Astronomiya

Qara dəlik ölçüsündə bir məhdudiyyət varmı?

Qara dəlik ölçüsündə bir məhdudiyyət varmı?

Bir ulduzun kütləsi təxminən yüz günəş kütləsi ilə məhdudlaşır. Birləşmə nisbəti sıxlıqla güclü şəkildə tərəzi verir (bu səbəbdən də ən böyük ulduzların ömürləri son dərəcə qısadır) belə bir ulduz kifayət qədər kütləsəydi (Eddington həddinin üstündə), onda radiasiya təzyiqi onu parçalayırdı.

İndi qara dəliyin də şüalanması var, amma tərifinə görə cazibə qüvvəsindən qurtula bilmir. Ancaq bir şəkildə ölçünün bir həddi var. Kainatdakı bütün maddələrin bir qara dəlik yaratdığını düşünün. Bu mümkün ola bilər, yoxsa onu yaratmağı qadağan edən bir qanun varmı?


Ümumi Nisbilik qara dəliyin ölçüsünü məhdudlaşdırmır və kütləsi bir milyard günəşdən çox olan qara dəliklərin yaxşı (dolayı) müşahidələrimiz var.

Qara dəliklər cazibə qüvvəsi ilə bir yerdə tutulan və bu cazibə qüvvələrinin artması halında parçalana bilən obyekt deyildir. Bunlar (GR olaraq) özünəməxsusluqlardır: məsələnin bir nöqtəyə qədər tamamilə çökməsi. Qara bir çuxurun içərisində şüa yayan bir "cisim" yoxdur.

İndi kainatdakı bütün materiya bir qara dəlik olsaydı, o zaman təklik bütün gələcəyimizdə olardı. Təkliyi "görməzdik", çünki gələcəkdədir, heç keçmişdə deyil. Əslində bir qara dəlik olan bir kainat, yaşadığımıza bənzəyir.


Nəzəri bir məhdudiyyət yoxdur. Ulduzları və ya qalaktikaları hərəkətə gətirmək üçün kifayət qədər enerjiniz olsaydı, nəzəri olaraq bir qara dəliyi, misal üçün Süd yolundan da böyük, böyüyənə qədər qidalandırmağa davam edə bilərsiniz. Ancaq qara dəliklərin böyüməsi ehtimalı olmayan keçmiş praktik hədlər var.

Bunun iki səbəbi 1) qara dəliklərin maddəni qəbul etməkdə səmərəli olmamasıdır. Özlərinə düşən maddənin enerjisinin 90% -i qədər tüpürə bilirlər və 2) müəyyən bir ölçüyə çatdıqdan sonra qara dəliklər yığılma diskləri yaratmaq üçün çox böyükdür, buna görə maddə huni deyil, onların ətrafında fırlanmağa meyllidir. onlara.

Mənbə və Mənbə.

İkinci sualınıza gəldikdə

Kainatdakı bütün maddələrin qara dəlik yaratdığını düşünün. Bu mümkün ola bilər, yoxsa onu yaratmağı qadağan edən bir qanun varmı?

Özüm də bu barədə düşündüm və cavabı barədə heç bir fikrim yoxdur. Qaranlıq Enerjinin cazibəni aşacağı bir ölçü varmı? Qara dəliyin içərisində işləyən qaranlıq enerji cazibə qüvvəsini müəyyən bir ölçüdən keçmiş ola bilər, ancaq bu sadəcə mənim təcrübəsiz fərziyyələrimdir və düşünürəm ki, bunun üçün qara dəliyin milyardlarla işıq ili olması lazımdır.

Bunun cavabını bilmirəm. Kimsə buna baxmayaraq maraqlanaram.


NewScientistdəki bir məqaləyə görə, təbii ölçü hüdudu var:

Qalaktikaların ürəklərindəki qara dəliklər günəşimizin kütləsindən 50 milyard qat çox şişdikdə, kosmik axın kimi istifadə etdikləri qaz disklərini itirə bilər.

Əksər qalaktikalar mərkəzlərində böyük bir qara dəliyə sahibdirlər. Bunun ətrafında qazın orbitdəki bir diskə yerləşdiyi bir yer bölgəsi var. Qaz enerjisini itirə və içəriyə düşə bilər, qara dəliyi qidalandırır. Ancaq bu disklərin qeyri-sabit olduğu və ulduzlara çökməyə meylli olduğu bilinir.

Ancaq belə bir məhdudiyyətin olması lazım olduğuna dair müşahidələr var. 2008-ci ildə Yale Universitetindən Priya Natarajan və Çilidəki Concepcion Universitetindən Ezequiel Treisterin rəhbərlik etdiyi müstəqil bir qrup, erkən kainatda nə qədər qara dəlik ziyafətinə gəldiklərini və son dövrlərdə yeyə biləcəkləri pulsuz qazı nəzərdən keçirdi.

Kainatın yarandığı gündən bəri nə qədər qara dəlik yediyini nəzərə alsaq, ən acgöz olanların təqribən 50 milyard günəş kütləsinə qədər böyüdüklərini iddia etdilər.

Yəni bu, həqiqətən semantik bir mübahisəyə bərabərdir. Üst sərhəd fiziki bir limit olmayacaqdı - əgər birtəhər bu 50 milyard kütləli behemotlardan ikisini bir araya gətirsəydiniz, birləşərək 100 milyard günəş kütləsindən birini əmələ gətirərdilər, amma "yemək fürsəti" dediyim şeylərdən biri. Nəhayət bir qara dəlik əlindəki məsafədəki bütün qazları yeyəcək və daha da böyüyə bilməyəcək.


Qara dəlik nə qədər böyüyə bilər? Limit var?

& Quotbig & quot deyərək məkan uzantısını nəzərdə tutursunuzsa, həqiqətən bu suala cavab vermək üçün bir yol yoxdur.

Qara dəliyin özü təklikdir, yəni həcmi yoxdur. Beləliklə, qara dəliklərin ölçüsü daha çox hadisə üfüqünün radiusu (və ya) ilə ölçülür Schwarzschild radiusu).

Schwarzschild radiusunun ölçüsü qara dəliyin kütləsi ilə mütənasibdir. Qara dəliyin kütləsinin yuxarı həddi olmadığından, qara dəliyin & quot & quot; nəzəri olaraq özbaşına böyük ola bilər.

