რომ სამყარო იქნება შავი ხვრელი. სამყაროს სტრუქტურა და სიცოცხლე. როგორ დავინახოთ უხილავი

ს.ტრანკოვსკი

თანამედროვე ფიზიკისა და ასტროფიზიკის ყველაზე მნიშვნელოვან და საინტერესო პრობლემებს შორის, აკადემიკოსმა ვ.ლ. ამ უცნაური ობიექტების არსებობა იწინასწარმეტყველეს ორასზე მეტი წლის წინ, მათი ფორმირების პირობები ზუსტად გამოითვალა XX საუკუნის 30-იანი წლების ბოლოს და ასტროფიზიკამ მათი სერიოზულად შესწავლა ორმოცი წლის წინ დაიწყო. დღეს სამეცნიერო ჟურნალები მთელს მსოფლიოში ყოველწლიურად აქვეყნებენ ათასობით სტატიას შავი ხვრელების შესახებ.

შავი ხვრელის ფორმირება შეიძლება მოხდეს სამი გზით.

ასე ჩვეულია კოლაფსირებული შავი ხვრელის სიახლოვეს მომხდარი პროცესების გამოსახვა. დროთა განმავლობაში (Y), მის ირგვლივ სივრცე (X) (დაჩრდილული ტერიტორია) იკუმშება და სინგულარისკენ მიისწრაფვის.

შავი ხვრელის გრავიტაციული ველი ქმნის ძლიერ დამახინჯებას სივრცის გეომეტრიაში.

შავი ხვრელი, რომელიც ტელესკოპით უხილავია, თავს მხოლოდ მისი გრავიტაციული გავლენით ავლენს.

შავი ხვრელის მძლავრ გრავიტაციულ ველში იბადება ნაწილაკი-ანტინაწილაკის წყვილი.

ნაწილაკ-ანტინაწილაკების წყვილის დაბადება ლაბორატორიაში.

როგორ წარმოიქმნება ისინი

მანათობელი ციური სხეული, რომელსაც აქვს დედამიწის სიმკვრივის ტოლი და მზის დიამეტრზე ორას ორმოცდაათჯერ მეტი დიამეტრი, მისი მიზიდულობის ძალის გამო, არ დაუშვებს მის სინათლეს ჩვენამდე მოხვედრას. ამრიგად, შესაძლებელია, რომ სამყაროს უდიდესი მანათობელი სხეულები უხილავი დარჩეს ზუსტად მათი ზომის გამო.
პიერ სიმონ ლაპლასი.
მსოფლიო სისტემის ექსპოზიცია. 1796 წ

1783 წელს ინგლისელმა მათემატიკოსმა ჯონ მიტჩელმა და ცამეტი წლის შემდეგ მისგან დამოუკიდებლად ფრანგმა ასტრონომმა და მათემატიკოსმა პიერ სიმონ ლაპლასმა ჩაატარეს ძალიან უცნაური კვლევა. მათ შეხედეს იმ პირობებს, რომლითაც სინათლე ვერ შეძლებდა ვარსკვლავს თავის დაღწევას.

მეცნიერთა ლოგიკა მარტივი იყო. ნებისმიერი ასტრონომიული ობიექტისთვის (პლანეტა თუ ვარსკვლავი) შესაძლებელია გამოთვალოთ ეგრეთ წოდებული გაქცევის სიჩქარე, ანუ მეორე კოსმოსური სიჩქარე, რომელიც საშუალებას აძლევს ნებისმიერ სხეულს ან ნაწილაკს სამუდამოდ დატოვოს იგი. და იმდროინდელ ფიზიკაში მეფობდა ნიუტონის თეორია, რომლის მიხედვითაც სინათლე არის ნაწილაკების ნაკადი (ელექტრომაგნიტური ტალღების და კვანტების თეორია ჯერ კიდევ ას ორმოცდაათი წლის მანძილზე იყო). ნაწილაკების გაქცევის სიჩქარე შეიძლება გამოითვალოს პლანეტის ზედაპირზე პოტენციური ენერგიის თანაბარი და სხეულის კინეტიკური ენერგიის საფუძველზე, რომელიც "გაიქცა" უსასრულოდ დიდ მანძილზე. ეს სიჩქარე განისაზღვრება ფორმულით #1#

სად მ- კოსმოსური ობიექტის მასა, რ- მისი რადიუსი, გ- გრავიტაციული მუდმივი.

აქედან ჩვენ შეგვიძლია მარტივად მივიღოთ მოცემული მასის სხეულის რადიუსი (მოგვიანებით მას "გრავიტაციული რადიუსი" უწოდეს. რგ"), რომლის დროსაც გაქცევის სიჩქარე უდრის სინათლის სიჩქარეს:

ეს ნიშნავს, რომ ვარსკვლავი შეკუმშულია რადიუსის სფეროში რგ< 2GM/გ 2 შეწყვეტს გამოსხივებას - სინათლე ვერ დატოვებს მას. სამყაროში შავი ხვრელი გამოჩნდება.

ადვილია გამოვთვალოთ, რომ მზე (მისი მასა 2,1033 გ) გადაიქცევა შავ ხვრელად, თუ ის შეკუმშდება დაახლოებით 3 კილომეტრის რადიუსზე. მისი ნივთიერების სიმკვრივე 10 16 გ/სმ 3-ს მიაღწევს. დედამიწის რადიუსი, შეკუმშული შავ ხვრელში, შემცირდება დაახლოებით ერთ სანტიმეტრამდე.

წარმოუდგენელი ჩანდა, რომ ბუნებაში შეიძლებოდა არსებობდეს ძალები, რომლებსაც შეეძლოთ ვარსკვლავის ასეთ უმნიშვნელო ზომამდე შეკუმშვა. ამიტომ, მიტჩელისა და ლაპლასის ნაშრომებიდან მიღებული დასკვნები ას წელზე მეტი ხნის განმავლობაში განიხილებოდა, როგორც რაღაც მათემატიკური პარადოქსი, რომელსაც ფიზიკური მნიშვნელობა არ ჰქონდა.

მკაცრი მათემატიკური მტკიცებულება იმისა, რომ კოსმოსში ასეთი ეგზოტიკური ობიექტი შესაძლებელი იყო, მხოლოდ 1916 წელს იქნა მიღებული. გერმანელმა ასტრონომმა კარლ შვარცშილდმა ალბერტ აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის განტოლებების გაანალიზების შემდეგ საინტერესო შედეგი მიიღო. მასიური სხეულის გრავიტაციულ ველში ნაწილაკების მოძრაობის შესწავლის შემდეგ, მან მივიდა დასკვნამდე: განტოლება კარგავს ფიზიკურ მნიშვნელობას (მისი ამოხსნა უსასრულობამდე იქცევა) რ= 0 და რ = რგ.

წერტილებს, რომლებზეც ველის მახასიათებლები ხდება უაზრო, ეწოდება სინგულარული, ანუ განსაკუთრებული. ნულოვანი წერტილის სინგულარობა ასახავს ველის წერტილოვან, ან, იგივე, ცენტრად სიმეტრიულ სტრუქტურას (ბოლოს და ბოლოს, ნებისმიერი სფერული სხეული - ვარსკვლავი ან პლანეტა - შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც მატერიალური წერტილი). და წერტილები, რომლებიც მდებარეობს რადიუსის მქონე სფერულ ზედაპირზე რ g, ქმნიან იმ ზედაპირს, საიდანაც გაქცევის სიჩქარე უდრის სინათლის სიჩქარეს. ფარდობითობის ზოგად თეორიაში მას ეწოდება შვარცშილდის სინგულარული სფერო ან მოვლენათა ჰორიზონტი (რატომ მოგვიანებით გახდება ცნობილი).

უკვე ჩვენთვის ნაცნობი ობიექტების – დედამიწისა და მზეს – მაგალითზე ცხადია, რომ შავი ხვრელები ძალიან უცნაური ობიექტებია. ასტრონომებიც კი, რომლებიც ეხება მატერიას ტემპერატურის, სიმკვრივისა და წნევის უკიდურესი მნიშვნელობებით, მათ ძალიან ეგზოტიკურად თვლიან და ბოლო დრომდე ყველას არ სჯეროდა მათი არსებობის. თუმცა, პირველი მინიშნებები შავი ხვრელების წარმოქმნის შესაძლებლობის შესახებ უკვე შეიცავდა ა.აინშტაინის ფარდობითობის ზოგად თეორიას, რომელიც შეიქმნა 1915 წელს. ინგლისელმა ასტრონომმა არტურ ედინგტონმა, ფარდობითობის თეორიის ერთ-ერთმა პირველმა თარჯიმნმა და პოპულარიზაციამ, 30-იან წლებში გამოიყვანა განტოლებათა სისტემა, რომელიც აღწერს ვარსკვლავების შინაგან სტრუქტურას. მათგან გამომდინარეობს, რომ ვარსკვლავი წონასწორობაშია საპირისპირო მიმართული გრავიტაციული ძალების და შიდა წნევის გავლენის ქვეშ, რომელიც შექმნილია ვარსკვლავის შიგნით ცხელი პლაზმის ნაწილაკების მოძრაობით და მის სიღრმეებში წარმოქმნილი გამოსხივების წნევით. ეს ნიშნავს, რომ ვარსკვლავი არის გაზის ბურთი, რომლის ცენტრში არის მაღალი ტემპერატურა, თანდათან მცირდება პერიფერიისკენ. განტოლებიდან, კერძოდ, ირკვევა, რომ მზის ზედაპირის ტემპერატურა იყო დაახლოებით 5500 გრადუსი (რაც საკმაოდ შეესაბამებოდა ასტრონომიული გაზომვების მონაცემებს), ხოლო მის ცენტრში უნდა იყოს დაახლოებით 10 მილიონი გრადუსი. ამან ედინგტონს წინასწარმეტყველური დასკვნის გაკეთების საშუალება მისცა: ამ ტემპერატურაზე, თერმობირთვული რეაქცია „ინთება“, საკმარისია მზის ნათების უზრუნველსაყოფად. ამას არ ეთანხმებოდნენ მაშინდელი ატომური ფიზიკოსები. მათ ეჩვენებოდათ, რომ ვარსკვლავის სიღრმეში ძალიან "ცივა" იყო: იქ ტემპერატურა არ იყო საკმარისი იმისათვის, რომ რეაქცია "წასულიყო". ამაზე განრისხებულმა თეორეტიკოსმა უპასუხა: "მოძებნე უფრო ცხელი ადგილი!"

