Meie galaktika keskuse lähedalt on avastatud nelja miljoni päikese massiga ülikerge keha. Tõsi, see on nähtamatu, kuuldamatu ja immateriaalne.
Sõrme taeva poole?
Rühm saksa füüsikuid Max Plancki Maavälise Füüsika Instituudist esitasid hiljuti sensatsioonilise avalduse: nad said tõendeid selle kohta, et meie galaktikas on must auk.
- Oleme umbes kahekümne aasta jooksul jälginud mitmekümne tähe liikumist Galaktika keskuse lähedal, mis asub Päikesest 27 tuhande valgusaasta kaugusel, ütleb grupi juht Reinhard Hansel. - Nende tähtede orbiidid näitavad, et keskel paiknev massikontsentratsioon on kahtlemata must auk.
Kas see ohustab meie galaktikat? Kas kosmosekoletis sööb Maad?
Selgus, et seni pole neile küsimustele vastuseid leitud. Riikliku astronoomiainstituudi direktori sõnul. PK Sternbergi Moskva Riikliku Ülikooli Venemaa Teaduste Akadeemia korrespondentliige Anatoli Tšerepaštšuk, jälgides orbiite, musta auku ei saa arvutada.
- Tõestamaks, et meie galaktika keskel asuv keha on must auk, peate tegema kaks asja, - selgitas teadlane ajakirjanikele. -Esiteks, katseliselt näidake, et selle keha raadius võrdub antud massi musta augu nn gravitatsiooniraadusega (ja nelja miljoni päikese massiga musta keha puhul on see võrdne umbes seitsme päikeseraadiga). Ja teiseks, tõestamaks, et sellel kehal pole tahke pind, vaid hoopis sündmuste horisont.
Reklaamvideo:
Tšerepaštšuki sõnul on mõlemad need ülesanded põhimõtteliselt teostatavad ja 20 aasta jooksul, loodab ta, loodavad teadlased kindlalt öelda, kas see on must auk või mitte.
Üldiselt lükatakse küsimust: olla või mitte olla meie galaktika kahe aastakümne peale. Vahepeal tutvume selle koletisega paremini.
Kõige õelam koht
Kosmoses pole salapärasemat ja hirmutavat objekti kui must auk. Üks fraas inspireerib juba vastutustundetut hirmu: see maalib pildi kõikehõlmavast kuristikust. Tema ees pole pelgalt tavalised inimesed, vaid ka astrofüüsikud. “Kõigist inimmõistuse loomingutest, alates mütoloogilistest ükssarvikutest ja draakonitest kuni vesinikupommini, on võib-olla kõige fantastilisem must auk. Avar kosmoses, kus on väga spetsiifilised servad, kuhu võib midagi kukkuda ja millest midagi välja ei pääse. Auk, milles gravitatsioonijõud on nii suur, et selles lõksu püütakse kinni hoida ja hoida isegi valgust. Auk, mis painutab ruumi ja moonutab ajavoogu. Nagu ükssarved ja draakonid, näivad ka mustad augud pigem ulme või iidsete müütide atribuudid kui reaalsed objektid. Mustade aukude olemasolu tuleneb aga paratamatult füüsilistest seadustest. Ainuüksi meie galaktikas võib neid olla miljoneid, “rääkis mustade aukude kohta tuntud teadlane, California tehnoloogiainstituudi (USA) osakonna juhataja, USA riikliku teaduste akadeemia liige, NASA teadusnõukogu liige Kip Stephen Thorn.
Lisaks nende fantastilisele võimsusele on mustadel aukutel hämmastav võime muuta enda sees ruumi ja aega. Kõigepealt keerduvad nad mingiks lehtriks ja siis, ületades augu sügavuses teatud piiri, lagunevad nad kvantideks. Musta augu sees, väljaspool selle omapärase gravitatsioonilise kuristiku serva, kust pole väljapääsu, voolavad hämmastavad füüsilised protsessid, avalduvad uued loodusseadused.
Paljude ekspertide sõnul on mustad augud universumi suurimad energiaallikad. Tõenäoliselt näeme neid kaugetes kvaasarites, plahvatavates galaktilistes tuumades. Eeldatakse, et mustad augud saavad tulevikus inimkonna energiaallikateks.
