Si formohet një vrimë e zezë. Vrimat e zeza: historia e zbulimit të objekteve më misterioze në univers që nuk do t'i shohim kurrë

Vrimat e zeza janë një nga fenomenet më të çuditshme në univers. Në çdo rast, në këtë fazë të zhvillimit njerëzor. Ky është një objekt me masë dhe densitet të pafund, dhe si rrjedhim tërheqje, përtej të cilit as drita nuk mund të ikë - prandaj vrima është e zezë. Një vrimë e zezë supermasive mund të tërheqë një galaktikë të tërë në vetvete dhe të mos mbytet, dhe përtej horizontit të ngjarjeve, fizika e njohur fillon të bërtasë dhe të përdredhë në një nyjë. Nga ana tjetër, vrimat e zeza mund të bëhen "strofa" potenciale të tranzicionit nga një nyje hapësire në tjetrën. Pyetja është, sa afër mund t'i afrohemi një vrime të zezë dhe a do të jetë e mbushur me pasoja?

Vrima e zezë supermasive Sagittarius A*, e vendosur në qendër të galaktikës sonë, jo vetëm që thith objektet pranë, por edhe nxjerr emetim të fuqishëm radio. Shkencëtarët janë përpjekur prej kohësh të shohin këto rreze, por ato u ndërhynë nga drita e shpërndarë që rrethon vrimën. Më në fund, ata mundën të depërtojnë zhurmën e dritës me ndihmën e 13 teleskopëve, të cilët u bashkuan në një sistem të vetëm të fuqishëm. Më pas, ata zbuluan informacione interesante për rrezet e mëparshme misterioze.

Pak ditë më parë, më 14 mars, një nga fizikantët më të shquar të kohës sonë u largua nga kjo botë.

Çdo person që njihet me astronominë herët a vonë përjeton një kuriozitet të fortë për objektet më misterioze në univers - vrimat e zeza. Këta janë mjeshtrit e vërtetë të errësirës, të aftë për të "gëlltitur" çdo atom që kalon pranë dhe të mos lënë as dritën të shpëtojë - tërheqja e tyre është kaq e fuqishme. Këto objekte paraqesin një sfidë të vërtetë për fizikantët dhe astronomët. Të parët ende nuk mund të kuptojnë se çfarë ndodh me lëndën që ka rënë brenda vrimës së zezë, dhe të dytët, megjithëse shpjegojnë fenomenet më intensive të hapësirës me ekzistencën e vrimave të zeza, nuk kanë pasur kurrë mundësinë të vëzhgojnë ndonjë prej tyre. drejtpërdrejt. Ne do të flasim për këto objekte qiellore më interesante, do të zbulojmë se çfarë është zbuluar tashmë dhe çfarë mbetet për t'u ditur në mënyrë që të heqim velin e fshehtësisë.

Çfarë është një vrimë e zezë?

Emri "vrima e zezë" (në anglisht - vrima e zezë) u propozua në 1967 nga fizikani teorik amerikan John Archibald Wheeler (shih foton në të majtë). Shërbeu për të përcaktuar një trup qiellor, tërheqja e të cilit është aq e fortë sa edhe drita nuk e lëshon veten. Prandaj, është "i zi" sepse nuk lëshon dritë.

vëzhgime indirekte

Kjo është arsyeja për një mister të tillë: meqenëse vrimat e zeza nuk shkëlqejnë, ne nuk mund t'i shohim ato drejtpërdrejt dhe jemi të detyruar t'i kërkojmë dhe studiojmë ato, duke përdorur vetëm prova indirekte që ekzistenca e tyre lë në hapësirën përreth. Me fjalë të tjera, nëse një vrimë e zezë përfshin një yll, ne nuk mund ta shohim vrimën e zezë, por mund të vëzhgojmë efektet shkatërruese të fushës së saj të fuqishme gravitacionale.

Intuita e Laplace

Përkundër faktit se shprehja "vrimë e zezë" për t'iu referuar fazës hipotetike përfundimtare të evolucionit të një ylli që u shemb në vetvete nën ndikimin e gravitetit u shfaq relativisht kohët e fundit, lindi ideja e mundësisë së ekzistencës së trupave të tillë. më shumë se dy shekuj më parë. Anglezi John Michell dhe francezi Pierre-Simon de Laplace hipotezuan në mënyrë të pavarur ekzistencën e "yjeve të padukshëm"; ndërsa ato bazoheshin në ligjet e zakonshme të dinamikës dhe ligjin e Njutonit të gravitetit universal. Sot, vrimat e zeza kanë marrë përshkrimin e tyre të saktë bazuar në teorinë e përgjithshme të relativitetit të Ajnshtajnit.

Në veprën e tij "Deklarata e sistemit të botës" (1796), Laplace shkroi: "Një yll i ndritshëm me të njëjtën densitet si Toka, me një diametër 250 herë më të madh se diametri i Diellit, për shkak të tërheqjes së tij gravitacionale, nuk do të lejonte që rrezet e dritës të arrinin tek ne. Prandaj, është e mundur që trupat qiellorë më të mëdhenj dhe më të shndritshëm të jenë të padukshëm për këtë arsye.

Graviteti i pathyeshëm

Ideja e Laplace u bazua në konceptin e shpejtësisë së ikjes (shpejtësia e dytë kozmike). Një vrimë e zezë është një objekt kaq i dendur saqë tërheqja e saj është në gjendje të mbajë edhe dritën, e cila zhvillon shpejtësinë më të lartë në natyrë (pothuajse 300,000 km / s). Në praktikë, për të shpëtuar nga një vrimë e zezë, ju duhet një shpejtësi më e madhe se shpejtësia e dritës, por kjo është e pamundur!

Kjo do të thotë se një yll i këtij lloji do të ishte i padukshëm, pasi edhe drita nuk do të ishte në gjendje të kapërcejë gravitetin e saj të fuqishëm. Ajnshtajni e shpjegoi këtë fakt përmes fenomenit të devijimit të dritës nën ndikimin e një fushe gravitacionale. Në të vërtetë, afër një vrime të zezë, hapësirë-koha është aq e lakuar saqë shtigjet e rrezeve të dritës mbyllen gjithashtu në vetvete. Për ta kthyer Diellin në një vrimë të zezë, do të duhet të përqendrojmë të gjithë masën e tij në një top me rreze 3 km, dhe Toka do të duhet të kthehet në një top me rreze 9 mm!

Llojet e vrimave të zeza

Rreth dhjetë vjet më parë, vëzhgimet sugjeruan ekzistencën e dy llojeve të vrimave të zeza: yjore, masa e të cilave është e krahasueshme me masën e Diellit ose e tejkalon pak atë, dhe supermasive, masa e të cilave është nga disa qindra mijëra në shumë miliona masa diellore. Megjithatë, relativisht kohët e fundit, imazhet dhe spektrat e rrezeve X me rezolucion të lartë të marra nga satelitët artificialë si Chandra dhe XMM-Newton sollën në plan të parë llojin e tretë të vrimës së zezë - me një masë mesatare që tejkalon masën e Diellit me mijëra herë. .

vrimat e zeza yjore

Vrimat e zeza yjore u bënë të njohura më herët se të tjerët. Ato formohen kur një yll me masë të lartë, në fund të rrugës së tij evolucionare, i mbaron karburanti bërthamor dhe shembet në vetvete për shkak të gravitetit të tij. Një shpërthim që thyen yjet (i njohur si "shpërthimi i supernovës") ka pasoja katastrofike: nëse bërthama e një ylli është më shumë se 10 herë masa e Diellit, asnjë forcë bërthamore nuk mund të përballojë kolapsin gravitacional që do të rezultojë në shfaqjen e një vrimë e zezë.

Vrimat e zeza supermasive

Vrimat e zeza supermasive, të vërejtura fillimisht në bërthamat e disa galaktikave aktive, kanë një origjinë të ndryshme. Ka disa hipoteza në lidhje me lindjen e tyre: një vrimë e zezë yjore që gllabëron të gjithë yjet që e rrethojnë për miliona vjet; një grup i bashkuar vrimash të zeza; një re kolosale gazi që shembet drejtpërdrejt në një vrimë të zezë. Këto vrima të zeza janë ndër objektet më energjike në hapësirë. Ato janë të vendosura në qendrat e shumë galaktikave, nëse jo të gjitha. Galaktika jonë ka gjithashtu një vrimë të tillë të zezë. Ndonjëherë, për shkak të pranisë së një vrime të tillë të zezë, bërthamat e këtyre galaktikave bëhen shumë të ndritshme. Galaktikat me vrima të zeza në qendër, të rrethuara nga një sasi e madhe lëndësh në rënie dhe, për rrjedhojë, të afta për të prodhuar një sasi të madhe energjie, quhen "aktive", dhe bërthamat e tyre quhen "bërthamat galaktike aktive" (AGN). Për shembull, kuazarët (objektet hapësinore më të largëta nga ne të disponueshme për vëzhgimin tonë) janë galaktika aktive, në të cilat ne shohim vetëm një bërthamë shumë të ndritshme.

E mesme dhe "mini"

Një tjetër mister mbeten vrimat e zeza me masë mesatare, të cilat, sipas studimeve të fundit, mund të jenë në qendër të disa grupimeve globulare, si M13 dhe NCC 6388. Shumë astronomë janë skeptikë për këto objekte, por disa kërkime të fundit sugjerojnë praninë e vrimat e zeza.me permasa mesatare edhe jo shume larg qendres se galaktikes sone. Fizikani anglez Stephen Hawking gjithashtu parashtroi një supozim teorik për ekzistencën e llojit të katërt të vrimës së zezë - një "mini-vrima" me një masë prej vetëm një miliardë tonësh (që është afërsisht e barabartë me masën e një mali të madh). Fjala është për objektet parësore, pra ato që u shfaqën në momentet e para të jetës së Universit, kur presioni ishte ende shumë i lartë. Megjithatë, asnjë gjurmë e ekzistencës së tyre nuk është zbuluar ende.

Si të gjeni një vrimë të zezë

Vetëm pak vite më parë, një dritë u ndez mbi vrimat e zeza. Falë përmirësimit të vazhdueshëm të instrumenteve dhe teknologjive (si tokësore ashtu edhe hapësinore), këto objekte po bëhen gjithnjë e më pak misterioze; më saktë, hapësira që i rrethon bëhet më pak misterioze. Në të vërtetë, duke qenë se vetë vrima e zezë është e padukshme, ne mund ta njohim atë vetëm nëse ajo është e rrethuar nga mjaft lëndë (yje dhe gaz i nxehtë) që rrotullohet rreth saj në një distancë të vogël.

