შავი ხვრელის ასტრონომია. შავი ხვრელი სივრცეში



ᲨᲐᲕᲘ ᲮᲕᲠᲔᲚᲘ
მატერიის სრული გრავიტაციული კოლაფსის შედეგად წარმოქმნილი რეგიონი სივრცეში, რომელშიც გრავიტაციული მიზიდულობა იმდენად ძლიერია, რომ ვერც მატერია, ვერც სინათლე და ვერც სხვა ინფორმაციის მატარებლები ვერ ტოვებენ მას. მაშასადამე, შავი ხვრელის ინტერიერი მიზეზობრივად არ არის დაკავშირებული სამყაროს დანარჩენ ნაწილთან; შავი ხვრელის შიგნით მიმდინარე ფიზიკურ პროცესებს არ შეუძლია გავლენა მოახდინოს მის გარეთ არსებულ პროცესებზე. შავი ხვრელი გარშემორტყმულია ზედაპირით, რომელსაც აქვს ცალმხრივი მემბრანის თვისება: მატერია და რადიაცია თავისუფლად ცვივა მისი მეშვეობით შავ ხვრელში, მაგრამ იქიდან ვერაფერი გაქცევა. ამ ზედაპირს „მოვლენის ჰორიზონტს“ უწოდებენ. ვინაიდან ჯერ კიდევ არსებობს მხოლოდ არაპირდაპირი მინიშნებები შავი ხვრელების არსებობის შესახებ დედამიწიდან ათასობით სინათლის წლის მანძილზე, ჩვენი შემდგომი პრეზენტაცია ძირითადად თეორიულ შედეგებს ეფუძნება. შავი ხვრელები, რომლებიც იწინასწარმეტყველა ფარდობითობის ზოგადი თეორიით (გრავიტაციის თეორია შემოთავაზებული აინშტაინის მიერ 1915 წელს) და გრავიტაციის სხვა, უფრო თანამედროვე თეორიები, მათემატიკურად დაასაბუთეს რ. ოპენჰაიმერმა და ჰ. სნაიდერმა 1939 წელს. მაგრამ სივრცის თვისებები და ამ ობიექტების სიახლოვეს დრო იმდენად უჩვეულო აღმოჩნდა, რომ ასტრონომები და ფიზიკოსები სერიოზულად არ აღიქვამდნენ მათ 25 წლის განმავლობაში. თუმცა, 1960-იანი წლების შუა ხანებში ასტრონომიულმა აღმოჩენებმა შავი ხვრელები ამოიღო ზედაპირზე, როგორც შესაძლო ფიზიკურ რეალობად. მათმა აღმოჩენამ და შესწავლამ შეიძლება ძირეულად შეცვალოს ჩვენი წარმოდგენები სივრცისა და დროის შესახებ.
შავი ხვრელების ფორმირება.მიუხედავად იმისა, რომ თერმობირთვული რეაქციები ხდება ვარსკვლავის ნაწლავებში, ისინი ინარჩუნებენ მაღალ ტემპერატურას და წნევას, რაც ხელს უშლის ვარსკვლავის დაშლას საკუთარი სიმძიმის გავლენის ქვეშ. თუმცა, დროთა განმავლობაში, ბირთვული საწვავი ამოიწურება და ვარსკვლავი იწყებს შეკუმშვას. გამოთვლები აჩვენებს, რომ თუ ვარსკვლავის მასა არ აღემატება სამ მზის მასას, მაშინ ის მოიგებს "ბრძოლას გრავიტაციასთან": მის გრავიტაციულ კოლაფსს შეაჩერებს "გადაგვარებული" მატერიის წნევა და ვარსკვლავი სამუდამოდ გადაიქცევა. თეთრი ჯუჯა ან ნეიტრონული ვარსკვლავი. მაგრამ თუ ვარსკვლავის მასა სამზე მეტია მზის, მაშინ ვერაფერი შეაჩერებს მის კატასტროფულ კოლაფსს და ის სწრაფად გადავა მოვლენის ჰორიზონტის ქვეშ და გახდება შავი ხვრელი. M მასის სფერული შავი ხვრელისთვის, მოვლენათა ჰორიზონტი აყალიბებს სფეროს, რომლის წრეა ეკვატორზე 2p-ჯერ აღემატება შავი ხვრელის „გრავიტაციულ რადიუსს“ RG = 2GM/c2, სადაც c არის სინათლის სიჩქარე და G არის. გრავიტაციული მუდმივი. შავ ხვრელს 3 მზის მასის მასის გრავიტაციული რადიუსი აქვს 8,8 კმ.

