Τι είναι μια μαύρη τρύπα;
Μαύρη τρύπα
Μια μαύρη τρύπα δημιουργείται από τη βαρυτική κατάρρευση ενός αστέρα με επαρκή μάζα που «πεθαίνει» αφού τελειώσει το καύσιμο για αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης. Η μάζα της μαύρης τρύπας είναι εξαιρετικά τεράστια, αλλά ο όγκος είναι πολύ μικρός. Το βαρυτικό πεδίο που παράγει είναι τόσο ισχυρό που οποιαδήποτε ύλη ή ακτινοβολία εισέρχεται σε έναν ορίζοντα γεγονότων (κρίσιμο σημείο) της μαύρης τρύπας δεν έχει δύναμη να διαφύγει. Γρήγορο φως (ηλεκτρομαγνητικά κύματα) δεν μπορούν να ξεφύγουν.Εκατό χιλιάδες γιατί - τι είναι μια μαύρη τρύπα
Διαδικασία δημιουργίας μαύρης τρύπας
Η γνώση της μηχανικής μας λέει ότι η βαρύτητα είναι παντού, και είναι ανάλογη με τη μάζα του αντικειμένου και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης. Τότε, φυσικά, υπάρχει μια βαρυτική δύναμη ανάμεσα στα διάφορα μέρη οποιουδήποτε άστρου. Ωστόσο, ο λόγος για τον οποίο το αστέρι μπορεί να διατηρήσει ένα μεγαλύτερο σφαιρικό σχήμα και να μην «καταρρεύσει» από τη βαρυτική δύναμη είναι ότι υπάρχουν άλλες δυνάμεις που ανταγωνίζονται τη βαρυτική δύναμη.Αυτή η δύναμη είναι η δύναμη διαστολής που παράγεται από τη θερμοπυρηνική αντίδραση που θερμαίνει το αέριο. μέσα στο αστέρι.
Οι μαύρες τρύπες έχουν εξαιρετικά ισχυρή βαρύτητα
Η βασική διαδικασία μιας θερμοπυρηνικής αντίδρασης είναι η σύντηξη ελαφρύτερων ατόμων υδρογόνου σε βαρύτερα άτομα ηλίου, απελευθερώνοντας πολλή θερμότητα κατά τη διαδικασία. Όταν το πυρηνικό καύσιμο εξαντληθεί σταδιακά, το αστέρι αρχίζει να γερνάει και βρίσκεται στα πρόθυρα του θανάτου. Αυτή τη στιγμή, το αέριο θα κρυώσει σταδιακά και η πίεση του αερίου που ανταγωνίζεται τη βαρυτική δύναμη θα μειωθεί σημαντικά. Ως αποτέλεσμα, το εξωτερικό περιφερειακό τμήμα του άστρου καταρρέει γρήγορα προς το κέντρο υπό την ισχυρή βαρυτική δύναμη και ο όγκος του αστεριού συρρικνώνεται γρήγορα. Κατά τη διαδικασία της κατάρρευσης, θα σχηματιστεί ένα ωστικό κύμα ανάκαμψης μέσα στο αστέρι και το αέριο στο εξωτερικό στρώμα του άστρου θα εκραγεί υπό τη δράση του ωστικού κύματος ανάκαμψης, ρίχνοντας ένα μέρος του αερίου στο διάστημα. Ανάλογα με την κατάσταση, θα δημιουργηθεί μια έκρηξη σουπερνόβα ή ένα φαινόμενο έκρηξης ακτίνων γάμμα.
Μια μαύρη τρύπα που καταβροχθίζει ένα αστέρι
1. Λευκός νάνος
Η μοίρα του επόμενου βήματος εξαρτάται από τη μάζα του αρχικού αστεριού. Εάν η μάζα του αρχικού άστρου είναι μικρή και ο πυρήνας που έχει καταρρεύσει είναι μικρότερος από 1,4 ηλιακές μάζες, όταν το αστέρι συρρικνώνεται σε κάποιο βαθμό, μια δύναμη που ονομάζεται "πίεση εκφυλισμού ηλεκτρονίων" (βλ. σημείωση) μπορεί να ανταγωνιστεί τη βαρύτητα και το αστέρι θα σταματήστε να καταρρέετε. Τα αστέρια που σχηματίζονται αυτή την εποχή ονομάζονται «λευκοί νάνοι». Υπάρχει ακόμα μια μικρή ποσότητα εύφλεκτης ύλης στην επιφάνεια αυτού του αστεριού, αλλά η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, επομένως το χρώμα είναι πολύ «λευκό». Επιπλέον, αυτό το σχήμα είναι πολύ μικρό, δηλαδή "πολύ κοντό", γι 'αυτό ονομάζεται λευκός νάνος.