Shikimi i sistemeve të dyfishta

Disa vrima të zeza yjore janë zbuluar duke vëzhguar lëvizjen orbitale të një ylli rreth një shoqëruesi binar të padukshëm. Sistemet e afërta binare (d.m.th., të përbërë nga dy yje shumë afër njëri-tjetrit), në të cilat njëri nga shoqëruesit është i padukshëm, janë një objekt i preferuar vëzhgimi për astrofizikanët që kërkojnë vrima të zeza.

Një tregues i pranisë së një vrime të zezë (ose yllit neutron) është emetimi i fortë i rrezeve X, i shkaktuar nga një mekanizëm kompleks, i cili mund të përshkruhet skematikisht si më poshtë. Për shkak të gravitetit të saj të fuqishëm, një vrimë e zezë mund të shkëpusë materien nga një yll shoqërues; ky gaz shpërndahet në formën e një disku të sheshtë dhe bie në formë spirale në vrimën e zezë. Fërkimi që rezulton nga përplasjet e grimcave të gazit në rënie ngroh shtresat e brendshme të diskut në disa miliona gradë, gjë që shkakton emetim të fuqishëm të rrezeve X.

vëzhgimet me rreze X

Vëzhgimet në rrezet X të objekteve në galaktikën tonë dhe galaktikat fqinje që janë kryer për disa dekada kanë bërë të mundur zbulimin e burimeve kompakte binare, rreth një duzinë prej të cilave janë sisteme që përmbajnë kandidatë për vrima të zeza. Problemi kryesor është përcaktimi i masës së një trupi qiellor të padukshëm. Vlera e masës (edhe pse jo shumë e saktë) mund të gjendet duke studiuar lëvizjen e shoqëruesit ose, që është shumë më e vështirë, duke matur intensitetin e rrezeve X të lëndës së rënë. Ky intensitet lidhet me një ekuacion me masën e trupit mbi të cilin bie kjo substancë.

Nobelist

Diçka e ngjashme mund të thuhet për vrimat e zeza supermasive të vëzhguara në bërthamat e shumë galaktikave, masat e të cilave vlerësohen duke matur shpejtësitë orbitale të gazit që bie në vrimën e zezë. Në këtë rast, i shkaktuar nga një fushë e fuqishme gravitacionale e një objekti shumë të madh, një rritje e shpejtë e shpejtësisë së reve të gazit që rrotullohen në qendër të galaktikave zbulohet nga vëzhgimet në rrezen e radios, si dhe në rrezet optike. Vëzhgimet në rrezen X mund të konfirmojnë çlirimin e shtuar të energjisë të shkaktuar nga rënia e materies në vrimën e zezë. Hulumtimi në rrezet X në fillim të viteve 1960 filloi nga italiani Riccardo Giacconi, i cili punonte në SHBA. Atij iu dha çmimi Nobel në vitin 2002 si mirënjohje për "kontributet e tij novator në astrofizikë që çuan në zbulimin e burimeve të rrezeve X në hapësirë".

Cygnus X-1: kandidati i parë

Galaxy ynë nuk është i imunizuar nga prania e objekteve kandidate të vrimës së zezë. Për fat të mirë, asnjë nga këto objekte nuk është aq afër nesh sa të paraqesin rrezik për ekzistencën e Tokës ose të sistemit diellor. Pavarësisht nga numri i madh i burimeve kompakte të theksuara të rrezeve X (dhe këto janë kandidatët më të mundshëm për gjetjen e vrimave të zeza atje), ne nuk jemi të sigurt se ato përmbajnë në të vërtetë vrima të zeza. I vetmi nga këto burime që nuk ka një version alternativ është Cygnus X-1 i ngushtë binar, domethënë burimi më i ndritshëm i rrezeve X në yjësinë Cygnus.

yje masivë

Ky sistem, me një periudhë orbitale prej 5,6 ditësh, përbëhet nga një yll blu shumë i ndritshëm me përmasa të mëdha (diametri i tij është 20 herë ai i diellit dhe masa e tij është rreth 30 herë), lehtësisht i dallueshëm edhe në teleskopin tuaj, dhe një ylli i dytë i padukshëm, masa e cila vlerësohet në disa masa diellore (deri në 10). I vendosur në një distancë prej 6500 vjet dritë nga ne, ylli i dytë do të ishte krejtësisht i dukshëm nëse do të ishte një yll i zakonshëm. Padukshmëria e tij, rrezet e fuqishme X të sistemit dhe më në fund vlerësimi i masës i bëjnë shumicën e astronomëve të besojnë se ky është zbulimi i parë i konfirmuar i një vrime të zezë yjore.

Dyshimet

Megjithatë, ka edhe skeptikë. Midis tyre është një nga studiuesit më të mëdhenj të vrimave të zeza, fizikani Stephen Hawking. Ai madje bëri një bast me kolegun e tij amerikan Keel Thorne, një mbështetës i fortë i klasifikimit të Cygnus X-1 si një vrimë e zezë.

Mosmarrëveshja mbi natyrën e objektit Cygnus X-1 nuk është basti i vetëm i Hawking. Pasi i kishte kushtuar disa dekada studimeve teorike të vrimave të zeza, ai u bind për gabimin e ideve të tij të mëparshme rreth këtyre objekteve misterioze. Në veçanti, Hawking supozoi se materia pasi bie në një vrimë të zezë zhduket përgjithmonë dhe bashkë me të gjithë bagazhi i saj informativ zhduket. . Ai ishte aq i sigurt për këtë saqë bëri një bast për këtë temë në vitin 1997 me kolegun e tij amerikan John Preskill.

Pranimi i një gabimi

Më 21 korrik 2004, në fjalimin e tij në Kongresin e Relativitetit në Dublin, Hawking pranoi se Preskill kishte të drejtë. Vrimat e zeza nuk çojnë në zhdukjen e plotë të materies. Për më tepër, ata kanë një lloj "memorie". Brenda tyre mund të ruhen fare mirë gjurmët e asaj që kanë thithur. Kështu, duke "avulluar" (d.m.th., duke emetuar ngadalë rrezatim për shkak të efektit kuantik), ata mund ta kthejnë këtë informacion në Universin tonë.

Vrimat e zeza në galaktikë

Astronomët kanë ende shumë dyshime për praninë e vrimave të zeza yjore në galaktikën tonë (si ajo që i përket sistemit binar Cygnus X-1); por ka shumë më pak dyshime për vrimat e zeza supermasive.

Ne qender

Ekziston të paktën një vrimë e zezë supermasive në galaktikën tonë. Burimi i tij, i njohur si Shigjetari A*, ndodhet pikërisht në qendër të rrafshit të Rrugës së Qumështit. Emri i saj shpjegohet me faktin se është burimi më i fuqishëm i radios në yjësinë e Shigjetarit. Pikërisht në këtë drejtim ndodhen si qendrat gjeometrike ashtu edhe ato fizike të sistemit tonë galaktik. E vendosur në një distancë prej rreth 26,000 vite dritë nga ne, një vrimë e zezë supermasive e lidhur me burimin e valëve të radios, Shigjetari A *, ka një masë të vlerësuar në rreth 4 milionë masa diellore, e mbyllur në një hapësirë, vëllimi i së cilës është i krahasueshëm me vëllimi i sistemit diellor. Afërsia e saj relative me ne (kjo vrimë e zezë supermasive është pa dyshim më e afërta me Tokën) ka bërë që objekti të vihet nën një vëzhgim veçanërisht të thellë nga observatori hapësinor Chandra në vitet e fundit. Doli, në veçanti, se ai është gjithashtu një burim i fuqishëm i rrezeve X (por jo aq i fuqishëm sa burimet në bërthamat aktive galaktike). Shigjetari A* mund të jetë mbetja e fjetur e asaj që ishte bërthama aktive e Galaxy tonë miliona ose miliarda vjet më parë.

Vrima e dytë e zezë?

Megjithatë, disa astronomë besojnë se ka një tjetër surprizë në galaktikën tonë. Po flasim për një vrimë të zezë të dytë me masë mesatare, që mban së bashku një grup yjesh të rinj dhe nuk i lejon ata të bien në një vrimë të zezë supermasive që ndodhet në qendër të vetë Galaktikës. Si mund të ndodhë që në një distancë prej më pak se një vit drite prej saj të ketë një grup yjor me një moshë që mezi ka arritur 10 milionë vjet, domethënë, sipas standardeve astronomike, shumë e re? Sipas studiuesve, përgjigja qëndron në faktin se grupi nuk ka lindur atje (mjedisi rreth vrimës së zezë qendrore është shumë armiqësor për formimin e yjeve), por është "tërhequr" atje për shkak të ekzistencës së një vrime të dytë të zezë brenda. ajo, e cila ka një masë vlerash mesatare.

Në orbitë

Yjet individuale të grumbullimit, të tërhequr nga vrima e zezë supermasive, filluan të zhvendosen drejt qendrës galaktike. Megjithatë, në vend që të shpërndahen në hapësirë, ato mbeten së bashku për shkak të tërheqjes së një vrime të dytë të zezë të vendosur në qendër të grumbullit. Masa e kësaj vrime të zezë mund të vlerësohet nga aftësia e saj për të mbajtur një grup të tërë yjor "në një zinxhir". Një vrimë e zezë me madhësi mesatare duket se rrotullohet rreth vrimës së zezë qendrore në rreth 100 vjet. Kjo do të thotë se vëzhgimet afatgjata gjatë shumë viteve do të na lejojnë ta "shohim".

Për shkak të rritjes relativisht të fundit të interesit për të bërë filma shkencorë popullorë rreth eksplorimit të hapësirës, shikuesi modern ka dëgjuar shumë për fenomene të tilla si singulariteti ose vrima e zezë. Megjithatë, filmat padyshim nuk zbulojnë natyrën e plotë të këtyre fenomeneve, dhe ndonjëherë edhe shtrembërojnë teoritë e ndërtuara shkencore për efekt më të madh. Për këtë arsye, ideja e shumë njerëzve modernë për këto fenomene është ose krejtësisht sipërfaqësore ose krejtësisht e gabuar. Një nga zgjidhjet e problemit që ka lindur është ky artikull, në të cilin do të përpiqemi të kuptojmë rezultatet ekzistuese të kërkimit dhe t'i përgjigjemi pyetjes - çfarë është një vrimë e zezë?

