Zwarte gaten zijn het meest mysterieuze object in de hele wetenschap. Alle vragen die daarmee verband houden, zijn vragen die het universum als geheel beïnvloeden. Het definiëren van zwarte gaten is niet eenvoudig. Volgens natuurkundigen is dit fenomeen een soort product van de zwaartekracht, dat een enorme omvang heeft bereikt. Als gevolg hiervan verschijnen gebieden in de ruimte die zo dicht zijn dat zelfs licht hun aantrekkingskracht niet kan overwinnen. De stof die door het zwarte gat wordt geabsorbeerd, wordt verhit en begint, als hij in de "afgrond" valt, zeer hoge energie af te geven. Deze straling omvat ook röntgenstralen, die kunnen worden gedetecteerd door telescopen in een baan om de aarde.
Het is bekend dat zwarte gaten niet alleen fysieke objecten in de buurt "inslikken", maar ook licht. Om deze reden zijn ze onzichtbaar; het is mogelijk om de aanwezigheid van dergelijke verschijnselen in de ruimte alleen op basis van indirecte tekens te detecteren.
Zwarte gaten ontstaan na de dood van grote sterren (ze worden voornamelijk waargenomen in verre quasars, in de exploderende kernen van sterrenstelsels). Zwarte gaten hebben een aantal absoluut fantastische eigenschappen: de eigenschappen van de ruimte binnenin veranderen, de tijd vertraagt. Deze twee fundamentele componenten van ons wezen in een unieke zone zijn in een trechter verwrongen; theoretici geloven dat in de diepte ruimte en tijd vervallen tot kwanta.
In feite hebben we te maken met een zwaartekrachtval, waaruit geen uitweg is. Bovendien mist deze afgrond gewoon … het waargenomen oppervlak. Als neutronensterren sterke magnetische velden hebben en strikt periodieke pulsaties van röntgenstraling, dan worden zwarte gaten gekenmerkt door onberekenbare fluctuaties in straling. Overigens nog een kenmerk: dit fenomeen is uniek in de hoeveelheid energie die erin wordt verzameld. Er zijn geen objecten in het universum die er meer van bevatten dan zwarte gaten. In feite hebben we voor ons een onuitputtelijke bron!
Het zwarte gat verscheen oorspronkelijk op papier toen wetenschappers - Mitchell en Laplace - in de 18e eeuw de aandacht vestigden op de "voorspelling" in de Newtoniaanse theorie. Een wiskundige oplossing voor dit probleem werd later gezien. Aan het begin van de 19e eeuw sprak Pierre Laplace voor het eerst over de theoretische mogelijkheid van het bestaan van zwarte gaten. In de beroemde "Cursus Theoretische Fysica" noemden Lev Landau en Evgeny Lifshitz dit raadsel van het universum de mooiste van alle bestaande theorieën, en Max Born bewonderde het "als een schepping van kunst."
Dit object roept een dergelijke houding op bij praktisch de gehele wetenschappelijke gemeenschap. Maar blijkbaar verwoordde de Amerikaanse natuurkundige K. Thorne het meest poëtisch: “ Van alle uitvindingen van de menselijke geest, van eenhoorns en hersenschimmen tot de waterstofbom, is het meest fantastische het beeld van een zwart gat, waarvan niets de grens kan overschrijden, en zelfs het licht wordt erdoor vertraagd. wurggreep."
In onze tijd hebben wetenschappers met behulp van ronddraaiende telescopen voor observatie interessante feiten vastgesteld. Het bleek dat zwarte gaten in twee soorten zijn verdeeld. De eerste omvat massieve objecten waarvan de afmetingen in de orde van grootte van drie massa's van onze ster liggen. De tweede is de zogenaamde superzware (variërend van een miljoen tot een miljard zonsmassa's). Nu hebben specialisten de locatie van ongeveer 20 enorme en ongeveer 200 superzware zwarte gaten vastgesteld. Daarnaast zijn nog ongeveer 220 plaatsen geïdentificeerd waar deze objecten zich kunnen bevinden.
"Het belangrijkste mysterie van het heelal" blijft onderzoekers informatie geven om over na te denken. Er zijn dus veel vragen in verband met de ontdekking van kleine maar superzware zwarte gaten. Het object in het centrum van het sterrenstelsel NGC 4395 in het sterrenbeeld Canine Hounds is bijvoorbeeld merkwaardig omdat het, in tegenstelling tot wiskundige berekeningen, verrassend intens röntgenstralen uitzendt. Dit zwarte gat is net zo krachtig als zijn bijzonder grote "verwanten" in de centra van andere sterrenstelsels. Maar deze 'onzichtbaarheid' is 'slechts' 50.000 keer zwaarder dan de zon, terwijl gewone superzware zwarte gaten in de regel miljoenen en miljarden keren massiever zijn dan onze ster.
