ब्लैक होल: यह क्या है, यह कैसे बनता है और सिद्धांत

एक ब्लैक होल अत्यधिक उच्च अनुपात (आमतौर पर सूर्य से बड़ा) और द्रव्यमान के साथ एक स्थानिक घटना है अत्यंत कॉम्पैक्ट, जिसके परिणामस्वरूप गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र इतना मजबूत होता है कि कोई कण या विकिरण नहीं होता है बाहर निकलने का प्रबंधन करता है।

चूँकि प्रकाश को भी चूसा जाता है, ब्लैक होल की उपस्थिति देखने योग्य गुरुत्वाकर्षण परिणामों से प्रमाणित होती है। अपने परिवेश में, विशेष रूप से आस-पास के खगोलीय पिंडों की कक्षा में परिवर्तन से, जो छेद की ओर आकर्षित होने लगते हैं काली।

इसके अलावा, खगोलविदों और वैज्ञानिकों का दावा है कि एक ब्लैक होल को उसके प्रकाश उत्सर्जन के कारण देखा जा सकता है।

ब्लैक होल की पहली तस्वीर

ब्लैक होल पृथ्वी से 50 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर गैलेक्सी M87 में स्थित 40 बिलियन किलोमीटर व्यास वाले ब्लैक होल की पहली छवि। फोटो: हॉरिजॉन्टल टेलीस्कोप इवेंट।

ब्लैक होल की पहली छवि अप्रैल 2019 में ब्रुसेल्स में एक सम्मेलन में जारी की गई थी। यह 2 साल के अवलोकन और शोध के बाद, Event. नामक अंतर्राष्ट्रीय परियोजना द्वारा पाया गया था क्षितिज टेलीस्कोप (ईएचटी), जो यूरोप से ध्रुव तक दुनिया में लगभग एक दर्जन रेडियो दूरबीनों को एक साथ लाता है दक्षिण.

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छवि में, ब्लैक होल का एकमात्र दृश्य भाग सुनहरा वृत्त है, जिसे खगोलविदों ने कहा है "घटना क्षितिज" (घटना क्षितिज पुर्तगाली में) या "बिना वापसी के बिंदु।"

घटना क्षितिज के केंद्र में, एक अगणनीय द्रव्यमान घनत्व होता है, जिसे विलक्षणता कहा जाता है। इस बिंदु का गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत है कि आसपास की कोई भी वस्तु बच नहीं सकती है।

सिद्धांत रूप में, केवल प्रकाश की गति से तेज गति से चलने वाली कोई चीज ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का विरोध कर सकती है। इस कारण से चूसा हुआ मामला क्या होता है इसका पक्का पता नहीं चल पाता है।

ब्लैक होल कैसे बनता है?

ब्लैक होल आकाशीय पिंडों के गुरुत्वाकर्षण के ढहने से बनते हैं। ये घटनाएं तब होती हैं जब किसी पिंड (आमतौर पर तारे) का आंतरिक दबाव अपने द्रव्यमान को बनाए रखने के लिए अपर्याप्त होता है। इसलिए जब गुरुत्वाकर्षण के कारण तारे का कोर ढह जाता है, तो आकाशीय पिंड फट जाता है, जिसे एक घटना के रूप में जाना जाता है, जिसमें भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। सुपरनोवा.

सुपरनोवा एक सुपरनोवा की प्रतिनिधि छवि।

एक सुपरनोवा के दौरान, एक सेकंड के एक अंश में, तारे का पूरा द्रव्यमान उसके कोर में संकुचित हो जाता है क्योंकि यह तारे की ओर बढ़ता है लगभग 1/4 प्रकाश की गति (वास्तव में, यह इसी क्षण है कि ब्रह्मांड में सबसे भारी तत्व हैं बनाया था)।

तब विस्फोट a. को जन्म देगा न्यूट्रॉन स्टार या, यदि तारा काफी बड़ा है, तो परिणाम एक ब्लैक होल का निर्माण होगा, जिसकी खगोलीय मात्रा में केंद्रित द्रव्यमान उपरोक्त गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र बनाता है। इसमें पलायन वेग (आकर्षण का विरोध करने के लिए किसी कण या विकिरण के लिए आवश्यक वेग) कम से कम प्रकाश की गति से अधिक होना चाहिए।

ब्लैक होल कितना बड़ा है?