Në 1784, prifti dhe natyralisti anglez John Michell përmendi për herë të parë në një letër drejtuar Shoqërisë Mbretërore një trup masiv hipotetik që ka një tërheqje gravitacionale aq të fortë sa që shpejtësia e dytë kozmike për të do të tejkalonte shpejtësinë e dritës. Shpejtësia e dytë kozmike është shpejtësia që do t'i duhet një objekti relativisht i vogël për të kapërcyer tërheqjen gravitacionale të një trupi qiellor dhe për të lënë orbitën e mbyllur rreth këtij trupi. Sipas llogaritjeve të tij, një trup me densitetin e Diellit dhe me një rreze prej 500 rreze diellore do të ketë në sipërfaqen e tij një shpejtësi të dytë kozmike të barabartë me shpejtësinë e dritës. Në këtë rast, edhe drita nuk do të largohet nga sipërfaqja e një trupi të tillë, dhe për këtë arsye ky trup vetëm do të thithë dritën hyrëse dhe do të mbetet i padukshëm për vëzhguesin - një lloj njolle e zezë në sfondin e hapësirës së errët.

Sidoqoftë, koncepti i një trupi supermasiv i propozuar nga Michell nuk tërhoqi shumë interes deri në punën e Ajnshtajnit. Kujtojmë se ky i fundit përcaktoi shpejtësinë e dritës si shpejtësinë kufizuese të transferimit të informacionit. Përveç kësaj, Ajnshtajni zgjeroi teorinë e gravitetit për shpejtësi afër shpejtësisë së dritës (). Si rezultat, nuk ishte më e rëndësishme të zbatohej teoria e Njutonit në vrimat e zeza.

ekuacioni i Ajnshtajnit

Si rezultat i aplikimit të relativitetit të përgjithshëm për vrimat e zeza dhe zgjidhjes së ekuacioneve të Ajnshtajnit, u zbuluan parametrat kryesorë të një vrime të zezë, nga të cilat janë vetëm tre: masa, ngarkesa elektrike dhe momenti këndor. Duhet të theksohet kontributi i rëndësishëm i astrofizikanit indian Subramanyan Chandrasekhar, i cili krijoi një monografi themelore: "Teoria matematikore e vrimave të zeza".

Kështu, zgjidhja e ekuacioneve të Ajnshtajnit përfaqësohet nga katër opsione për katër lloje të mundshme të vrimave të zeza:

Një vrimë e zezë pa rrotullim dhe pa ngarkesë është zgjidhja e Schwarzschild. Një nga përshkrimet e para të një vrime të zezë (1916) duke përdorur ekuacionet e Ajnshtajnit, por pa marrë parasysh dy nga tre parametrat e trupit. Zgjidhja e fizikanit gjerman Karl Schwarzschild ju lejon të llogaritni fushën e jashtme gravitacionale të një trupi masiv sferik. Një tipar i konceptit të shkencëtarit gjerman për vrimat e zeza është prania e një horizonti ngjarjeje dhe atij që qëndron pas tij. Schwarzschild gjithashtu llogariti fillimisht rrezen gravitacionale, e cila mori emrin e tij, e cila përcakton rrezen e sferës në të cilën do të vendosej horizonti i ngjarjeve për një trup me një masë të caktuar.
Një vrimë e zezë pa rrotullim me ngarkesë është zgjidhja Reisner-Nordström. Një zgjidhje e paraqitur në 1916-1918, duke marrë parasysh ngarkesën e mundshme elektrike të një vrime të zezë. Kjo ngarkesë nuk mund të jetë arbitrarisht e madhe dhe është e kufizuar për shkak të zmbrapsjes elektrike që rezulton. Kjo e fundit duhet të kompensohet nga tërheqja gravitacionale.
Një vrimë e zezë me rrotullim dhe pa ngarkesë - Zgjidhja e Kerrit (1963). Një vrimë e zezë rrotulluese Kerr ndryshon nga ajo statike nga prania e të ashtuquajturës ergosferë (lexoni më shumë rreth kësaj dhe përbërësve të tjerë të një vrime të zezë).
BH me rrotullim dhe ngarkesë - Zgjidhja Kerr-Newman. Kjo zgjidhje është llogaritur në vitin 1965 dhe aktualisht është më e plota, pasi merr parasysh të tre parametrat e BH. Megjithatë, ende supozohet se vrimat e zeza në natyrë kanë një ngarkesë të parëndësishme.

Formimi i një vrime të zezë

Ekzistojnë disa teori rreth asaj se si formohet dhe shfaqet një vrimë e zezë, më e famshmja prej të cilave është shfaqja e një ylli me masë të mjaftueshme si rezultat i kolapsit gravitacional. Një kompresim i tillë mund t'i japë fund evolucionit të yjeve me një masë prej më shumë se tre masa diellore. Pas përfundimit të reaksioneve termonukleare brenda yjeve të tillë, ato fillojnë të tkurren me shpejtësi në një super të dendur. Nëse presioni i gazit të një ylli neutron nuk mund të kompensojë forcat gravitacionale, domethënë, masa e yllit kapërcen të ashtuquajturën. Oppenheimer-Volkov kufiri, pastaj kolapsi vazhdon, duke bërë që materia të tkurret në një vrimë të zezë.

Skenari i dytë që përshkruan lindjen e një vrime të zezë është ngjeshja e gazit protogalaktik, domethënë gazit ndëryjor që është në fazën e transformimit në një galaktikë ose një lloj grumbulli. Në rastin e presionit të brendshëm të pamjaftueshëm për të kompensuar të njëjtat forca gravitacionale, mund të lindë një vrimë e zezë.

Dy skenarë të tjerë mbeten hipotetikë:

Shfaqja e një vrime të zezë si rezultat - e ashtuquajtura. vrimat e zeza primordiale.
Ndodhja si rezultat i reaksioneve bërthamore në energji të larta. Një shembull i reagimeve të tilla janë eksperimentet mbi përplasësit.

Struktura dhe fizika e vrimave të zeza

Struktura e një vrime të zezë sipas Schwarzschild përfshin vetëm dy elementë që u përmendën më herët: singularitetin dhe horizontin e ngjarjeve të një vrime të zezë. Duke folur shkurtimisht për singularitetin, mund të vërehet se është e pamundur të vizatohet një vijë e drejtë përmes saj, dhe gjithashtu se shumica e teorive fizike ekzistuese nuk funksionojnë brenda saj. Kështu, fizika e singularitetit mbetet një mister për shkencëtarët sot. i një vrime të zezë është një kufi i caktuar, që kapërcen të cilin, një objekt fizik humb aftësinë për t'u kthyer përtej kufijve të tij dhe pa mëdyshje "bie" në singularitetin e një vrime të zezë.

Struktura e një vrime të zezë bëhet disi më e ndërlikuar në rastin e zgjidhjes Kerr, domethënë, në prani të rrotullimit të BH. Zgjidhja e Kerrit nënkupton që vrima ka një ergosferë. Ergosferë - një zonë e caktuar e vendosur jashtë horizontit të ngjarjeve, brenda së cilës të gjithë trupat lëvizin në drejtim të rrotullimit të vrimës së zezë. Kjo zonë nuk është ende emocionuese dhe është e mundur të largoheni nga ajo, ndryshe nga horizonti i ngjarjeve. Ergosfera është ndoshta një lloj analog i një disku grumbullues, i cili përfaqëson një substancë rrotulluese rreth trupave masivë. Nëse një vrimë e zezë statike Schwarzschild përfaqësohet si një sferë e zezë, atëherë vrima e zezë Kerry, për shkak të pranisë së një ergosfere, ka formën e një elipsoidi të pjerrët, në formën e të cilit shpesh kemi parë vrima të zeza në vizatime, në të vjetra. filma ose video lojëra.

Sa peshon një vrimë e zezë? – Materiali më i madh teorik mbi shfaqjen e një vrime të zezë është i disponueshëm për skenarin e shfaqjes së saj si rezultat i rënies së një ylli. Në këtë rast, masa maksimale e një ylli neutron dhe masa minimale e një vrime të zezë përcaktohen nga kufiri Oppenheimer - Volkov, sipas të cilit kufiri i poshtëm i masës BH është 2,5 - 3 masa diellore. Vrima e zezë më e rëndë e zbuluar ndonjëherë (në galaktikën NGC 4889) ka një masë prej 21 miliardë masash diellore. Megjithatë, nuk duhet harruar për vrimat e zeza, që hipotetikisht rezultojnë nga reaksionet bërthamore në energji të larta, si ato në përplasësit. Masa e këtyre vrimave të zeza kuantike, me fjalë të tjera "vrimat e zeza të Planck" është e rendit të , përkatësisht 2 10 −5 g.
Madhësia e vrimës së zezë. Rrezja minimale BH mund të llogaritet nga masa minimale (2,5 – 3 masa diellore). Nëse rrezja gravitacionale e Diellit, domethënë zona ku do të ishte horizonti i ngjarjeve, është rreth 2,95 km, atëherë rrezja minimale e një BH prej 3 masash diellore do të jetë rreth nëntë kilometra. Përmasa të tilla relativisht të vogla nuk përshtaten në kokë kur bëhet fjalë për objekte masive që tërheqin gjithçka përreth. Megjithatë, për vrimat e zeza kuantike, rrezja është -10 −35 m.
Dendësia mesatare e një vrime të zezë varet nga dy parametra: masa dhe rrezja. Dendësia e një vrime të zezë me një masë rreth tre masa diellore është rreth 6 10 26 kg/m³, ndërsa dendësia e ujit është 1000 kg/m³. Megjithatë, vrima të tilla të zeza të vogla nuk janë gjetur nga shkencëtarët. Shumica e BH-ve të zbuluara kanë masa më të mëdha se 105 masa diellore. Ekziston një model interesant sipas të cilit sa më masive të jetë vrima e zezë, aq më e ulët është dendësia e saj. Në këtë rast, një ndryshim në masë me 11 rend të madhësisë sjell një ndryshim në densitet me 22 rend të madhësisë. Kështu, një vrimë e zezë me një masë prej 1 ·10 9 masa diellore ka një densitet prej 18.5 kg/m³, që është një më pak se dendësia e arit. Dhe vrimat e zeza me një masë prej më shumë se 10 10 masa diellore mund të kenë një densitet mesatar më të vogël se dendësia e ajrit. Bazuar në këto llogaritje, është logjike të supozohet se formimi i një vrime të zezë nuk ndodh për shkak të ngjeshjes së materies, por si rezultat i akumulimit të një sasie të madhe lënde në një vëllim të caktuar. Në rastin e vrimave të zeza kuantike, dendësia e tyre mund të jetë rreth 10 94 kg/m³.
Temperatura e një vrime të zezë është gjithashtu në përpjesëtim të zhdrejtë me masën e saj. Kjo temperaturë lidhet drejtpërdrejt me. Spektri i këtij rrezatimi përkon me spektrin e një trupi plotësisht të zi, domethënë një trup që thith të gjithë rrezatimin e rënë. Spektri i rrezatimit të një trupi të zi varet vetëm nga temperatura e tij, atëherë temperatura e një vrime të zezë mund të përcaktohet nga spektri i rrezatimit Hawking. Siç u përmend më lart, ky rrezatim është sa më i fuqishëm, aq më i vogël është vrima e zezë. Në të njëjtën kohë, rrezatimi Hawking mbetet hipotetik, pasi nuk është vëzhguar ende nga astronomët. Nga kjo rrjedh se nëse ekziston rrezatimi Hawking, atëherë temperatura e BH-ve të vëzhguara është aq e ulët sa nuk lejon që dikush të zbulojë rrezatimin e treguar. Sipas llogaritjeve, edhe temperatura e një vrime me masë të rendit të masës së Diellit është paksa e vogël (1 10 -7 K ose -272°C). Temperatura e vrimave të zeza kuantike mund të arrijë rreth 10 12 K, dhe me avullimin e tyre të shpejtë (rreth 1.5 min.), BH të tilla mund të lëshojnë energji të rendit të dhjetë milionë bombave atomike. Por, për fat të mirë, krijimi i objekteve të tilla hipotetike do të kërkojë energji 10 14 herë më të madhe se ajo e arritur sot në Përplasësin e Madh të Hadronit. Përveç kësaj, fenomene të tilla nuk janë vërejtur kurrë nga astronomët.

