղի ունենում սև խոռոչի մեջ ընկնելը:

(Նկարում Աղեղնավոր A* սև խոռոչը նման է լույսի չափազանց պայծառ կլաստերի)

Ոչ վաղ անցյալում՝ 2011 թվականին, գիտնականները հայտնաբերեցին գազային ամպ՝ դրան տալով G2 պարզ անվանումը, որն արտասովոր լույս է արձակում։ Այս փայլը կարող է պայմանավորված լինել գազի և փոշու շփման պատճառով, որն առաջացել է Աղեղնավոր A* սև խոռոչի կողմից, որը պտտվում է դրա շուրջը որպես կուտակման սկավառակ: Այսպիսով, մենք դառնում ենք գերզանգվածային սև խոռոչի կողմից գազային ամպի կլանման զարմանալի երևույթի դիտորդներ։

Ըստ վերջին ուսումնասիրությունների՝ սև խոռոչին ամենամոտ մոտեցումը տեղի կունենա 2014 թվականի մարտին: Մենք կարող ենք վերստեղծել պատկերը, թե ինչպես է տեղի ունենալու այս հուզիչ տեսարանը:

• 1. Տվյալների մեջ առաջին անգամ հայտնվելով գազային ամպը նման է գազի և փոշու հսկայական գնդիկի:


• 2. Այժմ, 2013 թվականի հունիսի դրությամբ, ամպը տասնյակ միլիարդավոր կիլոմետրեր է հեռու սև խոռոչից: Նրա մեջ ընկնում է 2500 կմ/վ արագությամբ։


• 3. Ակնկալվում է, որ ամպը կանցնի սև խոռոչի կողքով, սակայն ամպի առաջավոր և հետին եզրերի վրա ազդող ծանրության տարբերության պատճառով առաջացած մակընթացային ուժերը կհանգեցնեն նրան, որ այն ավելի երկարաձգվող ձև կստանա:


• 4. Ամպը պոկվելուց հետո, ամենայն հավանականությամբ, դրա մեծ մասը կհոսի Աղեղնավոր A*-ի շուրջ ակրեցիոն սկավառակի մեջ՝ դրանում առաջացնելով հարվածային ալիքներ: Ջերմաստիճանը կբարձրանա մի քանի միլիոն աստիճանի.


• 5. Ամպի մի մասը կընկնի ուղիղ սեւ խոռոչի մեջ։ Ոչ ոք հստակ չգիտի, թե ինչ կլինի այս նյութի հետ հետո, բայց սպասվում է, որ երբ այն ընկնի, այն ռենտգենյան ճառագայթների հզոր հոսքեր կարձակի և այլևս չի երևա:

Տեսանյութ՝ սև խոռոչը կուլ է տալիս գազի ամպը

(Համակարգչային սիմուլյացիա այն մասին, թե որքան G2 գազային ամպ կկործանվի և կսպառվի Աղեղնավոր A* սև խոռոչի կողմից)

Ինչ կա սև խոռոչի ներսում

Կա մի տեսություն, որն ասում է, որ սև խոռոչը գործնականում դատարկ է ներսում, և նրա ամբողջ զանգվածը կենտրոնացած է անհավատալիորեն փոքր կետում, որը գտնվում է հենց կենտրոնում՝ եզակիության մեջ:

Մեկ այլ տեսության համաձայն, որը գոյություն ունի արդեն կես դար, այն ամենը, ինչ ընկնում է սև խոռոչի մեջ, անցնում է մեկ այլ տիեզերք, որը գտնվում է հենց սև խոռոչում: Հիմա այս տեսությունը հիմնականը չէ։

Եվ կա երրորդ՝ ամենաժամանակակից և համառ տեսությունը, ըստ որի՝ այն ամենը, ինչ ընկնում է սև խոռոչի մեջ, լուծվում է նրա մակերեսի լարերի թրթիռների մեջ, որը նշանակված է որպես իրադարձությունների հորիզոն:

Այսպիսով, ի՞նչ է իրադարձությունների հորիզոնը: Անհնար է նայել սև խոռոչի ներսում նույնիսկ գերհզոր աստղադիտակով, քանի որ նույնիսկ լույսը, մտնելով հսկա տիեզերական ձագար, հետ դուրս գալու հնարավորություն չունի: Այն ամենը, ինչ կարելի է գոնե ինչ-որ կերպ դիտարկել, գտնվում է նրա անմիջական հարևանությամբ։

Իրադարձությունների հորիզոնը սովորական մակերեսային գիծ է, որից ոչինչ (ոչ գազ, ոչ փոշի, ոչ աստղեր, ոչ լույս) չի կարող փախչել: Եվ սա Տիեզերքի սև անցքերում անվերադարձ անվերադարձ շատ խորհրդավոր կետն է:

