петък, 26 май 2017 г.

Черни дупки


   Черните дупки са едни от най странните и най-запомнящите се обекти в космоса. Те са обекти с екстремно голяма плътност и с такова силно гравитационно привличане, че нищо не може да избяга от тях. Айнщайн пръв е  предвидил съществуването на черни дупки през 1916 година с неговата теория на относителността. Терминът черна дупка бива споменат за пръв път от американския астроном Джон Уилър. Първата такава е била открита през 1971. Съществуват няколко вида черни дупки - свръхмасивни черни дупки,  междинни черни дупки и звездни черни дупки, които са  малки, но смъртоносни.
   Когато звезда изгори всичкото си гориво е възможно тя да колапсира. За по-малките звезди,  които са с маса до три пъти тази на Слънцето, много често ядрото се превръща в неутронна звезда или бяло джудже, но когато по-голяма звезда колапсира, тя продължава да се свива в себе си и създава звездна черна дупка. Черните дупки формирани от колапса на индивидуални звезди са относително малки, но невероятно плътни. Подобни обекти побират три пъти или повече маси на Слънцето в размер съпоставим с този на град. Това води до невероятно количество гравитационна сила, която привлича обекти около себе си. Черните дупки консумират прах и газ от галактиката около тях, нараствайки по размер по този начин.

Свръхмасивни черни дупки - раждане на гиганти.
   Малките черни дупки населяват вселената, но техните братовчеди свръхмасивните черни дупки доминират. Свръхмасивните черни дупки са милиони или дори милиарди пъти по-тежки от Слънцето, но те имат радиус подобен на него. Такива черни дупки се смята, че има в центъра на почти всяка галактика, включително Млечният Път. Учените днес са сигурни, че такива черни дупки, веднъж формирали се, могат лесно да си набавят маса от праха и газа около тях - материал, който е в изобилие в центъра на галактиките - позволявайки им да нараснат до огромни размери. Свръхмасивните черни дупки може да са резултат от стотици хиляди черни дупки, които са се слели. Големите газови облаци също може да са отговорни за възникването им, колапсирайки и бързо събирайки маса. Съществува и трета опция, включваща колапсирането на цял звезден куп - група от звезди, падащи една към друга.

Междинните черни дупки - заседнали по средата.
   Учените някога са смятали, че  черните дупки са само малки или големи по размер, но скорошни проучвания разкриха, че е възможно съществуването на средни по размер или междинни черни дупки. Подобни тела може да се формират, когато звезди в куп се сблъскат във верижна реакция и в резултат на това няколко подобни черни дупки се  формират в един регион. В този случай е възможна подготовка за насочване към центъра на галактиката и за създаване на свръхмасивна черна дупка.

   Черните дупки са невероятно масивни, но покриват само малък регион от пространството. Поради връзката между гравитацията и масата това значи, че те имат екстремно мощно гравитационно привличане и виртуално нищо не може да избяга от тях. Според класическата физика дори светлината не може да избяга от черна дупка. Подобно силно привличане създава проблем в наблюдението, когато става дума за черна дупка, тъй като учените не могат да ги видят по начина, по който виждат звездите и останалите обекти в космоса. Вместо това учените трябва да разчитат на радиацията, която се излъчва, когато прах и газ са привличани в плътните чудовища. Свръхмасивните черни дупки в центъра на галактиките може да се окажат заобиколени от прах и газ, което може да блокира тези емисии. Понякога, когато материята е привлечена към черната дупка, тя отскача от хоризонта на събитията и бива изхвърлена навън. Вместо да бъде погълната, ярки лъчи от материал пътуващи със скорости близки до тази на светлината биват създадени. Въпреки, че черната дупка сама по себе си остава невидима, тези мощни лъчи могат да бъдат видени от огромни разстояния.
   Черните дупки имат три слоя: външен, вътрешен хоризонт на събитията и сингулярност. Хоризонт на събитията на черните дупки е границата около черната дупка, от която светлината губи своята способност да избяга. Веднъж, когато дадена частица пресече хоризонт на събитията, тя не може да напусне. Гравитацията е постоянна в протежение на хоризонтът на събитието. Вътрешният регион на черната дупка, където се намира нейната маса, познат като сингулярност, е една точка в пространство-времето, където материята на черната дупка е концентрирана. 
   Според класическата физика, нищо не може да избяга от черна дупка. Въпреки това нещата леко се променят, когато квантовата механика бъде добавена в уравнението. Според нея за всяка частица има античастица - частица със същата маса и противоположен електрически заряд. Когато се срещнат частица и античастица те се анихилират една друга. Ако такава двойка бъде създадена точно отвъд предела на хоризонта на събитията на черна дупка, възможно е да има една частица привлечена в черната дупка, докато другата да бъде изхвърлена. Резултатът е, че хоризонтът на събитията на черната дупка е бил редуциран и черните дупки могат да намаляват, процес, който е отричан от класическата механика. Учените все още работят за да разберат уравнението, по което черните дупки функционират.

Интересни факти за черните дупки:
- Ако попаднете в черна дупка гравитацията ще ви разпъне като спагети. Не се притеснявайте, смъртта Ви ще настъпи преди да сте достигнали сингулярност;
- Черните дупки не засмукват - засмукването се причинява от нещо, което е във вакуум, което черните дупки определено не са. Вместо това обектът пада в тях, привлечен от невероятната им гравитация; 
- Първият обект смятан за черна дупка е Сигнус Х1. Космически апарати носещи гайгерови броячи на борда си открили 8 нови източника на рентгенови лъчи през 1971 година. Учените са засекли радио емисии идващи от Сигнус Х1 и свръхмасивна черна дупка е била открита там;
-  Миниатюрни черни дупки може да са се формирали веднага след Големия взрив. Бързото разширение на пространството може да е разкъсало някои региони в малки плътни черни дупки, по-малко масивни от Слънцето;
- Ако звезда мине твърде близко до черна дупка, може да бъде разкъсана на части; 
- Астрономите пресмятат, че има около от 10 милиона до милиард звездни черни дупки с маси приблизително три пъти повече от Слънцето само в Млечния Път.

Няма коментари:

Публикуване на коментар