Nga se përbëhet një CHD?

Një pyetje tjetër shqetëson si shkencëtarët ashtu edhe ata që janë thjesht të apasionuar pas astrofizikës - nga çfarë përbëhet një vrimë e zezë? Nuk ka asnjë përgjigje të vetme për këtë pyetje, pasi nuk është e mundur të shikosh përtej horizontit të ngjarjeve që rrethon ndonjë vrimë të zezë. Përveç kësaj, siç u përmend më herët, modelet teorike të një vrime të zezë parashikojnë vetëm 3 nga përbërësit e saj: ergosferën, horizontin e ngjarjeve dhe singularitetin. Është logjike të supozohet se në ergosferë ka vetëm ato objekte që tërhiqen nga vrima e zezë, dhe që tani rrotullohen rreth saj - lloje të ndryshme trupash kozmikë dhe gaz kozmik. Horizonti i ngjarjeve është vetëm një kufi i hollë i nënkuptuar, përtej të cilit, të njëjtët trupa kozmikë tërhiqen në mënyrë të pakthyeshme drejt komponentit të fundit kryesor të vrimës së zezë - singularitetit. Natyra e singularitetit nuk është studiuar sot dhe është shumë herët të flitet për përbërjen e tij.

Sipas disa supozimeve, një vrimë e zezë mund të përbëhet nga neutrone. Nëse ndjekim skenarin e shfaqjes së një vrime të zezë si rezultat i ngjeshjes së një ylli në një yll neutron me ngjeshjen e tij të mëvonshme, atëherë, me siguri, pjesa kryesore e vrimës së zezë përbëhet nga neutrone, nga të cilët ylli neutron vetë përbëhet. Me fjalë të thjeshta: kur një yll shembet, atomet e tij kompresohen në atë mënyrë që elektronet bashkohen me protonet, duke formuar kështu neutrone. Një reagim i tillë me të vërtetë ndodh në natyrë, me formimin e një neutroni, ndodh emetimi i neutrinos. Megjithatë, këto janë vetëm supozime.

Çfarë ndodh nëse bini në një vrimë të zezë?

Rënia në një vrimë të zezë astrofizike çon në shtrirje të trupit. Konsideroni një astronaut hipotetik vetëvrasës që shkon në një vrimë të zezë i veshur vetëm me një kostum hapësinor, së pari këmbët. Duke kaluar horizontin e ngjarjeve, astronauti nuk do të vërejë asnjë ndryshim, pavarësisht se ai nuk ka më mundësi të kthehet. Në një moment, astronauti do të arrijë në një pikë (pak pas horizontit të ngjarjeve) ku do të fillojë të ndodhë deformimi i trupit të tij. Meqenëse fusha gravitacionale e një vrime të zezë është jo uniforme dhe përfaqësohet nga një gradient force që rritet drejt qendrës, këmbët e astronautit do t'i nënshtrohen një efekti gravitacional dukshëm më të madh sesa, për shembull, koka. Pastaj, për shkak të gravitetit, ose më saktë, forcave të baticës, këmbët do të "bien" më shpejt. Kështu, trupi fillon të shtrihet gradualisht në gjatësi. Për të përshkruar këtë fenomen, astrofizikanët kanë dalë me një term mjaft krijues - spagetifikimi. Shtrirja e mëtejshme e trupit ndoshta do ta zbërthejë atë në atome, të cilat, herët a vonë, do të arrijnë një singularitet. Mund të merret me mend vetëm se si do të ndihet një person në këtë situatë. Vlen të përmendet se efekti i shtrirjes së trupit është në përpjesëtim të zhdrejtë me masën e vrimës së zezë. Kjo do të thotë, nëse një BH me masën e tre Diejve shtrin/thyen trupin në çast, atëherë vrima e zezë supermasive do të ketë forca baticore më të ulëta dhe, ka sugjerime se disa materiale fizike mund të "tolerojnë" një deformim të tillë pa humbur strukturën e tyre.

Siç e dini, afër objekteve masive, koha rrjedh më ngadalë, që do të thotë se koha për një astronaut vetëvrasës do të rrjedhë shumë më ngadalë sesa për tokën. Në atë rast, ndoshta ai do t'i mbijetojë jo vetëm miqtë e tij, por vetë Toka. Llogaritjet do të kërkohen për të përcaktuar se sa kohë do të ngadalësohet për një astronaut, megjithatë, nga sa më sipër, mund të supozohet se astronauti do të bjerë në vrimën e zezë shumë ngadalë dhe thjesht mund të mos jetojë për të parë momentin kur trupi i tij fillon. për të deformuar.

Vlen të përmendet se për një vëzhgues jashtë, të gjithë trupat që kanë fluturuar deri në horizontin e ngjarjeve do të mbeten në skaj të këtij horizonti derisa imazhi i tyre të zhduket. Arsyeja për këtë fenomen është zhvendosja gravitacionale e kuqe. Duke e thjeshtuar disi, mund të themi se drita që bie mbi trupin e një astronauti vetëvrasës "të ngrirë" në horizontin e ngjarjeve do të ndryshojë frekuencën e saj për shkak të kohës së saj të ngadalësuar. Me kalimin e kohës më ngadalë, frekuenca e dritës do të ulet dhe gjatësia e valës do të rritet. Si rezultat i këtij fenomeni, në dalje, domethënë për një vëzhgues të jashtëm, drita gradualisht do të zhvendoset drejt frekuencës së ulët - e kuqe. Një zhvendosje e dritës përgjatë spektrit do të ndodhë, ndërsa astronauti vetëvrasës largohet gjithnjë e më shumë nga vëzhguesi, megjithëse pothuajse në mënyrë të padukshme, dhe koha e tij rrjedh gjithnjë e më ngadalë. Kështu, drita e reflektuar nga trupi i tij së shpejti do të shkojë përtej spektrit të dukshëm (imazhi do të zhduket), dhe në të ardhmen trupi i astronautit mund të kapet vetëm në rajonin infra të kuqe, më vonë në frekuencën e radios, dhe si rezultat, rrezatimi do të jetë plotësisht i pakapshëm.

Përkundër asaj që është shkruar më lart, supozohet se në vrimat e zeza shumë të mëdha supermasive, forcat e baticës nuk ndryshojnë aq shumë me distancën dhe veprojnë pothuajse në mënyrë të njëtrajtshme në trupin që bie. Në një rast të tillë, anija kozmike në rënie do të ruante strukturën e saj. Lind një pyetje e arsyeshme - ku të çon vrima e zezë? Kësaj pyetjeje mund t'i përgjigjet puna e disa shkencëtarëve, duke lidhur dy fenomene të tilla si vrimat e krimbave dhe vrimat e zeza.

Në vitin 1935, Albert Einstein dhe Nathan Rosen, duke marrë parasysh, parashtruan një hipotezë në lidhje me ekzistencën e të ashtuquajturave vrima krimbash, duke lidhur dy pika të hapësirë-kohës me rrugë në vendet e lakimit të rëndësishëm të kësaj të fundit - ura Einstein-Rosen. ose vrimë krimbi. Për një lakim kaq të fuqishëm të hapësirës, do të kërkohen trupa me një masë gjigante, me rolin e të cilëve vrimat e zeza do të përballonin në mënyrë të përsosur.

Ura Einstein-Rosen konsiderohet një vrimë krimbi e padepërtueshme, pasi është e vogël dhe e paqëndrueshme.

Një vrimë krimbi e kalueshme është e mundur brenda teorisë së vrimave bardh e zi. Ku vrima e bardhë është prodhimi i informacionit që ra në vrimën e zezë. Vrima e bardhë përshkruhet në kuadrin e relativitetit të përgjithshëm, por sot ajo mbetet hipotetike dhe nuk është zbuluar. Një model tjetër i një vrime krimbi u propozua nga shkencëtarët amerikanë Kip Thorne dhe studenti i tij i diplomuar Mike Morris, i cili mund të jetë i kalueshëm. Megjithatë, si në rastin e vrimës së krimbit Morris-Thorn, ashtu edhe në rastin e vrimave bardh e zi, mundësia e udhëtimit kërkon ekzistencën e të ashtuquajturës lëndë ekzotike, e cila ka energji negative dhe gjithashtu mbetet hipotetike.

Vrimat e zeza në univers

Ekzistenca e vrimave të zeza u konfirmua relativisht kohët e fundit (shtator 2015), por para kësaj kohe kishte tashmë shumë materiale teorike mbi natyrën e vrimave të zeza, si dhe shumë objekte kandidate për rolin e një vrime të zezë. Para së gjithash, duhet të merren parasysh dimensionet e vrimës së zezë, pasi vetë natyra e fenomenit varet prej tyre:

vrima e zezë në masë yjore. Objekte të tilla formohen si rezultat i rënies së një ylli. Siç u përmend më herët, masa minimale e një trupi të aftë për të formuar një vrimë të tillë të zezë është 2.5 - 3 masa diellore.
Vrimat e zeza me masë të ndërmjetme. Një lloj i ndërmjetëm i kushtëzuar i vrimave të zeza që janë rritur për shkak të përthithjes së objekteve pranë, si akumulimet e gazit, një yll fqinj (në sistemet e dy yjeve) dhe trupa të tjerë kozmikë.
Vrima e zezë supermasive. Objekte kompakte me masa diellore 10 5 -10 10. Vetitë dalluese të BH-ve të tilla janë densiteti paradoksal i ulët, si dhe forcat e dobëta të baticës, të cilat u diskutuan më herët. Është kjo vrimë e zezë supermasive në qendër të galaktikës sonë të Rrugës së Qumështit (Shigjetari A*, Sgr A*), si dhe të shumicës së galaktikave të tjera.