თუ ასტრონომი დააკვირდება ვარსკვლავს შავ ხვრელად გადაქცევის მომენტში, მაშინ თავდაპირველად დაინახავს, ​​როგორ იკუმშება ვარსკვლავი უფრო და უფრო სწრაფად, მაგრამ როგორც კი მისი ზედაპირი უახლოვდება გრავიტაციულ რადიუსს, შეკუმშვა დაიწყებს შენელებას მანამ მთლიანად ჩერდება. ამავდროულად, ვარსკვლავიდან გამომავალი შუქი შესუსტდება და გაწითლდება, სანამ მთლიანად არ ჩაქრება. ეს იმიტომ ხდება, რომ გიგანტური მიზიდულობის ძალის წინააღმდეგ ბრძოლაში სინათლე კარგავს ენერგიას და მას სულ უფრო მეტი დრო სჭირდება დამკვირვებლამდე მისვლას. როდესაც ვარსკვლავის ზედაპირი გრავიტაციულ რადიუსს მიაღწევს, მისგან გამოსულ სინათლეს დამკვირვებელამდე მისვლას უსასრულო დრო დასჭირდება (და ფოტონები მთელ ენერგიას დაკარგავენ). შესაბამისად, ასტრონომი არასოდეს დაელოდება ამ მომენტს, მით უმეტეს, რომ დაინახავს რა ხდება ვარსკვლავს მოვლენის ჰორიზონტის ქვემოთ. მაგრამ თეორიულად ამ პროცესის შესწავლა შესაძლებელია. იდეალიზებული სფერული კოლაფსის გამოთვლა გვიჩვენებს მოკლე დროვარსკვლავი იკუმშება იმ წერტილამდე, სადაც ის უსასრულოდ აღწევს დიდი ღირებულებებისიმკვრივე და სიმძიმე. ასეთ წერტილს „სინგულარობა“ ჰქვია. უფრო მეტიც, ზოგადი მათემატიკური ანალიზი აჩვენებს, რომ თუ მოვლენის ჰორიზონტი გაჩნდა, მაშინ თუნდაც არასფერული კოლაფსი იწვევს სინგულარულობას. თუმცა, ეს ყველაფერი მართალია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ზოგადი ფარდობითობა ვრცელდება ძალიან მცირე სივრცულ მასშტაბებზე, რაშიც ჩვენ ჯერ არ ვართ დარწმუნებული. კვანტური კანონები მოქმედებს მიკროსამყაროში, მაგრამ გრავიტაციის კვანტური თეორია ჯერ არ არის შექმნილი. ნათელია, რომ კვანტური ეფექტები ვერ შეაჩერებს ვარსკვლავის შავ ხვრელში კოლაფსს, მაგრამ მათ შეუძლიათ თავიდან აიცილონ სინგულარობის გამოჩენა. ვარსკვლავური ევოლუციის თანამედროვე თეორია და ჩვენი ცოდნა გალაქტიკის ვარსკვლავური პოპულაციის შესახებ მიუთითებს, რომ მის 100 მილიარდ ვარსკვლავს შორის უნდა იყოს დაახლოებით 100 მილიონი შავი ხვრელი, რომელიც წარმოიქმნება ყველაზე მასიური ვარსკვლავების კოლაფსის დროს. გარდა ამისა, ძალიან დიდი მასის შავი ხვრელები შეიძლება განთავსდეს დიდი გალაქტიკების ბირთვებში, მათ შორის ჩვენიც. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ჩვენს ეპოქაში მხოლოდ მზის მასაზე სამჯერ მეტი მასა შეიძლება გახდეს შავი ხვრელი. თუმცა, მაშინვე დიდი აფეთქების შემდეგ, საიდანაც დაახლ. 15 მილიარდი წლის წინ, სამყაროს გაფართოება დაიწყო, ნებისმიერი მასის შავი ხვრელები შეიძლება დაიბადოს. მათგან უმცირესი, კვანტური ეფექტების გამო, უნდა აორთქლებულიყო და დაკარგა მასა რადიაციისა და ნაწილაკების ნაკადის სახით. მაგრამ „პირველადი შავი ხვრელები“, რომელთა მასა აღემატება 1015 გ-ს, დღემდე გადარჩებიან. ვარსკვლავის კოლაფსის ყველა გამოთვლა ხდება სფერული სიმეტრიიდან უმნიშვნელო გადახრის დაშვებით და აჩვენებს, რომ მოვლენათა ჰორიზონტი ყოველთვის იქმნება. თუმცა, სფერული სიმეტრიისგან ძლიერი გადახრით, ვარსკვლავის კოლაფსმა შეიძლება გამოიწვიოს უსასრულოდ ძლიერი გრავიტაციის მქონე რეგიონის წარმოქმნა, მაგრამ არა გარშემორტყმული მოვლენათა ჰორიზონტით; მას "შიშველი სინგულარობა" ეწოდება. ეს უკვე აღარ არის შავი ხვრელი იმ გაგებით, რაც ზემოთ განვიხილეთ. შიშველი სინგულარობის მახლობლად ფიზიკურმა კანონებმა შეიძლება ძალიან მოულოდნელი ფორმა მიიღოს. ამჟამად შიშველი სინგულარობა ნაკლებად სავარაუდო ობიექტად ითვლება, მაშინ როცა ასტროფიზიკოსთა უმრავლესობას სჯერა შავი ხვრელების არსებობის.
შავი ხვრელების თვისებები.გარე დამკვირვებლისთვის შავი ხვრელის სტრუქტურა ძალიან მარტივია. ვარსკვლავის შავ ხვრელში კოლაფსის დროს წამის მცირე ნაწილში (დისტანციური დამკვირვებლის საათის მიხედვით), მისი ყველა გარეგანი მახასიათებელი, რომელიც დაკავშირებულია თავდაპირველი ვარსკვლავის არაჰომოგენურობასთან, გამოიყოფა გრავიტაციული და ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით. წარმოქმნილი სტაციონარული შავი ხვრელი „ივიწყებს“ თავდაპირველი ვარსკვლავის შესახებ ყველა ინფორმაციას, გარდა სამი რაოდენობისა: მთლიანი მასა, კუთხური იმპულსი (დაკავშირებული ბრუნვასთან) და ელექტრული მუხტი. შავი ხვრელის შესწავლით უკვე შეუძლებელია იმის გარკვევა, შედგებოდა თავდაპირველი ვარსკვლავი მატერიისგან თუ ანტიმატერიისგან, ჰქონდა თუ არა მას სიგარის ფორმა თუ ბლინი და ა.შ. რეალურ ასტროფიზიკურ პირობებში დამუხტული შავი ხვრელი ვარსკვლავთშორისი გარემოდან საპირისპირო ნიშნის ნაწილაკებს მიიზიდავს და მისი მუხტი სწრაფად გახდება ნული. დარჩენილი სტაციონარული ობიექტი ან იქნება არამბრუნავი „შვარცშილდის შავი ხვრელი“, რომელიც ხასიათდება მხოლოდ მასით, ან მბრუნავი „კერის შავი ხვრელი“, რომელსაც ახასიათებს მასა და კუთხოვანი იმპულსი. სტაციონარული შავი ხვრელების ზემოთ ჩამოთვლილი ტიპების უნიკალურობა ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ფარგლებში დადასტურდა ვ. ისრაელის, ბ. კარტერის, ს. ჰოკინგისა და დ. რობინსონის მიერ. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის თანახმად, სივრცე და დრო მრუდია მასიური სხეულების გრავიტაციული ველით, ყველაზე დიდი გამრუდება შავ ხვრელებს შორის. როდესაც ფიზიკოსები საუბრობენ დროისა და სივრცის ინტერვალებზე, ისინი გულისხმობენ ციფრებს, რომლებიც წაკითხულნი არიან ფიზიკური საათის ან მმართველიდან. მაგალითად, საათის როლი შეიძლება შეასრულოს გარკვეული ვიბრაციის სიხშირის მქონე მოლეკულამ, რომლის რაოდენობას ორ მოვლენას შორის შეიძლება ეწოდოს „დროის ინტერვალი“. აღსანიშნავია, რომ გრავიტაცია ყველა ფიზიკურ სისტემაზე ერთნაირად მოქმედებს: ყველა საათი აჩვენებს, რომ დრო ნელდება და ყველა მმართველი აჩვენებს, რომ სივრცე შავ ხვრელთან ახლოს არის გადაჭიმული. ეს ნიშნავს, რომ შავი ხვრელი თავის ირგვლივ ახვევს სივრცისა და დროის გეომეტრიას. შავი ხვრელისგან შორს, ეს გამრუდება მცირეა, მაგრამ მასთან ახლოს ის იმდენად დიდია, რომ სინათლის სხივებს შეუძლიათ წრეში გადაადგილება. შავი ხვრელისგან შორს, მისი გრავიტაციული ველი ზუსტად არის აღწერილი ნიუტონის თეორიით იმავე მასის სხეულისთვის, მაგრამ მასთან ახლოს, გრავიტაცია ბევრად უფრო ძლიერი ხდება, ვიდრე ნიუტონის თეორია პროგნოზირებს. ნებისმიერი სხეული, რომელიც მოხვდება შავ ხვრელში, დაიშლება დიდი ხნით ადრე, სანამ გადაკვეთს მოვლენის ჰორიზონტს მძლავრი მოქცევის გრავიტაციული ძალებით, რომლებიც წარმოიქმნება ცენტრიდან სხვადასხვა დისტანციებზე გრავიტაციის განსხვავებებიდან. შავი ხვრელი ყოველთვის მზადაა მატერიის ან გამოსხივების შთანთქმისთვის, რითაც გაზრდის მის მასას. განსაზღვრულია მისი ურთიერთქმედება გარე სამყაროსთან მარტივი პრინციპიჰოკინგი: შავი ხვრელის მოვლენის ჰორიზონტის ფართობი არასოდეს მცირდება, თუ მხედველობაში არ მიიღება ნაწილაკების კვანტური წარმოება. ჯ.ბეკენშტეინმა 1973 წელს გამოთქვა მოსაზრება, რომ შავი ხვრელები ემორჩილებიან იმავე ფიზიკურ კანონებს, როგორც ფიზიკური სხეულები, ასხივებს და შთანთქავს რადიაციას ("აბსოლუტურად შავი სხეულის" მოდელი). ამ იდეის გავლენით ჰოკინგმა 1974 წელს აჩვენა, რომ შავ ხვრელებს შეუძლიათ ასხივონ მატერია და რადიაცია, მაგრამ ეს შესამჩნევი იქნება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ თავად შავი ხვრელის მასა შედარებით მცირეა. ასეთი შავი ხვრელები შეიძლება დაიბადოს მაშინვე დიდი აფეთქების შემდეგ, რომელმაც დაიწყო სამყაროს გაფართოება. ამ პირველადი შავი ხვრელების მასა არ უნდა იყოს 1015 გ-ზე მეტი (როგორც პატარა ასტეროიდი), ხოლო მათი ზომა უნდა იყოს 10-15 მ (როგორც პროტონი ან ნეიტონი). ძლიერი გრავიტაციული ველი შავი ხვრელის მახლობლად წარმოქმნის ნაწილაკ-ანტინაწილაკების წყვილებს; თითოეული წყვილის ერთი ნაწილაკი შეიწოვება ხვრელში, ხოლო მეორე გამოიყოფა გარედან. 1015 გ მასის შავი ხვრელი უნდა მოიქცეს ისე, როგორც სხეული, რომლის ტემპერატურაა 1011 K. შავი ხვრელების „აორთქლების“ იდეა სრულიად ეწინააღმდეგება მათ კლასიკურ კონცეფციას, როგორც სხეულებს, რომლებსაც არ შეუძლიათ. ასხივებს.
შავი ხვრელების ძებნა.აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ფარგლებში გამოთვლები მხოლოდ შავი ხვრელების არსებობის შესაძლებლობაზე მიუთითებს, მაგრამ საერთოდ არ ადასტურებს მათ არსებობას რეალურ სამყაროში; ნამდვილი შავი ხვრელის აღმოჩენა მნიშვნელოვანი ნაბიჯი იქნება ფიზიკის განვითარებაში. კოსმოსში იზოლირებული შავი ხვრელების პოვნა უიმედოდ რთულია: ჩვენ ვერ შევამჩნევთ პატარა ბნელ ობიექტს კოსმოსური სიბნელის ფონზე. მაგრამ არსებობს იმედი, რომ შავი ხვრელი აღმოაჩინოს მისი ურთიერთქმედებით მიმდებარე ასტრონომიულ სხეულებთან, მათზე დამახასიათებელი გავლენით. სუპერმასიური შავი ხვრელები შეიძლება ცხოვრობენ გალაქტიკების ცენტრებში და მუდმივად შთანთქავენ იქ ვარსკვლავებს. შავი ხვრელის ირგვლივ კონცენტრირებულმა ვარსკვლავებმა უნდა შექმნან ცენტრალური სიკაშკაშის მწვერვალები გალაქტიკის ბირთვებში; მათი ძებნა ახლა აქტიურად მიმდინარეობს. ძიების კიდევ ერთი მეთოდია გალაქტიკის ცენტრალური ობიექტის გარშემო ვარსკვლავებისა და გაზის სიჩქარის გაზომვა. თუ ცნობილია მათი მანძილი ცენტრალური ობიექტიდან, მაშინ მისი მასა და საშუალო სიმკვრივე შეიძლება გამოითვალოს. თუ ის მნიშვნელოვნად აღემატება ვარსკვლავური გროვისთვის შესაძლო სიმკვრივეს, მაშინ ითვლება, რომ ის შავი ხვრელია. ამ მეთოდის გამოყენებით 1996 წელს ჯ. მორანმა და მისმა კოლეგებმა დაადგინეს, რომ გალაქტიკა NGC 4258-ის ცენტრში, სავარაუდოდ, 40 მილიონი მზის მასის შავი ხვრელია. ყველაზე პერსპექტიული არის შავი ხვრელის ძებნა ბინარულ სისტემებში, სადაც მას, ჩვეულებრივ ვარსკვლავთან დაწყვილებული, შეუძლია მასის საერთო ცენტრის გარშემო ორბიტა. ვარსკვლავის სპექტრში ხაზების პერიოდული დოპლერული ცვლის საშუალებით შეიძლება გავიგოთ, რომ ის ბრუნავს გარკვეულ სხეულთან ტანდემში და ამ უკანასკნელის მასის შეფასებაც კი შეიძლება. თუ ეს მასა აღემატება 3 მზის მასას, ხოლო თავად სხეულის გამოსხივება ვერ შეინიშნება, მაშინ ძალიან შესაძლებელია, რომ ეს იყოს შავი ხვრელი. კომპაქტურ ორობით სისტემაში, შავ ხვრელს შეუძლია გაზის დაჭერა ჩვეულებრივი ვარსკვლავის ზედაპირიდან. შავი ხვრელის ირგვლივ ორბიტაზე მოძრაობს, ეს გაზი ქმნის დისკს და შავი ხვრელისკენ სპირალურად მიბრუნებისას ის ძალიან ცხელდება და ხდება ძლიერი რენტგენის გამოსხივების წყარო. ამ გამოსხივების სწრაფი რყევები უნდა მიუთითებდეს, რომ გაზი სწრაფად მოძრაობს მცირე რადიუსის ორბიტაზე პატარა, მასიური ობიექტის გარშემო. 1970-იანი წლებიდან რენტგენის რამდენიმე წყარო აღმოაჩინეს ბინარულ სისტემებში ნათელი ნიშნებიშავი ხვრელების არსებობა. ყველაზე პერსპექტიული არის რენტგენის ორობითი V 404 Cygni, რომლის უხილავი კომპონენტის მასა შეფასებულია არანაკლებ 6 მზის მასისა. შავი ხვრელის სხვა შესანიშნავი კანდიდატები არიან რენტგენის ორობითი სისტემები Cygnus X-1, LMCX-3, V 616 Monoceros, QZ Chanterelles და X-ray novae Ophiuchus 1977, Mucha 1981 და Scorpio 1994. გამონაკლისი არის LMCX-. 3, რომელიც მდებარეობს ბოლშოის მაგელანის ღრუბელში, ყველა მათგანი მდებარეობს ჩვენს გალაქტიკაში დაახლოებით 8000 სინათლის წლის მანძილზე. წლები დედამიწიდან.
იხილეთ ასევე
კოსმოლოგია;
გრავიტაცია;
გრავიტაციული კოლაფსი;
ფარდობითობა;
ექსტრაატმოსფერული ასტრონომია.
ლიტერატურა
ჩერეპაშჩუკი ა.მ. შავი ხვრელების მასები ბინარულ სისტემებში. მიღწევები ფიზიკურ მეცნიერებებში, ტ.166, გვ. 809, 1996 წ

კოლიერის ენციკლოპედია. - ღია საზოგადოება. 2000 .

სინონიმები:

ნახეთ, რა არის „შავი ხვრელი“ სხვა ლექსიკონებში:

შავი ხვრელი, გარე სივრცის ლოკალიზებული არე, საიდანაც ვერც მატერია და ვერც რადიაცია ვერ გაქცევა, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, პირველი კოსმოსური სიჩქარე აღემატება სინათლის სიჩქარეს. ამ ტერიტორიის საზღვარს მოვლენათა ჰორიზონტი ეწოდება. ... სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი

კოსმიური ობიექტი, რომელიც წარმოიქმნება სხეულის სიმძიმის მიერ შეკუმშვის შედეგად. ძალებს მის გრავიტაციულ რადიუსზე მცირე ზომებზე rg=2g/c2 (სადაც M არის სხეულის მასა, G არის გრავიტაციული მუდმივა, c არის სინათლის სიჩქარის რიცხვითი მნიშვნელობა). პროგნოზი არსებობის შესახებ... ... ფიზიკური ენციკლოპედია

არსებითი სახელი, სინონიმების რაოდენობა: 2 ვარსკვლავი (503) უცნობი (11) ASIS სინონიმების ლექსიკონი. ვ.ნ. ტრიშინი. 2013… სინონიმური ლექსიკონი

შავი ხვრელი არის განსაკუთრებული რეგიონი სივრცეში. ეს არის შავი მატერიის გარკვეული დაგროვება, რომელსაც შეუძლია შეაღწიოს საკუთარ თავში და შთანთქას სხვა ობიექტები სივრცეში. შავი ხვრელების ფენომენი ჯერ კიდევ არ არის. ყველა არსებული მონაცემი მხოლოდ მეცნიერთა ასტრონომების თეორიები და ვარაუდებია.

