Fekete lyuk

Szimulált kép egy fekete lyuk.
Ez nem rakétatudomány, hanem ...
Csillagászat
link =: kategória:
A végső határ
A szakadék hátranéz
- Csak vázlat -
Ez a cikk csak a téma rövid leírása, és nem célja teljes magyarázat megadása.
Nézze meg a „lásd még” vagy a „referenciák” részt vagy a Wikipédiát cikk további részletekért.


Vad tengeri hullámok, habozzák habukat; vándor csillagok, akik számára a legsötétebb sötétséget örökre fenntartották.
- Júdás 1:13

NAK NEK fekete lyuk egy csillagászati test olyan sűrű, hogy a menekülési sebesség nagyobb, mint a fénysebesség . Az új fekete lyukak előállításának legtöbb mechanizmusa egy hatalmas csillag mag összeomlása, amely legalább kb. a Nap tömegének háromszorosa, bár más mechanizmusok, például két neutroncsillag egyesülése is lehetséges. A fekete lyukak egyesülhetnek és szupermasszív fekete lyukakat hozhatnak létre, amelyek a galaxisok sűrű középső régióiban találhatók. Hosszú elméleti elgondolásnak tekinthető tudományos konszenzus az volt, hogy a fekete lyukak léteznek a több kutatási irányból származó kényszerítő közvetett bizonyítékok miatt: akkréciós lemez spektroszkópia, csillag pályák és gravitációs hullámok észlelése egy fekete lyuk összeolvadásából, egészen addig, amíg az egyiket végül áprilisban leképezték 2019 (lásd a lenti képet) és a fennmaradó kétségek végül eloszlottak. Régebbi források továbbra is pusztán hipotetikus tárgyakként hivatkozhatnak a fekete lyukakra.

Míg az asztrofizikai bizonyítékok alátámasztják a fekete lyukak létezését, vagy legalábbis valami olyasmit, amely pontosan úgy viselkedik, elméletileg a fekete lyukak paradox tárgyak, és rengeteg elméleti vitát hoznak létre, amelyek szabadon összetéveszthetők létük asztrofizikai valóságával. Még fizikusok is hibásak abban, hogy nem bizonyított vagy megvalósíthatatlanul nehezen bizonyítható állításokat tartalmaznak spekulációk. Az általános relativitáselmélet lényegében azt jósolja, hogy nem tudja megjósolni, mi történik a fekete lyuk közepén. GR szerint egy végtelenül sűrű szingularitás alakulna ki. De ha a kvantumfizika érvényes, ilyen tárgy nem létezhet; fizikai méretének kell lennie, még akkor is, ha rendkívül kicsi. Ezt az összeférhetetlenséget a kvantum gravitáció . Stephen Hawking azt jósolta, hogy a fekete lyukak nagyon halvány sugárzást (Hawking-sugárzást) bocsátanak ki a kvantumhatások miatt. A fekete lyuk információs paradoxona az, hogy nem találtak matematikailag szigorú módszert a fekete lyukba eső információk és a Hawkingi sugárzásba ágyazott információk összefüggésére. Hawking által javasolt megoldás arra késztette, hogy hirdesse, hogy „fekete lyukak nem léteznek”, ami nem így van; ez csak nagyon technikai értelemben igaz, csak a fizikusok tudják értékelni. Senki sem oldotta meg a paradoxont. Nobel-díjak várhatók bárkinek, aki megteszi.

Az ilyen extrém tulajdonságokkal rendelkező tárgyak azonban az áltudósok különböző fajtáit is vonzották. Például Nassim Haramein azt állítja, hogy megoldotta a kvantum gravitációt „Resonance Project” -jében. Kényelmesen a megoldás Osiris egyiptomi templomához is csatlakozik, Én Ching , Kabala és gabonakörök . Ez az emberekéakarnimarhaság-detektorokat indítanak el, hogy megkíméljék a szakértőket attól, hogy megpróbálják boncolgatni a szarukat.

Tartalom

Létezés és kialakulás

A fekete lyuk első igazi képe, amelyet az Event Horizon Telescope készített.