Kandidatët për CHD

Vrima e zezë më e afërt, ose më mirë një kandidat për rolin e një vrime të zezë, është një objekt (V616 Unicorn), i cili ndodhet në një distancë prej 3000 vjet dritë nga Dielli (në galaktikën tonë). Ai përbëhet nga dy përbërës: një yll me masë sa gjysma e masës diellore, si dhe një trup i vogël i padukshëm, masa e të cilit është 3-5 masa diellore. Nëse ky objekt rezulton të jetë një vrimë e zezë e vogël me masë yjore, atëherë me të drejtë do të jetë vrima e zezë më e afërt.

Pas këtij objekti, vrima e dytë e zezë më e afërt është Cyg X-1 (Cyg X-1), e cila ishte kandidatja e parë për rolin e një vrime të zezë. Distanca me të është afërsisht 6070 vite dritë. I studiuar mjaft mirë: ai ka një masë prej 14.8 masash diellore dhe një rreze horizonti ngjarjesh prej rreth 26 km.

Sipas disa burimeve, një tjetër kandidat më i afërt për rolin e një vrime të zezë mund të jetë një trup në sistemin yjor V4641 Sagittarii (V4641 Sgr), i cili, sipas vlerësimeve në 1999, ishte vendosur në një distancë prej 1600 vite dritë. Megjithatë, studimet e mëvonshme e rritën këtë distancë me të paktën 15 herë.

Sa vrima të zeza ka në galaktikën tonë?

Nuk ka përgjigje të saktë për këtë pyetje, pasi është mjaft e vështirë t'i vëzhgosh ato, dhe gjatë gjithë studimit të qiellit, shkencëtarët arritën të zbulojnë rreth një duzinë vrima të zeza brenda Rrugës së Qumështit. Pa iu nënshtruar llogaritjeve, vërejmë se në galaktikën tonë ka rreth 100 - 400 miliardë yje, dhe rreth çdo i mijëti yll ka masë të mjaftueshme për të formuar një vrimë të zezë. Ka të ngjarë që miliona vrima të zeza mund të jenë formuar gjatë ekzistencës së Rrugës së Qumështit. Meqenëse është më e lehtë të regjistrohen vrima të zeza të mëdha, është logjike të supozohet se shumica e BH-ve në galaktikën tonë nuk janë supermasive. Vlen të përmendet se hulumtimi i NASA-s në 2005 sugjeron praninë e një tufe të tërë vrimash të zeza (10-20 mijë) që rrotullohen rreth qendrës së galaktikës. Për më tepër, në vitin 2016, astrofizikanët japonezë zbuluan një satelit masiv pranë objektit * - një vrimë e zezë, thelbi i Rrugës së Qumështit. Për shkak të rrezes së vogël (0,15 vite dritë) të këtij trupi, si dhe masës së tij të madhe (100,000 masa diellore), shkencëtarët sugjerojnë se ky objekt është gjithashtu një vrimë e zezë supermasive.

Bërthama e galaktikës sonë, vrima e zezë e Rrugës së Qumështit (Shigjetari A *, Sgr A * ose Shigjetari A *) është supermasive dhe ka një masë prej 4,31 10 6 masa diellore dhe një rreze prej 0,00071 vite dritë (6,25 orë dritë ose 6.75 miliardë km). Temperatura e Shigjetarit A* së bashku me grupin rreth tij është rreth 1 10 7 K.

Vrima e zezë më e madhe

Vrima e zezë më e madhe në univers që shkencëtarët kanë mundur të zbulojnë është një vrimë e zezë supermasive, blazari FSRQ, në qendër të galaktikës S5 0014+81, në një distancë prej 1.2·10 10 vite dritë nga Toka. Sipas rezultateve paraprake të vëzhgimit, duke përdorur observatorin hapësinor Swift, masa e vrimës së zezë ishte 40 miliardë (40 10 9) masa diellore, dhe rrezja Schwarzschild e një vrime të tillë ishte 118.35 miliardë kilometra (0.013 vite dritë). Përveç kësaj, sipas llogaritjeve, ajo u ngrit 12.1 miliardë vjet më parë (1.6 miliardë vjet pas Big Bengut). Nëse kjo vrimë e zezë gjigante nuk e përthith lëndën që e rrethon, atëherë ajo do të jetojë për të parë epokën e vrimave të zeza - një nga epokat në zhvillimin e Universit, gjatë së cilës vrimat e zeza do të mbizotërojnë në të. Nëse bërthama e galaktikës S5 0014+81 vazhdon të rritet, atëherë ajo do të bëhet një nga vrimat e zeza të fundit që do të ekzistojë në Univers.

Dy vrimat e tjera të zeza të njohura, edhe pse nuk emërtohen, kanë rëndësinë më të madhe për studimin e vrimave të zeza, pasi konfirmuan ekzistencën e tyre në mënyrë eksperimentale, si dhe dhanë rezultate të rëndësishme për studimin e gravitetit. Bëhet fjalë për ngjarjen GW150914, e cila quhet përplasja e dy vrimave të zeza në një. Kjo ngjarje lejoi regjistrimin.

Zbulimi i vrimave të zeza

Para se të shqyrtojmë metodat për zbulimin e vrimave të zeza, duhet t'i përgjigjemi pyetjes - pse një vrimë e zezë është e zezë? - Përgjigja për të nuk kërkon njohuri të thella në astrofizikë dhe kozmologji. Fakti është se një vrimë e zezë thith të gjithë rrezatimin që bie mbi të dhe nuk rrezaton fare, nëse nuk merrni parasysh hipotezën. Nëse e konsiderojmë këtë fenomen në mënyrë më të detajuar, mund të supozojmë se nuk ka procese brenda vrimave të zeza që çojnë në çlirimin e energjisë në formën e rrezatimit elektromagnetik. Atëherë nëse vrima e zezë rrezaton, atëherë ajo është në spektrin Hawking (i cili përkon me spektrin e një trupi të ndezur, absolutisht të zi). Megjithatë, siç u përmend më herët, ky rrezatim nuk u zbulua, gjë që sugjeron një temperaturë krejtësisht të ulët të vrimave të zeza.

Një teori tjetër e pranuar përgjithësisht thotë se rrezatimi elektromagnetik nuk është aspak i aftë të largohet nga horizonti i ngjarjeve. Ka shumë të ngjarë që fotonet (grimcat e dritës) të mos tërhiqen nga objekte masive, pasi, sipas teorisë, ato vetë nuk kanë masë. Megjithatë, vrima e zezë ende "tërheq" fotonet e dritës përmes shtrembërimit të hapësirë-kohës. Nëse imagjinojmë një vrimë të zezë në hapësirë si një lloj depresioni në sipërfaqen e lëmuar të hapësirë-kohës, atëherë ekziston një distancë e caktuar nga qendra e vrimës së zezë, afër së cilës drita nuk do të jetë më në gjendje të largohet prej saj. . Domethënë, përafërsisht, drita fillon të "bie" në "gropë", e cila nuk ka as "fund".

Përveç kësaj, duke pasur parasysh efektin e zhvendosjes së kuqe gravitacionale, është e mundur që drita në një vrimë të zezë të humbasë frekuencën e saj, duke u zhvendosur përgjatë spektrit në rajonin e rrezatimit të valëve të gjata me frekuencë të ulët, derisa të humbasë energjinë krejtësisht.

Pra, një vrimë e zezë është e zezë dhe për këtë arsye e vështirë për t'u zbuluar në hapësirë.

Metodat e zbulimit

Konsideroni metodat që përdorin astronomët për të zbuluar një vrimë të zezë:

Përveç metodave të përmendura më lart, shkencëtarët shpesh shoqërojnë objekte të tilla si vrimat e zeza dhe. Kuazarët janë disa grupime trupash dhe gazesh kozmike, të cilat janë ndër objektet më të shndritshme astronomike në Univers. Meqenëse ato kanë një intensitet të lartë lumineshence në përmasa relativisht të vogla, ka arsye të besohet se qendra e këtyre objekteve është një vrimë e zezë supermasive, e cila tërheq lëndën përreth në vetvete. Për shkak të një tërheqjeje kaq të fuqishme gravitacionale, lënda e tërhequr nxehet aq shumë sa rrezaton intensivisht. Zbulimi i objekteve të tilla zakonisht krahasohet me zbulimin e një vrime të zezë. Ndonjëherë kuazarët mund të lëshojnë avionë të plazmës së nxehtë në dy drejtime - avionë relativistë. Arsyet e shfaqjes së avionëve të tillë (jet) nuk janë plotësisht të qarta, por ato ndoshta shkaktohen nga ndërveprimi i fushave magnetike të vrimës së zezë dhe diskut të grumbullimit dhe nuk emetohen nga një vrimë e zezë direkte.

Një avion në galaktikën M87 që godet nga qendra e një vrime të zezë

Duke përmbledhur sa më sipër, mund të imagjinohet, nga afër: është një objekt i zi sferik, rreth të cilit rrotullohet materia fort e nxehtë, duke formuar një disk akrecioni të ndritshëm.

Bashkimi dhe përplasja e vrimave të zeza

Një nga fenomenet më interesante në astrofizikë është përplasja e vrimave të zeza, e cila gjithashtu bën të mundur zbulimin e trupave të tillë masivë astronomikë. Procese të tilla janë me interes jo vetëm për astrofizikanët, pasi ato rezultojnë në fenomene të studiuara dobët nga fizikanët. Shembulli më i qartë është ngjarja e përmendur më parë e quajtur GW150914, kur dy vrima të zeza u afruan aq shumë sa, si rezultat i tërheqjes reciproke gravitacionale, ato u bashkuan në një. Një pasojë e rëndësishme e kësaj përplasjeje ishte shfaqja e valëve gravitacionale.