სახელწოდება „შავი ხვრელი“ დაარქვა მეცნიერმა ჯ. უილერი 1968 წელს პრინსტონის უნივერსიტეტში.

არსებობს თეორია, რომ შავი ხვრელები არიან ვარსკვლავები, მაგრამ უჩვეულო, ნეიტრონების მსგავსად. შავი ხვრელი - - იმიტომ, რომ მას აქვს ძალიან მაღალი ლუმინესცენციის სიმკვრივე და არ აგზავნის რადიაციას. ამიტომ ის უხილავია არც ინფრაწითელში, არც რენტგენში და არც რადიო სხივებში.

ფრანგმა ასტრონომმა პ.ლაპლასმა აღმოაჩინა ეს სიტუაცია შავ ხვრელამდე 150 წლით ადრე. მისი არგუმენტების თანახმად, თუ მას აქვს დედამიწის სიმკვრივის ტოლი სიმკვრივე და დიამეტრი 250-ჯერ მეტი, ვიდრე მზის დიამეტრი, მაშინ ის არ აძლევს სინათლის სხივების გავრცელებას მთელ სამყაროში მისი სიმძიმის გამო და, შესაბამისად, რჩება. უხილავი. ამრიგად, ვარაუდობენ, რომ შავი ხვრელები სამყაროს ყველაზე მძლავრი ასხივებენ ობიექტებს, მაგრამ მათ არ აქვთ მყარი ზედაპირი.

შავი ხვრელების თვისებები

შავი ხვრელების ყველა სავარაუდო თვისება ეფუძნება ფარდობითობის თეორიას, რომელიც წარმოიშვა მე-20 საუკუნეში ა. აინშტაინის მიერ. ამ ფენომენის შესწავლის ნებისმიერი ტრადიციული მიდგომა არ იძლევა რაიმე დამაჯერებელ ახსნას შავი ხვრელების ფენომენისთვის.

შავი ხვრელის მთავარი თვისება არის დროისა და სივრცის მობრუნების უნარი. ნებისმიერი მოძრავი ობიექტი, რომელიც დაჭერილი იქნება მის გრავიტაციულ ველში, აუცილებლად გაიყვანება, რადგან... ამ შემთხვევაში, ობიექტის გარშემო ჩნდება მკვრივი გრავიტაციული მორევი, ერთგვარი ძაბრი. ამავდროულად, დროის ცნება გარდაიქმნება. მეცნიერები, გაანგარიშებით, ჯერ კიდევ მიდრეკილნი არიან დაასკვნათ, რომ შავი ხვრელები არ არიან ციური სხეულები საყოველთაოდ მიღებული გაგებით. ეს არის მართლაც ერთგვარი ხვრელები, ჭიის ხვრელები დროსა და სივრცეში, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს და დატკეპნოს იგი.

შავი ხვრელი არის სივრცის დახურული რეგიონი, რომელშიც მატერია არის შეკუმშული და საიდანაც ვერაფერი გაექცევა, სინათლეც კი.

ასტრონომების გამოთვლებით, ძლიერი გრავიტაციული ველით, რომელიც არსებობს შავი ხვრელების შიგნით, არც ერთი ობიექტი არ შეიძლება დარჩეს უვნებელი. ის მყისიერად დაიშლება მილიარდობით ნაწილად, სანამ შიგნით მოხვდება. თუმცა ეს არ გამორიცხავს ნაწილაკებისა და ინფორმაციის მათი დახმარებით გაცვლის შესაძლებლობას. და თუ შავ ხვრელს აქვს მასა მინიმუმ მილიარდჯერ მეტი მზის მასაზე (ზემასიური), მაშინ თეორიულად შესაძლებელია ობიექტებმა მასში გადაადგილება გრავიტაციის შედეგად დაშლის გარეშე.

რა თქმა უნდა, ეს მხოლოდ თეორიებია, რადგან მეცნიერთა კვლევა ჯერ კიდევ ძალიან შორს არის იმის გაგებისგან, თუ რა პროცესებსა და შესაძლებლობებს მალავენ შავი ხვრელები. სავსებით შესაძლებელია, რომ მსგავსი რამ მომავალშიც მოხდეს.

ასტრონომებმა აღმოაჩინეს ყველაზე მასიური ამ მომენტშიობიექტი მთელ სამყაროში. აღმოჩნდა, რომ ეს იყო სუპერმძიმე შავი ხვრელი გალაქტიკა NGC 1277-ის ცენტრში, თანავარსკვლავედი პერსევსში, დედამიწიდან 228 მილიონი სინათლის წლით დაშორებით.
აღმოჩენა ჰაიდელბერგის ასტრონომიის ინსტიტუტის გერმანელ მეცნიერთა ჯგუფმა გააკეთა გალაქტიკის სურათების ანალიზის დროს, რომელიც მიღებულია ჰობი-ებერლის ტელესკოპის ინფრაწითელი სპექტრომეტრის გამოყენებით. პერსევსის თანავარსკვლავედის შავი ხვრელი შეიცავს უზარმაზარ რაოდენობას - ჩვენი მზის მასის 14-დან 20 მილიარდამდე, წერს Rossiyskaya Gazeta.
აღმოჩნდა, რომ ეს მასა მთელი გალაქტიკის მასის 14 პროცენტზე მეტია, მაშინ როცა სუპერმასიური შავი ხვრელები ჩვეულებრივ მოიცავს დაახლოებით 0,1 პროცენტს. ადრე ყველაზე მძიმე ობიექტად ითვლებოდა შავი ხვრელი გალაქტიკაში NGC 4889, რომლის მასა 9,8 მილიარდი მზის მასაა.
„ეს მართლაც ძალიან უცნაური გალაქტიკაა. იგი თითქმის მთლიანად შავი ხვრელისგან შედგება. „შესაძლოა, ჩვენ აღმოვაჩინეთ პირველი ობიექტი შავი ხვრელის გალაქტიკების კლასიდან“, - თქვა ასტრონომმა კარლ გებჰარდტმა, კვლევის ერთ-ერთმა ავტორმა. მეცნიერთა აზრით, კვლევის შედეგებს შეუძლია შეცვალოს შავი ხვრელების წარმოქმნისა და ზრდის თეორია.
მეცნიერთა აზრით, კვლევის შედეგებს შეუძლია შეცვალოს შავი ხვრელების წარმოქმნისა და ზრდის თეორია, აღნიშნავს BBC.
ასტროფიზიკოსები თვლიან, რომ ყველაზე მასიური გალაქტიკების ცენტრში ყოველთვის არის მინიმუმ ერთი შავი ხვრელი. ამ ობიექტების ფორმირების ბუნება ჯერ კიდევ არ არის ბოლომდე ნათელი. ითვლება, რომ შავი ხვრელები წარმოიქმნება შეუზღუდავი გრავიტაციული შეკუმშვის შედეგად, ხშირად დიდი ვარსკვლავების სიკვდილის შემდეგ. ისინი ქმნიან ისეთ ძლიერ გრავიტაციულ მიზიდულობას, რომ ვერც ერთი ნივთიერება, სინათლეც კი ვერ დატოვებს მათ, განმარტავს დივერსანტი.
მორიგი აღმოჩენა ევროპის სამხრეთ ობსერვატორიის ასტრონომებმა გააკეთეს, წერს ukrinform.ua. მათ აღმოაჩინეს ობიექტი, რომელიც ასევე ასოცირდება შავ ხვრელთან - კვაზარი. თავისი გრავიტაციით შავი ხვრელი ანადგურებს გამვლელ ვარსკვლავებს. შედეგად მიღებული ვარსკვლავური გაზი თანდათანობით იჭრება ხვრელში, ხოლო ერთდროულად ბრუნავს. დისკის ცენტრალური ნაწილის შეკუმშვა და სწრაფი ბრუნვა იწვევს მის გათბობას და ძლიერ გამოსხივებას. შავ ხვრელს არ აქვს დრო, რომ შეიწოვოს მატერიის ნაწილი და ის ნაწილობრივ ტოვებს მას გაზისა და კოსმოსური სხივების ვიწრო მიმართული ნაკადების სახით - ამას კვაზარი ეწოდება.
ნაპოვნი კვაზარი 5-ჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე ადრე მეცნიერებმა დააფიქსირეს. ამ კვაზარიდან მატერიის გამოდევნის სიჩქარე ორ ტრილიონჯერ აღემატება მზის გამოსხივებას და 100-ჯერ აღემატება მთელ ჩვენს გალაქტიკას. „ასეთ ურჩხულს 10 წელია ვეძებდი“, - თქვა ერთ-ერთმა მკვლევარმა, პროფესორმა ნაუმ არავმა.
აღნიშნულია, რომ კვაზარი სუპერმასიური შავი ხვრელიდან 1000 სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობს და წამში 8 ათასი კილომეტრის სიჩქარით მოძრაობს.