და ბოლოს, ის მართალი აღმოჩნდა: თერმობირთვული რეაქცია ნამდვილად ხდება ვარსკვლავის ცენტრში (სხვა საქმე ის არის, რომ ეგრეთ წოდებული "სტანდარტული მზის მოდელი", რომელიც დაფუძნებულია თერმობირთვული შერწყმის შესახებ იდეებზე, აშკარად აღმოჩნდა იყოს არასწორი - იხილეთ, მაგალითად, „მეცნიერება და ცხოვრება“ No. 2, 3, 2000 წ.). მაგრამ მიუხედავად ამისა, რეაქცია ვარსკვლავის ცენტრში ხდება, ვარსკვლავი ანათებს და წარმოქმნილი რადიაცია ინარჩუნებს მას სტაბილურ მდგომარეობაში. მაგრამ ვარსკვლავში ბირთვული "საწვავი" იწვის. ენერგიის გამოყოფა ჩერდება, გამოსხივება ქრება და გრავიტაციული მიზიდულობის შემაკავებელი ძალა ქრება. არსებობს ვარსკვლავის მასის შეზღუდვა, რის შემდეგაც ვარსკვლავი იწყებს შეუქცევად შემცირებას. გამოთვლები აჩვენებს, რომ ეს ხდება იმ შემთხვევაში, თუ ვარსკვლავის მასა აღემატება ორ-სამ მზის მასას.

გრავიტაციული კოლაფსი

თავდაპირველად, ვარსკვლავის შეკუმშვის სიჩქარე მცირეა, მაგრამ მისი სიჩქარე მუდმივად იზრდება, რადგან მიზიდულობის ძალა უკუპროპორციულია მანძილის კვადრატთან. შეკუმშვა ხდება შეუქცევადი; ამ პროცესს გრავიტაციული კოლაფსი ეწოდება. ვარსკვლავის გარსის ცენტრისკენ მოძრაობის სიჩქარე იზრდება, უახლოვდება სინათლის სიჩქარეს. და აქ ფარდობითობის თეორიის ეფექტი იწყებს როლს.

გაქცევის სიჩქარე გამოითვალა ნიუტონის იდეების საფუძველზე სინათლის ბუნების შესახებ. ფარდობითობის ზოგადი თვალსაზრისით, კოლაფსირებული ვარსკვლავის სიახლოვეს მოვლენები გარკვეულწილად განსხვავებულად ხდება. მის მძლავრ გრავიტაციულ ველში ხდება ეგრეთ წოდებული გრავიტაციული წითელშიფრა. ეს ნიშნავს, რომ მასიური ობიექტიდან გამოსხივების სიხშირე გადადის ქვედა სიხშირეებზე. ლიმიტში, შვარცშილდის სფეროს საზღვარზე, გამოსხივების სიხშირე ნულდება. ანუ მის გარეთ მდებარე დამკვირვებელი ვერაფერს გაიგებს იმის შესახებ, თუ რა ხდება შიგნით. ამიტომ შვარცშილდის სფეროს მოვლენათა ჰორიზონტს უწოდებენ.

მაგრამ სიხშირის შემცირება უდრის დროის შენელებას და როცა სიხშირე ნულდება, დრო ჩერდება. ეს ნიშნავს, რომ გარე დამკვირვებელი დაინახავს ძალიან უცნაურ სურათს: ვარსკვლავის გარსი, რომელიც ეცემა მზარდი აჩქარებით, სინათლის სიჩქარის მიღწევის ნაცვლად ჩერდება. მისი გადმოსახედიდან, შეკუმშვა შეწყდება, როგორც კი ვარსკვლავის ზომა მიუახლოვდება გრავიტაციას
უსუ. ის ვერასდროს დაინახავს თუნდაც ერთ ნაწილაკს "ჩაყვინთვას" შვარცშიელის სფეროს ქვეშ. მაგრამ ჰიპოთეტური დამკვირვებლისთვის, რომელიც შავ ხვრელში ვარდება, ყველაფერი რამდენიმე წამში დასრულდება. ამრიგად, მზის ზომის ვარსკვლავის გრავიტაციული კოლაფსის დრო იქნება 29 წუთი, ხოლო ბევრად უფრო მკვრივ და კომპაქტურ ნეიტრონულ ვარსკვლავს წამის მხოლოდ 1/20000 დასჭირდება. და აქ მას აწყდება პრობლემები, რომლებიც დაკავშირებულია სივრცე-დროის გეომეტრიასთან შავ ხვრელთან.

დამკვირვებელი აღმოჩნდება მრუდე სივრცეში. გრავიტაციის რადიუსთან ახლოს გრავიტაციული ძალები უსასრულოდ დიდი ხდება; ისინი აჭიმებენ რაკეტას ასტრონავტ-დამკვირვებელთან ერთად უსასრულო სიგრძის უსასრულოდ თხელ ძაფში. მაგრამ ის თავად ვერ შეამჩნევს ამას: მისი ყველა დეფორმაცია შეესაბამება სივრცე-დროის კოორდინატების დამახინჯებას. ეს მოსაზრებები, რა თქმა უნდა, ეხება იდეალურ, ჰიპოთეტურ შემთხვევას. ნებისმიერი რეალური სხეული შვარცშილდის სფეროსთან მიახლოებამდე დიდი ხნით ადრე დაიშლება მოქცევის ძალებით.

შავი ხვრელების ზომები

შავი ხვრელის ზომა, უფრო სწორად, შვარცშილდის სფეროს რადიუსი, ვარსკვლავის მასის პროპორციულია. და რადგან ასტროფიზიკა არ აწესებს რაიმე შეზღუდვას ვარსკვლავის ზომაზე, შავი ხვრელი შეიძლება იყოს თვითნებურად დიდი. თუ, მაგალითად, ის წარმოიშვა 108 მზის მასის მქონე ვარსკვლავის დაშლის დროს (ან ასობით ათასი, ან თუნდაც მილიონობით შედარებით პატარა ვარსკვლავის შერწყმის გამო), მისი რადიუსი იქნება დაახლოებით 300 მილიონი კილომეტრი, ორჯერ დედამიწის ორბიტაზე. და ასეთი გიგანტის ნივთიერების საშუალო სიმკვრივე ახლოს არის წყლის სიმკვრივესთან.

როგორც ჩანს, ეს არის შავი ხვრელები, რომლებიც გვხვდება გალაქტიკების ცენტრებში. ნებისმიერ შემთხვევაში, დღეს ასტრონომები ორმოცდაათამდე გალაქტიკას ითვლიან, რომელთა ცენტრში, არაპირდაპირი მტკიცებულებების მიხედვით (განხილულია ქვემოთ), არის შავი ხვრელები, რომელთა მასა დაახლოებით მილიარდი (10 9) მზისაა. ჩვენს გალაქტიკას ასევე აქვს თავისი შავი ხვრელი; მისი მასა საკმაოდ ზუსტად შეფასდა - 2,4. მზის მასის 10 6 ± 10%.

თეორია ვარაუდობს, რომ ასეთ სუპერგიგანტებთან ერთად უნდა გამოჩნდეს შავი მინი ხვრელები, რომელთა მასა დაახლოებით 10 14 გ და რადიუსია დაახლოებით 10 -12 სმ (ატომის ბირთვის ზომა). ისინი შეიძლება გამოჩნდნენ სამყაროს არსებობის პირველ მომენტებში, როგორც სივრცე-დროის ძალიან ძლიერი არაჰომოგენურობის გამოვლინება კოლოსალური ენერგიის სიმკვრივით. დღეს მკვლევარები აცნობიერებენ იმ პირობებს, რომლებიც იმ დროს არსებობდა სამყაროში ძლიერ კოლაიდერებზე (აჩქარებლები, რომლებიც იყენებენ შეჯახების სხივებს). ამ წლის დასაწყისში CERN-ში ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა წარმოქმნა კვარკ-გლუონური პლაზმა, მატერია, რომელიც არსებობდა ელემენტარული ნაწილაკების გაჩენამდე. მატერიის ამ მდგომარეობის კვლევა ბრუკჰავენში, ამაჩქარებლის ამერიკულ ცენტრში გრძელდება. მას შეუძლია ნაწილაკების აჩქარება ენერგიებამდე ერთი და ნახევარიდან ორ ბრძანებით უფრო მაღალი, ვიდრე ამაჩქარებელი
CERN. მოახლოებულმა ექსპერიმენტმა სერიოზული შეშფოთება გამოიწვია: წარმოიქმნება თუ არა მინი შავი ხვრელი მისი განხორციელების დროს, რომელიც ჩვენს სივრცეს დაამახინჯებს და დედამიწას გაანადგურებს?

ეს შიში იმდენად ძლიერი იყო, რომ აშშ-ს მთავრობა იძულებული გახდა მოეწვია ავტორიტეტული კომისია ამ შესაძლებლობის შესასწავლად. გამოჩენილი მკვლევარებისაგან შემდგარმა კომისიამ დაასკვნა: ამაჩქარებლის ენერგია ძალიან დაბალია შავი ხვრელისთვის (ეს ექსპერიმენტი აღწერილია ჟურნალში Science and Life, No. 3, 2000 წ.).

როგორ დავინახოთ უხილავი

შავი ხვრელები არაფერს ასხივებენ, სინათლესაც კი. თუმცა, ასტრონომებმა ისწავლეს მათი დანახვა, უფრო სწორად, ამ როლისთვის „კანდიდატების“ პოვნა. შავი ხვრელის აღმოსაჩენად სამი გზა არსებობს.

1. აუცილებელია ვარსკვლავების ბრუნვის მონიტორინგი გროვებში გარკვეული სიმძიმის ცენტრის გარშემო. თუ აღმოჩნდება, რომ ამ ცენტრში არაფერია და ვარსკვლავები თითქოს ცარიელი სივრცის ირგვლივ ტრიალებენ, შეგვიძლია საკმაოდ დარწმუნებით ვთქვათ: ამ „სიცარიელეში“ არის შავი ხვრელი. სწორედ ამის საფუძველზე იქნა დაშვებული შავი ხვრელის არსებობა ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში და დადგინდა მისი მასა.