Sipas përkufizimit të valëve gravitacionale, këto janë ndryshime në fushën gravitacionale që përhapen në një mënyrë të ngjashme me valën nga objektet masive në lëvizje. Kur dy objekte të tilla i afrohen njëri-tjetrit, ato fillojnë të rrotullohen rreth një qendre të përbashkët graviteti. Ndërsa afrohen me njëri-tjetrin, rrotullimi i tyre rreth boshtit të tyre rritet. Lëkundje të tilla të ndryshueshme të fushës gravitacionale në një moment mund të formojnë një valë të fuqishme gravitacionale që mund të përhapet në hapësirë për miliona vite dritë. Pra, në një distancë prej 1.3 miliardë vite dritë, ndodhi një përplasje e dy vrimave të zeza, të cilat formuan një valë të fuqishme gravitacionale që arriti në Tokë më 14 shtator 2015 dhe u regjistrua nga detektorët LIGO dhe VIRGO.

Si vdesin vrimat e zeza?

Natyrisht, që një vrimë e zezë të pushojë së ekzistuari, ajo do të duhej të humbiste të gjithë masën e saj. Megjithatë, sipas përkufizimit të saj, asgjë nuk mund të largohet nga vrima e zezë nëse ajo ka kaluar horizontin e saj të ngjarjeve. Dihet se për herë të parë fizikani teorik sovjetik Vladimir Gribov përmendi mundësinë e emetimit të grimcave nga një vrimë e zezë në diskutimin e tij me një shkencëtar tjetër sovjetik Yakov Zeldovich. Ai argumentoi se nga pikëpamja e mekanikës kuantike, një vrimë e zezë është e aftë të lëshojë grimca përmes një efekti tuneli. Më vonë, me ndihmën e mekanikës kuantike, ai ndërtoi teorinë e tij, disi të ndryshme, fizikanin teorik anglez Stephen Hawking. Mund të lexoni më shumë rreth këtij fenomeni. Me pak fjalë, ekzistojnë të ashtuquajturat grimca virtuale në vakum, të cilat lindin vazhdimisht në çifte dhe asgjësojnë njëra-tjetrën, ndërkohë që nuk ndërveprojnë me botën e jashtme. Por nëse çifte të tilla lindin në horizontin e ngjarjeve të vrimës së zezë, atëherë graviteti i fortë hipotetikisht është në gjendje t'i ndajë ato, me një grimcë që bie në vrimën e zezë dhe tjetra largohet nga vrima e zezë. Dhe meqenëse një grimcë që është larguar nga një vrimë mund të vërehet, dhe për këtë arsye ka energji pozitive, një grimcë që ka rënë në një vrimë duhet të ketë energji negative. Kështu, vrima e zezë do të humbasë energjinë e saj dhe do të ketë një efekt të quajtur avullimi i vrimës së zezë.

Sipas modeleve të disponueshme të një vrime të zezë, siç u përmend më herët, ndërsa masa e saj zvogëlohet, rrezatimi i saj bëhet më intensiv. Më pas, në fazën përfundimtare të ekzistencës së një vrime të zezë, kur ajo mund të reduktohet në madhësinë e një vrime të zezë kuantike, ajo do të lëshojë një sasi të madhe energjie në formën e rrezatimit, e cila mund të jetë e barabartë me mijëra apo edhe miliona bomba atomike. Kjo ngjarje të kujton disi shpërthimin e një vrime të zezë, si e njëjta bombë. Sipas llogaritjeve, vrimat e zeza primordiale mund të kishin lindur si rezultat i Big Bengut, dhe ato prej tyre, masa e të cilave është rreth 10 12 kg, duhet të ishin avulluar dhe shpërthyer në kohën tonë. Sido që të jetë, shpërthime të tilla nuk janë parë kurrë nga astronomët.

Pavarësisht mekanizmit të propozuar nga Hawking për shkatërrimin e vrimave të zeza, vetitë e rrezatimit Hawking shkaktojnë një paradoks në kuadrin e mekanikës kuantike. Nëse një vrimë e zezë thith një pjesë të trupit, dhe më pas humbet masën që rezulton nga përthithja e këtij trupi, atëherë pavarësisht nga natyra e trupit, vrima e zezë nuk do të ndryshojë nga ajo që ishte para përthithjes së trupit. Në këtë rast, informacioni për trupin humbet përgjithmonë. Nga pikëpamja e llogaritjeve teorike, shndërrimi i gjendjes së pastër fillestare në gjendjen e përzier ("termike") që rezulton nuk korrespondon me teorinë aktuale të mekanikës kuantike. Ky paradoks nganjëherë quhet zhdukja e informacionit në një vrimë të zezë. Një zgjidhje e vërtetë për këtë paradoks nuk është gjetur kurrë. Opsionet e njohura për zgjidhjen e paradoksit:

Mospërputhja e teorisë së Hawking. Kjo nënkupton pamundësinë e shkatërrimit të vrimës së zezë dhe rritjen e vazhdueshme të saj.
Prania e vrimave të bardha. Në këtë rast, informacioni i zhytur nuk zhduket, por thjesht hidhet jashtë në një Univers tjetër.
Mospërputhja e teorisë së pranuar përgjithësisht të mekanikës kuantike.

Problemi i pazgjidhur i fizikës së vrimës së zezë

Duke gjykuar nga gjithçka që u përshkrua më herët, vrimat e zeza, megjithëse janë studiuar për një kohë relativisht të gjatë, kanë ende shumë karakteristika, mekanizmat e të cilave ende nuk janë të njohura për shkencëtarët.

Në vitin 1970, një shkencëtar anglez formuloi të ashtuquajturën. "parimi i censurës kozmike" - "Natyra urren singularitetin e zhveshur". Kjo do të thotë se singulariteti formohet vetëm në vende të fshehura nga pamja, si qendra e një vrime të zezë. Megjithatë, ky parim ende nuk është vërtetuar. Ekzistojnë edhe përllogaritje teorike sipas të cilave mund të ndodhë një singularitet "lakuriq".
Nuk është vërtetuar as “teorema pa qime”, sipas së cilës vrimat e zeza kanë vetëm tre parametra.
Një teori e plotë e magnetosferës së vrimës së zezë nuk është zhvilluar.
Natyra dhe fizika e singularitetit gravitacional nuk është studiuar.
Nuk dihet me siguri se çfarë ndodh në fazën përfundimtare të ekzistencës së një vrime të zezë dhe çfarë mbetet pas zbërthimit të saj kuantik.

Fakte interesante për vrimat e zeza

Duke përmbledhur sa më sipër, ne mund të nxjerrim në pah disa tipare interesante dhe të pazakonta të natyrës së vrimave të zeza:

Vrimat e zeza kanë vetëm tre parametra: masën, ngarkesën elektrike dhe momentin këndor. Si rezultat i një numri kaq të vogël karakteristikash të këtij trupi, teorema që pohon këtë quhet "teorema pa qime". Nga këtu ka ardhur edhe shprehja "një vrimë e zezë nuk ka flokë", që do të thotë se dy vrima të zeza janë absolutisht identike, tre parametrat e përmendur të tyre janë të njëjtë.
Dendësia e vrimave të zeza mund të jetë më e vogël se dendësia e ajrit, dhe temperatura është afër zeros absolute. Nga kjo mund të supozojmë se formimi i një vrime të zezë nuk ndodh për shkak të ngjeshjes së materies, por si rezultat i akumulimit të një sasie të madhe lënde në një vëllim të caktuar.
Koha për trupat e përthithur nga vrimat e zeza shkon shumë më ngadalë sesa për një vëzhgues të jashtëm. Përveç kësaj, trupat e zhytur janë shtrirë ndjeshëm brenda vrimës së zezë, e cila është quajtur spagetifikim nga shkencëtarët.
Mund të ketë rreth një milion vrima të zeza në galaktikën tonë.
Ndoshta ekziston një vrimë e zezë supermasive në qendër të çdo galaktike.
Në të ardhmen, sipas modelit teorik, Universi do të arrijë të ashtuquajturën epokë të vrimave të zeza, kur vrimat e zeza do të bëhen trupat dominues në Univers.

VRIMË E ZEZË
një rajon në hapësirë që rezulton nga kolapsi i plotë gravitacional i materies, në të cilin tërheqja gravitacionale është aq e fortë sa as lënda, as drita dhe as bartës të tjerë të informacionit nuk mund ta lënë atë. Prandaj, brendësia e një vrime të zezë nuk ka lidhje shkakore me pjesën tjetër të universit; proceset fizike që ndodhin brenda një vrime të zezë nuk mund të ndikojnë në proceset jashtë saj. Një vrimë e zezë është e rrethuar nga një sipërfaqe me vetinë e një membrane të njëanshme: materia dhe rrezatimi bien lirisht përmes saj në vrimën e zezë, por asgjë nuk mund të shpëtojë prej saj. Kjo sipërfaqe quhet "horizonti i ngjarjeve". Meqenëse deri më tani ka vetëm indikacione indirekte për ekzistencën e vrimave të zeza në distanca mijëra vite dritë nga Toka, prezantimi ynë i mëtejshëm bazohet kryesisht në rezultate teorike. Vrimat e zeza, të parashikuara nga teoria e përgjithshme e relativitetit (teoria e gravitetit të propozuar nga Ajnshtajni në 1915) dhe teori të tjera më moderne të gravitetit, u vërtetuan matematikisht nga R. Oppenheimer dhe H. Snyder në 1939. Por vetitë e hapësirës dhe kohës në afërsi të këtyre objekteve doli të ishte aq e pazakontë, sa astronomët dhe fizikantët nuk i morën seriozisht për 25 vjet. Megjithatë, zbulimet astronomike në mesin e viteve 1960 na detyruan t'i shikojmë vrimat e zeza si një realitet të mundshëm fizik. Zbulimi dhe studimi i tyre mund të ndryshojë rrënjësisht kuptimin tonë për hapësirën dhe kohën.
Formimi i vrimave të zeza. Ndërsa reaksionet termonukleare ndodhin në brendësi të yllit, ato mbajnë temperaturë dhe presion të lartë, duke parandaluar që ylli të shembet nën ndikimin e gravitetit të tij. Megjithatë, me kalimin e kohës, karburanti bërthamor është i varfëruar dhe ylli fillon të tkurret. Llogaritjet tregojnë se nëse masa e yllit nuk i kalon tre masa diellore, atëherë ai do të fitojë "betejën me gravitetin": kolapsi i tij gravitacional do të ndalet nga presioni i materies "të degjeneruar" dhe ylli do të shndërrohet përgjithmonë në një xhuxh të bardhë. ose yll neutron. Por nëse masa e një ylli është më shumë se tre diellore, atëherë asgjë nuk mund ta ndalojë kolapsin e tij katastrofik dhe ai shpejt do të kalojë nën horizontin e ngjarjeve, duke u bërë një vrimë e zezë. Për një vrimë të zezë sferike me masë M, horizonti i ngjarjeve formon një sferë me një perimetër ekuatori 2p herë më të madh se "rrezja gravitacionale" e vrimës së zezë RG = 2GM/c2, ku c është shpejtësia e dritës dhe G është konstanta gravitacionale. Një vrimë e zezë me një masë prej 3 masash diellore ka një rreze gravitacionale prej 8.8 km.

