Қара тесік дегеніміз не?

Таңқаларлық және дұрыс түсінілмейтін қара тесіктер - бұл ғарыштағы беттік тартылыс күші соншалықты күшті, тіпті жарық қашып кете алмайды. Оның шекарасы оқиға горизонты деп аталады және қайтарусыз нүкте болып саналады.

Материя оқиға көкжиегіне жеткенде, ол қара құрдымның сингулярлылығына сіңіп кетеді, бұл ғалымдар теориясы бойынша, физика заңдары енді қолданылмайтын шексіз кішкентай және тығыз нүкте. Қара тесіктер көрінбейді, сондықтан ғалымдар олардың болуын қоршаған заттарға қалай әсер ететінін ғана анықтай алады.

Оны бірінші рет Джон Мишелл ұсынды

Кейде Альберт Эйнштейн қателесіп қара тесіктерді ашты деп есептеледі, бірақ бұл идеяны 1783 жылы Кембридж университетінің профессоры Джон Мишель ойлап тапты. Мишель ақырында гравитациялық күштен құтылу үшін снаряд қаншалықты жылдам қозғалуы керек екенін сұрай бастады. Күннің диаметрінен 500 есе үлкен жұлдыз. Бұл идеяны Альберт Эйнштейн қайта жандандырып, салыстырмалылық теориясымен оны басқа деңгейге көтерді. Кейінірек Карл Шварцшильд Эйнштейннің салыстырмалылық теориясын қолданып, кез келген масса жеткілікті тығыз қысылған жағдайда қара тесікке айналуы мүмкін екенін есептеді.

Теория шындыққа айналған кезде

1971 жылы Ухуру рентген спутнигімен бақыланған Цигнус шоқжұлдызын зерттеген астрономдар Cygnus X-1 деп аталатын қара дыры деп күдіктенген рентген сәулелерін тапты. Ол Жерден 6000 жарық жылынан астам қашықтықта және Күннің массасынан шамамен 15 есе үлкен, бұл бұрын-соңды табылған ең ауыр жұлдызды қара тесіктердің бірі. Ол секундына 800 рет айналатындықтан, оның айналасындағы аумақ кеңістік-уақыт құйынына айналды.

Қара тесіктердің түрлері

Зерттеулер қара құрдымдардың үш түрі болуы мүмкін екенін болжайды: жұлдызды, супермассивті және миниатюралық. Массивті жұлдыздар өліп, ыдырағанда, нәтижесінде жұлдызды қара тесік пайда болады. Жұлдыздық қара тесіктер Күннің массасынан шамамен 10-20 есе үлкен. Жұлдызбен салыстырғанда аса массивті қара тесіктер Күннен миллиондаған миллиард есе үлкен. Олар көптеген ірі галактикалардың орталығында орналасқан және галактикалардың пайда болуында рөл атқаруы мүмкін. Миниатюралық қара тесіктер ешқашан ашылған жоқ, бірақ олар Үлкен жарылыстың бір бөлігі болып табылады.

Қара тесіктердегі айналу

Қатты беті жоқ кеңістік аймағының спинін өлшеу қиын. Жақын объектілердің әрекетіне байланысты ғалымдар кейбір қара тесіктердің айналатынын, ал басқалары айналмайтынын білді. Шварцшильд қара дыры ретінде белгілі, айналмайтын қара дырдың ерекшелігі мен оқиғалар көкжиегі бар. Айналмалы қара тесіктер, Керр қара тесіктері жиі кездеседі және олар құлаған айналмалы жұлдыз арқылы пайда болады. Олардың Шварцшильд сияқты бөліктері бар, сонымен қатар эргосфера және статикалық шектеу бар.