2. შავი ხვრელი აქტიურად შთანთქავს მატერიას მიმდებარე სივრციდან. ვარსკვლავთშორისი მტვერი, გაზი და მატერია ახლომდებარე ვარსკვლავებიდან ხვდება მასზე სპირალურად და ქმნის ეგრეთ წოდებულ აკრეციულ დისკს, რომელიც სატურნის რგოლს ჰგავს. (ეს არის ზუსტად საშინელება ბრუკჰავენის ექსპერიმენტში: მინი შავი ხვრელი, რომელიც გაჩნდა ამაჩქარებელში, დაიწყებს დედამიწის შეწოვას საკუთარ თავში და ეს პროცესი ვერანაირი ძალით ვერ შეაჩერებს.) შვარცშილდის სფეროსთან მიახლოებისას ნაწილაკები განიცდიან. აჩქარება და იწყებს გამოსხივებას რენტგენის დიაპაზონში. ამ გამოსხივებას აქვს დამახასიათებელი სპექტრი სინქროტრონში აჩქარებული ნაწილაკების კარგად შესწავლილი გამოსხივების მსგავსი. და თუ ასეთი გამოსხივება მოდის სამყაროს რომელიმე რეგიონიდან, შეგვიძლია დარწმუნებით ვთქვათ, რომ იქ შავი ხვრელი უნდა იყოს.

3. ორი შავი ხვრელის შერწყმისას წარმოიქმნება გრავიტაციული გამოსხივება. გამოითვლება, რომ თუ თითოეულის მასა დაახლოებით ათი მზის მასაა, მაშინ როდესაც ისინი რამდენიმე საათში შერწყმულია, ენერგია მათი მთლიანი მასის 1%-ის ექვივალენტური იქნება გრავიტაციული ტალღების სახით. ეს ათასჯერ მეტია ვიდრე სინათლე, სითბო და სხვა ენერგია, რომელიც მზემ გამოუშვა მთელი თავისი არსებობის მანძილზე - ხუთი მილიარდი წლის განმავლობაში. ისინი იმედოვნებენ, რომ გრავიტაციული გამოსხივების აღმოჩენა გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიების LIGO და სხვათა დახმარებით, რომლებიც ახლა შენდება ამერიკასა და ევროპაში რუსი მკვლევარების მონაწილეობით (იხ. „მეცნიერება და ცხოვრება“ No5, 2000 წ.).

და მაინც, მიუხედავად იმისა, რომ ასტრონომებს ეჭვი არ ეპარებათ შავი ხვრელების არსებობაში, ვერავინ ბედავს კატეგორიულად ამტკიცებს, რომ ზუსტად ერთი მათგანი მდებარეობს კოსმოსის მოცემულ წერტილში. სამეცნიერო ეთიკა და მკვლევარის მთლიანობა მოითხოვს დასმულ კითხვაზე ცალსახა პასუხს, რომელიც არ მოითმენს შეუსაბამობებს. საკმარისი არ არის უხილავი ობიექტის მასის შეფასება, საჭიროა მისი რადიუსის გაზომვა და იმის ჩვენება, რომ ის არ აღემატება შვარცშილდის რადიუსს. და ჩვენს გალაქტიკაშიც კი ეს პრობლემა ჯერ კიდევ არ არის გადაწყვეტილი. სწორედ ამიტომ, მეცნიერები გარკვეულ თავშეკავებას იჩენენ თავიანთი აღმოჩენის მოხსენებაში, ხოლო სამეცნიერო ჟურნალები ფაქტიურად ივსება თეორიული სამუშაოების მოხსენებებით და ეფექტებზე დაკვირვებით, რამაც შეიძლება ნათელი მოჰფინოს მათ საიდუმლოებას.

თუმცა, შავ ხვრელებს აქვთ კიდევ ერთი თვისება, თეორიულად ნაწინასწარმეტყველები, რამაც შესაძლოა მათი დანახვა შესაძლებელი გახადოს. თუმცა, ერთი პირობით: შავი ხვრელის მასა მზის მასაზე ბევრად ნაკლები უნდა იყოს.

შავი ხვრელი ასევე შეიძლება იყოს "თეთრი"

დიდი ხნის განმავლობაში შავი ხვრელები ითვლებოდა სიბნელის განსახიერებად, ობიექტები, რომლებიც ვაკუუმში, მატერიის შთანთქმის არარსებობის შემთხვევაში, არაფერს ასხივებენ. თუმცა, 1974 წელს ცნობილმა ინგლისელმა თეორეტიკოსმა სტივენ ჰოკინგმა აჩვენა, რომ შავ ხვრელებს შეიძლება მიენიჭოს ტემპერატურა და, შესაბამისად, უნდა ასხივოს.

კვანტური მექანიკის კონცეფციების თანახმად, ვაკუუმი არის არა სიცარიელე, არამედ ერთგვარი „სივრცე-დროის ქაფი“, ვირტუალური (ჩვენს სამყაროში დაუკვირვებადი) ნაწილაკების ნაზავი. თუმცა, კვანტური ენერგიის რყევებს შეუძლიათ ვაკუუმიდან ნაწილაკ-ანტინაწილაკების წყვილი „გამოდევნა“. მაგალითად, ორი ან სამი გამა კვანტის შეჯახებისას ელექტრონი და პოზიტრონი გამოჩნდება ჰაერიდან. ეს და მსგავსი ფენომენი არაერთხელ დაფიქსირდა ლაბორატორიებში.

სწორედ კვანტური რყევები განსაზღვრავს შავი ხვრელების რადიაციულ პროცესებს. თუ წყვილი ნაწილაკები ენერგიებით ედა -ე(წყვილის ჯამური ენერგია ნულია) ხდება შვარცშილდის სფეროს სიახლოვეს, ნაწილაკების შემდგომი ბედი განსხვავებული იქნება. მათ შეუძლიათ თითქმის დაუყოვნებლივ გაანადგურონ ან ერთად გადავიდნენ მოვლენის ჰორიზონტის ქვეშ. ამ შემთხვევაში შავი ხვრელის მდგომარეობა არ შეიცვლება. მაგრამ თუ მხოლოდ ერთი ნაწილაკი ჩადის ჰორიზონტზე ქვემოთ, დამკვირვებელი დაარეგისტრირებს მეორეს და მოეჩვენება, რომ იგი წარმოიქმნება შავი ხვრელის მიერ. ამავე დროს, შავი ხვრელი, რომელიც შთანთქავს ნაწილაკს ენერგიით -ე, შეამცირებს თქვენს ენერგიას და ენერგიით ე- გაიზრდება.

ჰოკინგმა გამოთვალა ტემპები, რომლითაც ხდება ყველა ეს პროცესი და მივიდა დასკვნამდე: უარყოფითი ენერგიის მქონე ნაწილაკების შთანთქმის ალბათობა უფრო მაღალია. ეს ნიშნავს, რომ შავი ხვრელი კარგავს ენერგიას და მასას - აორთქლდება. გარდა ამისა, ის ასხივებს ტემპერატურით სრულიად შავი სხეულის სახით თ = 6 . 10 -8 მერთად / მკელვინი, სადაც მგ - მზის მასა (2,10 33 გ), მ- შავი ხვრელის მასა. ეს მარტივი ურთიერთობა გვიჩვენებს, რომ შავი ხვრელის ტემპერატურა, რომლის მასა მზეზე ექვსჯერ არის, უდრის ას მემილიონედი გრადუსს. გასაგებია, რომ ასეთი ცივი სხეული პრაქტიკულად არაფერს გამოყოფს და ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი მსჯელობა ძალაში რჩება. მინი ხვრელები სხვა საკითხია. ადვილი მისახვედრია, რომ 10 14 -10 30 გრამიანი მასით თბება ათიათასობით გრადუსამდე და თეთრად ცხელდება! თუმცა, დაუყოვნებლივ უნდა აღინიშნოს, რომ შავი ხვრელების თვისებებთან არანაირი წინააღმდეგობა არ არსებობს: ამ გამოსხივებას ასხივებს შვარცშილდის სფეროს ზემოთ ფენა და არა მის ქვემოთ.

ასე რომ, შავი ხვრელი, რომელიც თითქოს სამუდამოდ გაყინულ საგანს წარმოადგენდა, ადრე თუ გვიან ქრება, აორთქლდება. უფრო მეტიც, როდესაც ის "წონაში იკლებს", აორთქლების სიჩქარე იზრდება, მაგრამ ამას მაინც ძალიან დიდი დრო სჭირდება. ვარაუდობენ, რომ 10 14 გრამიანი მინი ხვრელები, რომლებიც დიდი აფეთქების შემდეგ გაჩნდა 10-15 მილიარდი წლის წინ, ჩვენს დროში მთლიანად უნდა აორთქლდეს. სიცოცხლის ბოლო ეტაპზე მათი ტემპერატურა აღწევს კოლოსალურ მნიშვნელობებს, ამიტომ აორთქლების პროდუქტები უნდა იყოს უკიდურესად მაღალი ენერგიის ნაწილაკები. შესაძლოა, სწორედ ისინი წარმოქმნიან დედამიწის ატმოსფეროში ფართოდ გავრცელებულ ჰაერის წვიმებს - EAS. ნებისმიერ შემთხვევაში, ანომალიურად მაღალი ენერგიის ნაწილაკების წარმოშობა კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი და საინტერესო პრობლემაა, რომელიც შეიძლება მჭიდროდ იყოს დაკავშირებული შავი ხვრელების ფიზიკის არანაკლებ საინტერესო კითხვებთან.

მე ვიცი, რომ ეს ვითომ არ არის მისასალმებელი აქ, მაგრამ მე ვაკეთებ ჯვარედინი პოსტს აქედან ავტორის პირდაპირი თხოვნით - ნიკოლაი ნიკოლაევიჩ გორკავი. არსებობს გარკვეული შანსი, რომ მათმა იდეამ მოახდინოს რევოლუცია თანამედროვე მეცნიერებაში. და უმჯობესია წაიკითხოთ ამის შესახებ ორიგინალში, ვიდრე REN-TV ან Lenti.ru-ს გადაცემაში.

მათთვის, ვინც არ ადევნებდა თვალს თემას. განვიხილოთ ორი შავი ხვრელი, რომლებიც ბრუნავს ერთმანეთის ირგვლივ, ვთქვათ, 15 და 20 ერთეულის მასით (მზის მასა). ადრე თუ გვიან ისინი გაერთიანდებიან ერთ შავ ხვრელში, მაგრამ მისი მასა იქნება არა 35 ერთეული, არამედ, ვთქვათ, მხოლოდ 30. დანარჩენი 5 გაფრინდება გრავიტაციული ტალღების სახით. სწორედ ამ ენერგიას იღებს LIGO გრავიტაციული ტელესკოპი.