Maailmalõpp on siin
Kuidas tekivad mustad augud? Astrofüüsikute sõnul tekib enamik neist pärast suurte tähtede surma. Kui tähe mass on kaks korda suurem kui Päikese mass, võib täht oma elu lõpuks plahvatada kui supernoova. Kuid kui pärast plahvatust järelejäänud aine mass ületab ikkagi kahte päikeseenergia massi, peaks täht varisema pisikeseks tihedaks kehaks, kuna gravitatsioonijõud suruvad täielikult kokku igasuguse sisemise vastupidavuse kokkusurumisele. Teadlased usuvad, et just sel hetkel põhjustab katastroofiline gravitatsiooniline kokkuvarisemine musta augu tekkimise. Nad usuvad, et termotuumareaktsioonide lõppedes ei saa täht enam stabiilses olekus olla. Siis on massiivse tähe jaoks ainult üks vältimatu tee - universaalse ja täieliku kokkutõmbumise tee, muutes selle nähtamatuks mustaks auku.
Miks nad on nähtamatud?
- Juba nimetus "mustad augud" viitab sellele, et tegemist on objektide klassiga, mida ei ole võimalik näha, - selgitab riikliku astronoomiainstituudi raadioastronoomia osakonna juhataja Sternberg, füüsika- ja matemaatikateaduste kandidaat Valentin Esipov. - Nende gravitatsiooniväli on nii tugev, et kui mingil moel oli võimalik pääseda musta augu lähedusse ja suunata võimsaima prožektorivalguse valgusvihk selle pinnast eemale, siis oleks seda prožektorit võimatu näha isegi kaugemalt, mis ei ületa kaugust Maast Päikeseni.
Tõepoolest, isegi kui me suudaksime kogu Päikese valguse koondada sellesse võimsasse prožektorvalgusesse, ei näeks me seda, sest valgus ei suuda sellel ületada musta augu gravitatsioonivälja mõju ja jätta selle pinda. Sellepärast nimetatakse sellist pinda absoluutseks sündmuste horisondiks. See tähistab musta augu piiri. Ja mis seal, välismaal, peidus on?
Jalutame põrgusse
Musta augu "interjööri" kõige huvitavam kirjeldus kuulub juba mainitud Ameerika füüsikule ja astronoomile Kip Stephen Thorne'ile. „Kujutage end ette suure täheklassi kosmoselaeva kaptenina. - teeb teadlase ettepaneku oma raamatus "Reis mustade aukude vahel". - Geograafiaühingu juhtnööride järgi peate uurima mitu musta auku, mis asuvad tähtedevahelises ruumis üksteisest väga kaugel, ja kasutama raadiosignaale Maale oma tähelepanekute kirjelduse edastamiseks.
Olles teel 4 aastat ja 8 kuud, aeglustub teie laev Maale kõige lähemal asuva musta augu läheduses, mille nimi on Hades (Põrgu) ja mis asub Vega tähe lähedal. Musta augu olemasolu on teleriekraanil märgatav: tähtedevahelises ruumis hajutatud vesinikuaatomid tõmmatakse selle gravitatsioonivälja sissepoole. Kõikjal näete neid liikumas, aeglaselt aukust eemale ning kiiremini ja kiiremini, kui sellele lähemale jõuate. See sarnaneb Niagara juga langeva veega, välja arvatud see, et aatomid langevad mitte ainult idast, vaid ka läänest, põhjast, lõunast, ülevalt ja alt - kõikjalt. Kui te midagi ei tee, tõmmatakse teid ka sissepoole.
Niisiis peate kõige suurema ettevaatusega kandma kosmoselaeva vabalangemise trajektoorilt musta augu ümber olevale ringikujulisele orbiidile (sarnaselt Maad tiirlevate tehissatelliitide orbiitidele), nii et teie orbitaalliikumise tsentrifugaaljõud kompenseerib musta augu raskust. Kui tunnete end turvaliselt, lülitate sisse laeva mootorid ja valmistate ette musta augu uurimist.
