általános

10 tények a fekete lyukakról, amelyeket mindenkinek tudnia kell

A fekete lyukak talán a leg titokzatosabbak.a világegyetem objektumai. Hacsak persze, hogy valahol a mélységben a dolgok nem rejtve vannak, amelyek létezését nem tudjuk és nem tudjuk, ami valószínűtlen. A fekete lyukak óriási tömegűek és sűrűségűek, egy kis sugarú pontra tömörítve. Ezeknek az objektumoknak a fizikai tulajdonságai annyira furcsaak, hogy kényszerítik a legfejlettebb fizikusokat és asztrofizikusokat, hogy kirakják. Sabina Hossfender, elméleti fizikus, tíz tények közül választott ki fekete lyukakról, amelyeket mindenkinek tudnia kell.

Mi a fekete lyuk?

A fekete lyuk meghatározó tulajdonsága azhorizonton. Ez a határ, amelyen felül nem térhet vissza semmi sem a fény. Ha egy elválasztott terület örökre elválik, egy „eseményhorizontról” beszélünk. Ha csak átmenetileg elkülönül, akkor egy "látható horizontról" beszélünk. Ez azonban „ideiglenesen” azt is jelentheti, hogy a terület sokkal hosszabb lesz, mint az Univerzum jelenlegi kora. Ha egy fekete lyuk horizontja átmeneti, de hosszú életű, akkor az első és a második elmosódás közötti különbség.

Mekkora a fekete lyuk?

Elképzelheted egy fekete lyuk horizontját mint gömbötés átmérője közvetlenül arányos a fekete lyuk tömegével. Ezért minél nagyobb a tömeg egy fekete lyukba, annál nagyobb a fekete lyuk. A csillag alakú tárgyakhoz képest azonban a fekete lyukak apróak, mert a tömeg nagyon kis térfogatra van nyomva ellenállhatatlan gravitációs nyomás hatására. A fekete lyuk tömegének sugara például a Föld bolygójáról csak néhány milliméter. Ez 10 000 000 000-szer kisebb, mint a Föld jelenlegi sugara.

A fekete lyuk sugárát Schwarzschild sugárnak hívják Karl Schwarzschild tiszteletére, aki először fekete lyukakat hozott Einstein általános relativitáselméletének megoldásaként.

Mi történik a láthatáron?

Amikor áthaladsz a horizonton, semmi körülöttedsemmi különös nem történik. Mindez az Einstein egyenértékűségének elvéből adódik, amiből következik, hogy nem lehet megtalálni a különbséget a lapos tér és a tér görbületét létrehozó gravitációs tér között. Mindazonáltal egy fekete lyuktól távol eső megfigyelő, aki figyeli, hogy valaki más beleesik, észre fogja venni, hogy egy személy egyre lassabban fog mozogni, közelítve a horizonthoz. Mintha az eseményhorizont közelében lévő idő lassabban haladna, mint a horizonttól. Néhány idő eltelt, és a lyukba eső megfigyelő áthalad az eseményhorizonton, és a Schwarzschild sugárában lesz.

Amit a horizonton tapasztal, attól függa gravitációs mező árapály-erőit. A horizonton az árapály erők fordítottan arányosak a fekete lyuk tömegével. Ez azt jelenti, hogy minél nagyobb és masszívabb a fekete lyuk, annál kisebb a teljesítmény. És ha csak a fekete lyuk elég nagy, akkor leküzdheti a horizontot, mielőtt észrevenné, hogy valami történik. Ezeknek az árapály-erőknek a hatása nyúlik meg: a fizikusok ezt a technikai kifejezést „spagettálásnak” nevezik.

Az általános relativitáselmélet korai napjaiban úgy vélték, hogy a horizonton létezik szingularitás, de ez nem így történt.

Mi van egy fekete lyukban?

</ p>

Senki sem tudja biztosan, de biztosan nem egy könyvEzred. A relativitás általános elmélete azt sugallja, hogy egy fekete lyukban létezik egy szingularitás, ahol az árapály-erők végtelenül nagyok lesznek, és amint leküzdjük az eseményhorizontot, akkor már nem megy sehová, kivéve a szingularitást. Ennek megfelelően jobb, ha nem használja a GR-t ezeken a helyeken - egyszerűen nem működik. Ahhoz, hogy azt mondjam, mi történik a fekete lyukban, szükségünk van a kvantum gravitáció elméletére. Általánosan elismert, hogy ez az elmélet helyettesíti az egyediséget valami másval.

Hogyan képződnek a fekete lyukak?

Jelenleg négy különbözőről tudunkfekete lyukak kialakításának módja. Legjobb megérteni a csillagok összeomlását. Egy elég nagy csillag egy fekete lyukat képez, miután a nukleáris szintézis leállt, mert mindent, amit már lehetett szintetizálni. Amikor a szintézis által létrehozott nyomás megszűnik, az anyag a saját gravitációs központjába esik, sűrűbbé válik. Végül annyira tömörített, hogy semmi nem tudja leküzdeni a csillag felszínén lévő gravitációs hatást: így születik meg egy fekete lyuk. Ezeket a fekete lyukakat a „naptömeg fekete lyukaként” nevezik, és a leggyakoribbak.