გორკავისა და ვასილკოვის იდეის არსი შემდეგია. ვთქვათ, თქვენ ხართ დამკვირვებელი, ზიხართ თქვენს სავარძელში და გრძნობთ 35 ერთეული მასის მიზიდულობას, გაყოფილი მანძილის კვადრატზე. შემდეგ კი ბამი - ფაქტიურად წამში მათი მასა მცირდება 30 ერთეულამდე. თქვენთვის, ფარდობითობის პრინციპიდან გამომდინარე, ეს არ იქნება განსხვავებულად იმ სიტუაციისგან, როდესაც უკან დაგაგდებენ საპირისპირო მიმართულებით 5 ერთეული ძალით, გაყოფილი მანძილის კვადრატზე. ანუ არ განსხვავდება ანტიგრავიტაციისგან.

UPD: იმიტომ ყველას არ ესმოდა წინა აბზაცი, განიხილეთ სააზროვნო ექსპერიმენტი შემოთავაზებული ანალოგიის გამოყენებით. ასე რომ, თქვენ ხართ დამკვირვებელი, ზის ტანკში, რომელიც ბრუნავს ძალიან მაღალ წრიულ ორბიტაზე ამ წყვილი შავი ხვრელის მასის ცენტრის გარშემო. როგორც ბაბუა აინშტაინი ამბობდა, ტანკიდან გამოხედვის გარეშე, ვერ გაარჩევ განსხვავებას ორბიტაზე მოძრაობასა და გალაქტიკათშორის სივრცეში ადგილზე დაკიდებას შორის. ახლა დავუშვათ, რომ შავი ხვრელი გაერთიანდა და მათი მასის ნაწილი გაფრინდა. ამასთან დაკავშირებით, თქვენ მოგიწევთ გადაადგილება უფრო მაღალ ორბიტაზე იმავე მასის ცენტრის, მაგრამ უკვე ერთიანი შავი ხვრელის გარშემო. და თქვენ იგრძნობთ ამ გადასვლას თქვენს ავზში სხვა ორბიტაზე (ოფმეტალის წყალობით) და გარე დამკვირვებლები უსასრულობაში ჩათვლიან მას, როგორც დარტყმას, რომელიც გიბიძგებთ მიმართულებით მასის ცენტრიდან. /UPD

შემდეგ არის გამოთვლების მთელი რიგი საშინელი OTO ტენსორებით. ეს გამოთვლები, ფრთხილად გადამოწმების შემდეგ, გამოქვეყნდა ორ სტატიაში MNRAS-ში - მსოფლიოში ერთ-ერთ ყველაზე ავტორიტეტულ ასტროფიზიკურ ჟურნალში. სტატიების ბმულები: , (წინასწარ ბეჭდვა ავტორის შესავალით).

და დასკვნები არის: არ ყოფილა დიდი აფეთქება, მაგრამ იყო (და არის) დიდი შავი ხვრელი. რომელიც ყველას გვტანჯავს.

მათემატიკური ამონახსნებით ორი ძირითადი სტატიის გამოქვეყნების შემდეგ დღის წესრიგში დადგა უფრო პოპულარული და ფართო სტატიის დაწერის ამოცანა, ასევე აღორძინებული კოსმოსური კოსმოლოგიის პოპულარიზაცია. შემდეგ კი გაირკვა, რომ, გასაოცრად, ევროპელებმა მოახერხეს მეორე სტატიაზე რეაგირება, რომლებმაც უკვე მიმიწვიეს ივნისში 25 წუთიანი პლენარული მოხსენების გასაცემად სამყაროს ცვლადი მასით აჩქარების შესახებ. მე ამას კარგ ნიშანს ვხედავ: ექსპერტები დაიღალნენ „კოსმოლოგიური სიბნელით“ და ეძებენ ალტერნატივას.

მეორე სტატიის გამოქვეყნებასთან დაკავშირებით კითხვები ჟურნალისტმა რუსლან საფინმაც გაგზავნა. პასუხების გარკვეულწილად შემოკლებული ვერსია გამოქვეყნდა დღეს სამხრეთ ურალის პანორამაში შემდეგი სარედაქციო სათაურით: „შავი ხვრელის შიგნით. ასტრონომმა ნიკოლაი გორკიმ იპოვა სამყაროს ცენტრი."

პირველ რიგში, სიმართლისთვის უნდა აღვნიშნო, რომ სწორედ ალექსანდრე ვასილკოვმა დაიწყო აქტიური „გულუბრყვილო“ კითხვის დასმა: აქვს თუ არა სამყაროს ცენტრი? - რამაც წამოიწყო მთელი ჩვენი შემდგომი კოსმოლოგიური მუშაობა. ამიტომ ერთად მოვძებნეთ და ვიპოვეთ ეს ცენტრი. მეორეც, გაზეთმა მოითხოვა ჩვენი ერთად გადაღება, მაგრამ არ მიუღია, ამიტომ წარმოგიდგენთ მას საშამ წაკითხული ინტერვიუს სრულ ტექსტთან ერთად და დამატებული მისი კომენტარებით. აქ ვართ: ალექსანდრე პავლოვიჩ ვასილკოვი მარცხნივ, მე კი მარჯვნივ:

1. ვასილკოვთან თქვენი პირველი სტატიის გამოქვეყნების შემდეგ, თქვენ შესთავაზეთ, რომ სამყაროს დაკვირვებული დაჩქარებული გაფართოება ასოცირდება დიდი დისტანციებზე მიზიდულ ძალებზე მომგერიებელი ძალების უპირატესობასთან. ახალ სტატიაში სხვა დასკვნამდე მიდიხართ - შედარებით აჩქარებულ გაფართოებაზე: გვეჩვენება, რომ რაღაც აჩქარებს, რადგან ჩვენ თვითონ ვანელებთ ტემპს. რამ მიგიყვანა ამ იდეამდე?

2016 წელს გამოქვეყნებულ სტატიაში, რომელიც გამოქვეყნდა სამეფო ასტრონომიული საზოგადოების ჟურნალში, მე და ალექსანდრე ვასილკოვმა ვაჩვენეთ, რომ თუ ობიექტის გრავიტაციული მასა იცვლება, მაშინ ჩვეულებრივი ნიუტონის აჩქარების გარდა, მის გარშემო წარმოიქმნება დამატებითი ძალა. იგი ეცემა ობიექტიდან დაშორების უკუპროპორციულად, ანუ უფრო ნელია ვიდრე ნიუტონის ძალა, რომელიც დამოკიდებულია მანძილის კვადრატზე. ამიტომ, ახალი ძალა უნდა დომინირებდეს დიდ დისტანციებზე. როდესაც ობიექტის მასა მცირდებოდა, ახალი ძალა მისცა მოგერიებას ან ანტიგრავიტაციას, როდესაც ის გაიზარდა, წარმოიქმნა დამატებითი მიზიდულობა, ჰიპერგრავიტაცია. ეს იყო მკაცრი მათემატიკური შედეგი, რომელმაც შეცვალა ცნობილი შვარცშილდის ამოხსნა და მიღებული იქნა აინშტაინის გრავიტაციის თეორიის ფარგლებში. დასკვნა გამოიყენება ნებისმიერი ზომის მასისთვის და მზადდება სტაციონარული დამკვირვებლისთვის.

მაგრამ ამ შედეგების განხილვისას, ჩვენ სიტყვიერად გამოვთქვით დამატებითი ჰიპოთეზები - უფრო მეტიც, ვიმედოვნებთ, რომ ნაპოვნი ანტიგრავიტაცია პასუხისმგებელია როგორც სამყაროს გაფართოებაზე, ასევე მისი გაფართოების აჩქარებაზე თანმხლები დამკვირვებლების თვალში, ანუ მე და შენ. მეორე სტატიაზე მუშაობისას, რომელიც გამოქვეყნდა იმავე ჟურნალში მიმდინარე წლის თებერვალში და უშუალოდ კოსმოლოგიას მიეძღვნა, აღმოვაჩინეთ, რომ რეალობა ჩვენს იმედებზე უფრო რთულია. დიახ, აღმოჩენილი ანტიგრავიტაცია პასუხისმგებელია დიდ აფეთქებაზე და სამყაროს აშკარა გაფართოებაზე - აქ ჩვენ მართალი ვიყავით ჩვენს ვარაუდებში. მაგრამ 1998 წელს დამკვირვებლების მიერ დაფიქსირებული კოსმოლოგიური გაფართოების დახვეწილი აჩქარება აღმოჩნდა არა ანტიგრავიტაციის, არამედ 2016 წლის ჩვენი მუშაობის ჰიპერგრავიტაციის გამო. შედეგად მიღებული მკაცრი მათემატიკური ამოხსნა ნათლად მიუთითებს, რომ ამ აჩქარებას ექნება დაკვირვებული ნიშანი მხოლოდ მაშინ, როდესაც სამყაროს მასის რაღაც ნაწილი იზრდება და არ მცირდება. ჩვენს ხარისხობრივ მსჯელობაში ჩვენ არ გავითვალისწინეთ, რომ კოსმოლოგიური გაფართოების დინამიკა ძალიან განსხვავებულია სტაციონარული დამკვირვებლის და გაფართოებულ გალაქტიკებში მსხდომი დამკვირვებლების თვალსაზრისით.