შავი ხვრელები სამყაროში

პოპულარულ სამეცნიერო ლიტერატურაში და სამყაროს შესახებ სტატიებში ხშირად შეგიძლიათ იპოვოთ ტერმინი "შავი ხვრელი". მკითხველს, რომელიც პირველად წაიკითხავს ამ ფრაზას, მაშინვე უჩნდება გამოსახულება, ვთქვათ, ბნელ ოთახს ჰყოფს კედელში, წინააღმდეგ შემთხვევაში, ჩვეულებრივი ხვრელი. სამყაროში ხვრელების ხსენება ასევე თავდაპირველად დაკავშირებულია ცაში არსებულ გარკვეულ ხვრელთან. ბოლო გადაწყვეტილება ნაწილობრივ მართალია, მაგრამ შავი ხვრელის ფიზიკური არსი გაცილებით რთულია, ვიდრე ერთი შეხედვით შეიძლება ჩანდეს. რა არის შავი ხვრელი? IN თანამედროვე მეცნიერებაშავ ხვრელს ჩვეულებრივ უწოდებენ სივრცე-დროის რეგიონს, რომელშიც გრავიტაციული ველი (გრავიტაცია) იმდენად ძლიერია, რომ ვერც ერთი ობიექტი (თუნდაც რადიაცია) ვერ გაძვრება მისგან. სახელწოდება "შავი ხვრელი" 1968 წელს ამერიკელმა ფიზიკოსმა ჯონ ა. უილერმა დაასახელა თავის სტატიაში ამ საოცარი ციური ობიექტების შესახებ. ახალი ტერმინი მაშინვე გახდა პოპულარული, მან შეცვალა ადრე გამოყენებული სახელები "კოლაფსარი" და "გაყინული ვარსკვლავი". ასე რომ, ეს ციური ობიექტები უბრალოდ ვარსკვლავის მსგავსია (შავი ბურთები?), მაგრამ ძალიან ძლიერი გრავიტაციული ველით? მაგრამ ეს იქნება ძალიან მარტივი (და არა მთლიანად სწორი) აღწერა სამყაროს, ალბათ, ყველაზე იდუმალი ობიექტების შესახებ. უკეთ რომ გავიგოთ რა არის ეს, მოდით მოკლედ დავუბრუნდეთ დიდი ფიზიკოსის ისააკ ნიუტონის დროს, რომელმაც აღმოაჩინა უნივერსალური მიზიდულობის კანონი. ლეგენდა ნიუტონის თავზე დაცემის შესახებ შეიძლება საკამათო იყოს, მაგრამ როგორც არ უნდა იყოს, გენიალური გამოცნობამეცნიერმა საშუალება მოგვცა გამოგვეტანა უნივერსალური ძალის კანონი, რომლის მოქმედებასაც ექვემდებარება აბსოლუტურად ყველაფერი! გრავიტაციული ველი მოქმედებს არა მხოლოდ მოცულობითი სხეულებზე, რომლებიც იზიდავენ ერთმანეთს, არამედ მიკრონაწილაკებს და სინათლესაც კი. ეს ძალიან მნიშვნელოვანი წერტილი, ყველაზე ფუნდამენტურად დაკავშირებულია შავი ხვრელების თვისებების შესწავლასთან. პირველი, ვინც უხილავი ვარსკვლავების არსებობა აღიარა, იყო მე-18-მე-19 საუკუნეების მეცნიერი პიერ სიმონ ლაპლასი (1749 - 1827), რომელიც ცნობილია მზის სისტემაში პლანეტების წარმოქმნის თეორიის შექმნით იშვიათი მატერიისგან (ღრუბლები). ლაპლასმა პირველად დაწერა უხილავი ვარსკვლავების შესახებ 1795 წელს. უნივერსალური მიზიდულობის კანონით ხელმძღვანელობით, ის მივიდა დასკვნამდე, რომ ვარსკვლავი, რომლის სიმკვრივე უდრის დედამიწის სიმკვრივეს და დიამეტრი 250-ჯერ აღემატება მზის დიამეტრს, არ აძლევს საშუალებას, რომ ერთი სინათლის სხივი მოაღწიოს ჩვენამდე. გრავიტაცია; აქედან გამომდინარე, შესაძლებელია, რომ სამყაროს ყველაზე კაშკაშა ციური სხეულები ამ მიზეზით უხილავი იყოს.

ასევე ნახეთ შავი ხვრელების სურათები (პერიოდი - 2004 წლის თებერვალი * 2005 წლის თებერვალი) ჩვენი კოლეგების Universe Today სერვერიდან.

დღესდღეობით ამის დამტკიცება ნებისმიერ მოსწავლეს შეუძლია, რომელმაც იცის ფიზიკის საფუძვლები. მართლაც, რაც უფრო დიდია კოსმოსური სხეული, მით მეტია სიჩქარე, რომელიც უნდა მოიპოვოთ, რათა სამუდამოდ დატოვოთ იგი. ამ სიჩქარეს მეორე კოსმოსურ სიჩქარეს უწოდებენ, ხოლო დედამიწისთვის ის უდრის 11 კმ/წმ. მაგრამ რაც უფრო დიდია ციური სხეულის მასა და რაც უფრო მცირეა რადიუსი, მით მეტია მეორე კოსმოსური სიჩქარე, რადგან მასის მატებასთან ერთად სიმძიმე იზრდება და ცენტრიდან მანძილის მატებასთან ერთად სუსტდება. მზეზე მე-2 გაქცევის სიჩქარეა 620 კმ/წმ, მაგრამ მის ზედაპირზე. თუ წარმოვიდგენთ, რომ მზე შეკუმშული იყო 10 კილომეტრის რადიუსში, ხოლო მასა იგივე დატოვა, მაშინ მე-2 კოსმოსური სიჩქარე გაიზრდება სინათლის სიჩქარის ნახევარამდე ანუ 150 ათასი კილომეტრი წამში! ეს ნიშნავს, რომ თუ მზის რადიუსი კიდევ უფრო შემცირდება (მასას უცვლელი დატოვებს), მაშინ დადგება მომენტი, როდესაც მეორე კოსმოსური სიჩქარე მიაღწევს სინათლის სიჩქარეს ანუ 300 000 კმ/წმ-ს! ლაპლასმა, რა თქმა უნდა, არ გაითვალისწინა ციური სხეულების შეკუმშვა, რაც ყველაზე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მნიშვნელოვანი როლიშავი ხვრელების ფორმირებაში, მაგრამ მან შესაძლებელი გახადა მთავარის გაგება: ციური სხეული, რომლის ზედაპირზე მეორე კოსმოსური სიჩქარე აღემატება სინათლის სიჩქარეს, უხილავი ხდება გარე დამკვირვებლისთვის! წინააღმდეგ შემთხვევაში, სინათლე ცდილობს კოსმოსში გაქცევას, მაგრამ გრავიტაცია არ აძლევს მას ამის საშუალებას და გარედან ჩვენ მხოლოდ ვხედავთ შავი ლაქასივრცეში, მარტივად რომ ვთქვათ, ერთგვარი ხვრელია! მსგავსი დასკვნები გააკეთა ლაპლასის თანამედროვემ, ინგლისელმა გეოლოგმა ჯ. მიშელმა 1783 წელს, მაგრამ მისი ნამუშევრები ნაკლებადაა ცნობილი.

ასე რომ, ჩვენ დარწმუნებულები ვართ, რომ შეიძლება არსებობდეს უხილავი ციური სხეულები, რომლებიც რეალურად არსებობენ, მაგრამ მათი დაკვირვება დედამიწიდან გამოსხივების ნაკლებობის გამო შეუძლებელია. ეს ყველაფერი ადრე დამაჯერებლად ჩანდა სამეცნიერო სამყარომე-20 საუკუნის დასაწყისში მე არ გავეცანი სხვა დიდი ფიზიკოსის - ალბერტ აინშტაინის თეორიას. მაგრამ ლაპლასისა და მიტჩელის დამაჯერებლობა ჯერ კიდევ რყევი იყო იმ მარტივი მიზეზის გამო, რომ თავის დროზე მათ ჯერ კიდევ არ იცოდნენ, რომ სინათლის სიჩქარეზე მაღალი სიჩქარე ბუნებაში უბრალოდ არ არსებობს. ფარდობითობის ზოგადმა თეორიამ შესაძლებელი გახადა დიდი ნაბიჯის გადადგმა შავი ხვრელის განსაზღვრისკენ მისი თანამედროვე გაგებით. ნიუტონის მიხედვით გრავიტაციასა და აინშტაინის მიხედვით გრავიტაციას შორის სხვაობის არსის გასაგებად, დავუბრუნდეთ მზის შეკუმშვის ექსპერიმენტს. ნიუტონის კანონი ამბობს, რომ როდესაც სხეულს ვკუმშავთ ნახევრად, გრავიტაცია ოთხჯერ იზრდება, მაგრამ აინშტაინმა ბრწყინვალედ შეძლო დაემტკიცებინა, რომ გრავიტაცია უფრო სწრაფად გაიზრდება და რაც უფრო მეტად შევკუმშავთ სხეულს, მით უფრო სწრაფად გაიზრდება გრავიტაცია. თუ მივყვებით ნიუტონის გრავიტაციას, მაშინ გრავიტაცია გახდება უსასრულოდ დიდი, თუ რადიუსი 0-ის ტოლი გახდება. აინშტაინმა აღმოაჩინა, რომ გრავიტაცია ხდება უსასრულო ციური სხეულის ეგრეთ წოდებულ გრავიტაციულ რადიუსზე. სფერო აღწერილია ასეთი რადიუსით, რომელსაც ასევე უწოდებენ შვარცშილდის სფეროს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, სხეული არ შემცირდება წერტილად, მას ექნება გარკვეული ზომები, მაგრამ გრავიტაცია მიისწრაფვის უსასრულობისკენ. გრავიტაციული რადიუსი პირდაპირ დამოკიდებულია ციური სხეულის მასაზე. მაგალითად, დედამიწის გრავიტაციული რადიუსი არის 10 მმ (ამჟამად 6400 კმ), მზისთვის კი 3000 მ (700 000 კმ). ასე რომ, თეორია ამბობს, რომ ნებისმიერი ციური სხეული (ვარსკვლავი, პლანეტა), რომელიც შეკუმშულია გრავიტაციულ რადიუსში, წყვეტს გამოსხივების წყაროს, რადგან სინათლე ან სხვა გამოსხივება არ შეიძლება დატოვოს მოცემული სხეულიიმის გამო, რომ მე-2 კოსმოსური სიჩქარე გრავიტაციული რადიუსიდან და ნაკლები იქნება სინათლის სიჩქარეზე მაღალი. რჩება ერთი კითხვა: რა და როგორ შეიძლება შეკუმშოს ვარსკვლავი მის გრავიტაციულ რადიუსში. პასუხი: თავად ვარსკვლავი! სანამ ვარსკვლავი "ცხოვრობს", მის შიგნით ხდება თერმობირთვული რეაქციები, რაც ქმნის რადიაციულ ნაკადებს გაზის ბურთის ზედაპირზე. მაგრამ რეაქციისთვის ნივთიერება (წყალბადი) შეზღუდულია და ამოიწურება რამდენიმე ათეული მილიონიდან მილიარდამდე წლის განმავლობაში.