A következő gyakori fekete lyukak„szupermasszív fekete lyukak”, amelyek számos galaxis középpontjában találhatók, és amelyek tömegük körülbelül egymilliárdszor nagyobb, mint a napsugár fekete lyukai. Még nem ismert, hogy pontosan hogyan alakulnak. Úgy gondolják, hogy ha egyszer már a napsugár fekete lyukaként kezdtek, amelyek a sűrűn lakott galaktikus központokban sok más csillagot elnyeltek és nőttek. Mindazonáltal úgy tűnik, hogy gyorsabban szívják fel az anyagot, mint ez az egyszerű ötlet, és azt, hogy hogyan csinálják, még mindig a kutatás tárgya.

Több ellentmondásos ötlet az elsődleges fekete lyuk,amely a korai univerzum nagy sűrűség-ingadozásainak szinte bármilyen tömegéből képezhető. Bár lehetséges, meglehetősen nehéz megtalálni egy olyan modellt, amely azokat túl nagy mennyiségben hozza létre.

Végül nagyon spekulatív ötlet vanA Nagy Hadron Collidernél apró fekete lyukak alakulhatnak ki a Higgs boszonmasszához közel. Ez csak akkor működik, ha univerzumunknak további dimenziói vannak. Bár nem volt bizonyíték az elmélet javára.

Honnan tudjuk, hogy léteznek fekete lyukak?

Sok megfigyelési bizonyítékunk van.olyan kompakt tárgyak létezése, amelyek nagy tömegűek, és amelyek nem bocsátanak ki fényt. Ezek a tárgyak gravitációs vonzerejükre kényszerülnek, például más csillagok vagy gázfelhők mozgása miatt. Ezek szintén gravitációs lencséket hoznak létre. Tudjuk, hogy ezeknek az objektumoknak nincs szilárd felülete. Ez a megfigyelésekből következik, mert a felületre eső tárgyra eső anyagnak több részecskét kell kibocsátania, mint egy horizonton áteső anyag.

Miért mondta Hawking tavaly, hogy nem léteznek fekete lyukak?

Azt jelentette, hogy a fekete lyukak nem rendelkeznek örök események horizontjával, hanem csak egy átmeneti látszólagos horizonton (lásd az első pontot). Szigorú értelemben csak az eseményhorizont tekinthető fekete lyuknak.

Hogyan bocsátanak ki sugárzást a fekete lyukak?

A fekete lyukak kvantum miatt sugárzanakhatásokat. Fontos megjegyezni, hogy ezek az anyag kvantumhatásai, és nem a gravitáció kvantumhatásai. Egy összeomló fekete lyuk dinamikus térideje megváltoztatja a részecske meghatározását. Mint a fekete lyuk mellett torzított idő, a részecskék fogalma túlságosan függ a megfigyelőtől. Különösen, ha egy fekete lyukba eső megfigyelő úgy véli, hogy vákuumba esik, a fekete lyuktól távol lévő megfigyelő úgy gondolja, hogy ez nem vákuum, hanem egy részecskékkel teli tér. Ezt a hatást a téridő nyúlik.

Első felfedezésre került Stephen Hawking,A fekete lyuk által kibocsátott sugárzást Hawking sugárzásnak nevezik. Ez a sugárzás hőmérséklete fordítottan arányos a fekete lyuk tömegével: minél kisebb a fekete lyuk, annál magasabb a hőmérséklet. A csillagok és a szupermasszív fekete lyukakban, amelyekről tudjuk, a hőmérséklet jóval a mikrohullámú háttérhőmérséklet alatt van, ezért nem figyelhető meg.

Mi az információs paradoxon?

Az információvesztés paradoxonja a sugárzásnak köszönhetőHawking. Ez a sugárzás tisztán termikus, vagyis véletlen, és bizonyos tulajdonságai csak hőmérsékletet mutatnak. A sugárzás maga nem tartalmaz információt a fekete lyuk kialakulásáról. De ha egy fekete lyuk sugárzást bocsát ki, elveszíti a tömeget és a szerződéseket. Mindez teljesen független az anyagtól, amely a fekete lyuk részévé vált, vagy amelyből létrejött. Kiderült, hogy csak az elpárolgás végső állapotát tudjuk megmondani, amelyből fekete lyuk alakult ki. Ez a folyamat „visszafordíthatatlan” - és a bukás, hogy nincs ilyen folyamat a kvantummechanikában.

Kiderül, hogy a fekete lyuk elpárolgása összeegyeztethetetlenkvantumelmélet, melyet nekünk ismerünk, és ehhez szükségünk van valamire. Valahogy megszünteti az ellentmondásokat. A legtöbb fizikus úgy véli, hogy a megoldás az, hogy Hawking sugárzásnak valamilyen módon tartalmaznia kell az információt.

Mit kínál Hawking, hogy megoldja a fekete lyuk információs paradoxont?

Az ötlet az, hogy fekete lyukaknak kell lenniüka még nem elfogadott információk tárolásának módja. Az információkat egy fekete lyuk horizontján tároljuk, és a részecskék apró elmozdulását okozhatják Hawking sugárzásban. Ezekben az apró eltolásokban lehet olyan információ, amely beleesett. A folyamat pontos részletei jelenleg nincsenek meghatározva. A tudósok Stephen Hawking, Malcolm Perry és Andrew Strominger részletesebb technikai papírját várják. Azt mondják, hogy szeptember végén jelenik meg.

Jelenleg biztosak vagyunk abban, hogy a fekete lyukaklétezik, tudjuk, hogy hol vannak, hogyan alakulnak és milyenek lesznek a végén. De a részleteket, ahol a hozzájuk érkező információ még mindig az Univerzum egyik legnagyobb rejtélye.