A mi és a legtöbb más galaxisunk középpontjában olyan fekete lyukak vannak, amelyek nagysága ezer-milliárd naptömeg. Ezeket az óriási központi tömeg okozta tömörítés hozhatta létre csillagok kölcsönösen vonzzák egymást, amíg a gravitáció meghaladta a sugárzás nyomás. Ezekszupermasszíva fekete lyukak olyan gravitációs erővel bírnak, hogy a körülöttük szorosan keringő csillagok valódi mozgására gyakorolt ​​hatásuk (könnyen - megfelelő felszereléssel) kimutatható.

A fekete lyukak úgy képzelődtek, hogy nagy csillagtárgyak összeomlása révén keletkeznek, amikor az objektum gravitációja eléggé nagyobb lesz, mint a sugárzási nyomás, vagy a belső (felrobbanó) szupernóvák hatalmas nyomóerői által.



Akkor már feltételezett hogy fekete lyukak keletkezhettek a vagy annak idején Nagy durranás . Ezek a fekete lyukak apróak lehetnek a csillag fekete lyukakkal összehasonlítva, és valószínűleg sokan már a szokásos anyagra bomlottak volna.

Alapján általános relativitáselmélet , a fekete lyukaknak csak három megkülönböztető jellemzőjük van: tömeg , szögimpulzus és elektromos töltés. Két azonos tömegű, szögmomulissal és töltéssel rendelkező fekete lyuk valóban azonos tárgy. Ezért egyes fizikusok feltételezik, hogy a fekete lyukak egyfajta elemi részecskék lehetnek, bár makroszkopikusak.

Megfigyelhető tulajdonságok

Hogyan néz ki a gravitációs lencse.

A fekete lyukak elméletileg sok outré tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek közül a legjelentősebb valószínűleg a relativisztikus idő- és tértorzulás. Szinte biztosan észlelték őket, a fekete lyukba beáramló bináris csillagok anyagáramaiból kibocsátott sugárzás megfigyelésével a fénysebességhez közeledő sebességgel és alencsehatása távolabbi testek fényén, miközben a közelébe halad útközben föld . A fekete lyukak megtalálásának másik módszere a közeli tárgyak, különösen a csillagok pályájára gyakorolt ​​hatásuk vizsgálata.

2015-ben két távoli fekete lyuk összeütközésének okozta gravitációs hullámokat figyeltek meg először két lézerinterferométeres gravitációs hullám-megfigyelő (LIGO) detektor segítségével, ezzel igazolva a gravitációs hullámok létezését, amely az általános relativitáselmélet egyik fő előrejelzése (és mivel ezek a gravitációs hullámok egybeesnek a két fekete lyuk ütközésének előre jelzett hullámaival, ami nagyon erősen bizonyítja ezen égitestek létezését). A megfigyelést 2016-ban jelentették be.

2019-ben a fekete lyuk (vagy inkább az úgynevezett árnyéka) első képét rögzítette az Event Horizon teleszkóp (lásd a cikk második képét)

Nem megfigyelhető tulajdonságok

A fekete lyukakat egyeseményhorizont. Ez egy képzeletbeli gömb a tárgy körül, amelynek sugara arányos az objektum tömegével, és amelyről a kommunikáció indulbelülnak nekkívüllehetetlenné válik (de lásd az alábbi megjegyzést). Sok relativisztikus hatás nyilvánvalóvá válik ezen a távolságon.

Az eseményhorizont távolságát a fekete lyuk közepétől Schwarzschild sugárnak (rs), és egyenesen arányos a fekete lyuk tömegével.rs= 2,95 kilométer / naptömeg.

Hipotetikus tulajdonságok

Hipotetikusan lehetséges, hogy a fekete lyukaknak nincsenek „fizikai dimenzióik” - vagyis az eseményhorizonton belüli objektum igaz kvantum szingularitás: végtelenül sűrű, végtelenül kis tömegpont. A mai napig azonban nem tudjuk, hogyan lehet ezt tesztelni.

Az egyiklegújabbhipotézisek ('Brane-elmélet') a világegyetem arra utal, hogy a fekete lyukak tartalmazhatnak olyan „csomópontokat”, amelyeket féreglyukaknak neveznek az univerzumok között, ahol az anyag / energia az egyik univerzumból a másikba kerül. Ez tiszta sejtés, és valószínűleg az is marad. Azt is vegye figyelembe, hogy ha ez az ötlet felkeltette a reményeit, akkor az ilyen elágazási ponton átmenő anyagokat a fekete lyuk óriási árapály-erői aprítják, mielőtt átmehetne, és a féregjárat torka rövid életű lenne, tehát ön d végül szubatomi méretre törik, hacsak nem olyan filmeken vettél részt, mint Disney 's A fekete lyuk .

