Introducere. Ce este o gaură neagră. Prima ipoteză și ipoteze.
În știința modernă, o gaură neagră se numește o regiune de spațiu-timp în care câmpul gravitațional (gravitație), atât de mult încât orice obiect (chiar si lumina) nu poate scăpa de ea. Numele „gaură neagră“, inventat în 1968 de fizicianul american Dzhon Uiler (John A. Wheeler) în articolul său despre aceste obiecte cerești uimitoare. Noul termen a devenit popular dintr-o dată, înainte de înlocuirea utilizat numele de „collapsar“ și „steaua înghețate“. Pentru a înțelege mai bine ce este, să ne întoarcem pe scurt, în zilele marelui fizician Isaac Newton a descoperit legea gravitației universale. om de știință ghici Brilliant va aduce legea privind forța universală, acțiunea care face obiectul absolut totul: câmpul gravitațional afectează nu numai volumul corpului, care sunt atrasi unul de celalalt, ci pe microparticule și chiar lumina. Acesta este un punct foarte important, cel mai radical în legătură cu studiul proprietăților găurilor negre. Primul care a recunoscut existența unor stele invizibile, a fost un savant varsta 18-19 Per Simon Laplace (1749-1827), celebru pentru că a creat teoria formării planetelor din sistemul solar din materia descãrcate (nori). Despre stele invizibile Laplace a scris pentru prima dată în 1795. Ghidat de legea gravitației universale, a ajuns la concluzia că steaua cu o densitate egală cu diametrul Pământului este de 250 de ori mai mare decât diametrul Soarelui, nu oferă un singur fascicul de lumină pentru a ajunge la noi datorită gravitației sale; astfel încât este posibil ca cele mai strălucitoare corpurile cerești din univers sunt invizibile pentru acest motiv.
Într-adevăr, cu cât corpul cosmic, cu atât mai mare necesitatea de a apelare rapidă, să-l părăsească pentru totdeauna. Această viteză este numit al doilea spațiu, iar Pământul este de 11 km / sec. Cu toate acestea, rata de evacuare este mai mare, cu atât mai mare masa și cea mai mică raza corpurilor cerești, după cum cu creșterea atracție în masă crește și odată cu creșterea distanței de la centrul de ea slăbește. La Soare două viteza cosmică este de 620 km / sec, dar pe suprafața sa. Dacă ne imaginăm că soarele stors până la o rază de 10 kilometri, lăsând în același timp o mulțime de vechi, al 2-lea creșterea vitezei cosmice la jumătate din viteza luminii, sau 150.000 de kilometri pe secundă! Deci, în cazul în care raza de soare pentru a reduce și mai mult (lăsând o mulțime de aceeași), va veni un moment în care viteza de evacuare ajunge la lumină sau 300 000 km / s! Laplace, desigur, nu a luat în considerare compresia corpurilor cerești, care joacă rolul cel mai important în formarea de găuri negre, dar va ajuta să înțelegeți lucrul cel mai important: un corp ceresc, pe suprafață care viteza de evacuare depășește viteza luminii, devine invizibil pentru observatorul din afară, în caz contrar lumina El încearcă să scape în spațiu, dar gravitația nu îi permite să facă acest lucru, și putem vedea doar o pată neagră în spațiu, cu alte cuvinte, un fel de „gaură“. Concluzii similare au fost trase Laplace contemporane engleză geolog John. Michell, in 1783, dar lucrările sale sunt mai puțin cunoscute.