მათემატიკა, რომელიც ჩვენზე ჭკვიანია, მიგვიყვანს სამყაროს ევოლუციის შემდეგ სურათამდე: შავი ხვრელების შერწყმისა და მათი მასის გრავიტაციულ ტალღებში გადასვლის გამო, წინა ციკლის კოლაფსირებული სამყაროს მასა მკვეთრად შემცირდა - და წარმოიშვა ძლიერი ანტიგრავიტაცია, რამაც გამოიწვია დიდი აფეთქება, ანუ სამყაროს თანამედროვე გაფართოება. ეს ანტიგრავიტაცია შემდეგ შემცირდა და შეცვალა ჰიპერგრავიტაციამ უზარმაზარი შავი ხვრელის ზრდის გამო, რომელიც წარმოიშვა სამყაროს ცენტრში. ის იზრდება ფონური გრავიტაციული ტალღების შთანთქმის გამო, რომლებიც მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ სივრცის დინამიკაში. სწორედ დიდი შავი ხვრელის ამ ზრდამ გამოიწვია სამყაროს დაკვირვებადი ნაწილის დაჭიმვა ჩვენს ირგვლივ. ეს ეფექტი დამკვირვებლებმა განიმარტეს, როგორც გაფართოების აჩქარება, მაგრამ სინამდვილეში ეს არის გაფართოების არათანაბარი შენელება. ყოველივე ამის შემდეგ, თუ მანქანების სვეტში უკანა მანქანა ჩამორჩება წინა მხარეს, ეს შეიძლება ნიშნავს როგორც პირველი მანქანის აჩქარებას, ასევე უკანა დამუხრუჭებას. მათემატიკური თვალსაზრისით, მზარდი დიდი შავი ხვრელის გავლენა იწვევს ფრიდმანის განტოლებებში ეგრეთ წოდებული „კოსმოლოგიური მუდმივის“ გამოჩენას, რომელიც პასუხისმგებელია გალაქტიკების რეცესიის დაკვირვების აჩქარებაზე. კვანტური თეორეტიკოსების გამოთვლები დაკვირვებებისგან განსხვავდებოდა 120 ბრძანებით, მაგრამ ჩვენ გამოვთვალეთ იგი გრავიტაციის კლასიკური თეორიის ფარგლებში - და ეს კარგად დაემთხვა პლანკის თანამგზავრის მონაცემებს. და დასკვნა, რომ სამყაროს მასა ახლა იზრდება, იძლევა შესანიშნავ შესაძლებლობას ავაშენოთ სამყაროს ციკლური მოდელი, რაზეც კოსმოლოგების რამდენიმე თაობა ოცნებობდა, მაგრამ ის არასოდეს განხორციელებულა. სამყარო არის უზარმაზარი ქანქარა, რომელშიც შავი ხვრელები გადაიქცევა გრავიტაციულ ტალღებად და შემდეგ ხდება საპირისპირო პროცესი. აქ მთავარ როლს ასრულებს აინშტაინის დასკვნა, რომ გრავიტაციულ ტალღებს არ გააჩნიათ გრავიტაციული მასა, რაც სამყაროს საშუალებას აძლევს შეცვალოს მისი მასა და თავიდან აიცილოს შეუქცევადი კოლაფსი.

2. როგორ გაჩნდა მზარდი დიდი შავი ხვრელი, რომელიც პასუხისმგებელია სამყაროს შედარებით აჩქარებულ გაფართოებაზე?

ბნელი მატერიის ბუნება, რომელიც, მაგალითად, გალაქტიკების აჩქარებულ ბრუნვას იწვევდა, თითქმის ერთი საუკუნის განმავლობაში საიდუმლო იყო. LIGO ობსერვატორიის უახლესმა შედეგებმა, რომელმაც დააფიქსირა რამდენიმე გრავიტაციული ტალღა მასიური შავი ხვრელების შერწყმის შედეგად, ახსნა საიდუმლოების ფარდა. არაერთმა მკვლევარმა წამოაყენა მოდელი, რომლის მიხედვითაც ბნელი მატერია შავი ხვრელებისგან შედგება, ბევრი კი თვლის, რომ ისინი ჩვენთან სამყაროს ბოლო ციკლიდან მოვიდნენ. მართლაც, შავი ხვრელი ერთადერთი მაკროსკოპული ობიექტია, რომლის განადგურებაც შეუძლებელია სამყაროს შეკუმშვითაც კი. თუ შავი ხვრელები შეადგენენ სივრცის ბარიონული მასის დიდ ნაწილს, მაშინ როდესაც სამყარო რამდენიმე სინათლის წელიწადის ზომით იკუმშება, ეს შავი ხვრელები აქტიურად შეერწყმება ერთმანეთს და მათი მასის მნიშვნელოვან ნაწილს გრავიტაციულ ტალღებში გადაყრიან. შედეგად, სამყაროს მთლიანი მასა მკვეთრად დაიკლებს და პატარა ხვრელების ღრუბლის შერწყმის ადგილზე დარჩება უზარმაზარი შავი ხვრელი, სინათლის წლის ზომით და ტრილიონების მასით. მზის მასების. ეს არის სამყაროს დაშლისა და შავი ხვრელების შერწყმის გარდაუვალი შედეგი და დიდი აფეთქების შემდეგ ის იწყებს ზრდას, შთანთქავს გრავიტაციულ გამოსხივებას და გარშემო არსებულ ნებისმიერ მატერიას. ბევრ ავტორს, მათ შორის პენროუზის, ესმოდა, რომ ასეთი სუპერხვრელი წარმოიქმნებოდა სამყაროს დაშლის ეტაპზე, მაგრამ არავინ იცოდა, რამდენად მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ამ დიდმა შავმა ხვრელმა სამყაროს შემდგომი გაფართოების დინამიკაში.

3. რა მანძილზეა ის ჩვენგან და ზუსტად სად (ცის რომელ ნაწილში) მდებარეობს? რა არის მისი პარამეტრები?

ჩვენ გვჯერა, რომ ის ჩვენგან დაახლოებით ორმოცდაათი მილიარდი სინათლის წლისაა. დამოუკიდებელი კვლევების სერია მიუთითებს სხვადასხვა კოსმოლოგიური ფენომენის ანიზოტროპიაზე - და ბევრი მათგანი მიუთითებს ცის რეგიონზე ბუნდოვან თანავარსკვლავედთან სექსტანტის მახლობლად. ტერმინი „ეშმაკის ღერძი“ კოსმოლოგიაშიც კი გამოჩნდა. სამყაროს დაჩქარებული გაფართოების ამჟამინდელი ტემპის საფუძველზე, დიდი შავი ხვრელის ზომა შეიძლება შეფასდეს მილიარდ სინათლის წელიწადად, რაც მის მასას იძლევა 6*10^54 გრამს ან მილიარდობით ტრილიონ მზის მასას - ანუ, ის მილიარდჯერ გაიზარდა მისი წარმოშობის შემდეგ! მაგრამ ჩვენ ასევე მივიღეთ ეს ინფორმაცია დიდი შავი ხვრელის მასის შესახებ მილიარდობით წლის დაგვიანებით. სინამდვილეში, დიდი შავი ხვრელი უკვე გაცილებით დიდია, მაგრამ რამდენად რთულია ამის თქმა, დამატებითი კვლევაა საჭირო.

4. შესაძლებელია თუ არა იმ მანძილიდან, სადაც ეს შავი ხვრელი მდებარეობს, არსებული ინსტრუმენტების გამოყენებით დავინახოთ, თუ არა თავად, მაშინ მაინც არაპირდაპირი ნიშნები, რომლებიც მიუთითებენ მის არსებობაზე სამყაროს ამ ნაწილში? რა პირობებში გახდება ის ხელმისაწვდომი პირდაპირი შესწავლისთვის?

სამყაროს გაფართოების აჩქარების შესწავლით და როგორ არის ეს დროზე დამოკიდებული, ჩვენ განვსაზღვრავთ დიდი შავი ხვრელის პარამეტრების ევოლუციას. კოსმოლოგიური ეფექტების ანისოტროპია გამოიხატება კოსმოსური მიკროტალღური ფონის გამოსხივების რყევების განაწილებაში ცაზე, გალაქტიკების ღერძების ორიენტაციაში და სხვა რიგ ფენომენებში. ეს არის ასევე დიდი შავი ხვრელის შორიდან შესწავლის გზები. ჩვენც პირდაპირ შევისწავლით, მაგრამ მოგვიანებით.

5. რას დავინახავდით, თუ ამ შავ ხვრელამდე შეგვეძლო ფრენა? შესაძლებელია თუ არა მასში ჩაძირვა თქვენი სიცოცხლის რისკის გარეშე? რას ვიპოვით მისი ზედაპირის ქვეშ?

სახელმძღვანელოებიც კი უამრავ ურთიერთგამომრიცხავ ინფორმაციას გვაწვდიან შავი ხვრელების შიდა სივრცის შესახებ. ბევრს ჰგონია, რომ შავი ხვრელების საზღვარზე ჩვენ ყველანი, რა თქმა უნდა, მოქცევის ძალებით დაგლეჯენ პატარა ლენტებად - თუნდაც სიტყვა „სპაგეტიფიკაცია“ წარმოიშვა. ფაქტობრივად, მოქცევის ძალები ძალიან დიდი შავი ხვრელის კიდეზე სრულიად შეუმჩნეველია და აინშტაინის განტოლებების მკაცრი ამოხსნის მიხედვით, ჩავარდნილი დამკვირვებლისთვის შავი ხვრელის კიდეზე გადაკვეთის პროცესი შეუმჩნეველია. მე მჯერა, რომ დიდი შავი ხვრელის ზედაპირის ქვეშ ჩვენ ვიხილავთ თითქმის იგივე სამყაროს - იმ გალაქტიკებს, რომლებიც ადრე ჩაყვინთავდნენ მასში. მთავარი განსხვავება იქნება გალაქტიკების უკანდახევიდან მათ მიდგომამდე ცვლილება: ყველა მკვლევარი თანხმდება, რომ შავი ხვრელის შიგნით ყველაფერი ცვივა ცენტრისკენ.

6. თუ ეს შავი ხვრელი გაიზრდება, მაშინ ერთ მშვენიერ დღეს ის ყველა დანარჩენ მატერიას შთანთქავს. რა მოხდება მერე?

დიდი შავი ხვრელის საზღვარი მიდის დაკვირვებადი სამყაროს საზღვრამდე და მისი ბედი შეწყვეტს ჩვენს შეშფოთებას. და სამყარო ხვრელის შიგნით შევა მისი ციკლის მეორე ფაზაში - როდესაც გაფართოება შეკუმშვას მისცემს ადგილს. ამაში არაფერია ტრაგიკული, რადგან შეკუმშვას დაახლოებით იგივე მრავალი მილიარდი წელი დასჭირდება, რაც გაფართოებას დასჭირდა. სამყაროს ამ ციკლის ინტელექტუალური არსებები იგრძნობენ პრობლემებს ათობით მილიარდი წლის შემდეგ, როდესაც კოსმოსური მიკროტალღური ფონის გამოსხივების ტემპერატურა იმდენად გაიზრდება, რომ პლანეტები გადახურდება ღამის თბილი ცის გამო. შესაძლოა ზოგიერთი უცხოპლანეტელისთვის, რომლის მზეც ჩაქრება, ეს, პირიქით, ხსნა გახდება, თუმცა დროებითი - ასი მილიონი წლის განმავლობაში. როდესაც ამჟამინდელი სამყარო რამდენიმე სინათლის წლით მცირდება, ის კვლავ დაკარგავს თავის მასას, რაც გამოიწვევს დიდ აფეთქებას. დაიწყება გაფართოების ახალი ციკლი და ახალი დიდი შავი ხვრელი გამოჩნდება სამყაროს ცენტრში.