წყალბადის საწვავის მოხმარების შემდეგ, რეაქციების შედეგად ადრე შექმნილი შიდა წნევა გაქრება და ვარსკვლავი საკუთარი სიმძიმის გავლენით დაიწყებს კლებას, ისევე როგორც ჩვენ ხელით ვწურავთ ბამბის ბამბის დიდ ნაჭერს. ზოგიერთი ვარსკვლავი ძალიან სწრაფად იკუმშება - კატასტროფულად. ხდება ეგრეთ წოდებული გრავიტაციული კოლაფსი. ვარსკვლავების შეკუმშვის საკითხის გადაწყვეტის შემდეგ მივდივართ ყველაზე მნიშვნელოვან საკითხამდე - შავი ხვრელების არსებობის საკითხამდე. ჩვენ გავარკვიეთ, რომ თეორიულად ასეთი ობიექტები შეიძლება არსებობდეს, მაგრამ როგორ ვიპოვოთ ისინი პრაქტიკულად? ბოლოს და ბოლოს, ცნობილი ფილოსოფოსის კონფუცის თქმით, შავი კატა უნდა ეძებო ბნელ ოთახში და უცნობია არის თუ არა ის საერთოდ. იდუმალი ობიექტების ძიება დაიწყო რენტგენის გამოსხივების წყაროებით, ე.ი. რომლებიც ასხივებენ ცნობილ რენტგენის სხივებს, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში ძვლების გადასაღებად და შინაგანი ორგანოებიპირი. რენტგენის წყაროებს აქვთ შესანიშნავი თვისება: ისინი ასხივებენ მხოლოდ მაშინ, როდესაც მიმდებარე გაზი თბება გადახურებამდე. მაღალი ტემპერატურა. მაგრამ გაზის გასათბობად ასეთ ტემპერატურამდე, გრავიტაციული ველი უნდა იყოს ძალიან ძლიერი. ასეთ ველებს ფლობენ ჩამონგრეული ვარსკვლავები (თეთრი ჯუჯები, ნეიტრონული ვარსკვლავები და... შავი ხვრელები!). მაგრამ თუ თეთრ ჯუჯებს შეიძლება უშუალოდ დავაკვირდეთ, როგორ შეგვიძლია აღმოვაჩინოთ შავი ხვრელი? ასტრონომებმა ეს პრობლემაც გადაჭრეს. გამოდის, რომ თუ ჩამონგრეულ ვარსკვლავს მზის მასაზე ორჯერ მეტი აქვს, მაშინ ის შავი ხვრელის ყველაზე სავარაუდო კანდიდატია. ციური სხეულის მასის გაზომვა ყველაზე ადვილია, თუ ის არსებობს სხვასთან ტანდემში, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ორბირულ სისტემაში მისი ორბიტალური მოძრაობით. ასეთი ორობითი სისტემების ძიება, რომლებიც ასევე ასხივებენ რენტგენის სხივებს, წარმატებით დასრულდა. ასტრონომებმა აღმოაჩინეს ასეთი სისტემა თანავარსკვლავედში გოდოლის და დაადგინეს, რომ ერთ-ერთ კომპონენტს მაინც აქვს მასა, რომელიც აღემატება კრიტიკულ მასას, ე.ი. ორზე მეტი მზის მასა. თანავარსკვლავედი Cygnus საუკეთესოდ შეინიშნება ზაფხულში და შემოდგომაზე, როდესაც ის ჩანს პირდაპირ თავზე. ობიექტს ეწოდა Cygnus X-1 და არის პირველი შავი ხვრელის კანდიდატი ობიექტი. ის დედამიწიდან 6000 სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობს და შედგება ორი სხეულისგან: ჩვეულებრივი გიგანტური ვარსკვლავი დაახლოებით 20 მზის მასით და უხილავი ობიექტი 10 მზის მასით, რომელიც ასხივებს რენტგენის სხივებს. მაგრამ მაპატიეთ, თქვენ ამბობთ, როგორ შეიძლება ასხივოს შავი ხვრელი, თუ ჩვენ უბრალოდ ვთქვით, რომ ვერაფერი დატოვებს მას! დიახ, ეს ასეა, მაგრამ ფაქტია, რომ თავად შავი ხვრელი კი არ ასხივებს, არამედ მხოლოდ მატერია ხვდება შავ ხვრელზე. სწორედ დაცემის მატერიის გამოსხივებით შეგვიძლია შევაფასოთ შავი ხვრელის არსებობა.

ძლიერი გრავიტაციის მქონე შავი ხვრელი თავის კომპანიონს ართმევს მატერიის ნაწილს, თითქოს შთანთქავს მატერიას, რომელიც სპირალურად მიდის შავი ხვრელისკენ. რაც უფრო ახლოს არის მოპოვებული მატერია შავ ხვრელთან, მით უფრო თბება ის და, ბოლოს და ბოლოს, იწყებს გამოსხივებას რენტგენის დიაპაზონში, რომელსაც ავლენენ ხმელეთის გამოსხივების დეტექტორები. გრავიტაციული რადიუსის სიახლოვეს მიღწევისას (საიდანაც რადიაცია ჯერ კიდევ შეუძლია გაქცევა), გაზი თბება 10 მილიონ გრადუსამდე და ამ გაზის რენტგენის სიკაშკაშე ათასობითჯერ აღემატება მზის სიკაშკაშეს ყველა დიაპაზონში! რადიაციის ციმციმები ჩანს შავი ხვრელის ცენტრიდან არანაკლებ 200 კილომეტრში და მისი რეალური ზომა დაახლოებით 30 კილომეტრია. ასე რომ, შავი ხვრელები არსებობს და სინამდვილეში ისინი წარმოადგენენ სივრცე-დროის უკიდურესად შეკუმშულ რეგიონს (სიმარტივისთვის, სუპერ მკვრივი ბურთი), რომელსაც ვერანაირი რადიაცია ვერ დატოვებს. უნდა აღინიშნოს, რომ შავი ხვრელების უჩვეულო ბუნების გამო, მედია სპეკულირებს მათ უნარზე, შთანთქას გარემომცველი მატერია. დედამიწის მახლობლად გავლის შემდეგ, შავმა ხვრელმა შესაძლოა შეცვალოს დედამიწის ფორმა თავისი გრავიტაციით და დაიწყოს მისი მატერიის თავის შიგნით გაყვანა. მაგრამ ასეთი მოვლენა უკიდურესად ნაკლებად სავარაუდოა, მით უმეტეს, რომ, როგორც ითქვა, მათგან უახლოესი რამდენიმე ათასი სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობს. მაშასადამე, თუნდაც ვივარაუდოთ, რომ შავი ხვრელი მოულოდნელად მიემართება დედამიწისკენ, მას მხოლოდ რამდენიმე ათასი წლის შემდეგ მიაღწევს და ეს მიუხედავად იმისა, რომ ის სინათლის სიჩქარით მოძრაობს. ამ შემთხვევაში დაცული უნდა იყოს დედამიწისკენ ზუსტი ორიენტაციის პირობა, რომელიც ასეთ მანძილზე ყოველგვარ მნიშვნელობას კარგავს. ამიტომ, თან სრული ნდობაშეგვიძლია ვთქვათ, რომ კაცობრიობას შავი ხვრელიდან სიკვდილი არ ემუქრება... შავ ხვრელებზე საუბრისას ყოველთვის ვსაუბრობდით გარე დამკვირვებელზე, ე.ი. ცდილობდა შავი ხვრელის აღმოჩენას გარედან.

და რა დაემართება დამკვირვებელს, თუ ის მოულოდნელად აღმოჩნდება გრავიტაციული რადიუსის მეორე მხარეს, რომელსაც სხვაგვარად უწოდებენ მოვლენათა ჰორიზონტს. აქედან იწყება ყველაფერი საოცარი ქონებაშავი ხვრელები. ტყუილად არ არის ის, რომ შავ ხვრელებზე საუბრისას ყოველთვის ვახსენებდით დროს, უფრო ზუსტად სივრცე-დროს. აინშტაინის ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, რაც უფრო სწრაფად მოძრაობს სხეული, მით უფრო დიდი ხდება მისი მასა, მაგრამ რაც უფრო ნელა იწყება დრო! დაბალ სიჩქარეზე ნორმალურ პირობებში ეს ეფექტი შესამჩნევი არ არის, მაგრამ თუ სხეული ( კოსმოსური ხომალდი) მოძრაობს სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარით, შემდეგ მისი მასა იზრდება და დრო ნელდება! როდესაც სხეულის სიჩქარე უდრის სინათლის სიჩქარეს, მასა უსასრულობამდე მიდის და დრო ჩერდება! ამაზე მეტყველებს მკაცრი მათემატიკური ფორმულები. დავუბრუნდეთ შავ ხვრელს. წარმოვიდგინოთ ფანტასტიკური სიტუაცია, როდესაც ვარსკვლავური ხომალდი ასტრონავტებით უახლოვდება გრავიტაციულ რადიუსს ან მოვლენათა ჰორიზონტს. ნათელია, რომ მოვლენათა ჰორიზონტს ასე ეწოდა, რადგან ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ ნებისმიერ მოვლენას (საერთოდ რაიმეს დავაკვირდეთ) მხოლოდ ამ საზღვრამდე. რომ ამ საზღვრებს იქით ვერ ვაკვირდებით. თუმცა, გემის შიგნით ყოფნისას, რომელიც შავ ხვრელს უახლოვდება, ასტრონავტები ისევე იგრძნობენ თავს, როგორც ადრე, რადგან... მათი საათის მიხედვით, დრო "ნორმალურად" გაივლის. კოსმოსური ხომალდი მშვიდად გადაკვეთს მოვლენის ჰორიზონტს და გადავა. მაგრამ იმის გამო, რომ მისი სიჩქარე ახლოს იქნება სინათლის სიჩქარესთან, კოსმოსური ხომალდი სიტყვასიტყვით ერთ წამში მიაღწევს შავი ხვრელის ცენტრს.

გარე დამკვირვებლისთვის კი ხომალდი უბრალოდ მოვლენის ჰორიზონტზე გაჩერდება და იქ თითქმის სამუდამოდ დარჩება! ეს არის შავი ხვრელების კოლოსალური გრავიტაციის პარადოქსი. ბუნებრივი კითხვაა, დარჩებიან თუ არა ცოცხლები ასტრონავტები, რომლებიც უსასრულობაში მიდიან გარე დამკვირვებლის საათის მიხედვით. არა. და საქმე საერთოდ არ არის უზარმაზარ გრავიტაციაში, არამედ მოქცევის ძალებში, რომლებიც ასეთი პატარა და მასიური სხეულისთვის დიდად იცვლება მოკლე დისტანციებზე. ასტრონავტის სიმაღლით 1 მ 70 სმ, მოქცევის ძალები მის თავში გაცილებით ნაკლები იქნება, ვიდრე მის ფეხებთან და ის უბრალოდ მოწყვეტილი იქნება მოვლენის ჰორიზონტზე. ასე რომ, ჩვენ ვართ ზოგადი მონახაზიგავარკვიეთ რა არის შავი ხვრელები, მაგრამ აქამდე ჩვენ ვსაუბრობდით ვარსკვლავური მასის შავ ხვრელებზე. ამჟამად ასტრონომებმა აღმოაჩინეს სუპერმასიური შავი ხვრელები, რომელთა მასა შესაძლოა მილიარდი მზე იყოს! სუპერმასიური შავი ხვრელები თავისი თვისებებით არაფრით განსხვავდებიან მათი პატარა კოლეგებისგან. ისინი მხოლოდ ბევრად უფრო მასიურია და, როგორც წესი, განლაგებულია გალაქტიკების ცენტრებში - სამყაროს ვარსკვლავურ კუნძულებზე. ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში (ირმის ნახტომი) ასევე არის სუპერმასიური შავი ხვრელი. ასეთი შავი ხვრელების კოლოსალური მასა შესაძლებელს გახდის მათ ძებნას არა მხოლოდ ჩვენს გალაქტიკაში, არამედ დედამიწიდან და მზიდან მილიონობით და მილიარდობით სინათლის წლის მანძილზე მდებარე შორეული გალაქტიკების ცენტრებში. ევროპელმა და ამერიკელმა მეცნიერებმა ჩაატარეს სუპერმასიური შავი ხვრელების გლობალური ძიება, რომლებიც, თანამედროვე თეორიული გათვლებით, ყველა გალაქტიკის ცენტრში უნდა მდებარეობდნენ.

