Mustad augud on avakosmose piirkonnad, kus väikeses mahus on nii palju massi, et on olemas sündmuste horisont - ruumi ala, kust ei pääse midagi, isegi mitte valgus. See aga ei tähenda, et mustad augud ainet imeksid. Nad lihtsalt meelitavad teda. Teadustoimetaja Forbes kummutab ühe müüdi mustade aukude kohta.
Mustad augud on avakosmose piirkonnad, kus väikeses mahus on nii palju massi, et on olemas sündmuste horisont - ruumi ala, kust ei pääse midagi, isegi mitte valgus. Kuid see ei tähenda, et mustad augud ainet imeksid. Nad lihtsalt meelitavad teda.
Mustad augud on võib-olla kõige kummalisemad ja hämmastavamad objektid universumis. Seal on tohutu mass koondunud väga väikesesse mahtu ja mustad augud varisevad paratamatult singulaarsuse seisundisse, mida ümbritsevad sündmuste horisondid, millest kaugemale ei saa midagi minna. Need on universumi kõige tihedamad objektid. Kui midagi neile liiga lähedale jõuab, rebivad musta augu jõud selle laiali. Kui aine, antiaine või kiirgus ületab sündmuste horisondi, langevad nad lihtsalt musta augu keskele, suurendades seda ja lisades selle massi.
Need mustade aukude omadused on olemas ja see kõik on tõsi. Kuid sellega on seotud üks idee, mis on absoluutne väljamõeldis: et mustad augud imevad ümbritsevat ainet. See on tõest väga kaugel ja see on gravitatsioonipildi täielik moonutamine. Suurim müüt mustade aukude kohta on see, et nad imevad ainet. Ja siin on teaduslik tõde.
Põhimõtteliselt ja praktikas võib must auk tekkida mitmel viisil. Suur, massiivne täht võib minna supernoovaks, mille keskne südamik variseb kokku ja moodustab musta augu. Näete, kuidas kaks neutronitähte ühinevad ja kui nad ületavad teatud massiläve, on tulemuseks uus must auk. Kumbki tohutu ainekobar (supermassiivne täht või kahaneva gaasi hiigelpilv) variseb kokku ja muutub otse mustaks auguks.
Kui ruumi piisavalt kontsentreeritud mahus on piisavalt massi, moodustub selle ümber sündmuste horisont. Väljaspool sündmuste horisondi saame sellest eemalduda, kui eemaldume valguse kiirusel mustast august. Kuid kui oleme sündmuste horisondi sees, siis isegi valguse kiirusel, mis on kosmilise kiiruse piir, viib igasugune liikumistrajektoor ikkagi musta augu keskmesse, see tähendab singulaarsusesse. Sündmuse horisondi sees on lihtsalt võimatu mustast august põgeneda.
Kuid ka väljaspool musta auku asuvatel esemetel on palju probleeme. Mustad augud on nii suured, et kui jõuame ühele neist lähemale, hakkame kogema märkimisväärseid tõusulaineid. Teile võivad need mõõnajõud tuttavad olla, kui teate, mis on kuu ja kuidas see maaga suhtleb.
Muidugi võib Kuud ja Maad pidada materiaalseteks punktideks, mis asuvad üksteisest kaugel suhteliselt suure 380 tuhande kilomeetri kaugusel. Kuid tegelikult pole Maa punkt, vaid objekt, mis võtab kindla ja üsna reaalse mahu. Mõni Maa piirkond on Kuule lähemal kui teine. Need, kes on lähemal, kogevad raskusjõudu keskmisest rohkem. Kaugemal olijad kogevad raskust keskmisest vähem.
Reklaamvideo:
Kuid lisaks kauguse erinevusele on ka muid omadusi. Nagu kõik füüsilised objektid, on ka Maa kolmemõõtmeline. See tähendab, et Maa ülemine ja alumine osa (vaadatuna Kuult) tõmmatakse sissepoole, selle keskosa suunas nende osade suhtes, mis asuvad keskel.
Selle kõige juures, kui lahutada keskmine jõud, mis eksisteerib mis tahes Maa punktis, näeme, et pinnal asuvad erinevad punktid puutuvad Kuu väliste jõududega kokku erineval viisil. Nende jõudude jooned moodustavad objektile mõjuvad suhtelised jõud ja selgitavad, miks loodete jõu mõjul olev objekt selle poole tõmmatakse ja surutakse risti selle jõu suunaga.
Mida rohkem me läheme massiivsele objektile, seda suuremaks muutuvad loodete jõud. Nad kasvavad isegi kiiremini kui raskusjõud! Kuna mustadel aukudel on tohutu mass, kuid need on väga kompaktsed, loovad need universumis kõige võimsamad loodete jõud. Sel põhjusel venitame mustale augule lähenedes üha enam, muutudes õhukeste spagettide sarnaseks.