7. როგორ ფიქრობთ, როდის უნდა მოხდეს ეს მოვლენა (სამყაროს შავ ხვრელად დაშლა)? არის ეს დროის ინტერვალი მუდმივი ყველა გაფართოების/შეკუმშვის ციკლისთვის თუ შეიძლება განსხვავდებოდეს?

მე ვფიქრობ, რომ კოსმოლოგიური ციკლები კარგი სიზუსტით მიჰყვება გარკვეულ პერიოდს, რომელიც დაკავშირებულია სამყაროს მთლიან მასასთან და ენერგიასთან. ძნელი სათქმელია ჩვენი ციკლის რომელ ეტაპზე ვართ - ამისათვის საჭიროა კონკრეტული კოსმოლოგიური მოდელების აშენება ბარიონების, შავი ხვრელების, გრავიტაციული ტალღების და სხვა ტიპის გამოსხივების მოცემული რაოდენობით. როდის მიაღწევს ჩვენამდე მზარდი დიდი შავი ხვრელის ზღვარს? გამოთვლები აჩვენებს, რომ ის აუცილებლად მიაღწევს ზელუმინალურ გაფართოების რეჟიმს - ეს არ არღვევს ფარდობითობის თეორიას, რადგან შავი ხვრელის საზღვარი არ არის მატერიალური ობიექტი. მაგრამ ეს სუპერნათური სიჩქარე ნიშნავს, რომ ჩვენი შეხვედრა დიდი შავი ხვრელის ამ ზღვართან შეიძლება მოხდეს ნებისმიერ მომენტში - ჩვენ ვერ შევძლებთ მისი მიდგომის აღმოჩენას რაიმე დაკვირვებით, რომელიც შეზღუდულია სინათლის სიჩქარით. პანიკის თავიდან ასაცილებლად, ვიმეორებ: მე ამაში ვერაფერს ვხედავ ტრაგიკულს, მაგრამ კოსმოლოგები შეამჩნევენ, თუ როგორ შეიცვლება შორეული გალაქტიკების წითელი ცვლა ლურჯად. მაგრამ ამისთვის მათგან შუქს უნდა ჰქონდეს ჩვენამდე მისვლის დრო.

8. რა დაკვირვებითი და თეორიული მონაცემები მეტყველებს თქვენს მიერ შემოთავაზებული კოსმოლოგიური მოდელის სასარგებლოდ, ან შესაძლოა მას სავალდებულოდ აქცევს?

კლასიკური ფრიდმანის განტოლებები ეფუძნება იზოტროპიისა და ჰომოგენურობის პრინციპს. ამრიგად, ჩვეულებრივი კოსმოლოგია, პრინციპში, ვერ განიხილავს ანიზოტროპიულ ეფექტებს, რაზეც ბევრი დამკვირვებელი საუბრობს. 2018 წლის ვასილკოვთან ერთად ჩვენს ნაშრომში მიღებული მოდიფიცირებული ფრიდმენის განტოლებები მოიცავს ანიზოტროპულ ეფექტებს - ყოველივე ამის შემდეგ, დიდი შავი ხვრელი მდებარეობს გარკვეული მიმართულებით. ეს ხსნის ამ ეფექტების შესწავლის შესაძლებლობებს, რაც დაადასტურებს თავად თეორიას. ჩვენ არ ავაშენეთ ახალი კოსმოლოგია, ჩვენ უბრალოდ ჩავსვით დაკარგული დინამიური წყაროები კარგად განვითარებულ კლასიკურ კოსმოლოგიაში, რომელიც წარმოიშვა მე-20 საუკუნის შუა ხანებში, დაწყებული Gamow-ისა და მისი ჯგუფის მუშაობით. ჩვენ ვაცოცხლებთ ამ კლასიკურ კოსმოლოგიას, ვაქცევთ მას ჩვეულებრივი ფიზიკის ნაწილად. ახლა ის არ შეიცავს რაიმე ვარაუდს კვანტური გრავიტაციის, დამატებითი სივრცის განზომილებების და ბნელი არსებების შესახებ, როგორიცაა „ინფლაცია“, „ვაკუუმური ფაზის გადასვლები“, „ბნელი ენერგია“ და „ბნელი მატერია“. ის მუშაობს მხოლოდ აინშტაინის კლასიკური და კარგად აპრობირებული გრავიტაციის თეორიის ფარგლებში, იყენებს კოსმოსის მხოლოდ ცნობილ კომპონენტებს, როგორიცაა შავი ხვრელები და გრავიტაციული ტალღები. ვინაიდან ის კარგად ხსნის დაკვირვებად მოვლენებს, ეს მას აბსოლუტურად სავალდებულოს ხდის - მეცნიერების პრინციპების მიხედვით. არსებობს მრავალი კოსმოლოგიური მოდელი, მაგრამ არსებობს მხოლოდ ერთი რეალობა. აღორძინებული კლასიკური კოსმოლოგია საოცრად ელეგანტური და მარტივია, ამიტომ მჯერა, რომ ჩვენ ვისწავლეთ სამყაროს არსებობის ჭეშმარიტი გზა.

შავი ხვრელის ცნება ყველასთვის ცნობილია – სკოლის მოსწავლეებიდან მოხუცებამდე იგი გამოიყენება სამეცნიერო და ფანტასტიკურ ლიტერატურაში, ყვითელ მედიასა და სამეცნიერო კონფერენციებზე. მაგრამ ზუსტად რა არის ასეთი ხვრელები, ყველასთვის ცნობილი არ არის.

შავი ხვრელების ისტორიიდან

1783 წშავი ხვრელის მსგავსი ფენომენის არსებობის პირველი ჰიპოთეზა წამოაყენა 1783 წელს ინგლისელმა მეცნიერმა ჯონ მიშელმა. თავის თეორიაში მან გააერთიანა ნიუტონის ორი ქმნილება - ოპტიკა და მექანიკა. მიშელის იდეა ასეთი იყო: თუ სინათლე არის პაწაწინა ნაწილაკების ნაკადი, მაშინ, როგორც ყველა სხვა სხეული, ნაწილაკებმაც უნდა განიცადონ გრავიტაციული ველის მიზიდულობა. გამოდის, რომ რაც უფრო მასიურია ვარსკვლავი, მით უფრო უჭირს სინათლეს წინააღმდეგობა გაუწიოს მის მიზიდულობას. მიშელიდან 13 წლის შემდეგ, ფრანგმა ასტრონომმა და მათემატიკოსმა ლაპლასმა წამოაყენა (სავარაუდოდ, მისი ბრიტანელი კოლეგისგან დამოუკიდებლად) მსგავსი თეორია.

1915 წთუმცა, მათი ყველა ნამუშევარი გამოუცხადებელი დარჩა მე-20 საუკუნის დასაწყისამდე. 1915 წელს ალბერტ აინშტაინმა გამოაქვეყნა ფარდობითობის ზოგადი თეორია და აჩვენა, რომ გრავიტაცია არის მატერიით გამოწვეული სივრცის დროის გამრუდება, ხოლო რამდენიმე თვის შემდეგ გერმანელმა ასტრონომმა და თეორიულმა ფიზიკოსმა კარლ შვარცშილდმა გამოიყენა იგი კონკრეტული ასტრონომიული პრობლემის გადასაჭრელად. მან გამოიკვლია მრუდი სივრცე-დროის სტრუქტურა მზის გარშემო და ხელახლა აღმოაჩინა შავი ხვრელების ფენომენი.

(ჯონ უილერმა გამოიგონა ტერმინი "შავი ხვრელები")

1967 წამერიკელმა ფიზიკოსმა ჯონ უილერმა გამოკვეთა სივრცე, რომელიც შეიძლება დაიმსხვრა, როგორც ქაღალდის ნაჭერი, უსასრულოდ მცირე წერტილად და დაასახელა ტერმინით "შავი ხვრელი".

1974 წბრიტანელმა ფიზიკოსმა სტივენ ჰოკინგმა დაამტკიცა, რომ შავ ხვრელებს, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი შთანთქავენ მატერიას დაბრუნების გარეშე, შეუძლიათ გამოსხივება და საბოლოოდ აორთქლება. ამ ფენომენს "ჰოკინგის გამოსხივებას" უწოდებენ.

2013 წელიპულსარებისა და კვაზარების უახლესმა კვლევებმა, ისევე როგორც კოსმოსური მიკროტალღური ფონის გამოსხივების აღმოჩენამ, საბოლოოდ შესაძლებელი გახადა შავი ხვრელების კონცეფციის აღწერა. 2013 წელს გაზის ღრუბელი G2 ძალიან ახლოს მივიდა შავ ხვრელთან და დიდი ალბათობით შეიწოვება მასში, უნიკალურ პროცესზე დაკვირვება უზარმაზარ შესაძლებლობებს იძლევა შავი ხვრელების მახასიათებლების ახალი აღმოჩენებისთვის.

(მასიური ობიექტი მშვილდოსანი A*, მისი მასა მზეზე 4 მილიონჯერ მეტია, რაც გულისხმობს ვარსკვლავთა გროვას და შავი ხვრელის წარმოქმნას.)

2017 წელი. მეცნიერთა ჯგუფმა მრავალ ქვეყანაში თანამშრომლობით Event Horizon Telescope-დან, რომელიც აკავშირებს რვა ტელესკოპს დედამიწის კონტინენტების სხვადასხვა წერტილიდან, დააკვირდა შავ ხვრელს, რომელიც არის სუპერმასიური ობიექტი, რომელიც მდებარეობს M87 გალაქტიკაში, თანავარსკვლავედი ქალწული. ობიექტის მასა არის 6,5 მილიარდი (!) მზის მასა, გიგანტური ჯერ უფრო დიდი ვიდრე მასიური Sagittarius A*, შედარებისთვის, დიამეტრით ოდნავ ნაკლებია ვიდრე მანძილი მზიდან პლუტონამდე.

დაკვირვებები ჩატარდა რამდენიმე ეტაპად, 2017 წლის გაზაფხულიდან დაწყებული და 2018 წლის მთელი პერიოდის განმავლობაში. ინფორმაციის მოცულობამ შეადგინა პეტაბაიტი, რომელიც შემდეგ უნდა გაშიფრულიყო და ულტრა შორეული ობიექტის ნამდვილი სურათი მიეღო. ამიტომ, კიდევ ორი ​​მთელი წელი დასჭირდა ყველა მონაცემის საფუძვლიანად დამუშავებას და ერთ მთლიანობაში გაერთიანებას.