თანამედროვე ტექნოლოგიები შესაძლებელს ხდის ამ კოლაფსარების არსებობის აღმოჩენას მეზობელ გალაქტიკებში, მაგრამ მათგან ძალიან ცოტაა აღმოჩენილი. ეს ნიშნავს, რომ ან შავი ხვრელები უბრალოდ იმალება მკვრივ გაზსა და მტვრის ღრუბლებში გალაქტიკების ცენტრალურ ნაწილში, ან ისინი განლაგებულია სამყაროს უფრო შორეულ კუთხეებში. ასე რომ, შავი ხვრელების აღმოჩენა შესაძლებელია რენტგენის გამოსხივებით, რომელიც გამოიყოფა მათზე მატერიის აკრეციის დროს და ასეთი წყაროების აღწერის მიზნით, თანამგზავრები რენტგენის ტელესკოპებით ბორტზე გაუშვეს დედამიწის მახლობლად კოსმოსურ სივრცეში. რენტგენის სხივების წყაროების ძიებისას, ჩანდრასა და როსის კოსმოსურმა ობსერვატორიებმა აღმოაჩინეს, რომ ცა სავსე იყო ფონური რენტგენის გამოსხივებით, რომელიც მილიონჯერ უფრო კაშკაშა იყო ვიდრე ხილული გამოსხივება. ამ ფონური რენტგენის გამოსხივების დიდი ნაწილი ციდან უნდა მოდიოდეს შავი ხვრელებიდან. ჩვეულებრივ ასტრონომიაში არსებობს სამი სახის შავი ხვრელი. პირველი არის ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელები (დაახლოებით 10 მზის მასა). ისინი წარმოიქმნება მასიური ვარსკვლავებისგან, როდესაც თერმობირთვული საწვავი ამოიწურება. მეორე არის სუპერმასიური შავი ხვრელები გალაქტიკების ცენტრებში (მილიონიდან მილიარდამდე მზის მასით). და ბოლოს, სამყაროს სიცოცხლის დასაწყისში წარმოქმნილი პირველადი შავი ხვრელები, რომელთა მასები მცირეა (დიდი ასტეროიდის მასის მიხედვით). ამრიგად, შავი ხვრელის შესაძლო მასების დიდი დიაპაზონი შეუვსებელი რჩება. მაგრამ სად არის ეს ხვრელები? სივრცის რენტგენის სხივებით შევსება, თუმცა მათ არ სურთ თავიანთი ნამდვილი „სახის“ ჩვენება. მაგრამ იმისათვის, რომ ავაშენოთ ფონური რენტგენის გამოსხივებისა და შავი ხვრელების კავშირის მკაფიო თეორია, აუცილებელია ვიცოდეთ მათი რაოდენობა. ამ დროისთვის კოსმოსურმა ტელესკოპებმა მხოლოდ ამოცნობა შეძლეს არა დიდი რიცხვისუპერმასიური შავი ხვრელები, რომელთა არსებობა დადასტურებულად შეიძლება ჩაითვალოს. არაპირდაპირი ნიშნებიშესაძლებელს ხდის ფონური გამოსხივებაზე პასუხისმგებელი დაკვირვებული შავი ხვრელების რიცხვის 15%-მდე გაზრდას. უნდა ვივარაუდოთ, რომ დარჩენილი სუპერმასიური შავი ხვრელები უბრალოდ იმალებიან მტვრის ღრუბლების სქელ ფენებს მიღმა, რომლებიც გადასცემენ მხოლოდ მაღალი ენერგიის რენტგენის სხივებს ან ძალიან შორს არიან დაფიქსირებული. თანამედროვე საშუალებებიდაკვირვებები.

სუპერმასიური შავი ხვრელი (გარდამო) M87 გალაქტიკის ცენტრში (რენტგენის გამოსახულება). მოვლენის ჰორიზონტიდან ამოფრქვევა (ჭეტი) ჩანს. სურათი www.college.ru/astronomy-დან

ფარული შავი ხვრელების პოვნა თანამედროვე რენტგენის ასტრონომიის ერთ-ერთი მთავარი ამოცანაა. ამ სფეროში ბოლოდროინდელი მიღწევები, რომლებიც დაკავშირებულია ჩანდრას და როსის ტელესკოპების გამოყენებით კვლევებთან, მოიცავს მხოლოდ დაბალი ენერგიის რენტგენის დიაპაზონს - დაახლოებით 2000-20,000 ელექტრონ ვოლტს (შედარებისთვის, ოპტიკური გამოსხივების ენერგია დაახლოებით 2 ელექტრონია). ვოლტი). ამ კვლევებში მნიშვნელოვანი ცვლილებები შეიძლება შეიტანოს ევროპულმა კოსმოსურმა ტელესკოპმა Integral-მა, რომელსაც შეუძლია შეაღწიოს რენტგენის გამოსხივების ჯერ კიდევ არასაკმარისად შესწავლილ რეგიონში 20,000–300,000 ელექტრონ ვოლტის ენერგიით. ამ ტიპის რენტგენის შესწავლის მნიშვნელობა იმაში მდგომარეობს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ცის რენტგენის ფონს აქვს დაბალი ენერგია, ამ ფონზე ჩნდება გამოსხივების მრავალი მწვერვალი (წერტილი) დაახლოებით 30000 ელექტრონ-ვოლტის ენერგიით. მეცნიერები ჯერ კიდევ აფარებენ თავს ამ მწვერვალების გამომწვევზე და ინტეგრალი არის პირველი საკმარისად მგრძნობიარე ტელესკოპი, რომ აღმოაჩინოს ასეთი რენტგენის წყაროები. ასტრონომების აზრით, მაღალი ენერგიის სხივები წარმოქმნის ეგრეთ წოდებულ კომპტონის სისქის ობიექტებს, ანუ სუპერმასიურ შავ ხვრელებს, რომლებიც დაფარულია მტვრის გარსით. კომპტონის ობიექტები პასუხისმგებელნი არიან რენტგენის მწვერვალებზე 30000 ელექტრონ ვოლტზე ფონური გამოსხივების ველში.

მაგრამ, კვლევის გაგრძელების შემდეგ, მეცნიერები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ კომპტონის ობიექტები შეადგენენ შავი ხვრელების რაოდენობის მხოლოდ 10%-ს, რომლებმაც უნდა შექმნან მაღალი ენერგიის მწვერვალები. ეს სერიოზული დაბრკოლებაა შემდგომი განვითარებათეორიები. მაშ, დაკარგული რენტგენის სხივები კომპტონის სისქით კი არ არის მოწოდებული, არამედ ჩვეულებრივი სუპერმასიური შავი ხვრელებით? მერე რა შეიძლება ითქვას მტვრის ფარდებზე დაბალი ენერგიის რენტგენისთვის? პასუხი, როგორც ჩანს, მდგომარეობს იმაში, რომ ბევრ შავ ხვრელს (კომპტონის ობიექტს) ჰქონდა საკმარისი დრო, რომ შთანთქას ყველა აირი და მტვერი, რომელიც მათ გარს ეცვა, მაგრამ მანამდე მათ ჰქონდათ შესაძლებლობა გამოეცხადებინათ თავი მაღალი ენერგიის რენტგენის სხივებით. მთელი ნივთიერების მოხმარების შემდეგ, ასეთ შავ ხვრელებს აღარ შეეძლოთ რენტგენის სხივების გამომუშავება მოვლენის ჰორიზონტზე. ცხადი ხდება, რატომ შეუძლებელია ამ შავი ხვრელების აღმოჩენა და შესაძლებელი ხდება მათ მივაწეროთ ფონური გამოსხივების დაკარგული წყაროები, რადგან მიუხედავად იმისა, რომ შავი ხვრელი აღარ ასხივებს, მანამდე შექმნილი რადიაცია აგრძელებს სამყაროში მოგზაურობას. თუმცა, შესაძლებელია, რომ დაკარგული შავი ხვრელები უფრო იმალება, ვიდრე ასტრონომები ხვდებიან, რაც იმას ნიშნავს, რომ მხოლოდ იმიტომ, რომ ჩვენ მათ არ ვხედავთ, არ ნიშნავს რომ ისინი იქ არ არიან. უბრალოდ ჯერ არ გვაქვს საკმარისი დაკვირვების ძალა მათი დასანახად. იმავდროულად, NASA-ს მეცნიერები გეგმავენ ფარული შავი ხვრელების ძიების გაფართოებას სამყაროში. მათი აზრით, სწორედ აქ მდებარეობს აისბერგის წყალქვეშა ნაწილი. რამდენიმე თვის განმავლობაში კვლევა Swift-ის მისიის ფარგლებში განხორციელდება. ღრმა სამყაროში შეღწევა გამოავლენს ფარულ შავ ხვრელებს, იპოვის გამოტოვებულ რგოლს ფონის რადიაციასთან და ნათელს მოჰფენს მათ საქმიანობას სამყაროს ადრეულ ეპოქაში.

დამატება

შავი ხვრელების დათვლა დაიწყო

ცა გამა სხივებში (წერტილები მიუთითებს გამა გამოსხივების წყაროებზე). სურათი http://www.esa.int/-დან

შავი ხვრელებიდან ყველაზე დიდი სუპერმასიურია, რომლებიც მილიონობით მილიარდჯერ აღემატება მზის მასას და თითოეული მათგანი მდებარეობს გალაქტიკების უმეტესობის ცენტრში. ამ გრავიტაციულ მონსტრებს უზარმაზარი „მადა“ აქვთ. სულ უფრო იზრდება მათი მასა, მათ უკვე შთანთქავენ მიმდებარე მატერიას მილიონობით მზის "ჯამამდე", მაგრამ ჯერ არ არიან გაჯერებული და აგრძელებენ ფორმირებას შემდგომში. შავი ხვრელის მუდმივ მენიუში შედის: გაზი, მტვერი, პლანეტები და ვარსკვლავები, მაგრამ ხანდახან კოლაფსის მიმდევრები თავს უფლებას აძლევენ „დელიკატესებით“ მიირთვან. დესერტად შავ ხვრელებს ურჩევნიათ კომპაქტური მასიური ობიექტები, როგორიცაა ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელები, ნეიტრონული ვარსკვლავები და თეთრი ჯუჯები, რომლებიც შემთხვევით მოხვდებიან სუპერმასიური ობიექტის გრავიტაციულ ველში. სწორედ ეს ობიექტები ასხივებენ სამყაროს ყველაზე ხმამაღალ ყვირილს რენტგენისა და გამა-სხივების დიაპაზონში, როდესაც შავი ხვრელი მათზე „დღესასწაულობს“. როგორც ჩანს, საკმარისია ორბიტაზე გამა-სხივების დეტექტორებით კოსმოსური ტელესკოპის გაშვება და შავი ხვრელების გამა-სხივების აფეთქებების წარმატებული ძებნა, რითაც ყველა ასეთი ობიექტი ხელახლა ჩაიწერება. ამ მიზნით, 2002 წლის ბოლოს, ორბიტაზე გაუშვა ESA კოსმოსური სააგენტოს ინტეგრალური თანამგზავრი, რომელსაც შეეძლო ცის დათვალიერება გამა დიაპაზონში. მაგრამ აქაც სამყარო აიძულებს მეცნიერებს ეკლებში გასეირნება.