Gəlin əhəmiyyətsiz cavabdan başlayaq: qara dəlik & # x27s hadisə üfüqü kainatdan daha böyük ola bilməz, buna görə də orada yuxarı hədd var. Bundan sonra, kainatdakı maddə qalaktikalarda yığılmış kimi göründüyündən və kainat genişləndiyindən və qalaktikalar arasındakı məsafələr o qədər böyük olduğundan, gələcəkdə qonşu qalaktikalar da bir-birindən işıqdan daha tez çəkiləcək, belə görünür qara dəliklərin kütləsinə yuxarı həddi bir qalaktikanın və ya bir neçəsinin kütləsinin ekvivalenti ilə qoyun, buna görə də kainat haqqında hazırkı anlayışımızla qırılmaz görünən başqa bir yuxarı sərhəd var.

Nəzəri bir həddə gəlincə, qara dəliklərin yayılma dərəcəsi hadisə üfüq radiusu ilə tərs mütənasib olduğundan, hələ aşkarlanmamış bəzi bilinməyən fizikalara qadağa qoyaraq heç bir nəzəri sərhəd olmamalıdır.

Qara dəliyin özü təklikdir, yəni həcmi yoxdur.

Bir şey demək istərdim, bu bir az səhv deyilmi? Kənardan gələn bir müşahidəçiyə yalnız bir təklik deyilmi, amma Riemann manifoldunun təhrif edilməsi içərisində mənalı bir metrik təsəvvür etməlisiniz? Bu səbəbdən xaricdən müəyyən bir həcmi yoxdur (normal boşluq), ancaq R manifoldunun təhrifinin & quot kəsişən sərhədində & quot; hələ də mənalı bir həcm metrikinə sahib ola bilərmi?

Əslində maraqlanıram, çünki bunu 0 cildli görsəm də, eyni zamanda sadələşdirmə kimi də görürəm.

Bu wiki-nin qara dəliklərdəki iki bəndini özündə birləşdirən kimi çox yaxşı bir məlumat kimi görünür, amma bir insan kimi hələ də ops suallarına nə qədər böyük ola biləcəyi ilə maraqlanıram? Məhdudiyyətlər və ya anomaliyalar varmı? Və ya bəlkə də müşahidə edilən ən böyük qara dəlik nədir? Qara dəliyi nə qədər böyük edir? Və bu mövzuda foton kürəsini gündəmə gətirməyin bir mənası varmı?

Qara dəliyin özü təklikdir

& Quotblack hole & quot-nin ümumi tərifi & quot; bu boşluq bölgəsi boyunca heç bir şeyin qaça bilməyəcəyi & quot; Söz ehtiyatından başqa, son cavabınız doğrudur.

Qara dəliyin təklik olması üçün riyazi bir səbəb varmı və ya hələ də qara dəliyin həcmə sahib olması ehtimalı varmı, ancaq hadisə üfüqünün müşahidə olunmayan təbiəti səbəbindən ölçülən deyil?

Bəli, bu əsasən cavabdır. Ümumi nisbilik qara dəliyin ölçüsündə heç bir məhdudiyyət qoymur.

Maddənin kainatdakı paylanmasına əsaslanan bəzi praktik məhdudiyyətlər ola bilər, yəni kainat & # x27s genişlənməsini nəzərə alsaq, bəlkə də, məsələn, indiyə qədər qalaktika dəstəsindən daha böyük maddə konsentrasiyası olmayacaqdır. olacaq qara dəlik əmələ gətirəcək qədər yaxınlaşın. Ancaq bu həqiqətən əsas bir limit deyil.

Qara bir çuxurun özünü & # x27swollow & # x27 etməsi mümkündürmü?

Təklik? Böyük partlayışdan əvvəl olan & quotingularity & quot kimi?

Qara dəliyin yuxarı həddi kosmik üfüqdür. Qara dəlik kosmik üfüqdən böyüyə bilməz, çünki fərqli istiqamətlərdə & quotsuck & quot.

Kosmik üfüq qaranlıq enerjinin nəticəsidir və bu təəccüblü olmamalıdır. Cavabımın başqa bir ifadəsi qaranlıq enerjinin qara dəliklərin ölçüsünü məhdudlaşdırmasıdır. Bunun mənası var, çünki qaranlıq enerji (kiçik bir hissə) sizi qara dəliyə düşmək üçün uzaqlaşdırmaq üçün işləyir. Bu qaranlıq enerji qüvvəsi (daha doğrusu, sürətləndirmə), qara dəliyin diametrini azaldır & # x27s hadisə üfüqü.

Praktik olaraq böyük bir partlayışımız oldu və maddə ilk kainatdakı böyük tərəzilərdə təxminən bərabər şəkildə paylandı. Qarşı-qarşıya qalma məkanında olduğumuz kimi, ümumi nisbət nisbətən bu miqyasda əyləncəlidir. Maddə mükəmməl bərabər şəkildə paylansaydı, heç bir qara dəlik olmazdı. Əlbətdə maddə paylanmasında meydana gələn kiçik dalğalanmalar, kainatı quruluşun inkişafına yönəltdi və qara dəliklər bu quruluşun bir nəticəsidir. Vaxt keçdikcə bu qeyri-bərabərliklər böyüyür və qaranlıq enerji olmasaydı, qara dəliklər bütün kainata hakim olana qədər birləşəcəkdi. Unutmayın, qara dəliyin sıxlığı azalır ölçüsü ilə. Beləliklə, iki qara dəlik birləşdikdə, ortaya çıxan qara dəlik daha çox həcm tutur. Bundan sonra daha çox birləşmə ilə getdikcə daha çox yer tutacaq və bizə daha az yer ayıracaqlar.