Promotie video:
De aanwezigheid van kleine, maar vooral krachtige "mysteries van het heelal" kan de eigenschappen van een van de typen actieve melkwegstelsels verklaren. Er wordt aangenomen dat er "onzichtbare" in hun centrum zijn; dergelijke sterrenstelsels zijn minder helder dan quasars, maar zenden grote hoeveelheden röntgenstraling uit.
Superzware zwarte gaten stralen veel meer energie uit in het universum dan alle sterren samen. Bovendien zijn veel van deze objecten vermoedelijk relatief recent gevormd; de onderzoekers denken dat minstens 15 procent van alle superzware zwarte gaten is ontstaan toen het universum de helft van zijn leeftijd was.
Op dit moment blijft ook het "onzichtbare" groeien. In de afgelopen twee of drie jaar is duidelijk geworden dat het heelal niet alleen aan het uitbreiden is, maar ook met een behoorlijk behoorlijke versnelling. Het wordt geleverd door enorme onzichtbare massa's materie. De mysterieuze "blanco plekken" van het universum produceren 30 procent van de energie waardoor de expansie plaatsvindt. Maar waar nog eens 70 procent vandaan komt is nog niet bekend (wetenschappers noemen dit deel "de donkere energie van het heelal").
De massa van de mysterieuze objecten die ontstaan als gevolg van het instorten van gaswolken is van miljoenen tot miljarden keer zo groot als de massa van sterren. De afmetingen van dergelijke "eilanden van duisternis" zijn vergelijkbaar met de grootte van ons zonnestelsel. Bovendien bevinden zich volgens astronomen superzware zwarte gaten in het centrum van de meeste sterrenstelsels. Die van ons is ook geen uitzondering op de algemene regel. Bovendien suggereerden recente waarnemingen van superzware "onzichtbare personen" die in een baan om elkaar in het centrum van NGC 6240 (in het sterrenbeeld Ophiuchus) cirkelen dat in het geval van een samensmelting van sterrenstelsels, hun zwarte gaten ook samensmelten. Dit proces duurt honderden miljard jaar om te voltooien.
In feite zijn zwarte gaten onontgonnen elementen van ons universum, een soort "witte vlekken". Maar toch vereist de moderne natuurkunde eigenlijk dat dit fenomeen bestaat. En in voldoende hoeveelheid. En er zijn eigenlijk verrassend veel van dergelijke actieve galactische bronnen. In het röntgenbereik zien we 10 keer meer sterrenstelsels dan in de meest gedetailleerde optische onderzoeken!
Dus het bleek dat dit fenomeen vrij algemeen voorkomt in het universum. Daarom is in het afgelopen decennium een nieuwe veelbelovende wetenschappelijke richting naar voren gekomen: de demografie van zwarte gaten. Het bestudeert de verspreiding van deze mysterieuze objecten in de ruimte en hun interactie met andere materiële objecten.
Stephen Hawking - een man die "de meest mysterieuze wetenschapper van onze tijd" wordt genoemd, besteedt speciale aandacht aan de studie van zwarte gaten. Hij is overigens het hoofd van de afdeling in Cambridge, die ooit werd bezet door Isaac Newton. Hier moet worden vermeld dat deze briljante Britse fysicus, die 12 wetenschappelijke graden heeft, winnaar van de Nobelprijs (1998) en de Orde van Eer, een lid van de Royal Scientific Society of Great Britain en de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten, lijdt aan een zeldzame vorm van atrofische sclerose gedurende bijna een kwart eeuw, waardoor hij kreupel. Hawking beweegt alleen dankzij een rolstoel met een elektrische motor, colleges aan de universiteit met behulp van een elektronische spraaksynthesizer (zijn eigen onduidelijke spraak wordt alleen begrepen door naaste professoren - zijn vrouw en drie kinderen). Het contact van de wetenschapper met de externe omgeving wordt verzorgd door een unieke computer,die deze unieke man bestuurt met de enige actieve vinger van zijn linkerhand …
Op basis van jaren werk concludeerde Hawking dat de kwantumverdamping van zwarte gaten onvermijdelijk is. Dit betekent dat deze objecten afsterven. Een interessante poging om de grootte en massa van de verbazingwekkende "witte vlekken" van het universum te correleren. In het bijzonder toonden de berekeningen van de Britse wetenschapper aan: een zwart gat met een gewicht van één miljard ton (de massa van een berg) zou … de grootte hebben van een neutron of een proton. Overigens is de professor ervan overtuigd dat de tijd van de vorming van de mysterieuze "onzichtbaarheid" de levensduur van het heelal zelf overschrijdt! Het is waar dat de kwantumtheorie van zwarte gaten nog niet bestaat, wat betekent dat de processen die Stephen Hawking aanwijst, momenteel niet volledig worden begrepen.