Selle põhjal on väga lihtne mõista, miks must auk võib meid sisse imeda. Mida rohkem sellele läheneme, seda võimsamaks muutub raskusjõud ja seda enam hakkab mõõnajõud meid venitama ja rebima.
Kuid idee, et meid võib mustasse auku imeda, on vale. Kõik osakesed, mis moodustavad objekti, mis on musta augu mõju all, täidavad endiselt tuntud füüsikaseadusi, sealhulgas aegruumi kõveruse reeglit üldrelatiivsusteooriast.
Jah, massi olemasolu tõttu paindub ruumi kangas ja must auk on universumi suurim massi kogunemine. Kuid on ka tõsi, et selle massi tihedus ei mõjuta kuidagi ruumi kõverust. Kui Päikese asemele pannakse sama massiga valge kääbus, neutrontäht või must auk, siis gravitatsioonilise mõju jõud Maale ei muutu. Ruum meie ümber on kõverdatud kogu massist tervikuna ja tihedusel pole sellega praktiliselt midagi pistmist.
Eemalt vaadates on must auk nagu kõik teised massid universumis. Kuid kui me läheneme sellele Schwarzschildi sfääri mitme raadiusega minimaalsele kaugusele, siis hakkame märkama kõrvalekaldeid Newtoni gravitatsioonist. Kuid must auk toimib endiselt lihtsalt raskuskeskmena ja sellele lähenevad objektid tiirlevad tavalisel orbiidil: väga hea lähendusega ring, ellips, parabool või hüperbool.
Loodete jõud võivad lähenevatele objektidele venitada ja laiali minna. Ja kui aine koguneb musta augu ümber akretsiooniketta kujul, võivad tekkida täiendavad tagajärjed, näiteks magnetväljad, hõõrdumine ja kuumutamine. Selle lisamõju tõttu aeglustub osa asjast ja neelab must auk, kuid suurem osa jääb siiski väljapoole.
Fakt on see, et mustad augud ei ime midagi sisse. Kõigil teistel tavalistel objektidel (kuudel, planeetidel, tähtedel) on samad jõud, mis mustal aukul on. Igatahes on see kõik ainult gravitatsioon. Suurim erinevus on see, et mustad augud on tihedamad kui enamik objekte, hõivavad avakosmoses palju vähem mahtu ja võivad olla palju suuremad kui ükski teine objekt. Saturn lendab vaikselt oma orbiidil ümber Päikese, kuid kui Linnutee keskele asuva Päikese asemel paneme musta augu, mille mass on neli miljonit korda suurem kui meie tähe mass, siis loodete jõud purustab Saturni, muutes selle hiiglaslikuks rõngaks ja sellest saab akretsiooniketta lahutamatu osa. see sama must auk. Ja kui aine tekitatud raskusjõu juuresolekul on piisavalt hõõrdumist, kuumutamist ja kiirendust,elektri- ja magnetväljad, siis aja jooksul langeb see sissepoole ja neelatakse alla.
Tundub vaid, et mustad augud neelavad ainet, kuna need on väga massiivsed ning musta augu ümber kogunenud loodete jõud ja aine võivad koos rebida välised objektid tükkideks, mille järel osa sellisest objektist tõmbejõu mõjul on akretsiooniketta sees ja aja jooksul ja musta augu enda sees. Kuid must auk on väga valiv ja valdav osa selle lähedalt mööduvast ainest sülitatakse ühel või teisel kujul tagasi. Ja ainult väike osa langeb sündmuste horisondi sisse, sundides musta auku järk-järgult kasvama.
Kui asendame kogu Universumis oleva massi vastava massiga musta auguga ja eemaldame seejärel kõik, mis tekitab hõõrdumise, näiteks akretsioonikettad, imeb must auk väga vähe. Osakesed läbivad hõõrdumist ainult gravitatsioonilainete kiirguse tõttu, läbides musta augu tekitatud kõverat aegruumi. Einsteini teooria kohaselt neeldub sees ainult see aine, mis on stabiilse tsüklilise orbiidi sees ja keskel. See on tühine võrreldes sellega, mis langeb meie füüsilises reaalsuses sündmuste horisondi sisse.
Selle tulemusena on meil ainult nende masside olemasolust tulenev raskusjõud ja kõver aegruum. Idee mustadest aukudest midagi sisse imeda on suurim müüt. Need suurenevad raskusjõu tõttu ja mitte millegi muu tõttu. Kuid Universumis on see enam kui piisav.
Ethan Siegel