Daha çox detal əlavə etmək üçün qara dəliklər kosmik üfüqlə birləşə bilər. Fərqli istiqamətlərdə & quotsuck & quot deyirlər, amma iki adi qara dəlik də var. Kosmik üfüq ideyasını digər qara dəliklərlə birləşdirmək üçün bəzi oriyentasiya tövsiyələrini tətbiq etməlisiniz. Düz yatıb göyə baxdığınızı təsəvvür edin. Ətrafınızdakı 180 dərəcədə ağacların zirvələrini görə bilsəniz, & quothorizon & quot-nin əslində bir dairə olduğunu başa düşürsünüz. Bunun səbəbi budur ki, görmə qabiliyyətiniz qeyri-Öklid həndəsəsidir. Qara dəliklər, qaranlıq enerjinin bənzər bir şəkildə yerini boşaldır. Yaxınlığınızdakı ən böyük qara dəlik kosmik üfüqlə müqayisə edilə bilən ölçüdə böyüdükcə qəribə bir şey olur - hər ikisi də oxşar davranmağa başlayır. Kainatın özü iki üfüq arasındakı nazik bir zolaqdan başqa bir şey deyil.

Kainatımızın taleyində qara dəliklərin birləşməsi və böyüməsi kosmik üfüqümüzün kiçiltmə ölçüsü ilə rəqabət edəcəkdir. Bunun qəbul edilmiş cavabında həqiqi bir mütəxəssisdən bir hesabı oxuya bilərsiniz:

Kimsə ümumi nisbi nisbəti kifayət qədər yaxşı başa düşsə də (özümü saymaq istərdim), qlobal ümumi nisbilik anlayışını, ilk kainatla və ya kainatın son ölümlə əlaqəli olduğunu başa düşə bilməzlər. Bu, bəzi əlavə mürəkkəblik səviyyələrini tələb edir və son dərəcə nəzəri və fəlsəfidir.

Ancaq zəhmət olmasa, mövzunu oxuyun. Kainatın taleyi sizin atomlarınızın da taleyidir.


Qara dəliklərin nə qədər böyüyə biləcəyi ilə bağlı məhdudiyyət heyrətləndiricidir

Gökadalar mərkəzlərindəki supermassive qara dəliklər, Kütlə Yolumuzun ortasındakı 4 milyon günəş qədər ağır olan kainatdakı ən kütləvi obyektlərdir və astronomlar milyardlarla günəşin ağırlığında olan nümunələri gördülər. Ancaq nə qədər böyüyə bilərlər? Bir astrofizik deyir ki, bunun bir həddi var: gözü sulayan 50 milyard günəş. Qara dəlik ətrafda yuvarlanan qaz və toz yığma diskindən bəslənərək böyüyür (şəkil). Diskdəki sürtünmə, materialın qara dəliyin cazibəsinə təslim olub udulana qədər içəri doğru sürüşməsinə səbəb olur. Bu proses qazı çox isti bir yerə qədər qızdırır, beləliklə isti olur və çox acgöz qara dəliklər qazı o qədər parlaq edir ki, kainat boyunca kvazar kimi görünə bilər. Lakin son dərəcə kütləvi qara dəliklər qaz və tozun qara ulduzun cazibəsindən qaçmaqda daha yaxşı olan meydana gələn ulduzlara çevrilməsini təmin edən disklərindəki qeyri-sabitliyə səbəb ola bilər. Tədqiqatçıların bu ay onlayn hesabat verdiyi kimi Aylıq Bildirişlər Kral Astronomiya Cəmiyyətinin Məktubları, 50 milyard günəş qədər böyük bir qara dəlik, ehtimal ki, bütün yığma diskinin ulduzlara yığışmasına və bu səbəbdən böyüməsini dayandıraraq yeməsi üçün başqa bir şeyinin olmamasına səbəb olacaqdır. Bu kosmik behemotlara bir az ümid var: Digər supermassive qara dəlikləri udaraq böyüyə bilərlər.

Daniel Clery

Daniel edir ElmAstronomiya, fizika və enerji hekayələri ilə yanaşı Avropa siyasətini də əhatə edən İngiltərədəki baş müxbir.


Astronomlar qara dəliklər üçün yuxarı kütlə həddini aşkar edirlər

Yale Universiteti astrofizikinin rəhbərlik etdiyi yeni araşdırmaya görə, kainatın ən böyük qara dəliklərinin nə qədər böyüyə biləcəyi üçün bir yuxarı sərhəd var.

Vaxtilə nadir və ekzotik obyektlər sayılan qara deliklərin, indi ən böyük və ən kütləvi şəkildə ən böyük qalaktikaların mərkəzlərində tapıldığı kainat boyunca mövcud olduğu bilinir. Bu "ultra-kütləvi" qara dəliklərin öz Günəşimizdən bir milyard qat yuxarı kütlələrə sahib olduğu göstərilmişdir. İndi Yale Universitetinin astronomiya və fizika üzrə dosenti və Radcliffe Advanced Study İnstitutunun əməkdaşı Priyamvada Natarajan bu cazibə canavarlarından ən böyüyünün də əbədi böyüməyə davam edə bilməyəcəyini göstərdi. Bunun əvəzinə, öz böyümələrini cilovladıqları görünür - Günəş kütləsindən təxminən 10 milyard qat yığdıqdan sonra.

Nəhəng qalaktika qruplarındakı nəhəng eliptik qalaktikaların mərkəzlərində tapılan bu ultra-kütləvi qara dəliklər bilinən kainatdakı ən böyüyüdür. Öz Samanyolu qalaktikamızın mərkəzindəki böyük qara dəlik belə, bu behemotlardan minlərlə dəfə azdır. Ancaq qonşu qazdan, tozdan və ulduzlardan maddə əmərək kütlə yığan bu nəhəng qara dəliklər, kainatda harada - nə vaxt - görünməsindən asılı olmayaraq bu hüduddan kənara çıxa bilməyəcək kimi görünür. "Bu, sadəcə bu gün deyil" dedi Natarajan. "Kainatdakı hər dövrdə bağlanırlar."

Kral Astronomiya Cəmiyyətinin Aylıq Bildirişlərində (MNRAS) görünəcək olan araşdırma, ilk dəfə qara dəliklər üçün yuxarı kütlə həddinin çıxarıldığını təmsil edir. Natarajan, bu ultra-kütləvi qara dəliklərin mövcud optik və rentgen məlumatlarını istifadə edərək, bu müxtəlif müşahidələrin bir-birinə uyğun olması üçün qara dəliklərin təkamülünün bir nöqtəsində mahiyyətcə bağlanması lazım olduğunu göstərdi.