De grote aandacht van wetenschappers voor het probleem van het bestaan van "onzichtbaar" wordt verklaard door zeer goede redenen. Relatief recent heeft de Amerikaanse Hubble-telescoop een interessant, maar niet al te aangenaam feit vastgelegd: het zwarte gat GROJ 1655-40 van het sterrenbeeld Schorpioen gaat recht op onze zon af. Het onbekende monster is natuurlijk ver van ons verwijderd - op een afstand van 6000 lichtjaar. Er is echter reden tot bezorgdheid. De snelheid van dit object wekt respect: het is 40.000 kilometer per uur! Tijdens zijn beweging "eet" het zwarte gat de sterren op. Blijkbaar zal hetzelfde gebeuren in een verre van rooskleurige toekomst en met onze eigen zon. En terwijl wetenschappers proberen te achterhalen wat deze aanval is.
Stephen Hawking kondigde in de zomer van 2004 aan dat hij het geheim van zwarte gaten volledig had onthuld - het belangrijkste mysterie van de ruimte. Hiervoor combineerde de astrofysicus de relativiteitstheorie en de kwantummechanica tot één theorie. Hawking stelt dat zwarte gaten helemaal geen enorme "massagraven" van sterren zijn, een soort "allesverslindende" substantie. In de jaren zeventig bewees de wetenschapper dat de uitwisseling van energie tussen een bepaald object en de externe ruimte heel goed mogelijk is. Zwarte gaten - "de plaats waar het klassieke concept van ruimte en tijd wordt vernietigd, evenals alle bekende natuurwetten" - is niet het einde van het universum. Ze stoten straalstromen uit en zijn gewone evoluerende objecten.
Deze ontdekking veroorzaakte echter een paradox: de Britse professor verzekerde dat de energie die uit het zwarte gat komt geen "informatie" bevat over de geabsorbeerde materie. Dan blijft er na het verdampen van de "onzichtbaarheid" geen spoor van over, dus er blijft geen informatie over. En dit is in strijd met alle wetten van de kwantummechanica. Stephen Hawking probeert deze paradox al 30 jaar op te lossen.
Nu gelooft de professor dat mysterieuze "blanco plekken" nog steeds informatie naar buiten laten komen; dan in een zwart gat vallen is 'geen enkele reis'. Volgens de theorie van Hawking hebben "onzichtbare personen" geen duidelijk afgebakende horizon van gebeurtenissen die alles erin verbergt voor de buitenwereld, en vernietigen vallende lichamen niet volledig en spoorloos. In plaats daarvan blijven slachtoffers van de zwaartekrachtval gedurende langere tijd energie uitzenden terwijl het "zwarte gat zich net aan het vormen is." "Maar later gaat de horizon open en geeft informatie vrij over wat naar binnen is gevallen, zodat we het verleden kunnen controleren en de toekomst kunnen voorspellen", verzekert de wetenschapper. Toegegeven, zijn volgende uitspraak stelde fans van sciencefiction onmiddellijk teleur: "Als je in een zwart gat valt, zal je massa-energie worden teruggegeven aan ons universum,maar in een misvormde vorm."
Trouwens, de mysterieuze "onzichtbare", zo bleek, kunnen "zingen"! Dat wil zeggen, er komen geluidsgolven uit. Bijvoorbeeld, een soortgelijk object uit het sterrenbeeld Perseus (ongeveer 250 miljoen lichtjaar van de aarde) "spint" constant de noot die overeenkomt met Bes, en 57 octaven onder het eerste octaaf. Wat is het? Bewijs van het proces waarmee de stofwolk rond het zwarte gat wordt verhit? Blijkbaar. Maar toch schetst de verbeelding een beeld dat ver verwijderd is van de wetenschap: na te hebben geluisterd naar nog een reeks aannames en gissingen over zijn eigen persoon, blijft het grandioze 'onzichtbare' ironisch genoeg lachen om de wetenschappers, terwijl hij voor zichzelf een eenvoudig liedje uit de tijd zingt …
V. Syadro T. Iovleva O. Ochkurova