Melnās caurumi ir vietas kosmosā, kuru evakuācijas ātrums ir lielāks par gaismas ātrumu. Šajos reģionos ir intensīvs gravitācijas lauks un matērija, kas glabājas ļoti mazās telpās.
Koncentrētā melnā cauruma masa var būt pat 20 reizes lielāka par Saules masu. Izmērs tomēr mainās; ir gan lieli, gan mazi, un zinātnieki der, ka ir melni caurumi atoma lielumā.
Tā kā tā gravitācijas lauks ir tik intensīvs, pat gaisma nevar aizbēgt. Tādā veidā tie nav redzami, un nav iespējams novērtēt esošo daudzumu, piemēram, Piena ceļā.
Pirmais melnās cauruma attēls (2019)
2019. gada aprīlī zinātnieki iepazīstināja ar pirmo melnā cauruma fotoattēlu, kas atrodas Mesjē 87 (M87) galaktikas centrā.
Šīs melnās cauruma masa ir 6,5 miljardus reižu lielāka nekā Saulei, un tās attālums no Zemes ir 55 miljoni gaismas gadu.
Attēlā mēs redzam kvēlojošu gredzenu ap tumšu centru. Šis gredzens ir gaismas rezultāts, kas liecas ap melno caurumu tā smagā smaguma dēļ.
Šis attēls tika iegūts, izmantojot 8 radioteleskopus, kas izkliedēti dažādās Zemes daļās un ir daļa no Event Horizon teleskopa (EHT) projekta.
Kā ir iespējams "redzēt" melno caurumu?
Lai gan tos nevar redzēt tieši, apkārtējo zvaigžņu uzvedība norāda uz melnā cauruma klātbūtni, jo gravitācija ietekmē tuvumā esošās zvaigznes un gāzi.
Melno caurumu intensīvais gravitācijas spēks uztver tuvumā esošās gāzes un šīs gāzes, kad tās atrodas to gravitācijas potenciālā enerģija pakāpeniski tiek pārveidota par kinētisko, termisko un radioaktīvs.
Gāzes aprakstītā trajektorija virzienā uz melno caurumu ir veidota kā spirāle un pa ceļam tiek izstaroti fotoni, kas aizbēg pirms melnā cauruma sliekšņa sasniegšanas.
Šī emisija veido ap to spilgtu gredzenu, kas ļauj to netieši novērot un atspoguļo melnā cauruma pirmā uzņemtā attēla redzamo daļu.
Melno caurumu veidi
Melnos caurumus klasificē kā zvaigžņu vai supermasīvus. Mazos sauc par zvaigznēm, bet lielākos par supermasīvajiem, un to masa kopā var būt 1 miljons.
NASA (ASV Kosmosa aģentūra) pētījumi liecina, ka katras lielas galaktikas centrā ir supermasīvs melnais caurums.
Piena ceļā atrodas supermasīvā melnā caurums, ko sauc par Strēlnieku A, kura aplēstā masa ir 4 miljoni saules.
Pieņēmums ir tāds, ka supermasīvi tika izveidoti Visuma pirmsākumos, bet zvaigznes - supernovas zvaigznes nāves rezultātā.
Saulei nevajadzētu pārvērsties par melno caurumu, jo tai nav pietiekami daudz enerģijas, lai mainītu pašreizējo gravitāciju.
Melnās cauruma teorija
Ilgu laiku tika uzskatīts, ka gaismas ātrums tas bija bezgalīgs. Tomēr 1676. gadā Ole Rēmers atklāja, ka gaisma pārvietojas ar ierobežotu ātrumu.
Šis fakts lika Laplasam un Džonam Mišelam 18. gadsimta beigās domāt, ka tie varētu pastāvēt zvaigznes ar tik spēcīgu gravitācijas lauku, ka aizbēgšanas ātrums bija lielāks par gaisma.
Relativitātes teorija Alberta Einšteina ģenerālis uzrādīja gravitācijas spēku telpas laika (izliektās telpas) deformācijas rezultātā. Tas pavēra ceļu teorētiskai melno caurumu esamības veidošanai.
Tajā pašā gadā, kad tika prezentēts slavenais vispārējās relativitātes teorijas pētījums, vācu fiziķis Karls Švarcilds atrada precīzu Einšteina vienādojuma risinājumu masveida zvaigznēm un saistīja to starus ar tiem pastas. Tādējādi viņš matemātiski parādīja šo reģionu esamību.
70. gadu sākumā Stīvens Hokings sāka pētīt melno caurumu īpašības.
Pētījuma rezultātā viņš paredzēja, ka melnie caurumi izstaro starojumu, ko var noteikt ar īpašiem instrumentiem. Viņa atklājums ļāva detalizēti izpētīt melnos caurumus.
Tādējādi, attīstoties teleskopiem, kas mēra rentgenstarus no zvaigžņu avotiem, kļuva iespējams netieši novērot melnos caurumus.
Strēlnieka melnā caurums A
Zinātnieki lēš, ka elipsveida un spirālveida galaktikām, tāpat kā Piena ceļam, ir supermasīvs melnais caurums. Tas attiecas uz Strēlnieku A, kas atrodas 26 000 gaismas gadu attālumā no Zemes.
Pārāk daudz kosmisko putekļu galaktikā novērš novērojumus ap Strēlnieku A. Atšķirībā no citiem debess ķermeņiem, kas izstaro gaismu, melnās caurumus nevar novērot ar parastajām metodēm. Tādējādi darbs tiek veikts, izmantojot radioviļņus un rentgenstarus.
milzu melnā bedre
Lielākais melnais caurums ir 12 miljonus reižu masīvāks nekā Saule. Ķīnas zinātnieku Pekinas universitātē atklājums tika izlaists 2015. gadā.
Melnais caurums atrodas galaktikas centrā - tāpat kā supermasīvie.
Zinātnieki lēš, ka tas izveidojies pirms 12,8 miljardiem Zemes gadu un tā gaismas daudzums ir 420 triljoni reižu lielāks nekā Saule.
No divu melno caurumu sadursmes bija iespējams pierādīt gravitācijas viļņi.
Lasiet vairāk par tēmu:
- Lielā sprādziena teorija
- Smagums
- Kas ir Visums?
- 5 teorijas par Visuma izcelsmi