Բոլորը գիտեն, որ տիեզերքում կան աստղեր, մոլորակներ, աստերոիդներ և գիսաստղեր, որոնք կարելի է դիտել անզեն աչքով կամ աստղադիտակի միջոցով։ Հայտնի է նաեւ, որ կան հատուկ տիեզերական օբյեկտներ՝ սեւ խոռոչներ։

Աստղն իր կյանքի վերջում կարող է վերածվել սև խոռոչի: Այս փոխակերպման ժամանակ աստղը շատ ուժեղ կծկվում է, մինչդեռ նրա զանգվածը պահպանվում է։ Աստղը վերածվում է փոքրիկ, բայց շատ ծանր գնդակի։ Եթե ​​ենթադրենք, որ մեր Երկիր մոլորակը կդառնա սև խոռոչ, ապա դրա տրամագիծն այս վիճակում կլինի ընդամենը 9 միլիմետր։ Բայց Երկիրը չի կարողանա վերածվել սև խոռոչի, քանի որ մոլորակների միջուկում տեղի են ունենում բոլորովին այլ ռեակցիաներ, ոչ նույնը, ինչ աստղերում։

Աստղի նման ուժեղ սեղմումը և սեղմումը տեղի է ունենում այն ​​պատճառով, որ աստղի կենտրոնում ջերմամիջուկային ռեակցիաների ազդեցության տակ նրա գրավիչ ուժը մեծապես մեծանում է և սկսում է աստղի մակերեսը դեպի իր կենտրոն գրավել: Աստիճանաբար աստղի կծկման արագությունը մեծանում է և ի վերջո սկսում գերազանցել լույսի արագությունը։ Երբ աստղը հասնում է այս վիճակին, այն դադարում է շողալ, քանի որ լույսի մասնիկները՝ քվանտան, չեն կարողանում հաղթահարել ձգողության ուժը: Այս վիճակում գտնվող աստղը դադարում է լույս արձակել, այն մնում է գրավիտացիոն շառավիղի «ներսում»՝ այն սահմանը, որի ներսում բոլոր առարկաները ձգվում են դեպի աստղի մակերեսը: Աստղագետներն այս սահմանն անվանում են իրադարձությունների հորիզոն: Եվ այս սահմանից այն կողմ սեւ խոռոչի ձգողական ուժը նվազում է։ Քանի որ լույսի մասնիկները չեն կարող հաղթահարել աստղի գրավիտացիոն սահմանը, սև խոռոչը կարող է հայտնաբերվել միայն գործիքների միջոցով, օրինակ, եթե անհայտ պատճառներով տիեզերանավը կամ մեկ այլ մարմին՝ գիսաստղ կամ աստերոիդ, սկսի փոխել իր հետագիծը, դա նշանակում է, որ այն ամենայն հավանականությամբ հայտնվել է սև խոռոչի գրավիտացիոն ուժերի ազդեցության տակ: Նման իրավիճակում կառավարվող տիեզերական օբյեկտը պետք է շտապ միացնի բոլոր շարժիչները և դուրս գա վտանգավոր ձգողականության գոտուց, իսկ եթե բավարար ուժ չկա, ապա այն անխուսափելիորեն կուլ կտա սև խոռոչը։

Եթե ​​Արեգակը կարողանար վերածվել սև խոռոչի, ապա Արեգակնային համակարգի մոլորակները կհայտնվեին Արեգակի գրավիտացիոն շառավիղում և նա կգրավեր ու կլաներ նրանց։ Ի ուրախություն մեզ, դա տեղի չի ունենա, քանի որ... Միայն շատ մեծ, զանգվածային աստղերը կարող են վերածվել սև խոռոչի: Արևը շատ փոքր է դրա համար: Իր էվոլյուցիայի ընթացքում Արևը, ամենայն հավանականությամբ, կդառնա անհետացած սև թզուկ: Մյուս սև խոռոչները, որոնք արդեն գոյություն ունեն տիեզերքում, վտանգավոր չեն մեր մոլորակի և երկրային տիեզերանավերի համար. դրանք շատ հեռու են մեզանից:

Հայտնի «Մեծ պայթյունի տեսությունը» հեռուստասերիալում, որը կարող եք դիտել, դուք չեք իմանա Տիեզերքի ստեղծման գաղտնիքները կամ տիեզերքում սև խոռոչների առաջացման պատճառները։ Գլխավոր հերոսները կրքոտ են գիտությամբ և աշխատում են համալսարանի ֆիզիկայի բաժնում: Նրանք անընդհատ հայտնվում են տարբեր ծիծաղելի իրավիճակներում, որոնց դիտելը հաճելի է։