ვინაიდან მთელი ცა სავსეა გამა-გამოსხივების ფონური გამოსხივებით, ეს ართულებს სუსტი გამა გამოსხივების გამოვლენას ძალიან შორეული წყაროებიდან, რითაც არ აფასებს შავი ხვრელების რეალურ რაოდენობას, რაც გავლენას ახდენს კოსმოლოგიური თეორიების მართებულობაზე. ამ დაბრკოლების გადასაჭრელად, საერთაშორისო გუნდმა, მათ შორის რუსი მეცნიერები ევგენი ჩურაზოვი და რაშიდ სუნიაევი კოსმოსური კვლევითი ინსტიტუტიდან, შესთავაზა ინტეგრალის ინსტრუმენტების დაკალიბრება ფონური გამა გამოსხივების დონის გათვალისწინებით. ამისათვის მათ გადაწყვიტეს ინტეგრალური გამოსხივების მიმღები დედამიწისკენ გაემართათ, რომელიც „თავის სხეულთან ერთად“ დაფარავს ცის ზოგად ფონს. ეს მოვლენა ძალიან სარისკო იყო დედამიწის სიკაშკაშის გამო ოპტიკურ დიაპაზონში მოქმედი ინტრეგალი მოწყობილობებისთვის. კოსმოსური ობსერვატორიის ოპტიკა შეიძლება „დაბრმავდეს“, რადგან... მორგებულია შორეულ კოსმოსში, რომელიც სიდიდის რამდენიმე რიგით სუსტია, ვიდრე ახლომდებარე პლანეტა. მაგრამ მეცნიერებმა ჩაატარეს ექსპერიმენტი "დაკარგვის" გარეშე და რისკი გამართლდა. ბუნებრივი გამოსხივების ფარის გამოყენებით, ასტრონომებმა გაზომეს შემომავალი გამოსხივების დონე და შეადარეს მიღებული დაკვირვების ჩანაწერები ადრინდელებთან. ამან შესაძლებელი გახადა გამოსხივების „ნულოვანი“ წერტილის პოვნა, საიდანაც ახლა წაკითხვა მოხდება მიღებული ახალი მონაცემების გაანალიზებისას. ამრიგად, ზოგადი გამა-სხივების ფონის გამორიცხვით, მკვლევარები შეძლებენ უფრო ზუსტად დაადგინონ შავი ხვრელების მდებარეობა, გაარკვიონ მათი რაოდენობა და განაწილება სივრცეში. ინტეგრალის გაშვებამდე მხოლოდ რამდენიმე ათეული ობიექტი იყო დაფიქსირებული გამა სხივების დიაპაზონში. დღემდე, ამ კოსმოსური ტელესკოპის დახმარებით შესაძლებელი გახდა ჩვენს გალაქტიკაში 300 ინდივიდუალური წყაროს და სხვა გალაქტიკების 100-მდე "ყველაზე კაშკაშა" შავი ხვრელის პოვნა. მაგრამ ეს მხოლოდ აისბერგის მწვერვალია. ასტრონომები დარწმუნებულნი არიან, რომ არსებობს ათობით მილიონი შავი ხვრელი, რომელთა რადიაცია ერწყმის ფონს. ყველა მათგანი ინტერგრალმა უნდა აღმოაჩინოს, რაც შესაძლებელს გახდის იდეალური წესრიგის დამყარებას კოსმოლოგიურ თეორიებში.

საინტერესო ფაქტები შავი ხვრელების ცხოვრებიდან

მხატვრის შთაბეჭდილება შავმა ხვრელმა შთანთქა ვარსკვლავი. სურათი: NASA/JPL

ზოგიერთი შავი ხვრელი უფრო აქტიურია, ვიდრე მათი მშვიდი მეზობლები. აქტიური შავი ხვრელები შთანთქავენ გარემომცველ მატერიას და თუკი მიფრინავს „გაუფრთხილებელი“ ვარსკვლავი გრავიტაციის ფრენაში მოხვდება, მას აუცილებლად „შეჭამენ“ ყველაზე ბარბაროსული გზით (დაიგლეჯენ). შთანთქმის მასალა, რომელიც ხვდება შავ ხვრელში, თბება უზარმაზარ ტემპერატურამდე და განიცდის აფეთქებას გამა, რენტგენის და ულტრაიისფერი დიაპაზონში. ასევე არის სუპერმასიური შავი ხვრელი ირმის ნახტომის ცენტრში, მაგრამ მისი შესწავლა უფრო რთულია, ვიდრე მეზობელი ან თუნდაც შორეული გალაქტიკების ხვრელები. ეს გამოწვეულია გაზისა და მტვრის მკვრივი კედლის გამო, რომელიც დგას ჩვენი გალაქტიკის ცენტრის გზაზე, რადგან მზის სისტემა თითქმის გალაქტიკური დისკის კიდეზე მდებარეობს. აქედან გამომდინარე, შავი ხვრელის აქტივობაზე დაკვირვება გაცილებით ეფექტურია იმ გალაქტიკებში, რომელთა ბირთვები აშკარად ჩანს. 4 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე მდებარე ერთ-ერთ შორეულ გალაქტიკაზე, რომელიც მდებარეობდა ბუტესის თანავარსკვლავედში, ასტრონომებმა პირველად შეძლეს თვალყური ადევნონ ზემასიური შავი ხვრელის მიერ ვარსკვლავის შთანთქმის პროცესს დასაწყისიდან თითქმის ბოლომდე. . ათასობით წლის განმავლობაში, ეს გიგანტური კოლაფსარი მშვიდად და მშვიდად ისვენებდა უსახელო ელიფსური გალაქტიკის ცენტრში, სანამ ერთ-ერთმა ვარსკვლავმა გაბედა მასთან საკმარისად მიახლოება.

შავი ხვრელის ძლიერმა გრავიტაციამ ვარსკვლავი დაარღვია. მატერიის კოლტებმა შავ ხვრელზე ცვენა დაიწყო და მოვლენის ჰორიზონტზე მიღწევის შემდეგ, ულტრაიისფერი დიაპაზონში კაშკაშა აფეთქდა. ეს აფეთქებები NASA-ს ახალმა Galaxy Evolution Explorer კოსმოსურმა ტელესკოპმა დააფიქსირა, რომელიც ცას ულტრაიისფერ შუქზე სწავლობს. ტელესკოპი დღესაც განაგრძობს გამორჩეული ობიექტის ქცევაზე დაკვირვებას, რადგან შავი ხვრელის კვება ჯერ არ დასრულებულა და ვარსკვლავის ნაშთები დროისა და სივრცის უფსკრულში ვარდნას განაგრძობენ. ასეთ პროცესებზე დაკვირვება საბოლოოდ დაგვეხმარება უკეთ გავიგოთ, თუ როგორ ვითარდებიან შავი ხვრელები მათ მასპინძელ გალაქტიკებთან ერთად (ან, პირიქით, გალაქტიკები ვითარდებიან მშობელ შავ ხვრელთან ერთად). ადრინდელი დაკვირვებები მიუთითებს იმაზე, რომ ასეთი ექსცესები არ არის იშვიათი სამყაროში. მეცნიერებმა გამოთვალეს, რომ საშუალოდ, ვარსკვლავს ტიპიური გალაქტიკის სუპერმასიური შავი ხვრელი ყოველ 10 000 წელიწადში ერთხელ შთანთქავს, მაგრამ რადგან გალაქტიკების დიდი რაოდენობაა, ვარსკვლავების შთანთქმა ბევრად უფრო ხშირად შეიძლება შეინიშნოს.

მულტიმედიური ვიდეო ამ თემაზე. შავი ხვრელები, ჭავლები და კვაზარები, ფილმის ფაილი (mov, 8.3Mb, 71 sec) შავი ხვრელები იმდენად მკვრივი და მძიმეა, რომ ვერაფერი - სინათლეც კი - ვერ გაქცევა მისგან. ეს ობიექტები ძალიან იდუმალია. შავ ხვრელებს შეუძლიათ მოიხმარონ მიმდებარე გაზი და ვარსკვლავები. ისინი გვხვდება გალაქტიკებისა და კვაზარების ცენტრებში და შეუძლიათ შექმნან მძლავრი, მაღალი ენერგიის ჭავლები სპირალური დისკებიდან, რომლებიც გარს აკრავს მათ. ამ ვიდეოში ნაჩვენებია შავ ხვრელების, ჭავლებისა და კვაზარების დაკვირვებები. შავი ხვრელის სქემატური გამოსახულება (35.2 Kb, ფოტო)

შავი ხვრელები, ალბათ, ყველაზე იდუმალი და იდუმალი ასტრონომიული ობიექტებია ჩვენს სამყაროში; მათი აღმოჩენის დღიდან მათ მიიპყრეს მეცნიერთა ყურადღება და აღაგზნებენ სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლების ფანტაზიას. რა არის შავი ხვრელები და რას წარმოადგენენ ისინი? შავი ხვრელები არის გადაშენებული ვარსკვლავები, მათი ფიზიკური მახასიათებლების გამო, რომლებსაც აქვთ ასეთი მაღალი სიმკვრივისდა ისეთი ძლიერი გრავიტაცია, რომ სინათლეც კი მათ მიღმა ვერ გაიქცევა.

შავი ხვრელების აღმოჩენის ისტორია

პირველად, შავი ხვრელების თეორიული არსებობა, მათ რეალურ აღმოჩენამდე დიდი ხნით ადრე, შემოგვთავაზა ვიღაც დ.მიშელმა (ინგლისელი მღვდელი იორკშირიდან, რომელიც თავისუფალ დროს ასტრონომიით არის დაინტერესებული) ჯერ კიდევ 1783 წელს. მისი გამოთვლებით, თუ ჩვენსას ავიღებთ და შევკუმშავთ (თანამედროვე კომპიუტერულ ენაზე, დაარქივებთ) 3 კმ რადიუსზე, ისეთი დიდი (უბრალოდ უზარმაზარი) გრავიტაციული ძალა წარმოიქმნება, რომ სინათლეც კი ვერ დატოვებს მას. . ასე გაჩნდა „შავი ხვრელის“ ცნება, თუმცა სინამდვილეში ის სულაც არ არის შავი; ჩვენი აზრით, ტერმინი „ბნელი ხვრელი“ უფრო შესაფერისი იქნებოდა, რადგან სწორედ სინათლის არარსებობაა.

მოგვიანებით, 1918 წელს, დიდი მეცნიერი ალბერტ აინშტაინი წერდა შავი ხვრელების საკითხზე ფარდობითობის თეორიის კონტექსტში. მაგრამ მხოლოდ 1967 წელს, ამერიკელი ასტროფიზიკოსის ჯონ უილერის ძალისხმევით, შავი ხვრელების კონცეფციამ საბოლოოდ მოიპოვა ადგილი აკადემიურ წრეებში.

როგორც არ უნდა იყოს, დ.მიშელი, ალბერტ აინშტაინი და ჯონ უილერი თავიანთ ნამუშევრებში ვარაუდობდნენ ამ იდუმალი ციური ობიექტების მხოლოდ თეორიულ არსებობას კოსმოსში, მაგრამ შავი ხვრელების ნამდვილი აღმოჩენა მოხდა 1971 წელს, სწორედ მაშინ მოხდა ისინი. პირველად შენიშნეს ტელესკოპში.

ასე გამოიყურება შავი ხვრელი.