ब्लैक होल विभिन्न आकारों में आते हैं। विज्ञान के लिए ज्ञात सबसे छोटे ब्लैक होल को प्राइमर्डियल ब्लैक होल कहा जाता है और माना जाता है कि यह एक परमाणु के आकार का होता है लेकिन एक पहाड़ के कुल द्रव्यमान के साथ।

मध्यम ब्लैक होल (जिनका द्रव्यमान सूर्य के कुल द्रव्यमान का 20 गुना तक होता है) तारकीय कहलाते हैं। इस श्रेणी में खोजा गया सबसे छोटा ब्लैक होल सौर द्रव्यमान का 3.8 गुना है।

सबसे बड़े सूचीबद्ध ब्लैक होल को सुपरमैसिव कहा जाता है, जो अक्सर आकाशगंगाओं के केंद्र में पाए जाते हैं। एक उदाहरण के रूप में, आकाशगंगा के केंद्र में धनु A है, एक ब्लैक होल जिसका द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान के 4 मिलियन गुना के बराबर है।

अब तक ज्ञात सबसे बड़े ब्लैक होल को S50014+81 कहा जाता है, जिसका द्रव्यमान सूर्य के द्रव्यमान का चालीस अरब गुना है।

ब्लैक होल के प्रकार

जर्मन सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी अल्बर्ट आइंस्टीन ने गुरुत्वाकर्षण से संबंधित परिकल्पनाओं का एक सेट तैयार किया जो आधुनिक भौतिकी के उद्भव के आधार के रूप में कार्य करता था। विचारों के इस सेट का नाम था सामान्य सापेक्षता सिद्धांतजिसमें वैज्ञानिक ने ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण प्रभावों के बारे में कई महत्वपूर्ण अवलोकन किए।

आइंस्टीन के लिए, ब्लैक होल "अंतरिक्ष-समय में भारी मात्रा में केंद्रित पदार्थ के कारण विकृति" हैं। उनके सिद्धांतों ने क्षेत्र में तेजी से प्रगति को बढ़ावा दिया और विभिन्न प्रकार के ब्लैक होल के वर्गीकरण को सक्षम बनाया:

श्वार्जस्चिल्ड ब्लैक होल

श्वार्जस्चिल्ड ब्लैक होल वे होते हैं जिनमें विद्युत आवेश नहीं होता है और कोणीय गति भी नहीं होती है, अर्थात वे अपनी धुरी के चारों ओर नहीं घूमते हैं।

केर ब्लैक होल

केर ब्लैक होल में कोई विद्युत आवेश नहीं होता है लेकिन वे अपनी धुरी पर घूमते हैं।

रीस्नर-नॉर्डस्ट्रॉम ब्लैक होल

रीस्नर-नॉर्डस्ट्रॉम ब्लैक होल में विद्युत आवेश होता है लेकिन वे अपनी धुरी के चारों ओर नहीं घूमते हैं।

केर-न्यूमैन ब्लैक होल

केर-न्यूमैन ब्लैक होल एक विद्युत आवेश को वहन करते हैं और अपनी धुरी के चारों ओर घूमते हैं।

सिद्धांत रूप में, सभी प्रकार के ब्लैक होल अंततः श्वार्जस्चिल्ड (स्थिर और अपरिवर्तित) ब्लैक होल बन जाते हैं, जब वे पर्याप्त ऊर्जा खो देते हैं और घूमना बंद कर देते हैं। इस घटना के रूप में जाना जाता है पेनरोज़ प्रक्रिया. ऐसे मामलों में, एक श्वार्जस्चिल्ड ब्लैक होल को दूसरे से अलग करने का एकमात्र तरीका इसके द्रव्यमान को मापना है।

ब्लैक होल की संरचना Structure

ब्लैक होल अदृश्य हैं क्योंकि उनका गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र प्रकाश के लिए भी अपरिहार्य है। इस प्रकार, एक ब्लैक होल में एक अंधेरे सतह का आभास होता है जिसमें से कुछ भी प्रतिबिंबित नहीं होता है और इसका कोई सबूत नहीं है कि इसमें चूसे गए तत्वों का क्या होता है। हालांकि, अपने परिवेश में होने वाले प्रभावों के अवलोकन से शुरू करते हुए, विज्ञान ब्लैक होल को घटना क्षितिज, विलक्षणता और एर्गोस्फीयर में बनाता है।

घटना क्षितिज

ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की वह सीमा जहाँ से कुछ भी नहीं देखा जाता है, घटना क्षितिज कहलाती है अब वापिस नहीं आएगा.