Kõigepealt jälgite teleskoopide kaudu langevate vesinikuaatomite eralduvat elektromagnetilist kiirgust. Mustast august kaugel on nad nii külmad, et kiirgavad ainult raadiolaineid. Kuid lähemal auku, kus aatomid langevad kiiremini, põrkuvad nad aeg-ajalt, soojenevad mitme tuhande kraadini ja hakkavad valgust kiirgama. Isegi mustale augule lähemal, liikudes palju kiiremini, soojenevad nad kokkupõrgete tõttu mitme miljoni kraadini ja kiirgavad röntgenikiirgust.
Kui suunate oma teleskoope "sissepoole" ja lähenete endiselt mustale augule, näete "veelgi" gammakiiri, mida eraldavad veelgi kõrgema temperatuurini kuumutatud vesinikuaatomid. Lõpuks, päris keskelt, leiate musta augu enda tumeda ketta.
Järgmine samm on laeva orbiidi pikkuse hoolikalt mõõtmine. See on umbes miljon kilomeetrit ehk pool Kuu orbiidi pikkusest Maa ümber. Siis vaatad kaugemaid tähti ja näed neid liikumas nagu sina. Nende näivat liikumist jälgides saate teada, et vajate 5 minutit. 46 s, et teha üks pööre musta augu ümber. See on teie "orbitaalperiood".
Teades revolutsiooni perioodi ja selle orbiidi pikkust, saate arvutada musta augu Hades (Põrgu) massi. See on kümme korda päikselisem. See on tegelikult kogu ajaloo jooksul musta auku kogunenud mass ja see hõlmab tähe massi, mille kokkuvarisemise tagajärjel tekkis umbes 2 miljardit aastat tagasi must auk, kõigi selle tähtedevahelise tähtedevahelise vesiniku mass, mis oli sinna sisse tõmmatud alates selle sünnist, ja ka kõigi sellele langenud asteroidide ja kaotatud tähelaevade mass.
Kõige huvitavamad on selle pinna ehk horisondi - piiri omadused, mille tõttu kõik, mis auku langeb, ei saa enam tagasi tulla. Piirid, mis takistavad kosmoselaeva ja isegi igasuguse kiirguse väljapääsu: raadiolained, valgus, röntgenikiirgus või gammakiirgus …
Ehkki saate selle kõiki omadusi väljastpoolt arvutada musta augu massi ja nurkkiiruse põhjal, ei saa te selle sisemuse kohta midagi teada. Sellel võib olla ebakorrektne struktuur ja väga asümmeetriline kuju. Kõik see sõltub musta augu moodustanud kokkuvarisemise üksikasjadest, samuti tähtedevahelise vesiniku järgneva sissetõmbamise omadustest, nii et augu läbimõõtu ei saa lihtsalt arvutada.
Nende tulemuste abil saate uurida musta augu horisondi ümbrust …
Meeskonnaga hüvasti jättes ronite laskuvasse sõidukisse ja lahkute laevast, jäädes algul samasse ümmargusele orbiidile, jätkab füüsik Thorn. - Seejärel pidurdage rakettmootorit sisse lülitades orbitaalliikumise aeglustamiseks veidi. Sel juhul hakkate spiraali horisondi lähemale, liikudes ühelt ringikujuliselt orbiidilt teisele. Teie eesmärk on siseneda ümmargusele orbiidile, mille ümbermõõt on pisut pikem kui silmapiir. Spiraaliga liikudes väheneb teie orbiidi pikkus järk-järgult - miljonilt kilomeetrilt 500 tuhandeni, seejärel 100 tuhande, 90 tuhande, 80 tuhandeni ja siis hakkab juhtuma midagi kummalist.
Olles kaalutu oleku, olete riputatud oma aparaati, ütleme, nii, et teie jalad - musta auku ja pea - teie laeva ja tähtede orbiidile. Kuid järk-järgult on tunne, et keegi tõmbab teie jalgu üles ja alla - peaga. Mõistate, et põhjuseks on musta augu ligitõmbamine: jalad on augule lähemal kui pea, nii et neid tõmbab tugevamalt. Sama on muidugi ka Maa peal, kuid jalgade ja pea sealne ligitõmbe erinevus on tühine, nii et keegi ei märka seda. Liikudes 80 tuhande km pikkusel orbiidil musta auku kohal, tunnete seda erinevust üsna selgelt - tõmbe erinevus on 1/8 Maa gravitatsioonist (1/8 g). Tsentrifugaaljõud, mis tekib teie liikumisel orbiidil, kompenseerib augu atraktsiooni keha keskpunktis, võimaldades teil vabalt hõljuda nulljõu raskuses.kuid teie jalgu mõjutab ülemäärane 1/16 g, pea aga vastupidi tõmbab nõrgalt ja tsentrifugaaljõud tõmbab selle üles täpselt sama lisakiirendusega -1/16 g.