როგორ წარმოიქმნება შავი ხვრელები სივრცეში

როგორც ასტროფიზიკიდან ვიცით, ყველა ვარსკვლავს (მათ შორის ჩვენს მზეს) აქვს საწვავის შეზღუდული მარაგი. და მიუხედავად იმისა, რომ ვარსკვლავის სიცოცხლე შეიძლება გაგრძელდეს მილიარდობით სინათლის წელიწადი, ადრე თუ გვიან საწვავის ეს პირობითი მარაგი მთავრდება და ვარსკვლავი "გაქრება". ვარსკვლავის „გაქრობის“ პროცესს თან ახლავს ინტენსიური რეაქციები, რომლის დროსაც ვარსკვლავი განიცდის მნიშვნელოვან ტრანსფორმაციას და, მისი ზომის მიხედვით, შეიძლება გადაიქცეს თეთრ ჯუჯად, ნეიტრონულ ვარსკვლავად ან შავ ხვრელად. უფრო მეტიც, ყველაზე დიდი ვარსკვლავები, წარმოუდგენლად შთამბეჭდავი ზომით, ჩვეულებრივ შავ ხვრელად იქცევა - ამ ყველაზე წარმოუდგენელი ზომების შეკუმშვის გამო, ახლად წარმოქმნილი შავი ხვრელის მასა და მიზიდულობის ძალის მრავალჯერადი ზრდა ხდება, რომელიც იქცევა შავ ხვრელად. ერთგვარი გალაქტიკური მტვერსასრუტი - შთანთქავს ყველაფერს და ყველას მის გარშემო.

შავი ხვრელი შთანთქავს ვარსკვლავს.

პატარა შენიშვნა - ჩვენი მზე, გალაქტიკური სტანდარტებით, სულაც არ არის დიდი ვარსკვლავი და მისი გადაშენების შემდეგ, რომელიც დაახლოებით რამდენიმე მილიარდ წელიწადში მოხდება, ის დიდი ალბათობით არ გადაიქცევა შავ ხვრელად.

მაგრამ მოდით ვიყოთ გულწრფელი თქვენთან - დღეს მეცნიერებმა ჯერ კიდევ არ იციან შავი ხვრელის წარმოქმნის ყველა სირთულე; უდავოდ, ეს არის უკიდურესად რთული ასტროფიზიკური პროცესი, რომელიც თავისთავად შეიძლება გაგრძელდეს მილიონობით სინათლის წელიწადს. მიუხედავად იმისა, რომ ამ მიმართულებით წინსვლა შესაძლებელია, შეიძლება აღმოჩნდეს ეგრეთ წოდებული შუალედური შავი ხვრელების, ანუ გადაშენების მდგომარეობაში მყოფი ვარსკვლავების აღმოჩენა და შემდგომი შესწავლა, რომლებშიც შავი ხვრელების წარმოქმნის აქტიური პროცესი მიმდინარეობს. სხვათა შორის, მსგავსი ვარსკვლავი ასტრონომებმა 2014 წელს სპირალური გალაქტიკის მკლავში აღმოაჩინეს.

რამდენი შავი ხვრელია სამყაროში?

თანამედროვე მეცნიერების თეორიების თანახმად, ჩვენს გალაქტიკაში შეიძლება იყოს ასობით მილიონამდე შავი ხვრელი. არანაკლებ ისინი შეიძლება იყოს ჩვენს მეზობელ გალაქტიკაში, რომელზედაც არაფერია გასაფრენი ჩვენი ირმის ნახტომიდან - 2,5 მილიონი სინათლის წელი.

შავი ხვრელის თეორია

მიუხედავად უზარმაზარი მასისა (რომელიც ასობით ათასი ჯერ აღემატება ჩვენი მზის მასას) და მიზიდულობის წარმოუდგენელი სიძლიერის, ტელესკოპით შავი ხვრელების დანახვა ადვილი არ იყო, რადგან ისინი საერთოდ არ ასხივებენ სინათლეს. მეცნიერებმა შავი ხვრელის შემჩნევა მხოლოდ მისი "კვების" მომენტში მოახერხეს - სხვა ვარსკვლავის შთანთქმა, ამ მომენტში ჩნდება დამახასიათებელი გამოსხივება, რომლის დაკვირვებაც უკვე შესაძლებელია. ამრიგად, შავი ხვრელის თეორიამ იპოვა რეალური დადასტურება.

შავი ხვრელების თვისებები

შავი ხვრელის მთავარი თვისება არის მისი წარმოუდგენელი გრავიტაციული ველები, რომლებიც არ აძლევენ საშუალებას მიმდებარე სივრცე და დრო დარჩეს ჩვეულ მდგომარეობაში. დიახ, სწორად გსმენიათ, შავ ხვრელში დრო ჩვეულებრივზე ბევრჯერ ნელა გადის და იქ რომ ყოფილიყავით, მაშინ როცა დაბრუნდით (რა თქმა უნდა, თუ გაგიმართლათ), გაგიკვირდებათ, რომ შეამჩნევდით, რომ საუკუნეები გავიდა. დედამიწაზე და თქვენ არც კი დაბერებულხართ დროულად. მართალია, სიმართლე რომ ვთქვათ, შავ ხვრელში რომ იყოთ, ძნელად გადარჩებოდით, რადგან იქ მიზიდულობის ძალა ისეთია, რომ ნებისმიერი მატერიალური ობიექტი უბრალოდ დაიშლება, ნაწილებად კი არა, ატომებად.

მაგრამ თუ შავ ხვრელთან ახლოსაც კი იყავით, მისი გრავიტაციული ველის გავლენის ქვეშ, ასევე გაგიჭირდებათ, რადგან რაც უფრო მეტად ეწინააღმდეგებით მის გრავიტაციას, ცდილობთ გაფრინდეთ, მით უფრო სწრაფად ჩავარდებით მასში. ამ ერთი შეხედვით პარადოქსის მიზეზი არის გრავიტაციული მორევის ველი, რომელსაც ყველა შავი ხვრელი ფლობს.

რა მოხდება, თუ ადამიანი შავ ხვრელში მოხვდება

შავი ხვრელების აორთქლება

ინგლისელმა ასტრონომმა ს.ჰოკინგმა აღმოაჩინა საინტერესო ფაქტი: შავი ხვრელები აორთქლებასაც ასხივებენ. მართალია, ეს ეხება მხოლოდ შედარებით მცირე მასის ხვრელებს. მათ ირგვლივ ძლიერი გრავიტაცია წარმოშობს ნაწილაკებისა და ანტინაწილაკების წყვილს, ერთ-ერთი წყვილი ხვრელით იჭრება, მეორე კი გარეთ გამოიდევნება. ამრიგად, შავი ხვრელი ასხივებს მყარ ანტინაწილაკებს და გამა-სხივებს. ამ აორთქლებას ან გამოსხივებას შავი ხვრელიდან ეწოდა მეცნიერის სახელი, რომელმაც აღმოაჩინა - "ჰოკინგის რადიაცია".

ყველაზე დიდი შავი ხვრელი

შავი ხვრელის თეორიის თანახმად, თითქმის ყველა გალაქტიკის ცენტრში არის უზარმაზარი შავი ხვრელები, რომელთა მასა რამდენიმე მილიონიდან რამდენიმე მილიარდამდე მზის მასითაა. და შედარებით ცოტა ხნის წინ, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს დღეს ცნობილი ორი უდიდესი შავი ხვრელი; ისინი განლაგებულია ორში ახლომდებარე გალაქტიკები: NGC 3842 და NGC 4849.

NGC 3842 არის ყველაზე კაშკაშა გალაქტიკა ლომის თანავარსკვლავედში, რომელიც მდებარეობს ჩვენგან 320 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე. მის ცენტრში არის უზარმაზარი შავი ხვრელი, რომლის წონაა 9,7 მილიარდი მზის მასა.

NGC 4849, გალაქტიკა კომის გროვაში, ჩვენგან 335 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე, ამაყობს ისეთივე შთამბეჭდავი შავი ხვრელით.

ამ გიგანტური შავი ხვრელების გრავიტაციული ველი, ან აკადემიური თვალსაზრისით, მათი მოვლენათა ჰორიზონტი, დაახლოებით 5-ჯერ აღემატება მანძილს მზიდან ! ასეთი შავი ხვრელი შეჭამს ჩვენს მზის სისტემადა არც დავხრჩობდი.

ყველაზე პატარა შავი ხვრელი

მაგრამ შავი ხვრელების უზარმაზარ ოჯახში ასევე არის ძალიან მცირე წარმომადგენლები. ასე რომ, ყველაზე ჯუჯა შავი ხვრელი, რომელიც მეცნიერებმა აღმოაჩინეს ამჟამადმისი მასა მხოლოდ 3-ჯერ აღემატება ჩვენი მზის მასას. სინამდვილეში, ეს არის თეორიული მინიმუმი, რომელიც საჭიროა შავი ხვრელის ფორმირებისთვის; ეს ვარსკვლავი ოდნავ პატარა რომ ყოფილიყო, ხვრელი არ წარმოიქმნებოდა.

შავი ხვრელები კანიბალები არიან

დიახ, არის ასეთი ფენომენი, როგორც ზემოთ დავწერეთ, შავი ხვრელები არის ერთგვარი „გალაქტიკური მტვერსასრუტები“, რომლებიც შთანთქავენ ყველაფერს მათ გარშემო, მათ შორის... სხვა შავ ხვრელებსაც. ცოტა ხნის წინ, ასტრონომებმა აღმოაჩინეს, რომ ერთი გალაქტიკის შავ ხვრელს სხვა გალაქტიკის კიდევ უფრო დიდი შავი ხვრელი ჭამდა.

• ზოგიერთი მეცნიერის ჰიპოთეზის თანახმად, შავი ხვრელები არა მხოლოდ გალაქტიკური მტვერსასრუტებია, რომლებიც ყველაფერს იწოვენ საკუთარ თავში, არამედ გარკვეულ პირობებში მათ შეუძლიათ თავად წარმოქმნან ახალი სამყარო.
• შავი ხვრელები დროთა განმავლობაში აორთქლდებიან. ზემოთ დავწერეთ, რომ ინგლისელმა მეცნიერმა სტივენ ჰოკინგმა აღმოაჩინა, რომ შავ ხვრელებს აქვთ რადიაციის თვისება და გარკვეული პერიოდის შემდეგ, როდესაც ირგვლივ არაფერი დარჩება შთანთქმის, შავი ხვრელი დაიწყებს უფრო მეტად აორთქლებას, სანამ დროთა განმავლობაში არ იძლევა მთელი მისი მასა მიმდებარე სივრცეში. თუმცა ეს მხოლოდ ვარაუდია, ჰიპოთეზა.
• შავი ხვრელები ანელებენ დროს და ახშობენ სივრცეს. ჩვენ უკვე დავწერეთ დროის გაფართოების შესახებ, მაგრამ შავი ხვრელის პირობებში სივრცეც მთლიანად მოხრილი იქნება.
• შავი ხვრელები ზღუდავენ ვარსკვლავების რაოდენობას სამყაროში. კერძოდ, მათი გრავიტაციული ველები ხელს უშლის კოსმოსში გაზის ღრუბლების გაციებას, საიდანაც, როგორც ცნობილია, ახალი ვარსკვლავები იბადებიან.

შავი ხვრელები Discovery Channel-ზე, ვიდეო

და ბოლოს, გთავაზობთ საინტერესო სამეცნიერო დოკუმენტურ ფილმს შავი ხვრელების შესახებ Discovery Channel-იდან