Natarajan tərəfindən irəli sürülən mümkün bir izah budur ki, qara dəliklər ətrafı tükətdikləri qədər enerji yaydıqda nöqtəyə çatırlar ki, nəticədə onları qidalandıran qaz tədarükünə müdaxilə etsinlər, bu da yaxınlıqdakı ulduzların yaranmasına mane ola bilər. Yeni tapıntıların gələcəkdə qalaktika meydana gəlməsinin öyrənilməsinə təsiri var, çünki kainatdakı ən böyük qalaktikaların bir çoxunun mərkəzlərindəki qara dəliklərlə birlikdə inkişaf etdiyi görünür.

"Dəlillər qalaktika meydana gəlməsi prosesində qara dəliklərin oynadığı əsas rolu artırmaqdadır" dedi Natarajan. "Ancaq indi görünür ki, onlar bu kosmik operanın prima donnalarıdır."


Qara Delik Dolğunluğuna limitlər qoyma

Müəllif: Allen Zeyher 15 yanvar 2016 3

Bu kimi məqalələri gələnlər qutunuza göndərin

Qara dəliklərin xalqın gözündə nə qədər yemək yeyə biləcəyi ilə bağlı bir həddi ola bilər.

Rəssamın çox böyük bir qara dəlik göstərməsi. Qara dəliyin özü qaranlıqdır, ancaq bu heyvanları, onları bəsləyən yığma disklərindən yayılan işıq, müşahidə edilə bilən kainatın hər tərəfindən görülə bilər.
NASA / JPL-Caltech

Ən ləzzətli qara dəlik də özünü bufet xəttindən uzaqlaşdırdıqda bir nöqtəyə çatır, əvəzinə hiyləgər davranışlarını gizlətməyi üstün tutur ..

Qara dəliyin susuzluq həddi Andrew King (Böyük Britaniya, Lester Universiteti və Hollandiyanın Amsterdam Universiteti) hesablamalarına görə Günəşin kütləsindən təqribən 50 milyard dəfə çoxdur. 11 Fevralda dərc olunan bəzi aldadıcı sadə mülahizələrə görə Aylıq Bildirişlər Kral Astronomiya Cəmiyyətinin Məktubları, King göstərir ki, qara dəlik bu kütləyə çatdıqdan sonra qara dəliyin axşam yeməyi bufetinin rolunu oynayan qaz diski öz ağırlığı altında ulduzlara çökərək dağılmağa başlayır.

Böyüyən qara dəlikləri bəsləyən qazlı disk, bu qaranlıq cisimləri, hətta 1 milyard yaşından kiçik bir kainatdan belə görməyimizə imkan yaradır. Qazı götürün və qara dəliyin boğulmasına işarə edən görünən və ultrabənövşəyi işığı götürün.

Zoltan Haiman (Kolumbiya Universiteti) "Qara dəlik çox böyükdürsə, qaz diski də buna görə böyük və kütləvi olmalıdır" deyə izah edir. "King's paper-dakı əsas fikir, müəyyən bir kütlənin üstündəki belə bir diskdəki qazın cazibə qüvvəsi baxımından qeyri-sabit olacağıdır, yəni qazın qara dəliyə girməsindən əvvəl öz ağırlığı altında yığınlara çökəcəkdir."

Başqa sözlə, 50 milyardlıq günəş kütləsindəki qara dəliyin nəhəng cazibə qüvvəsi də ətrafdakı maddələri bir yerə yığan öz cazibəsini aşa bilməz.

"Bu fikri çox cəlbedici bilirəm" deyir Haiman.

Ancaq bu, qara dəliyin tamamilə böyüməsini dayandırması demək deyil. Sadəcə, heç bir işıq saçmadan kütləvi şəkildə gizlədilməlidir. Bir ulduz düz içərisinə düşə bilər, bütöv yutar və ya başqa bir qara dəliklə birləşə bilər.

Astronomlar King’in nəzəri həddi yaxınlığında kütlələri 10 milyard Günəş olan qara dəliklər tapdılar, ancaq toplanma diskinin işığını axtararaq tapdılar. "Kütlə həddi bu prosedurun tanıdığımızdan daha böyük bir kütlə yaratmaması deməkdir, çünki işıqlı bir disk olmaz" dedi King bir press-relizdə.

Ancaq daha böyük behemotların yaxınlıqdakı qalaktik mərkəzlərdə səssizcə oturması mümkündür. Onları tapmaq üçün astronomlar cazibə obyektivi kimi daha dolayı aşkarlama vasitələrinə müraciət etməli olacaqlar.


Qara dəlik ölçüsündə bir məhdudiyyət varmı? - Astronomiya

Qara dəlik təşkil edən maddənin növü nədir? Yoxsa bunun heç bir əhəmiyyəti yoxdur? Çox sıx material davamlı olaraq sıxılırsa, nəhayət harada bitir? Şübhəsiz bir limit olmalıdır və ya enerjiyə sıxışdırılıb?

Qara dəliyə düşən maddə, kainatın geri qalan hissəsini təşkil edən maddənin heç bir fərqi yoxdur. Halbuki fizika, anladığımız kimi bir qara dəliyin mərkəzində parçalanır.

Həddindən artıq cazibədə nə baş verdiyini başa düşdüyümüzü düşünürük (bu, ümumi Nisbilikdir) və mikroskopik tərəzidə nəyin baş verdiyini (buna Kvant Mexanikası / Fizika deyirik) başa düşdüyümüzü düşünürük, amma bu ikisi birləşdirilərsə nəzəriyyələr parçalanır və nə olduğuna dair heç bir fikrimiz yoxdur. davam edir.

Yalnız kvant mexanikası ilə uyğun olan bir cazibə nəzəriyyəsi (tez-tez kvant cazibəsi adlanır) qara dəliyin "içərisində" olan fizikanı təsvir edə bilər. Hal hazırda dünyada bir neçə fizik üzərində işləsə də belə bir nəzəriyyə yoxdur. Onlar (və ya başqaları) bir cavab tapmayana qədər bir qara dəliyin mərkəzində nə olduğunu bilmirik.

Bu səhifə son dəfə 27 iyun 2015-ci ildə yeniləndi.