Nëse një astronom vëzhgon një yll në momentin e shndërrimit të tij në një vrimë të zezë, atëherë në fillim ai do të shohë se si ylli tkurret gjithnjë e më shpejt, por ndërsa sipërfaqja e tij i afrohet rrezes gravitacionale, ngjeshja do të ngadalësohet derisa të ndalojë plotësisht. Në të njëjtën kohë, drita që vjen nga ylli do të dobësohet dhe do të bëhet e kuqe derisa të fiket plotësisht. Kjo ndodh sepse në luftën kundër forcës gjigante të gravitetit, drita humbet energjinë dhe duhet gjithnjë e më shumë kohë që ajo të arrijë te vëzhguesi. Kur sipërfaqja e yllit të arrijë rrezen gravitacionale, do të duhet një kohë e pafundme që drita që e lë atë të arrijë te vëzhguesi (dhe duke vepruar kështu, fotonet do të humbasin plotësisht energjinë e tyre). Rrjedhimisht, astronomi nuk do ta presë kurrë këtë moment, aq më pak do të shohë se çfarë ndodh me yllin poshtë horizontit të ngjarjeve. Por teorikisht, ky proces mund të studiohet. Llogaritja e një kolapsi sferik të idealizuar tregon se në një kohë të shkurtër ylli tkurret në një pikë ku arrihen vlera pafundësisht të larta të densitetit dhe gravitetit. Një pikë e tillë quhet "singularitet". Për më tepër, analiza e përgjithshme matematikore tregon se nëse një horizont ngjarjesh ka lindur, atëherë edhe një kolaps josferik çon në një singularitet. Megjithatë, e gjithë kjo është e vërtetë vetëm nëse teoria e përgjithshme e relativitetit është e zbatueshme deri në shkallë shumë të vogla hapësinore, për të cilat ne nuk jemi ende të sigurt. Ligjet kuantike veprojnë në mikrobotë, dhe teoria kuantike e gravitetit nuk është krijuar ende. Është e qartë se efektet kuantike nuk mund të ndalojnë një yll të rrëzohet në një vrimë të zezë, por ato mund të parandalojnë shfaqjen e një singulariteti. Teoria moderne e evolucionit yjor dhe njohuritë tona për popullsinë yjore të Galaktikës tregojnë se midis 100 miliardë yjeve të saj duhet të ketë rreth 100 milionë vrima të zeza të formuara gjatë rënies së yjeve më masivë. Përveç kësaj, vrimat e zeza me masë shumë të madhe mund të vendosen në bërthamat e galaktikave të mëdha, duke përfshirë edhe tonën. Siç është përmendur tashmë, në epokën tonë, vetëm një masë më shumë se tre herë më e madhe se ajo e diellit mund të bëhet një vrimë e zezë. Megjithatë, menjëherë pas Big Bengut, nga i cili rreth. 15 miliardë vjet më parë, filloi zgjerimi i Universit, vrimat e zeza të çdo mase mund të lindnin. Më i vogli prej tyre, për shkak të efekteve kuantike, duhej të ishte avulluar, duke humbur masën e tyre në formën e rrezatimit dhe rrjedhave të grimcave. Por "vrimat e zeza fillestare" me një masë prej më shumë se 1015 g mund të mbijetojnë deri më sot. Të gjitha llogaritjet e kolapsit yjor bëhen duke supozuar një devijim të lehtë nga simetria sferike dhe tregojnë se horizonti i ngjarjeve është gjithmonë i formuar. Megjithatë, me një devijim të fortë nga simetria sferike, rënia e një ylli mund të çojë në formimin e një rajoni me gravitet pafundësisht të fortë, por jo të rrethuar nga një horizont ngjarjesh; quhet "singulariteti i zhveshur". Nuk është më një vrimë e zezë në kuptimin që diskutuam më sipër. Ligjet fizike pranë një singulariteti të zhveshur mund të marrin një formë shumë të papritur. Aktualisht, një singularitet i zhveshur konsiderohet si një objekt i pamundur, ndërsa shumica e astrofizikanëve besojnë në ekzistencën e vrimave të zeza.
vetitë e vrimave të zeza. Për një vëzhgues të jashtëm, struktura e një vrime të zezë duket jashtëzakonisht e thjeshtë. Në procesin e rënies së një ylli në një vrimë të zezë në një fraksion të vogël të sekondës (sipas orës së një vëzhguesi të largët), të gjitha tiparet e tij të jashtme që lidhen me johomogjenitetin e yllit origjinal rrezatohen në formën e gravitacionit dhe elektromagnetik. valët. Vrima e zezë e palëvizshme që rezulton "harron" të gjithë informacionin rreth yllit origjinal, përveç tre sasive: masës totale, momentit këndor (lidhur me rrotullimin) dhe ngarkesës elektrike. Duke studiuar një vrimë të zezë, nuk është më e mundur të dihet nëse ylli origjinal përbëhej nga materia apo antimateria, nëse kishte formën e një puro apo një petull etj. Në kushte reale astrofizike, një vrimë e zezë e ngarkuar do të tërheqë grimcat e shenjës së kundërt nga mjedisi ndëryjor dhe ngarkesa e saj shpejt do të bëhet zero. Objekti i mbetur i palëvizshëm ose do të jetë një "vrimë e zezë e Schwarzschild" jo rrotulluese, e cila karakterizohet vetëm nga masa, ose një "vrima e zezë Kerr" rrotulluese, e cila karakterizohet nga masa dhe momenti këndor. Veçantia e llojeve të mësipërme të vrimave të zeza të palëvizshme u vërtetua brenda kornizës së teorisë së përgjithshme të relativitetit nga W. Israel, B. Carter, S. Hawking dhe D. Robinson. Sipas teorisë së përgjithshme të relativitetit, hapësira dhe koha janë të lakuar nga fusha gravitacionale e trupave masivë, me lakimin më të madh që ndodh pranë vrimave të zeza. Kur fizikanët flasin për intervale të kohës dhe hapësirës, ata nënkuptojnë numra të lexuar nga çdo orë fizike ose vizore. Për shembull, roli i orës mund të luhet nga një molekulë me një frekuencë të caktuar lëkundjesh, numri i të cilave midis dy ngjarjeve mund të quhet "interval kohor". Çuditërisht, graviteti vepron në të gjitha sistemet fizike në të njëjtën mënyrë: të gjitha orët tregojnë se koha po ngadalësohet dhe të gjithë sundimtarët tregojnë se hapësira shtrihet pranë një vrime të zezë. Kjo do të thotë se një vrimë e zezë po përkul gjeometrinë e hapësirës dhe kohës rreth vetes. Larg nga vrima e zezë, kjo lakim është e vogël, por afër saj është aq e madhe sa rrezet e dritës mund të lëvizin rreth saj në një rreth. Larg një vrime të zezë, fusha e saj gravitacionale përshkruhet saktësisht nga teoria e Njutonit për një trup me të njëjtën masë, por afër tij, graviteti bëhet shumë më i fortë se sa parashikon teoria e Njutonit. Çdo trup që bie në një vrimë të zezë do të copëtohet shumë kohë përpara se të kalojë horizontin e ngjarjeve nga forcat e fuqishme gravitacionale të baticës që lindin nga ndryshimi në tërheqje në distanca të ndryshme nga qendra. Një vrimë e zezë është gjithmonë e gatshme të thithë materien ose rrezatim, duke rritur kështu masën e saj. Ndërveprimi i tij me botën e jashtme përcaktohet nga një parim i thjeshtë Hawking: zona e horizontit të ngjarjeve të një vrime të zezë nuk zvogëlohet kurrë, nëse nuk merrni parasysh prodhimin kuantik të grimcave. J. Bekenstein në 1973 sugjeroi që vrimat e zeza u binden të njëjtave ligje fizike si trupat fizikë që lëshojnë dhe thithin rrezatim (modeli i "trupit të zi"). I ndikuar nga kjo ide, Hawking në vitin 1974 tregoi se vrimat e zeza mund të lëshojnë lëndë dhe rrezatim, por kjo do të jetë e dukshme vetëm nëse masa e vetë vrimës së zezë është relativisht e vogël. Vrima të tilla të zeza mund të lindnin menjëherë pas Big Bengut, i cili filloi zgjerimin e Universit. Masat e këtyre vrimave të zeza primare nuk duhet të jenë më shumë se 1015 g (si një asteroid i vogël) dhe 10-15 m në madhësi (si një proton ose neutron). Një fushë e fuqishme gravitacionale pranë një vrime të zezë krijon çifte grimcë-antigrimcë; një nga grimcat e çdo çifti thithet nga vrima, dhe e dyta lëshohet jashtë. Një vrimë e zezë me një masë prej 1015 g duhet të sillet si një trup me temperaturë 1011 K. Ideja e "avullimit" të vrimave të zeza bie plotësisht në kundërshtim me idenë klasike të tyre si trupa që nuk mund të rrezatojnë.
Kërkoni për vrima të zeza. Llogaritjet brenda kornizës së teorisë së përgjithshme të relativitetit të Ajnshtajnit tregojnë vetëm mundësinë e ekzistencës së vrimave të zeza, por në asnjë mënyrë nuk e vërtetojnë praninë e tyre në botën reale; zbulimi i një vrime të zezë të vërtetë do të ishte një hap i rëndësishëm në zhvillimin e fizikës. Kërkimi për vrima të zeza të izoluara në hapësirë është jashtëzakonisht i vështirë: ne nuk do të jemi në gjendje të dallojmë një objekt të vogël të errët kundër errësirës së hapësirës. Por ka shpresë për të zbuluar një vrimë të zezë nga ndërveprimi i saj me trupat astronomikë përreth, nga ndikimi i saj karakteristik mbi to. Vrimat e zeza supermasive mund të jenë në qendrat e galaktikave, duke gllabëruar vazhdimisht yjet atje. Duke u përqëndruar rreth vrimës së zezë, yjet duhet të formojnë majat qendrore të shkëlqimit në bërthamat e galaktikave; kërkimi i tyre tani është duke u zhvilluar. Një metodë tjetër kërkimi është matja e shpejtësisë së lëvizjes së yjeve dhe gazit rreth objektit qendror në galaktikë. Nëse dihet largësia e tyre nga objekti qendror, atëherë mund të llogaritet masa dhe dendësia mesatare e tij. Nëse tejkalon ndjeshëm densitetin e mundshëm për grupimet e yjeve, atëherë besohet se kjo është një vrimë e zezë. Në këtë mënyrë, në vitin 1996, J. Moran dhe kolegët përcaktuan se në qendër të galaktikës NGC 4258, ndoshta ekziston një vrimë e zezë me një masë prej 40 milionë masash diellore. Më premtuesja është kërkimi për një vrimë të zezë në sistemet binare, ku ajo, së bashku me një yll normal, mund të rrotullohet rreth një qendre të përbashkët të masës. Nga zhvendosja periodike Doppler e vijave në spektrin e një ylli, mund të kuptohet se ai është çift me një trup të caktuar dhe madje të vlerësohet masa e këtij të fundit. Nëse kjo masë i kalon 3 masa diellore, dhe nuk është e mundur të vërehet rrezatimi i vetë trupit, atëherë ka shumë mundësi që kjo të jetë një vrimë e zezë. Në një sistem binar kompakt, një vrimë e zezë mund të kap gazin nga sipërfaqja e një ylli normal. Duke lëvizur në orbitë rreth vrimës së zezë, ky gaz formon një disk dhe, duke iu afruar vrimës së zezë në një spirale, nxehet shumë dhe bëhet burim i rrezeve të fuqishme X. Luhatjet e shpejta në këtë rrezatim duhet të tregojnë se gazi po lëviz me shpejtësi në një orbitë me rreze të vogël rreth një objekti të vogël masiv. Që nga vitet 1970, disa burime të rrezeve X janë zbuluar në sistemet binare me shenja të qarta të pranisë së vrimave të zeza. Më premtuesi konsiderohet të jetë binar me rreze X V 404 Cygnus, masa e përbërësit të padukshëm të të cilit vlerësohet në jo më pak se 6 masa diellore. Kandidatë të tjerë të shquar të vrimës së zezë janë në binarët me rreze X Cygnus X-1, LMCX-3, V 616 Monocerotis, QZ Chanterelles dhe rreze X novae Ophiuchus 1977, Mukha 1981 dhe Scorpio 1994. Me përjashtim të LMCX-3, i vendosur në Renë e Madhe të Magelanit, të gjithë ata janë në Galaxy tonë në distanca të rendit 8000 ly. vite nga Toka.
Shiko gjithashtu
KOSMOLOGJI;
GRAVITET ;
KOLAPS GRAVITACIONAL ;
RELATIVITETI ;
ASTRONOMI EXTRAATMOSFERIKE.
LITERATURA
Cherepashchuk A.M. Masat e vrimave të zeza në sistemet binare. Uspekhi fizicheskikh nauk, vëll 166, f. 809, 1996