További feltételezés, hogy a sötét anyag amelyből az világegyetem nagyrészt összetett, nagyon sok mikroszkopikus fekete lyukból állhat. Ezt azonban kizárták, vagy legalábbis ők jelentõs részei.

Milyen fekete lyuk NEM

Fekete lyuk van nem :

  • Lyuk (mint a fal kétdimenziós (lapos) lyukának megfelelője). Nem csak egy gömbnek nézne ki, vagy legfeljebb oblated gömbnek, ha elég gyorsan forogna, de a féreglyukakat is korlátozva, amint azt fent megjegyeztük, nem hordoz sehol, túlvilág beleértve. Ha egy fekete lyuk szívja be, akkor a tömeg hozzáadódik a fekete lyuk tömegéhez, tehát ha van túlvilág, akkor a szokásos módon megy oda ... feltételezve, hogy a lelkeket nem érinti a gravitáció. Ez azt is jelenti, hogy helytelen egyfajta tölcsérként látni őket egy 2-D térben (a körülöttük lévő akkréciós lemezeknek semmi közük ehhez).
  • Teljesen fekete. Ha látta az 'Interstellar' filmet (ha nem, akkor lásd kép itt ), vagy egy valódi fekete lyuk fenti képe, láthatja, hogy miként tudunk ilyet észlelni, köszönhetően annak, hogy minden anyag beleesik, és az általa kiváltott gravitációs lencsével, ami a mögötte van, valamint annak a hatásnak, amelyet a gravitációs mezője távolabbi tárgyakon. Még akkor is, ha e három technika egyike sem alkalmazható, mégis észrevehető az anyag által kibocsátott gyenge sugárzásnak köszönhetően (ne feledje, hogy még a csillagközi tér isnem100% üres anyag). És akkor ott van a Hawking-sugárzás, még akkor is, ha olyan gyenge (és minél masszívabb a lyuk, annál halványabb és így nehezebben észrevehető), hogy legtöbbször egyáltalán nem észrevehető, és mint a másik Wiki állítja , valóban nagyon jó közelítés azt mondani, hogy a fekete lyuk „fekete”.
  • Kozmikus porszívó. Az árapályerők korlátozása és az, hogy még a fény sem kerülhet ki az egyikből, a fekete lyuknak ugyanaz a gravitációs vonzereje van egy hasonló tömegű tárgynak (egy csillag stb.), És az egyetlen különbség az, hogy a lyuk olyan kicsi és nem bocsát ki semmiféle sugárzást önmagában a nagyon gyenge Hawking kivételével lehetővé tenné, hogy egy hipotetikus űrhajó közelebb keringjen, mint egy hasonló tömegű csillaghoz (feltételezve, hogy egy csillagtömegű fekete lyuk van), az árapályerőket félretéve, elég közel ahhoz, hogy elhagyja a pályát nagyon nehéz vagy egyenesen lehetetlen a lyuk gravitációs mezője miatt. Egy csillag, vagy akár egy teljes galaxisuk körözhet egyik körül, vagy fordítva, káros hatások nélkül (legjobb példa: a mi nagyon galaxis ), kivéve az előbbi esetet, ha túl közel van, a lyuk lehúzza az anyagot a csillagból (csak kérdezd meg Cygnus X-1 ) vagy rosszabb.
  • varázslat . Fekete lyukak, minden furcsa tulajdonságuk ellenére,vannakennek a Világegyetemnek mindazon tárgyainak, amelyeknek ugyanazok a fizikai törvények vannak érvényben, az utóbbiban minden dolognak engedelmeskednie kell, tehát az említett törvényekkel megmagyarázhatók, még akkor is, ha azok, amelyekkel jelenleg rendelkezünk, megszakadnak, amikor azt vesszük figyelembe, hogy mi történik a középpontjukon.