Müəllif haqqında

Jagadheep D. Pandian

Jagadheep, Arecibo radio teleskopu üçün 6 ilə 8 GHz arasında işləyən yeni bir qəbuledici hazırladı. Galaktikamızda 6.7 GHz metanol maserləri üzərində işləyir. Bu maserlər kütləvi ulduzların doğulduğu yerlərdə olur. 2007-ci ilin yanvarında Cornell-dən doktorluq dissertasiyasını almış və Almaniyada Max Astronomiya üçün Max Planck İnstitutunda doktorluq etmişdir. Bundan sonra Hawaii Universitetindəki Astronomiya İnstitutunda Submillimeter Postdoctoral Təqaüdçüsü olaraq çalışdı. Cagadheep hazırda Hindistanın Kosmik Sektor və Texnologiya İnstitutundadır.


Qara dəliklərin görüntüsü

Qara dəliklər həm insan, həm də alim üçün demək olar ki, mifik bir cazibə saxlayır. Qara dəlik o qədər nəhəng və yığcam bir cisimdir ki, cazibə qüvvəsi hətta işığın qaçmasına mane olur. Qara dəliyin yaxınlıqdakı cisimlərə cazibə təsiri onların mövcudluğuna dair dolğun dəlillər təqdim edir, lakin son dəlil hələ gəlməmişdir - birbaşa ‘qara nöqtənin’ görüntüsü.

Bu sayın 160-cı səhifəsində Nağd pul və s. 1 astronomlar üçün faydalı olacaq bir rentgen interferometrinin ilk laboratoriya nümayişini təqdim edir. Onların yaxınlaşması yaxınlıqdakı qalaktikaların mərkəzindəki qara dəliklərin rentgen görüntüsünü əldə etmək üçün tələb olunan 0,1 ilə 1,0 mikroarcs saniyə arasında açısal qətnaməni əldə etməyi çox asanlaşdıracaqdır. Astronomlar səmanı açısal dərəcələrə bölürlər, beləliklə 90 ° üfüqdən birbaşa yuxarıdakı nöqtəyə qədər olan məsafədir (dərəcədə 60 arcminutes və dəqiqədə 60 arcsminundalar var). Qara dəlik ətrafındakı bölgənin necə göründüyünə dair marağımızı ödəməkdən əlavə, bu irəliləyiş, Einşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsi tərəfindən bilinən ən həddindən artıq cazibə sahələri altında proqnozlaşdırılan təsirləri birbaşa müşahidə etməyə imkan verəcəkdir. Həm də geniş astronomik hadisələrə yeni mənzərələr açacaq möhtəşəm bir vasitə təqdim edəcəkdir.

X-ray bandı, 1960-cı illərdə kəşf olunan bir rentgen mənbəyi olan ilk vicdanlı 'qara dəlik namizədi' Cygnus X-1 tərəfindən göstərildiyi kimi qara dəliklərin tapılması və öyrənilməsi üçün əsas ov yeridir. Parlaq rentgen şüaları, qara dəlik yaxınlıqdakı bir ulduzdan və ya ev sahibi qalaktika içərisindən material çəkdiyindən çox miqdarda cazibə enerjisinin sərbəst buraxılmasının nəticəsidir. Bu material, qara dəliyə doğru düşən fırlanan, yuvarlanan bir disk meydana gətirir - bir drenajdan aşağıya axan su axını kimi (Şəkil 1). İçərisində heç bir şeyin qaça bilməyəcəyi bir qara dəliyin nəzəri sərhədi olan ‘hadisə üfüqünə’ yaxın olan sürtünmə, materialı, əsasən rentgen şüaları kimi yayılmış milyonlarla kelvinə çox qızdırır. Qara dəliyin güclü cazibəsi, ortaya çıxan rentgen şüalarına həkk olunan yer-zaman təhriflərinə səbəb olur. Yaxınlıqdakı qalaktikaların mərkəzindəki super-kütləvi qara dəliklərin müşahidələri artıq rentgen şüalarının spektral xüsusiyyətlərində bu imzanı aşkarladı.

Top, Günəşdən üç milyard qat daha çox kütləsi olan bir qara dəliyin yerləşəcəyi M87 qalaktika nüvəsinin Hubble Teleskop görüntüsü. Aşağıda, çuxur ətrafında fırlanan bir materialın diskinə baxsanız, qara dəliyin 3-ə necə görünə biləcəyinə dair bir simulyasiya. Qara dəlik hadisəsi üfüqünün səmaya bükdüyü bucaq ölçüsü, qara dəliyin maksimal dərəcədə fırlanıb-dönməməsindən asılı olaraq 3 ilə 6 mikrosaniyə arasındadır.

Teleskopların açısal çözünürlüğünü artırmaq astronomiyanın əsas hədəflərindən biridir, lakin heç vaxt asan deyil. Ən mükəmməl formalı teleskop da, nəticədə difraksiya həddi olaraq da bilinən diafraqmanın ölçüsü ilə məhdudlaşır. Bunu teleskopun diametrinə bölünən gələn işığın dalğa uzunluğu diktə edir. Teleskop nə qədər böyükdürsə, o qədər yaxşı açısal qətnamə əldə edə bilər. Hubble Kosmik Teleskopu, difraksiya həddinə yaxın 0,1 ars saniyəlik bir açısal qətnamə ilə 2,4 metr diametrə malikdir. Mikroarşiya saniyəsinə nail olmaq üçün Hubble teleskopunun diametrinin 240 kilometrə qədər 100 min dəfə artırılması tələb olunur.

Xoşbəxtlikdən, mümkün qədər böyük teleskoplar yaratmadan belə bir qətnaməyə nail olmağın bir yolu var. Bir interferometr bir neçə kiçik teleskopun işığını birləşdirərək sanki daha böyük bir teleskopdan gəlmiş kimi bir qətnamə ilə bir şəkil meydana gətirir. Hər teleskopdan gələn işıq dalğaları bir-birinə müdaxilə edərək müdaxilə saçaqları (aşağı və yüksək intensivlik bantları) meydana gətirir ki, bu da kompüterin içindəki gerçək şəkillərə çevrilə bilər. Ən çox dalğa uzunluğundakı interferometrlər üçün teleskoplar arasındakı məsafə difraksiya həddini təyin edərkən teleskopun diametrini əvəz edir. Radio astronomları ilk dəfə bu texnikanı qitələri əhatə edən və hətta kosmosa yayılmış teleskop ayırmalarında açısal çözünürlükdə böyük qazanclar əldə etmək üçün istifadə etdilər.