Стрелецті ашу*

1974 жылы ғалымдар Жерден 25 640 жарық жылы қашықтықта орналасқан Құс жолы галактикасының орталығында Sagittarius A* деп аталатын аса массивті қара құрдым бар екенін анықтады. Sgr A* айналасында көп миллион градустық газ бар және массасы Күннен шамамен төрт миллион есе үлкен. Ғалымдар 16 жыл сайын қара құрдымның гравитация ұңғымасына кіретін шағын орбиталық жұлдыз S2, сондай-ақ жарық жылдамдығынан шамамен 30% болатын алауларды бақылап, Sgr A* шынымен де сонда екенін растады.

Қайта өрлеу дәуірінің адамы

Аккреция

Нысан қара тесікке құлаған кезде газдан, плазмадан немесе шаңнан жасалған қалдықтар пайда болады. Олар жасайтын ағын аккрециялық диск деп аталады. Бір-біріне тартылыс күші арқылы олар көптеген нысандарды, соның ішінде планеталарды, жұлдыздарды және қара тесіктерді құрайды. Газ жоғары жылдамдықпен аса массивті қара тесіктерге айналғанда, орталықтан энергия бөлшектерінің ағындары атылады. Бұл процессте аккрецияның рөлі бар деп есептеледі, себебі ол тиімдірек қуат көзі.

Тікелей құлдырауды бақылау

2009 жылы Хаббл ғарыштық телескопы 25 күн массасы бар N6946-BH1 жұлдызының бірнеше ай ішінде қалыптыдан миллион есе артық жарқырағанын байқады. Ол суперноваға шығады деп күткен. Оның орнына ол жарылып, қара тесікті құрады. Тікелей коллапс жұлдыз өлген кезде өзінің гравитациялық күшіне көнгенде және қара тесікті қалыптастыру үшін өзіне құлаған кезде орын алады. Ғалымдардың есептеуінше, массивтік жұлдыздардың 10-30 пайызы осылай істен шығады.

NCG 4889

NASA супермассивті қара құрдымдардың массасы бір миллион күн-массалық энергиядан асатынын айтады. Дегенмен, NGC 4889 галактикасындағы қара тесіктің диаметрі шамамен 130 миллиард километрді құрайды. Ол миллиардтаған жылдар бойы тыныштықта болды, бұл жұлдыздардың бейбіт түрде пайда болуына және айналуына мүмкіндік берді. Бірақ егер ол басқа галактикамен соқтығысса, ол қайта белсендірілуі мүмкін. Бақытымызға орай, бұл өте үлкен қара тесік 300 миллион жарық жылы қашықтықта және Құс жолы немесе Андромеда галактикаларына қауіп төндірмейді.

Қара тесіктерді біріктіру

2011 жылы зерттеушілер NGC 3393-те қара тесіктердің біріктіру жағдайын анықтады. Галактиканың қақ ортасындағы қара дыры олардың арасында небәрі 490 жарық жылы бар үлкенірек дыры жұтып жатқандай көрінді. Қара тесіктер біріктірілген кезде, бұл заттар мен заттар жұлынып немесе тіпті лақтырылатын күшті құбылыс болуы мүмкін. Алайда, мұндай шағын біріктірулермен бұл салыстырмалы түрде бейбіт оқиға болып шықты.

Ақ тесік құбылысы

Қара тесіктердің күштілігі сонша, олар жарық жылдамдығынан жылдамырақ жүрмейінше, оның оқиғалар көкжиегінен ешнәрсе қашып құтыла алмайды. Оқиғалар көкжиегіне ештеңе кіре алмайтын кеңістік аймағы туралы не деуге болады? Ақ тесіктер - қара тесіктерге теориялық қарама-қарсы. 2014 жылы теориялық физиктер Карло Ровелли мен Франческа Видотто бұдан былай кішірейе алмайтын өлі қара тесіктер өліп, ақ тесіктерге айналады деген болжам жасады. Олардың әлеуетті бар болуы және олар қара тесіктермен кездессе не болатыны туралы сұрақтар әлі де қалыптасып, жауап беруде.