Enciklopedia Collier. - Shoqëria e hapur. 2000 .

Sinonimet:

Shihni se çfarë është "Vrima e Zezë" në fjalorë të tjerë:

VRIMA E ZEZË, një zonë e lokalizuar e hapësirës së jashtme, nga e cila as lënda dhe as rrezatimi nuk mund të shpëtojnë, me fjalë të tjera, shpejtësia e parë hapësinore tejkalon shpejtësinë e dritës. Kufiri i këtij rajoni quhet horizonti i ngjarjeve. Fjalor enciklopedik shkencor dhe teknik

Hapësirë një objekt që rezulton nga ngjeshja e një trupi nga graviteti. forcat deri në madhësi më të vogla se rrezja e tij gravitacionale rg=2g/c2 (ku M është masa e trupit, G është konstanta gravitacionale, c është vlera numerike e shpejtësisë së dritës). Parashikimi për ekzistencën në ... ... Enciklopedia Fizike

Ekziston., numri i sinonimeve: 2 yje (503) i panjohur (11) Fjalor sinonimi ASIS. V.N. Trishin. 2013... Fjalor sinonimik

Vrimat e zeza misterioze dhe të pakapshme. Ligjet e fizikës konfirmojnë mundësinë e ekzistencës së tyre në univers, por ende mbeten shumë pyetje. Vëzhgime të shumta tregojnë se vrima ekzistojnë në univers dhe ka më shumë se një milion prej këtyre objekteve.

Çfarë janë vrimat e zeza?

Në vitin 1915, kur zgjidheshin ekuacionet e Ajnshtajnit, u parashikua një fenomen i tillë si "vrimat e zeza". Sidoqoftë, komuniteti shkencor u interesua për to vetëm në 1967. Më pas u quajtën "yje të shembur", "yje të ngrirë".

Tani një vrimë e zezë quhet një rajon i kohës dhe hapësirës që ka një gravitet të tillë që as një rreze drite nuk mund të dalë prej saj.

Si formohen vrimat e zeza?

Ekzistojnë disa teori për shfaqjen e vrimave të zeza, të cilat ndahen në hipotetike dhe realiste. Teoria realiste më e thjeshtë dhe më e përhapur është teoria e kolapsit gravitacional të yjeve të mëdhenj.

Kur një yll mjaft masiv para "vdekjes" rritet në madhësi dhe bëhet i paqëndrueshëm, duke konsumuar karburantin e fundit. Në të njëjtën kohë, masa e yllit mbetet e pandryshuar, por madhësia e tij zvogëlohet kur ndodh e ashtuquajtura ngjeshje. Me fjalë të tjera, gjatë ngjeshjes, një bërthamë e rëndë "bie" në vetvete. Paralelisht me këtë, ngjeshja çon në një rritje të mprehtë të temperaturës brenda yllit dhe shtresat e jashtme të trupit qiellor shkëputen, prej tyre formohen yje të rinj. Në të njëjtën kohë, në qendër të yllit - thelbi bie në "qendrën" e vet. Si rezultat i veprimit të forcave gravitacionale, qendra shembet në një pikë - domethënë, forcat gravitacionale janë aq të forta sa thithin bërthamën e ngjeshur. Kështu lind një vrimë e zezë, e cila fillon të shtrembërojë hapësirën dhe kohën, kështu që as drita nuk mund të shpëtojë prej saj.

Në qendrat e të gjitha galaktikave është një vrimë e zezë supermasive. Sipas teorisë së relativitetit të Ajnshtajnit:

“Çdo masë shtrembëron hapësirën dhe kohën”.

Tani imagjinoni sa shumë një vrimë e zezë shtrembëron kohën dhe hapësirën, sepse masa e saj është e madhe dhe në të njëjtën kohë e shtrydhur në një vëllim jashtëzakonisht të vogël. Për shkak të kësaj aftësie, ndodh çuditshmëria e mëposhtme:

“Vrimat e zeza kanë aftësinë të ndalojnë praktikisht kohën dhe të ngjeshin hapësirën. Për shkak të këtij shtrembërimi të fortë, vrimat bëhen të padukshme për ne.”

Nëse vrimat e zeza nuk janë të dukshme, si e dimë se ekzistojnë?

Po, edhe pse një vrimë e zezë është e padukshme, ajo duhet të jetë e dukshme për shkak të lëndës që bie në të. Ashtu si gazi yjor, i cili tërhiqet nga një vrimë e zezë, kur i afrohet horizontit të ngjarjeve, temperatura e gazit fillon të rritet në vlera tepër të larta, gjë që çon në një shkëlqim. Kjo është arsyeja pse vrimat e zeza shkëlqejnë. Falë kësaj, megjithëse një shkëlqim i dobët, astronomët dhe astrofizikanët shpjegojnë praninë në qendër të galaktikës të një objekti me një vëllim të vogël, por një masë të madhe. Për momentin, si rezultat i vëzhgimeve, janë zbuluar rreth 1000 objekte që janë të ngjashme në sjellje me vrimat e zeza.

Vrimat e zeza dhe galaktikat

Si mund të ndikojnë vrimat e zeza te galaktikat? Kjo pyetje mundon shkencëtarët në mbarë botën. Ekziston një hipotezë sipas së cilës janë vrimat e zeza të vendosura në qendër të galaktikës ato që ndikojnë në formën dhe evolucionin e saj. Dhe se kur dy galaktika përplasen, vrimat e zeza bashkohen dhe gjatë këtij procesi hidhet një sasi kaq e madhe energjie dhe materie saqë formohen yje të rinj.

Llojet e vrimave të zeza

Sipas teorisë ekzistuese, ekzistojnë tre lloje vrimash të zeza: yjore, supermasive, miniaturë. Dhe secila prej tyre u formua në një mënyrë të veçantë.
- Vrimat e zeza të masave yjore, ajo rritet në përmasa të mëdha dhe shembet.
- Vrimat e zeza supermasive, të cilat mund të kenë një masë të barabartë me miliona diej, ka shumë të ngjarë të ekzistojnë në qendrat e pothuajse të gjitha galaktikave, duke përfshirë edhe Rrugën tonë të Qumështit. Shkencëtarët kanë ende hipoteza të ndryshme për formimin e vrimave të zeza supermasive. Deri më tani, vetëm një gjë dihet - vrimat e zeza supermasive janë një nënprodukt i formimit të galaktikave. Vrimat e zeza supermasive - ato ndryshojnë nga ato të zakonshmet në atë që kanë një madhësi shumë të madhe, por densitet paradoksalisht të ulët.
- Askush nuk ka arritur ende të zbulojë një vrimë të zezë në miniaturë që do të kishte një masë më të vogël se Dielli. Është e mundur që vrimat në miniaturë mund të jenë formuar menjëherë pas "Big Bengut", që është ekzistenca e saktë fillestare e universit tonë (rreth 13.7 miliardë vjet më parë).
- Kohët e fundit, një koncept i ri është prezantuar si "vrimat e zeza të bardha". Kjo është ende një vrimë e zezë hipotetike, e cila është e kundërta e një vrime të zezë. Stephen Hawking studioi në mënyrë aktive mundësinë e ekzistencës së vrimave të bardha.
- Vrimat e zeza kuantike - ato ekzistojnë deri më tani vetëm në teori. Vrimat e zeza kuantike mund të formohen kur grimcat ultra të vogla përplasen si rezultat i një reaksioni bërthamor.
- Vrimat e zeza primordiale janë gjithashtu një teori. Ata u formuan menjëherë pas ndodhjes.

Për momentin, ka një numër të madh pyetjesh të hapura që ende nuk kanë marrë përgjigje nga brezat e ardhshëm. Për shembull, a mund të ketë vërtet të ashtuquajturat "vrima krimbi" me të cilat mund të udhëtoni nëpër hapësirë dhe kohë. Çfarë ndodh saktësisht brenda një vrime të zezë dhe çfarë ligjesh u binden këto fenomene. Po zhdukja e informacionit në një vrimë të zezë?