X-ray teleskoplarını ümumiyyətlə qurmaq çətindir, çünki rentgen şüaları yalnız otlaq insidansı olaraq adlandırılan optik səthə (1 dərəcə və ya daha az) çox dayaz bir açı ilə əks olunur. Həqiqi bir fokus əldə etmək üçün, dəqiq qurulmuş hiperbolik və parabolik səthlərdən iki dəfə əks olunmalıdır. Bu səthlər, əslində, lazımi həssaslıqla formalaşdırılması bahalı olan iç içə silindrlərdir. Məsələləri daha da çətinləşdirən rentgen teleskopları kosmosa yerləşdirilməlidir, çünki rentgen şüaları yerin atmosferinə nüfuz etmir. Bu yaxınlarda istifadəyə verilmiş Chandra X-ray Rəsədxanası, yalnız optikasının inşası bir neçə yüz milyon ABŞ dollarına başa gələn rentgen görüntüləmə sənətinin ən yüksək səviyyəsidir. Chandra təsirli | təxminən 0,5 yay saniyəsi çözünürlüğünü əldə edir, buna baxmayaraq hələ də difraksiya həddindən çoxdur. Qara dəliyi əhatə edən qazanı görüntüləyə bilən bir rentgen interferometri bir yana, difraksiyası məhdud bir rentgen teleskopunun qurulması həmişə uzaq bir yuxu kimi görünürdü.

Nağd pul və s. 1 əvvəlcə bir dezavantaj kimi görünən şeyləri götürün - rentgen şüalarının yalnız dayaz bucaqlarda əks olunduğunu - bir üstünlükə çevirin. X-şüalarına fokuslanmaq üçün bahalı, dəqiq fiqurlu optiklərdən istifadə etmək əvəzinə, müdaxilə saçaqları yaratmaq üçün daxil olan rentgen şüalarını bir-birinə yönləndirmək üçün daha asan hazırlanmış iki düz güzgü dəsti istifadə edirlər. Fərqli fırlanma bucaqlarında çəkilmiş bu saçaqların bir çox dəsti birləşdirilərək iki ölçülü bir görüntü yaranır. X-şüaları dayaz bucaqlarda əks olunduğundan, düz güzgülərin yerləşdirilməsində icazə verilən dəyişikliklər eyni dalğa uzunluğunda işləyən ənənəvi (normal düşmə) güzgüdən təxminən 100 dəfə çoxdur. Güzgülərin arxasına 500 kilometr məsafədə bir rentgen detektoru qoysaydınız, saçaqlar məsafədən gücləndiriləcək və bu gün mövcud olan detektorlarla ölçülürdü.

Ancaq hələ də bəzi texnoloji maneələr var. Çox qısa bir rentgen dalğa uzunluğunda belə, tələb olunan açısal qətnaməni əldə etmək üçün 100-1000 metrlik bir teleskop ayrılmasına ehtiyac var. Bunun üçün optik güzgü daşıyan, 20 nanometrlik bir məkan dəqiqliyi ilə formasiyada uçan 33-ə qədər kosmik gəmi və üstəlik güzgüdən 500 kilometr arxada bir detektor kosmik gəmi tələb olunur. Bu günümüz standartlarına görə qorxuncdur, amma ehtimal ki, ABŞ və Avropa kosmik agentliklərinin (NASA və ESA) nəzərdən keçirdiyi, Darvin infraqırmızı kosmik interferometri kimi, Günəş Sistemimiz xaricində yer ölçüsündə planetləri axtara biləcək missiyalardan başqa bir şey deyil. X-ray optikasının hamısı bir kosmik gəmidə olması üçün teleskoplar arasında bir metrlik ayrılma ilə bir X-ray interferometrini qurmaq üçün bir "yol tapan" missiyası məqbul bir ilk addımdır. Artıq NASA-da başlanğıc dizaynı olaraq Cash və həmkarlarının texnikasından istifadə etməklə tədqiq edilir (şəkil 2). Pathfinder, qara dəliyi görüntüləmək üçün tələb olunan daha böyük bir Mikroarcs saniyəlik X-ray Görüntüləmə Missiyasının (MAXIM) bir xəbərçisi olacaqdır. Ancaq ilk addım olaraq da, Pathfinder, astronomların digər ulduzların taclarını araşdırmasına imkan verən Chandra X-ray Rəsədxanası üzərində təsirli bir şəkildə 1000 qat yaxşılaşma təmin edəcəkdir.

Cash et al. Tərəfindən hazırlanmış alət belədir. Laboratoriyada 1-i praktik bir kosmik teleskop etmək üçün böyüdülür. Artıq 2015-ci ildə təqdimat üçün NASA-da bir missiya nəzərdən keçirilir və bu yaxınlarda istifadəyə verilmiş Chandra X-ray Rəsədxanasından 1000 qat daha çox açısal həll təmin edəcəkdir.


Qara dəliklər haqqında 20+ Gözəl Faktlar

Fakt 1: Cazibə qüvvəsi Qara deliklərdə o qədər yüksəkdir ki, cazibə vaxtının genişlənməsinə səbəb olur. Bu, cazibə qüvvəsi səbəbindən zamanın yavaşladığı bir fenomendir. Maraqlı bir həqiqət budur ki, vaxt genişlənməsi, ümumiyyətlə astronavtların yaşadığı sürət artdıqda da baş verə bilər. Buna ‘sürət vaxtının genişlənməsi’ deyilir.

Fakt 2: Qara dəliklər hadisə üfüqünə sahibdir! Bir hadisə üfüqü, qara dəlik ətrafındakı bölgəni, qara dəliklərdə yaşayan cazibə qüvvəsinin yüksək qüvvəsinin təsiri altında bir cismin sorulduğunu göstərir. Bu üfüqün sərhədindəki cisimlər tamamilə təhlükəsizdir, lakin hüdudları aşmaq cismi cazibə qüvvəsinin yüksək gücünə təhvil verir.

Fakt 3: Qara dəliklər çox yüksək sıxlığa malikdirlər. Dünyanı təxminən 9 millimetr diametrli kiçik bir kürəyə sığdırmağa çalışarkən təsəvvür edə bilərsiniz. Kütlə inanılmaz dərəcədə kiçik bir məkana sıx şəkildə doludur. Beləliklə, yerin vahid həcminə kütlə olduğu sıxlıq çox yüksəkdir.