Hawking-sugárzás és a fekete lyuk párolgása

Lásd a témáról szóló fő cikket: Hawking-sugárzás

Fizikus Stephen Hawking elmélete szerint a fekete lyukak lassan feladják a tömeget a „Hawking Radiation” névre keresztelt folyamat révén. Elméletében Hawking kijelentette (itt nagyon-nagyon egyszerű magyarázatot használva), hogy mikor részecske / részecske párok felbukkan az eseményhorizont közelében egy fekete lyuk a vákuumenergia , hogy az egyik pár a fekete lyukba húzódik, míg a másik az űrbe menekül. Mivel a pár a vákuumenergiából jött létre, azonnal meg kell semmisíteniük egymást, hogy az energiát visszafizessék a vákuumba, hogy kielégítsék a a termodinamika első törvénye . Ha ez nem történik meg, a fekete lyuk megtéríti ezt az energiát azzal, hogy lassan feladja a saját egy részét. Úgy gondolják, hogy ezen a folyamaton keresztül a fekete lyukak közül a legnagyobb is eltűnik (ahol „végül” kozmológiai mércék szerint is gondolkodóan hosszú időtartamokra utal).

Az az idő, amely alatt a fekete lyuk teljes elpárolgása Hawking-sugárzáson keresztül telik el, teljes mértékben annak tömegétől függ:

t _ { operátornév {ev}} =  frac {5120  pi G ^ 2 M_0 ^ {3}} { hbar c ^ 4} ;

Így egy napelemes (2 x 10 kg) fekete lyuk 2 x 10 évig, míg az 1 grammos fekete lyuk 8 x 10 másodpercig tart.

Fontos megjegyezni, hogy még ha a mögötte álló matematika is működik, a Hawking-sugárzás egyelőre elméleti koncepció, mivel annak észlelése ismessze túljelenlegi technológiai képességeinket.

Mikrofekete lyukak

Hipotetikusan minden olyan folyamat - bármilyen léptékben -, amely az anyagot a saját Schwarzchild sugáránál kisebb térbe szorítja, fekete lyukat fog létrehozni. Ez akkor történhet meg, ha a szubatomi részecskéket elegendő energiával összetörik egymásban, ezáltal mikroszkopikus fekete lyukat hozva létre.

Néhány ellenfele a Nagy hadronütköző (LHC) azt jósolta, hogy ez egy olyan mikro fekete lyukat hoz létre, amely elnyeli a Földet és mindannyiunkat elpusztít. Nincs miért aggódniuk. Egyrészt a kozmikus sugarak egy része több energiával bombázza a Föld légkörét, mint az LHC-ben történt ütközés, és ezek közül még senki sem nyelte le a Földet. Másnak, még akkor is, ha egy mikroszkopikus fekete lyuktettefelbukkan, Hawking-sugárzás révén olyan gyorsan elpárolog, hogy nem lenne ideje lenyelnibármi. (Az 1000 proton tömegű mikro-fekete lyuk ~ 10 másodperc alatt elpárolog.)

10 K hőmérsékleten az anyag minden részecskéje a saját fekete lyukává válik, és a tér és az idő szokásos megértése a kezdet végén van.

Történelem

Meglepően:

John Michell tiszteletes által 1783-ban írt (1784-ben megjelent) cikket az 1970-es években fedezték fel. Ez a fekete lyuk fogalmának első ismert tárgyalása. John Michell (1724-1793) három évvel Isaac Newton halála előtt született. Ismert brit geológus és csillagász lett, később a földrengések tanulmányozása során a „szeizmológia atyjának” tekintették. Neki is köszönhető a bináris csillagok ötlete, az inverz négyzet törvényének a mágnesességben való bemutatása, és a torziós egyensúly feltalálója volt, mielőtt a később Cavendish által befejezett kísérletet elindította a Föld mérésére.

Van azonban különbség Michell „fekete lyuk” és a modern fekete lyuk között. Michell modelljében a csillag még mindig ragyog, de a fényrészecskék visszahúzódnak a csillag felszínére. Ez olyan, mint egy gömb, amelyet a menekülés sebességénél kisebb sebességgel dobtak a föld felszínére. Általános relativitáselméletben semmi sem juthat túl az eseményhorizonton. Sőt, GR-ben az összes tömeg egyetlen pontban van. Michell elmélete szerint nem az.