घटना क्षितिज नासा द्वारा प्रदान किया गया एक घटना क्षितिज का ग्राफिक प्रतिनिधित्व, जिसमें एक आदर्श क्षेत्र देखा जाता है जिससे कोई प्रकाश उत्सर्जित नहीं होता है।

होने के बावजूद, वास्तव में, केवल गुरुत्वाकर्षण परिणाम, घटना क्षितिज को ब्लैक होल की संरचना का हिस्सा माना जाता है क्योंकि यह घटना के अवलोकन योग्य क्षेत्र की शुरुआत है।

इसकी आकृति स्थिर ब्लैक होल में पूरी तरह से गोलाकार और घूर्णन ब्लैक होल में तिरछी मानी जाती है।

चूंकि गुरुत्वाकर्षण समय फैलाव, ब्लैक होल का द्रव्यमान स्पेसटाइम पर जो प्रभाव डालता है, उसके कारण घटना क्षितिज, यहां तक कि इसकी सीमा के बाहर भी, निम्नलिखित प्रभाव पड़ते हैं:

दूर के प्रेक्षक के लिए, घटना क्षितिज के पास की घड़ी एक से अधिक धीमी गति से आगे बढ़ेगी। इस प्रकार, ब्लैक होल में खींची गई कोई भी वस्तु तब तक धीमी प्रतीत होगी जब तक कि वह समय पर लकवाग्रस्त न हो जाए।
दूर के पर्यवेक्षक के लिए, घटना क्षितिज के निकट आने वाली वस्तु एक लाल रंग का रंग मान लेगी, जिसके परिणामस्वरूप भौतिक घटना को रेडशिफ्ट के रूप में जाना जाता है, क्योंकि छेद के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा प्रकाश की आवृत्ति कम हो जाती है काली।
वस्तु की दृष्टि से, समय पूरे ब्रह्मांड के लिए त्वरित दर से गुजरेगा, जबकि आपके लिए समय सामान्य रूप से गुजरेगा।

व्यक्तित्व

एक ब्लैक होल का केंद्र बिंदु, जहां तारे का द्रव्यमान असीम रूप से केंद्रित हो गया है, एक विलक्षणता कहलाता है, जिसके बारे में बहुत कम जानकारी है। सिद्धांत रूप में, विलक्षणता में ढहे हुए तारे का कुल द्रव्यमान होता है, साथ ही गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा चूसे गए सभी पिंडों का द्रव्यमान होता है, लेकिन इसका कोई आयतन या सतह नहीं होता है।

एर्गोस्फीयर

एर्गोस्फीयर एक ऐसा क्षेत्र है जो ब्लैक होल को घुमाते हुए घटना क्षितिज को घेरता है, जिसमें एक खगोलीय पिंड का स्थिर रहना असंभव है।

साथ ही आइंस्टीन की सापेक्षता के अनुसार, कोई भी घूमने वाली वस्तु स्पेसटाइम को अपने करीब खींचती है। एक घूर्णन ब्लैक होल में, यह प्रभाव इतना मजबूत होता है कि इसे स्थिर रहने के लिए प्रकाश की गति से अधिक गति से विपरीत दिशा में जाने के लिए एक खगोलीय पिंड की आवश्यकता होगी।

यह महत्वपूर्ण है कि घटना क्षितिज प्रभावों के साथ एर्गोस्फीयर प्रभावों को भ्रमित न करें। एर्गोस्फीयर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के साथ वस्तुओं को आकर्षित नहीं करता है। इस प्रकार, जो कुछ भी इसके संपर्क में आता है वह केवल अंतरिक्ष-समय में विस्थापित होगा और केवल तभी आकर्षित होगा जब वह घटना क्षितिज को पार कर जाए।

स्टीफन हॉकिंग के ब्लैक होल्स थ्योरी

स्टीफन हॉकिंग 20वीं और 21वीं सदी के सबसे प्रभावशाली भौतिकविदों और ब्रह्मांड विज्ञानियों में से एक थे। हॉकिंग ने अपने कई योगदानों के बीच आइंस्टीन द्वारा प्रस्तावित कई प्रमेयों को हल किया कि इस सिद्धांत में योगदान दिया कि ब्रह्मांड एक विलक्षणता में शुरू हुआ, और इसे और मजबूत करता है कॉल बिग बैंग थ्योरी.

हॉकिंग का यह भी मानना था कि ब्लैक होल पूरी तरह से ब्लैक नहीं होते हैं लेकिन थोड़ी मात्रा में थर्मल रेडिएशन उत्सर्जित करते हैं। इस प्रभाव को भौतिकी में इस रूप में जाना जाता था हॉकिंग विकिरण. यह सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि ब्लैक होल जारी विकिरण के साथ द्रव्यमान खो देंगे और बेहद धीमी प्रक्रिया में, गायब होने तक सिकुड़ते रहेंगे।

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