Fakt 4: Qara dəliklər böyüməyə davam edir, çünki hadisə üfüqünü keçən hər hansı bir şey (maye, qaz və ya qatı maddə) əmilir. Beləliklə, Qara deliklər sonsuz dərəcədə böyümək potensialına sahibdir və nəzərə çarpmayan miqdarda maddə əmdikləri zaman Qara Deliklər kimi tanınırlar. digər qara dəliklərlə müqayisədə.

Fakt 5: Stephen Hawking, Qara dəliklərin kütlələrini şüalanma şəklində itirdiyini və radiasiya olaraq bir müddət davamlı kütlə itkisindən sonra nəticədə buxarlandığını nəzəriyyə etdi.

Fakt 6: Qara dəliklər elektronun ölçüsündən (alt atom hissəciyi) kiçik bir ölçüyə qədər azalır. Bu mərhələdə Plank Uzunluğu (1,62 x 10 -35 m) olaraq bilinən bir ölçüyə çatır. Bu uzunluq kvant ölçüsü həddi. Nəzəri olaraq, heç bir cisim bundan kiçik ola bilməz və ölçə bilən bir alət də yoxdur.

Fakt 7: Hadisə üfüqü Qara dəliyin sərhədidir, Qara dəliyin özəyi deyil. Qara dəliyin nüvəsinə ‘Təklik’ deyilir. Singularity nöqtəsi son məhv nöqtəsidir, heç bir şey pozulmaz. O nöqtədə qətiliklə heç bir şey yaşaya bilməz!

Fakt 8: Qara dəliyə yaxınlaşdıqda işlər sadəcə pozulur. Qara deliklərin böyük cazibə qüvvəsi məkanın özünü təhrif etmə qabiliyyətinə malikdir. Qara deliklər sürətlə fırlandığına görə bu təhrif dərin bir təhrifdir, çünki bu, təhriflərin sonsuz bir geriləməsindən başqa bir şey deyildir.

Fakt 9: Ulduzlar fırlanır və ölümlərindən sonra da belə etməyə davam edirlər. Bu, Qara delik olduqdan sonra da dönməyə davam etdiklərini göstərir. Yaranan qara dəlik buxarlanmağa davam etdikdə və nəticədə Plank Uzunluğuna qədər azaldıqca daha sürətli və daha sürətli fırlanmağa davam edir. Plank Uzunluğuna çatdıqda belə, dönməyə davam edirlər. Spin və inanılmaz dərəcədə yüksək cazibə qüvvəsi, ətrafdakı hər şeyi təhrif edir (hadisə üfüqündəki obyektlər).

Fakt 10: Kosmik elm adamları, işığın sürətindən (3 x 10 8 ms -1) daha sürətli gedə bilən hər şeyin qara dəlikdən qaça biləcəyini söylədilər. Ancaq işıq sürətini hələ heç bir cisim aşmır.

Fakt 11: Qara dəliyin ölçüsü və kütləsi arasında birbaşa mütənasib bir əlaqə mövcuddur. Ancaq bir qara dəliyin ölçüsünü ölçməyə çalışmaq mənasızlıqda bir məşq ola bilər. Beləliklə, ölçmə əldə etmək üçün alternativ bir metod ‘Schwarzschild radius’ olaraq bilinir.

Fakt 12: Təxminən 16 kvadrilyon kilometr məsafədə Yer kürəsinə ən yaxın qara dəlik. Bu, təxminən 1600 işıq ilinə bərabərdir (İşıq ili işığın orta Günəş ilində keçdiyi məsafəyə bərabərdir).

Fakt 13: Süd yolumuzun mərkəzində (yəni günəş sistemimizin aid olduğu qalaktika) çox böyük bir qara dəlik var. Qara dəliyə ‘Oxatan A *’ deyilir Oxatan Bürcünün ulduzunun təklik nöqtəsi 4 milyon günəş sisteminə bərabər bir kütləyə sahibdir. Qara dəlik, Yer üzündə bizdən təxminən 30.000 işıq ili uzaq bir məsafədədir.

Fakt 14: Kosmik elm adamlarına görə Süd Yolumuzun mərkəzindəki Qara Delik (Oxatan A *), təxminən 2 milyon il əvvəl bir ulduz partladıqdan sonra canlandı! Bu hadisə ‘Seyfert Flare’ olaraq bilinir.

Fakt 15: Təxminən 2 milyon il əvvəl Seyfert Alovundan gələn radiasiyalar, bugünkü təcrübəmizdə qalan radiasiyadan təxminən 100 milyon dəfə daha güclü idi. Alimlər partlayışın o qədər böyük olmalı olduğuna inanırlar ki, əslində Yerdən görünürdü!

Fakt 16: Məşhur fikirlərin əksinə olaraq, qara dəliyin yalnız əmizdirmədiyi, həm də material buraxma qabiliyyətinə sahib olduğu aşkar edilmişdir. The speed of emission is about the same as the speed of light (about 3 x 10 8 m/s)

Fact 17: A typical example of an emitting black hole was sighted by scientists at a distance of about 1.5 billion light-years from Earth. However, it is not located within our galaxy. The discovery was made using an array of advanced radio telescopes. The telescopes are so powerful to the extent that materials emitted by the Black Hole were blown right out of the galaxy.

Fact 18: A recent study by space scientists revealed that even the supermassive Black Hole living at the heart of our galaxy- Sagittarius A*- emits material too. These emitted materials are energetic particles shot out in space along the spin axis of the Black Hole creating an impression of a straight beam right through the center of the Black Hole.

Fact 19: Black holes look much more like spheres than funnels (as commonly illustrated in most textbooks).

Fact 20: Whenever an object or body crosses the event horizon of a black hole, it is not crushed but stretched under the intense force of gravity present in the black hole. Interestingly, this stretching process is referred to as ‘spaghettification’.

Fact 21: Black holes are not exactly the same. There are three major classes into which black holes can be classified based on the amount of energy exerted by blackholed when they distort space i.e Electrical black holes, Simple spinning black holes and Spinning electrical black holes.

Fact 22: Static sounds can be detected around the event horizon of black holes. The sound could be attributed to the immense gravitational pull which breaks down particles in the black holes environs traveling at the speed of light!