Mõnevõrra hämmingus jätkate piki keerlevat spiraali, kuid üllatus annab kiiresti muretsemiseks: orbiidi suuruse vähenedes suurenevad teid venitavad jõud üha kiiremini. Kui orbitaalpikkus on 64 tuhat km, on erinevus 1/4 g, 51 tuhat km -1/2 g ja 40 tuhat km saavutab selle kogu maa massi. Hõõrutades hambaid pingutusest, liigute jätkuvalt spiraalselt. Orbitaalpikkusega 25 tuhat km on tõmbejõuks 4 d, s.o. neli korda suurema massiga maapealsetes tingimustes ja kiirusel 16 tuhat km -16 g. Te ei saa enam püsti seista. Proovite seda probleemi lahendada, keerutades palli ja tõmmates jalad pea kohale, vähendades seeläbi jõu erinevust. Kuid need on juba nii suured, et need ei lase teil painduda - neid pikendatakse jälle vertikaalselt (mööda musta augu suhtes radiaalset suunda).
Pole tähtis, mida te teete, miski ei aita. Ja kui spiraalliikumine jätkub, siis teie keha seda ei kannata - see rebitakse laiali. Nii et horisondi lähedusse pole lootust jõuda …
Ülekoormatud, ületades koletislikku valu, peatate laskumise ja viite seadme kõigepealt ringikujulisele orbiidile ning hakkate siis ettevaatlikult ja aeglaselt liikuma pikenevat spiraali pidi, liikudes suurematele ringikujulistele orbiitidele, kuni jõuate tähelaevale."
Thorne'i lugu kõlab siiani fantaasiana. Ja on arvestatud ajaga, millal inimene saavutab tehnoloogia ja tehnoloogia arendamisel sellise edu, et reaalajaks saavad galaktilised lennud ja rõngasmaailmade ehitamine mustade aukude ümber. Ja futuroloogide kõige optimistlikumate prognooside kohaselt saab see võimalikuks mitte varem kui 50 aasta pärast.
No poisid, see pole nii …
Tuleb tunnistada, et paljud teadlased eitavad endiselt mustade aukude olemasolu. Lõppude lõpuks toimub nende avastamine ja uurimine pliiatsi otsas. Ja hiljuti on ilmnenud veelgi ootamatum eeldus, et mustad augud pole üldse augud, vaid mõned objektid, mis on oma olemuselt sarnasemad Bose-Einsteini kondensaadimullidele (mateeria agregatsiooni seisund, mille aluseks on bosonid, jahutatud absoluutse nulli lähedase temperatuurini). Selle uue hüpoteesi esitas Los Alamose riikliku labori teoreetilise filiaali teadur Emil Mottola koos kaasautori Pavel Mazuriga Lõuna-Carolina ülikoolist Ameerika Ühendriikides.
Teadlaste seletus tutvustab radikaalselt uut pilku mustade aukude olemusele, mida ei esitata kosmose "aukudena", kus mateeria ja valgus kaovad seletamatult sündmuse horisondi tsoonis, vaid pigem kerakujuliste tühimikena, mida ümbritseb mateeria eriline vorm, mida Maa peal kunagi varem ei tuntud. Mazur ja Mottola nimetavad neid objekte mitte mustadeks aukudeks, vaid gravitatsioonitähtedeks.
Gravitatsioonitähe sees on ruum ja aeg vastupidised, nagu musta augu mudelis.
Mottola ja Mazur vihjavad isegi sellele, et universum, milles me elame, võib olla hiiglasliku gravitatsioonitähe sisemine kest.
S. Kuzmina. "Vene kosmos"