2019 წელიმონაცემები წარმატებით იქნა გაშიფრული და ნაჩვენები, რის შედეგადაც შეიქმნა შავი ხვრელის პირველი სურათი.

(შავი ხვრელის პირველი სურათი M87 გალაქტიკაში ქალწულის თანავარსკვლავედში)

გამოსახულების გარჩევადობა საშუალებას გაძლევთ იხილოთ ობიექტის ცენტრში უკუქცევის წერტილის ჩრდილი. სურათი მიღებული იქნა ულტრა ხანგრძლივი საბაზისო ინტერფერომეტრიული დაკვირვების შედეგად. ეს არის ეგრეთ წოდებული სინქრონული დაკვირვებები ერთ ობიექტზე რამდენიმე რადიოტელესკოპიდან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ქსელით და მდებარეობს დედამიწის სხვადასხვა კუთხეში, მიმართული იმავე მიმართულებით.

რა არის სინამდვილეში შავი ხვრელები

ფენომენის ლაკონური ახსნა ასე გამოიყურება.

შავი ხვრელი არის სივრცე-დროის რეგიონი, რომლის გრავიტაციული მიზიდულობა იმდენად ძლიერია, რომ ვერცერთი ობიექტი, მათ შორის მსუბუქი კვანტები, ვერ დატოვებს მას.

შავი ხვრელი ოდესღაც მასიური ვარსკვლავი იყო. სანამ თერმობირთვული რეაქციები ინარჩუნებს მაღალ წნევას მის სიღრმეში, ყველაფერი ნორმალურად რჩება. მაგრამ დროთა განმავლობაში ენერგიის მარაგი იწურება და ციური სხეული, საკუთარი მიზიდულობის გავლენით, იწყებს შეკუმშვას. ამ პროცესის ბოლო ეტაპი არის ვარსკვლავის ბირთვის კოლაფსი და შავი ხვრელის წარმოქმნა.

• 1. შავი ხვრელი აფრქვევს ჭავლს დიდი სიჩქარით


• 2. მატერიის დისკი იზრდება შავ ხვრელად


• 3. შავი ხვრელი


• 4. შავი ხვრელის რეგიონის დეტალური დიაგრამა


• 5. ნაპოვნი ახალი დაკვირვებების ზომა

ყველაზე გავრცელებული თეორია არის ის, რომ მსგავსი ფენომენი არსებობს ყველა გალაქტიკაში, მათ შორის ჩვენი ირმის ნახტომის ცენტრში. ხვრელის უზარმაზარ გრავიტაციულ ძალას შეუძლია გაატაროს რამდენიმე გალაქტიკა მის გარშემო, რაც ხელს უშლის მათ ერთმანეთისგან დაშორებას. "დაფარვის ზონა" შეიძლება იყოს განსხვავებული, ეს ყველაფერი დამოკიდებულია ვარსკვლავის მასაზე, რომელიც გადაიქცა შავ ხვრელად და შეიძლება იყოს ათასობით სინათლის წელი.

შვარცშილდის რადიუსი

შავი ხვრელის მთავარი თვისება ის არის, რომ მასში ჩავარდნილი ნებისმიერი ნივთიერება ვერასოდეს დაბრუნდება. იგივე ეხება სინათლეს. მათ ბირთვში ხვრელები არის სხეულები, რომლებიც მთლიანად შთანთქავენ მათზე დაცემული სინათლეს და არ ასხივებენ არცერთ საკუთარს. ასეთი ობიექტები შეიძლება ვიზუალურად გამოჩნდეს აბსოლუტური სიბნელის კოლტების სახით.

• 1. მატერიის მოძრავი სინათლის სიჩქარის ნახევარი


• 2. ფოტონის ბეჭედი


• 3. შიდა ფოტონის რგოლი


• 4. მოვლენათა ჰორიზონტი შავ ხვრელში

აინშტაინის ფარდობითობის ზოგად თეორიაზე დაყრდნობით, თუ სხეული კრიტიკულ მანძილზე მიუახლოვდება ხვრელის ცენტრს, ის ვეღარ შეძლებს უკან დაბრუნებას. ამ მანძილს შვარცშილდის რადიუსი ეწოდება. კონკრეტულად რა ხდება ამ რადიუსში, უცნობია, მაგრამ არსებობს ყველაზე გავრცელებული თეორია. ითვლება, რომ შავი ხვრელის მთელი მატერია კონცენტრირებულია უსასრულოდ მცირე წერტილში და მის ცენტრში არის უსასრულო სიმკვრივის ობიექტი, რომელსაც მეცნიერები უწოდებენ სინგულარულ აშლილობას.

როგორ ხდება შავ ხვრელში ჩავარდნა?

(სურათზე შავი ხვრელი Sagittarius A* ჰგავს სინათლის უკიდურესად კაშკაშა გროვას)

არც ისე დიდი ხნის წინ, 2011 წელს, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს გაზის ღრუბელი, რომელსაც უწოდეს მარტივი სახელი G2, რომელიც ასხივებს უჩვეულო სინათლეს. ეს სიკაშკაშე შეიძლება გამოწვეული იყოს გაზსა და მტვერში ხახუნის გამო, რომელიც გამოწვეულია Sagittarius A* შავი ხვრელის მიერ, რომელიც მის გარშემო ბრუნავს აკრეციული დისკის სახით. ამრიგად, ჩვენ ვხდებით სუპერმასიური შავი ხვრელის მიერ გაზის ღრუბლის შთანთქმის საოცარი ფენომენის დამკვირვებლები.

ბოლო კვლევების თანახმად, შავ ხვრელთან უახლოესი მიდგომა 2014 წლის მარტში მოხდება. ჩვენ შეგვიძლია ხელახლა შევქმნათ სურათი, თუ როგორ გაიმართება ეს საინტერესო სპექტაკლი.

• 1. როდესაც პირველად გამოჩნდა მონაცემებში, გაზის ღრუბელი წააგავს გაზისა და მტვრის უზარმაზარ ბურთულას.


• 2. ახლა, 2013 წლის ივნისის მონაცემებით, ღრუბელი შავი ხვრელიდან ათობით მილიარდი კილომეტრით არის დაშორებული. მასში 2500 კმ/წმ სიჩქარით ვარდება.


• 3. მოსალოდნელია, რომ ღრუბელი გაივლის შავ ხვრელს, მაგრამ მოქცევის ძალები, რომლებიც გამოწვეულია გრავიტაციის სხვაობით, რომელიც მოქმედებს ღრუბლის წინა და უკანა კიდეებზე, გამოიწვევს მის მზარდ წაგრძელებულ ფორმას.


• 4. მას შემდეგ, რაც ღრუბელი დაიშლება, მისი უმეტესი ნაწილი, სავარაუდოდ, მშვილდოსანი A*-ის გარშემო აკრეციულ დისკში ჩაედინება და მასში დარტყმის ტალღებს წარმოქმნის. ტემპერატურა რამდენიმე მილიონ გრადუსამდე აიწევს.


• 5. ღრუბლის ნაწილი პირდაპირ შავ ხვრელში ჩავარდება. ზუსტად არავინ იცის, რა მოუვა ამ ნივთიერებას შემდეგ, მაგრამ მოსალოდნელია, რომ დაცემისას ის რენტგენის სხივების მძლავრ ნაკადებს გამოყოფს და აღარასოდეს იქნება ხილული.

ვიდეო: შავი ხვრელი გაზის ღრუბელს ყლაპავს

(კომპიუტერული სიმულაცია იმის შესახებ, თუ რამდენი G2 გაზის ღრუბელი განადგურდება და მოიხმარს შავი ხვრელი Sagittarius A*)

რა არის შავი ხვრელის შიგნით

არსებობს თეორია, რომელიც აცხადებს, რომ შავი ხვრელი პრაქტიკულად ცარიელია შიგნით და მთელი მისი მასა კონცენტრირებულია წარმოუდგენლად პატარა წერტილში, რომელიც მდებარეობს მის ცენტრში - სინგულარობა.

სხვა თეორიის მიხედვით, რომელიც უკვე ნახევარი საუკუნეა არსებობს, ყველაფერი, რაც შავ ხვრელში ვარდება, თავად შავ ხვრელში მდებარე სხვა სამყაროში გადადის. ახლა ეს თეორია არ არის მთავარი.

და არის მესამე, ყველაზე თანამედროვე და გამძლე თეორია, რომლის მიხედვითაც ყველაფერი, რაც შავ ხვრელში ვარდება, იხსნება მის ზედაპირზე არსებული სიმების ვიბრაციაში, რომელიც მოვლენის ჰორიზონტად არის დანიშნული.

რა არის მოვლენის ჰორიზონტი? შეუძლებელია შავ ხვრელში ჩახედვა სუპერ-მძლავრი ტელესკოპითაც კი, რადგან სინათლესაც კი, რომელიც შედის გიგანტურ კოსმიურ ძაბრში, არ აქვს უკან გაჩენის შანსი. ყველაფერი, რისი გათვალისწინება მაინც შესაძლებელია, მის უშუალო სიახლოვეს მდებარეობს.

მოვლენათა ჰორიზონტი ჩვეულებრივი ზედაპირის ხაზია, რომლის ქვეშაც ვერაფერი (არც გაზი, ვერც მტვერი, ვერც ვარსკვლავები და ვერც სინათლე) ვერ გაძვრება. და ეს არის ძალიან იდუმალი წერტილი სამყაროს შავ ხვრელებში.

ამერიკელმა მეცნიერებმა შემოგვთავაზეს აბსოლუტურად წარმოუდგენელი ჰიპოთეზა, რომ მთელი ჩვენი უზარმაზარი სამყარო მდებარეობს გიგანტური შავი ხვრელის შიგნით. გასაკვირია, რომ ასეთ მოდელს შეუძლია ახსნას სამყაროს მრავალი საიდუმლო.

ამერიკელი ფიზიკოსი ინდიანას უნივერსიტეტიდან ნიკოდემ პოპლავსკი არის ჩვენი სამყაროს სტრუქტურის საკმაოდ უჩვეულო თეორიის ფუძემდებელი. ამ თეორიის თანახმად, მთელი ჩვენი სამყარო მდებარეობს გიგანტური შავი ხვრელის შიგნით, რომელიც თავის მხრივ სუპერ დიდ სამყაროში მდებარეობს.