Fact 23: Life-supporting elements such as Iron and Carbon are believed to be produced from objects broken into sub-atomic particles in the event horizon of a black hole.

Fact 24: Contrary to popular belief that Albert Einstein was the developer of the theory of black holes, Pierre-Simon Laplace (1796) and John Mitchell (1783) were the first people to propose the concept of ‘dark stars’.

They described black holes as objects which when compressed into a small radius would exhibit an escape velocity which exceeds the speed of light. However, John Wheeler, in the 20th century, coined the term ‘black hole’ and described it as an object which absorbs all the light reaching it without reflecting any portion.

  • Black holes. Retrieved from: https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes
  • Black holes: Facts, Theory & Definition. By Nola Taylor Redd (2017, October, 20). Retrieved from: https://www.space.com/15421-black-holes-facts-formation-discovery-sdcmp.html

About Sonia Madaan

Sonia Madaan is a writer and founding editor of science education blog EarthEclipse. Her passion for science education drove her to start EarthEclipse with the sole objective of finding and sharing fun and interesting science facts. She loves writing on topics related to space, environment, chemistry, biology, geology and geography. When she is not writing, she loves watching sci-fi movies on Netflix.


Astronomers find ancient black hole the size of 12 billion suns

Washington: Astronomers have spotted an object of almost impossible brightness about 12.8 billion light years away - the most luminous object ever seen in such ancient space.

It's from just 900 million years after the big bang, and the old quasar - a shining object produced by a massive black hole - is 420 trillion times more luminous than our sun.

An artist's impression of a black hole. Kredit: NASA

That brightness and size are surprising in a black hole from so close to the dawn of time.

In a new study published in Təbiət on Wednesday, researchers describe a cosmic light that defies convention. It was even detectable with a relatively small telescope, though researchers in China did have to ask for help from astronomers in Chile and the United States to get a higher-resolution look.

The discovery challenges currently held theories that black holes and their host galaxies grew in relative lockstep over the aeons.

Found within the distant celestial bodies called quasars, black holes are regions of space so dense with matter that not even light can travel fast enough to escape their gravitational pits. Black holes are detected by effects they have on nearby galaxies, stars and dust.

The newly found black hole contains the equivalent of about 12 billion suns, more than twice the mass of previously found black holes of similar age, said researcher Bram Venemans with the Max Planck Institute for Astronomy in Germany.

By comparison, the black hole lurking at the centre of the Milky Way galaxy is about 4 million to 5 million times the mass of the sun.

"How could we have this massive black hole when the universe was so young? We don't currently have a satisfactory theory to explain it," said lead author Xue-Bing Wu, of Peking University and the Kavli Institute of Astronomy and Astrophysics.

For the black hole to grow to such a staggering size in less than a billion years, it must have been pulling in interstellar mass from its surroundings at the maximum rate the whole time, the astronomers suggest.

Even so, the radiation of the quasar formed by the black hole should have started to limit that mass accumulation before such a size was reached.

So there are puzzles left to be solved. But for now, Professor Wu said, his team is using the brilliant quasar as a beacon to find other space objects.

"Just like a lighthouse sitting in a dark, distant universe, it gives us a chance to see things in between our own planet and the black hole by illuminating them," he said.

"It provides a unique chance to understand things between the distant galaxy and ours."

Professor Wu and his team have many follow-up observations planned for the coming year, including projects using space telescopes such as Hubble to get an even better look at things in and near this impressive quasar's galaxy.


2 Answers 2

The accretion of matter onto a compact object cannot take place at an unlimited rate. There is a negative feedback caused by radiation pressure.

If a source has a luminosity $L$, then there is a maximum luminosity - the Eddington luminosity - which is where the radiation pressure balances the inward gravitational forces.

The size of the Eddington luminosity depends on the opacity of the material. For pure ionised hydrogen and Thomson scattering $ L_ = 1.3 imes 10^ <31>frac> W$

Suppose that material fell onto a black hole from infinity and was spherically symmetric. If the gravitational potential energy was converted entirely into radiation just before it fell beneath the event horizon, the "accretion luminosity" would be $L_ = frac>frac

,$ where $M_$ is the black hole mass, $R$ is the radius from which the radiation is emitted (must be greater than the Schwarzschild radius) and $dM/dt$ is the accretion rate.

If we say that $L_ leq L_$ then $ frac

leq 1.3 imes10^ <31>frac<>>> frac<>> simeq 10^<11> R kg/s sim 10^ <-3>frac> M_/yr$

Now, not all the GPE gets radiated, some of it could fall into the black hole. Also, whilst the radiation does not have to come from near the event horizon, the radius used in the equation above cannot be too much larger than the event horizon. However, the fact is that material cannot just accrete directly into a black hole without radiating because it has angular momentum, an accretion disc will be formed and olacaq radiate away lots of energy - this is why we see quasars and AGN -, thus both of these effects must be small numerical factors and there is some maximum accretion rate.

To get some numerical results we can absorb our uncertainty as to the efficiency of the process and the radius at which the luminosity is emitted into a general ignorance parameter called $eta$, such that $L_ = eta c^2 frac

$ i.e what fraction of the rest mass energy is turned into radiation. Then, equating this to the Eddington luminosity we have $frac
= (1-eta) frac<1.3 imes10^<31>> frac>$ which gives $ M = M_ <0>exp[t/ au],$ where $ au = 4 imes10^ <8>eta/(1-eta)$ years (often termed the Salpeter (1964) growth timescale). The problem is that $eta$ needs to be pretty big in order to explain the luminosities of quasars, but this also implies that they cannot grow extremely rapidly. I am not fully aware of the arguments that surround the work you quote, but depending on what you assume for the "seed" of the supermassive black hole, you may only have a few to perhaps 10 e-folding timescales to get you up to $10^<10>$ solar masses. I guess this is where the problem lies. $eta$ needs to be very low to achieve growth rates from massive stellar black holes to supermassive black holes, but this can only be achieved in slow-spinning black holes, which are not thought to exist!

A nice summary of the problem is given in the introduction of Volonteri, Silk & Dubus (2014). These authors also review some of the solutions that might allow Super-Eddington accretion and shorter growth timescales - there are a number of good ideas, but none has emerged as a front-runner yet.


Videoya baxın: قمر صناعي يصور نجما يهوي في قلب ثقب أسود (Oktyabr 2021).