Aceasta a fost prima teorie, spunând că poate exista o corpuri cerești invizibile, care în realitate există, dar nu poate fi observată de pe Pământ, în absența radiației de la ei. Toate acestea păreau convingătoare înainte de lumea științifică nu este îndeplinită în secolul al 20-lea, teoria alt fizica mare - Alberta Eynshteyna. Persuasiunea Laplace și Mitchell era încă șubredă, pentru simplul motiv că ei nu au știut din timp, că vitezele de peste viteza luminii în natură pur și simplu nu există. Teoria relativității generale trebuie să facă un pas mare spre definirea unei găuri negre în sensul său modern. Pentru a înțelege diferența dintre gravitatea Newton și Einstein gravitatea, înapoi la experiența cu compresie Soare. Legea lui Newton afirmă că, atunci când comprimat jumătate gravitatea cvadruple, dar Einstein a reușit strălucit dovedi că gravitația va crește mai repede, și cu atât mai mult vom stoarce corpul, cu atât mai repede va creste gravitatea. Dacă urmați gravitatea newtonian, gravitatea devine infinit de mare în cazul în care raza devine egal cu 0. Einstein a constatat că gravitația devine infinit atunci când așa-numita rază gravitațională a corpului ceresc. Domeniul de aplicare este descris ca raza, de asemenea, cunoscut sub numele de sfera Schwarzschild. În caz contrar, organismul nu se contracta la un punct, acesta va avea o anumită dimensiune, dar gravitatea tinde la infinit. Raza gravitational depinde de o greutate corp ceresc.
Câmpul gravitațional al găurilor negre este atât de puternic încât, dacă un anumit fel ar putea fi aproape de o gaură neagră și trimite departe de suprafața sa fasciculul de un reflector puternic, apoi a se vedea în centrul atenției ar fi imposibil, chiar și de la o distanță de cel mult distanța de la Pământ la soare. Într-adevăr, chiar dacă am fost capabili să se concentreze întreaga lumina soarelui în acest puternic fare, nu ne-ar vedea, pentru că lumina nu a putut depăși impactul asupra lui câmpului gravitațional al unei găuri negre și de ieșire suprafața sa. Acesta este motivul pentru care această zonă se numește un orizont de eveniment absolut. Este limita unei găuri negre.
Astfel, găuri negre - corpul este densitatea infinit de mare. Esența acestui paradox rezidă în faptul că intensitatea interacțiunii gravitaționale a corpurilor este definit de greutatea lor, dar și alte tipuri cunoscute de interacțiuni nu depind de masa. Acest lucru înseamnă că, în cazul în care cantitatea de material sub formă de particule într-o anumită regiune a spațiului depășește o anumită valoare critică, forța gravitațională va prevala asupra tuturor celorlalți, și datorită faptului că forțele gravitaționale sunt întotdeauna forțe atractive, acest organism va fi comprimat. După ce a descoperit neutronul, a ajutat să cunoască soarta finală de stele masive: atracție uriașe „presele“ electroni liberi de protoni, și există particule neutre electric - neutroni. Născut stea neutronica, pe care o substanță are o densitate incredibilă. O bucată de această chestiune de mărimea unui cub de zahăr tăiat are o greutate de un miliard de tone, și neutroni de cereale ar egaliza locomotive puternice. Deoarece spațiu-timp, în relativitatea generală se presupune continuă, atunci această comprimare nu poate fi pus nici o limită rezonabilă. Ca urmare, potrivit acestei teorii, se dovedește că un astfel de organism ar trebui să se micșoreze până la un punct, intensitatea crește câmpului gravitațional pe termen nelimitat aproape de ea, iar spațiul a fost îndoit, astfel încât se închide complet, viteza, este necesar să se lase limitele acestui grup pot totuși doresc să depășească viteza luminii, ceea ce înseamnă că nici o particulă de materie și nu un cuantum de radiații nu se poate face deja acest lucru, care este format dintr-un obiect care poate absorbi orice număr de orice problemă, și nimic pentru a elibera sale înapoi. Astfel, orice organism care a căzut pe suprafața obiectului de a fi într-adevăr le-a absorbit definitiv din cauza faptului că componentele postului de corp-barionii sub influența forțelor gravitaționale puternice fuzioneze cu vezica urinara, determinând organismul să-și piardă orice individualitate și separatismul.