Η αστρική εξέλιξη σχηματίζει λευκούς νάνους
2. Άστρος νετρονίων
Εάν η μάζα του άστρου πριν από την έκρηξη είναι σχετικά μεγάλη και ο πυρήνας που έχει καταρρεύσει είναι μεγαλύτερος από 1,4 ηλιακές μάζες αλλά μικρότερος από 3,2 ηλιακές μάζες, η βαρυτική δύναμη θα είναι ισχυρότερη. Αυτή τη στιγμή, η πίεση εκφυλισμού ηλεκτρονίων δεν μπορεί να ανταγωνιστεί τη βαρυτική δύναμη, και το αστέρι θα καταρρεύσει περαιτέρω. Αυτή τη στιγμή, ένα άλλο είδος δύναμης - η «πίεση εκφυλισμού νετρονίων» εμφανίζεται και παίζει ρόλο, η οποία μπορεί να φτάσει σε ισορροπία με τη βαρύτητα. Το αστέρι τότε σταματά να καταρρέει. Το αστέρι που σχηματίζεται αυτή τη στιγμή ονομάζεται «άστρο νετρονίων». Το μεγαλύτερο μέρος της ύλης σε ένα αστέρι νετρονίων αποτελείται από νετρόνια και το χάσμα μεταξύ των νετρονίων είναι πολύ μικρό, επομένως η πυκνότητα του αστέρα νετρονίων είναι πολύ υψηλή:η ακτίνα του είναι μόνο 10 χιλιόμετρα, αλλά η μάζα του είναι διπλάσια από αυτή του ήλιου!
Αστέρια νετρονίων που σχηματίστηκαν από την αστρική εξέλιξη
3. Μαύρες τρύπες
Εάν ο πυρήνας του αστέρα που εκρήγνυται είναι μεγαλύτερος από 3,2 ηλιακές μάζες, η βαρυτική δύναμη θα είναι τόσο ισχυρή που ακόμη και η πίεση εκφυλισμού νετρονίων δεν μπορεί να την εξισορροπήσει, οπότε το αστέρι μπορεί μόνο να καταρρεύσει περαιτέρω και να γίνει μαύρη τρύπα!
Μαύρη τρύπα
Εκδηλώσεις μαύρων τρυπών που σχηματίζουν αστέρια
Εικόνα εφέ της έκρηξης σουπερνόβα
Μέσω λεπτομερούς έρευνας, οι επιστήμονες του Heng έδειξαν ότι για αστέρια των οποίων οι πυρήνες που έχουν καταρρεύσει είναι μεγαλύτερες από 3,2 ηλιακές μάζες, αν και το τελικό αποτέλεσμα της εξέλιξής τους είναι μια μαύρη τρύπα, έχουν δύο εντελώς διαφορετικές συγκεκριμένες εκδηλώσεις:η μία είναι έκρηξη σουπερνόβα δυνατός> , και το δεύτερο είναι το Rest Ray Gamma . Ο τρόπος με τον οποίο συμπεριφέρεται ένα αστέρι εξαρτάται από την αρχική φυσική κατάσταση του αστεριού, όπως το πόσο γρήγορα περιστρέφεται. Τα αργά περιστρεφόμενα μεγάλα αστέρια πεθαίνουν σε εκρήξεις σουπερνόβα· τα γρήγορα περιστρεφόμενα σχηματίζουν έναν ισχυρό «πίδακα» γνωστό ως έκρηξη ακτίνων γάμμα. Η συνολική ενέργεια μιας έκρηξης σουπερνόβα και μιας έκρηξης ακτίνων γάμμα είναι σχεδόν η ίδια. Η διαφορά είναι ότι η πρώτη είναι σχετικά «ήπια», δηλαδή η ενέργεια εκρήγνυται σε σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα και εκτινάσσεται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, ενώ το τελευταίο είναι πολύ βίαιο Σε σύντομο χρονικό διάστημα—από λιγότερο από 1 δευτερόλεπτο έως εκατοντάδες δευτερόλεπτα—εκπέμπεται τεράστια ποσότητα ενέργειας και συγκεντρώνεται προς μία κατεύθυνση. Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι μακράν οι πιο βίαιες εκρήξεις που έχουν παρατηρηθεί ποτέ στο σύμπαν. Είναι ένα σχετικά νέο αστρονομικό φαινόμενο που ανακαλύφθηκε τυχαία τη δεκαετία του 1960 και η αιτία του εξακολουθεί να είναι ένα μυστήριο, επομένως είναι ένα καυτό σημείο στην αστροφυσική έρευνα επί του παρόντος.έκρηξη ακτίνων γάμμα
Στοιχεία παρατήρησης
Λόγω της πραγματικής δυσκολίας της παρατήρησης της μαύρης τρύπας, όσοι ισχυρίζονται ότι ένα συγκεκριμένο αστέρι είναι μια μαύρη τρύπα συνήθως δίνουν μόνο μερικές θολές φωτογραφίες ή μερικά δεδομένα. Όλα τα χαρακτηριστικά μιας μαύρης τρύπας δεν μπορούν να επαληθευτούν πλήρως και τα γενικά μέσα ενημέρωσης αναφέρουν στην πραγματικότητα Δεν μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις δεδομένων της επαγγελματικής αστροφυσικής, επομένως στην αστρονομική βάση δεδομένων, δεν υπάρχουν μαύρες τρύπες, μόνο υποψήφιοι μαύρες τρύπες.
Μυστηριώδης μαύρη τρύπα