Toate găurile negre atrag de gaz din spațiul înconjurător, iar la început el a fost de gând să conducă în jurul ei. Particulele de gaz de coliziune este încălzit, pierde energie, viteza și începe să se apropie de gaura neagră în spirală. Un gaz încălzit la milioane de grade, formează un vortex având o formă de pâlnie. particulele sale se grabesc la o viteză de 100.000 de kilometri pe secundă. În final, vortexul de gaz vine la „orizont“ și dispare pentru totdeauna într-o gaură neagră. Deoarece viteza minimă necesară pentru a obține departe de această „gaură“ va fi mai mică decât viteza luminii, orice obiect, nu sa prăbușit direct pe suprafață, va avea o șansă de a părăsi limitele sale. Atunci când materia cade pe suprafața găurii negre, trebuie să apară din cauza raze X de intensitate ridicată câmpuri gravitaționale din jurul ei.
Formarea găurilor negre.
Ca și în toate corpurile în natură, stelele nu sunt statice, ele se nasc, evoluează, și în cele din urmă „să moară“.
În cazul în care masa stelei de două ori la soare, până la sfârșitul stelei sale de viață poate exploda ca o supernova, dar în cazul în care problema de masă rămasă după explozie, încă depășește două soare, steaua ar micșora într-un corp mic dens, deoarece forțele gravitaționale suprima complet orice rezistență internă la compresiune.
În 1939. Oppenheimer și Snyder student absolvent in Universitatea din California (Berkeley), cu care explică soarta finală a stelei a explodat. Una dintre consecințele cele mai izbitoare ale teoriei generale a relativității, Einstein a demonstrat următoarele: atunci când marea masă începe să se prăbușească, acest proces nu poate fi oprit, iar masa este comprimată într-o gaură neagră. Dacă, de exemplu, o stea simetric rotativ începe să contracteze o dimensiune critică, cunoscută ca raza gravitațională sau raza Schwarzschild (numită după Karla Shvartsshilda, în care primul a arătat la existența acesteia). În cazul în care steaua ajunge la această rază, nu este faptul că el nu a putut împiedica prăbușirea ei completă, adică, literalmente spre interior. ecuație matematică Riguroase arată că pentru un corp cu soare masa rază gravitațională este aproape 3 km, în timp ce pentru un sistem format dintr-un miliard de stele - galaxii - această rază este egală cu distanța de la soare pe orbita planetei Uranus, adică aproximativ 3 miliarde de kilometri. .
Structura externă a unei găuri negre
gaură neagră are un câmp gravitațional extern, ale cărui proprietăți sunt determinate în greutate, cuplul și încărcare eventual electric când prăbușirea stea a fost încărcat electric. La distanțe mai mari câmpul găurii negre nu diferă de câmpurile gravitaționale obișnuite ale stelelor și mișcarea altor organisme care interacționează cu gaura neagră la o distanță, se supune legilor mecanicii newtoniene.
Calculele arată, dintr-o gaură neagră rotativă este suprafața acesteia trebuie să fie o regiune delimitată de suprafața limită statică, adică ergosphere. Forța de atracție prin gaura neagră, care acționează asupra unui corp nemișcat, plasat în ergosphere, devine infinit. Cu toate acestea, această putere este finită. Orice particule prinse în ergosphere, se va învârti în jurul găurii negre. Ergosphere prezență poate duce la o pierdere de energie a unei găuri negre rotative. Este posibil, în special, în cazul în care un organism, care a zburat în șpalturi ergosphere (de exemplu, ca urmare a unei explozii) în apropierea suprafeței găurii negre, în două părți, una dintre ele continuă să cadă într-o gaură neagră, iar al doilea se îndepărtează de ergosphere . Parametrii de explozie poate fi astfel încât energia emisă de ergosphere mai mare parte din fosta energie a corpului. energie suplimentară este astfel extras din energia de rotație a găurii negre. Odată cu scăderea în momentul suprafeței sale statice limită de rotație se unește cu suprafața găurii negre și ergosphere dispare. Rotația rapidă a corpului colaps împiedică formarea unei găuri negre din cauza acțiunii de rotație a forțelor. Prin urmare, o gaură neagră nu poate avea un cuplu mai mare decât o anumită valoare extremă.