ამ ერთი შეხედვით უჩვეულო ჰიპოთეზას შეუძლია ახსნას მრავალი შეუსაბამობა, რომელიც არსებობს სამყაროს თანამედროვე თეორიაში. პოპლავსკიმ ერთი წლის წინ წარმოადგინა თავისი თეორია, ახლა კი დააზუსტა და მნიშვნელოვნად გააფართოვა.

შავი ხვრელი - სივრცე-დროის გვირაბში შესასვლელი

ამერიკელი ფიზიკოსის მიერ შემუშავებული სამყაროს კონსტრუქციის მოდელში, ვარაუდი, რომ შავი ხვრელები
არის აინშტაინ-როზენის ჭიის ხვრელების შესასვლელები, ანუ სივრცითი გვირაბები, რომლებიც აკავშირებენ ოთხგანზომილებიანი სივრცე-დროის სხვადასხვა ნაწილებს.

ამ მოდელში შავი ხვრელი გვირაბით არის დაკავშირებული საკუთარ ანტიპოდთან - თეთრ ხვრელთან, რომელიც მდებარეობს დროის გვირაბის მეორე ბოლოში. სამყაროს ამ სტრუქტურის მქონე ჭიის ხვრელის შიგნით შეინიშნება სივრცის მუდმივი გაფართოება.

ახლა პოპლავსკიმ დაასკვნა, რომ ჩვენი სამყარო არის ამ გვირაბის შიგნით, რომელიც აკავშირებს შავ და თეთრ ხვრელებს. სამყაროს ეს მოდელი ხსნის თანამედროვე კოსმოლოგიის გადაუჭრელ პრობლემებს: ბნელი მატერია, ბნელი ენერგია, კვანტური ეფექტები გრავიტაციის კოსმოსური მასშტაბის გაანალიზებისას.

თავისი მოდელის ასაგებად თეორიის ავტორმა გამოიყენა სპეციალური მათემატიკური აპარატი – ბრუნვის თეორია. მასში სივრცე-დრო ერთიანი სხივის სახით ჩნდება, რომელიც ტრიალებს სივრცე-დროის გრავიტაციული გამრუდების გავლენით. ამ მრუდების აღმოჩენა შესაძლებელია ჩვენი ძალიან არასრულყოფილი დაკვირვების საშუალებითაც კი გლობალური მასშტაბით.

როგორია სამყარო სინამდვილეში?

ამიტომ, ჩვენს გარემომცველ სამყაროში, ყველა ხედავს მხოლოდ იმას, რაც ხელმისაწვდომია მათი გრძნობებისთვის, მაგალითად, ბუშტზე მცოცავი ბუშტი გრძნობს მას ბრტყელ და უსაზღვროდ. ამიტომ, ძალიან რთულია მოქნილი სივრცე-დროის გადახვევის აღმოჩენა, განსაკუთრებით თუ ამ განზომილებაში ხართ.

რა თქმა უნდა, სამყაროს სტრუქტურის ასეთი მოდელი ვარაუდობს, რომ ჩვენი სამყაროს თითოეული შავი ხვრელი არის კარიბჭე სხვა სამყაროში. მაგრამ სრულიად გაუგებარია, რამდენი „ფენა“, როგორც მათ პოპლავსკი უწოდებს, არსებობს დიდ-დიდ-N-ჯერ-დიდი სამყაროში, რომელშიც მდებარეობს ჩვენი შავი ხვრელი ჩვენს სამყაროსთან.

დაუჯერებელი ჰიპოთეზა დადასტურებულია

მართლაც შესაძლებელია ასეთი წარმოუდგენელი ჰიპოთეზის დადასტურება? ნიკოდემ პოპლავსკი თვლის, რომ ეს შესაძლებელია. ყოველივე ამის შემდეგ, ჩვენს სამყაროში, ყველა შავი ხვრელი და ვარსკვლავი ბრუნავს. ლოგიკური მსჯელობით, ზუსტად იგივე უნდა იყოს სუპერ-პირველ სამყაროში. ეს ნიშნავს, რომ ჩვენი სამყაროს ბრუნვის პარამეტრები უნდა იყოს იგივე, რაც შავი ხვრელის, რომელშიც ის მდებარეობს.

ამ შემთხვევაში სპირალური გალაქტიკების ნაწილი უნდა გადატრიალდეს მარცხნივ, ხოლო მეორე სივრცით მოპირდაპირე ნაწილი მარჯვნივ. და მართლაც, თანამედროვე დაკვირვების მონაცემებით, სპირალური გალაქტიკების უმეტესობა გადაუგრიხეს მარცხნივ - "მარცხნივ", ხოლო დაკვირვებადი სამყაროს მეორე, საპირისპირო ნაწილში, საპირისპიროა - სპირალური გალაქტიკების უმეტესობა გრეხილია. მარჯვნივ.

ფიზიკოსები ვარაუდობენ, რომ ჩვენი სამყარო არსებობს შავი ხვრელის შიგნით 2014 წლის 21 ნოემბერს

ჩვენ განვიხილეთ მსგავსი რამ. ახლა კი აღმოჩნდა, რომ გაჩნდა თეორია, რომლის მიხედვითაც ნათქვამია, რომ ჩვენი სამყარო შავი ხვრელის შიგნით არსებობს

ამ უცნაურ თეორიას, რომელზეც ფიზიკოსები ათწლეულების განმავლობაში მუშაობდნენ, შეუძლია ნათელი მოჰფინოს ბევრ კითხვას, რომლებზეც ცნობილი დიდი აფეთქების თეორია ვერ პასუხობს.

დიდი აფეთქების თეორიის თანახმად, სანამ სამყარო გაფართოებას დაიწყებდა, ის იყო სინგულარულ მდგომარეობაში, ანუ მატერიის უსასრულოდ მცირე კონცენტრაცია შედიოდა სივრცის უსასრულო წერტილში. ეს თეორია ეხმარება ახსნას, მაგალითად, თუ რატომ დაიწყო ადრეული სამყაროს წარმოუდგენლად მკვრივმა მატერიამ უზარმაზარი სიჩქარით გაფართოება სივრცეში და ჩამოაყალიბა ციური სხეულები, გალაქტიკები და გალაქტიკათა გროვები.
მაგრამ ამავე დროს, ის უპასუხოდ ტოვებს მნიშვნელოვან კითხვებს. რამ გამოიწვია თავად დიდი აფეთქება?

რა არის იდუმალი ბნელი მატერიის წყარო?

თეორიას, რომ ჩვენი სამყარო შავ ხვრელშია, შეუძლია ამ და ბევრ სხვა კითხვაზე პასუხის გაცემა. გარდა ამისა, იგი აერთიანებს თანამედროვე ფიზიკის ორი ცენტრალური თეორიის პრინციპებს: ფარდობითობის ზოგადი და კვანტური მექანიკის.

ფარდობითობის ზოგადი თეორია აღწერს სამყაროს ყველაზე დიდი მასშტაბით და განმარტავს, თუ როგორ ამრუდებს მზის მსგავსი მასიური ობიექტების გრავიტაციული ველები დრო-სივრცეს. და კვანტური მექანიკა აღწერს სამყაროს ყველაზე პატარა მასშტაბებით - ატომურ დონეზე. მაგალითად, ის ითვალისწინებს ნაწილაკების ისეთ მნიშვნელოვან მახასიათებელს, როგორიცაა სპინი (როტაცია).

იდეა იმაში მდგომარეობს, რომ ნაწილაკის სპინი ურთიერთქმედებს კოსმიურ დროსთან და ანიჭებს მას თვისებას, რომელსაც ეწოდება "ტორსიონი". იმის გასაგებად, თუ რა არის ბრუნვის ზოლი, წარმოიდგინეთ კოსმოსური დრო მოქნილი ღეროს სახით. ღეროს მოხრილი სიმბოლო იქნება კოსმიური დროის გამრუდებაზე, ხოლო გრეხილი - სივრცე-დროის ბრუნვის სიმბოლო.
თუ კვერთხი ძალიან თხელია, შეგიძლიათ მისი მოღუნვა, მაგრამ ძალიან რთული იქნება იმის დანახვა, დაგრეხილია თუ არა. სივრცე-დროის ბრუნვა შეიძლება შესამჩნევი იყოს მხოლოდ ექსტრემალურ პირობებში - სამყაროს არსებობის ადრეულ ეტაპებზე, ან შავ ხვრელებში, სადაც ის გამოვლინდება მრუდისგან წარმოქმნილი მიზიდულობის მიზიდულობის ძალის საწინააღმდეგოდ. სივრცე-დროის.

როგორც ფარდობითობის ზოგადი თეორიიდან ირკვევა, ძალიან მასიური ობიექტები ამთავრებენ არსებობას შავ ხვრელებში ჩავარდნით - სივრცის რეგიონებში, საიდანაც ვერაფერი, სინათლეც კი ვერ გაქცევა.

სამყაროს არსებობის დასაწყისშივე სივრცის გამრუდებით გამოწვეული გრავიტაციული მიზიდულობა გადააჭარბებს ბრუნვის ზოლის მომგვრელ ძალას, რის გამოც მოხდება მატერიის შეკუმშვა. მაგრამ შემდეგ ბრუნვის ზოლი გაძლიერდება და დაიწყებს მატერიის შეკუმშვის უსასრულო სიმკვრივემდე. და ვინაიდან ენერგიას აქვს მასად გადაქცევის უნარი, გრავიტაციული ენერგიის უკიდურესად მაღალი დონე ამ მდგომარეობაში გამოიწვევს ნაწილაკების ინტენსიურ წარმოქმნას, რაც გამოიწვევს შავი ხვრელის შიგნით მასის ზრდას.

ამრიგად, გრეხილის მექანიზმი ვარაუდობს გასაოცარი სცენარის განვითარებას: თითოეულმა შავმა ხვრელმა უნდა შექმნას ახალი სამყარო თავის შიგნით.

თუ ეს თეორია სწორია, მაშინ მატერია, რომელიც ქმნის ჩვენს სამყაროს, ასევე სადღაც გარედან იქნა მოტანილი. შემდეგ ჩვენი
სამყარო ასევე უნდა ჩამოყალიბდეს შავი ხვრელის შიგნით, რომელიც არსებობს სხვა სამყაროში, რომელიც არის ჩვენი "მშობელი".

მატერიის მოძრაობა ყოველთვის მხოლოდ ერთი მიმართულებით ხდება, რაც უზრუნველყოფს დროის მიმართულებას, რომელსაც ჩვენ აღვიქვამთ, როგორც წინ მოძრაობას. ამგვარად, დროის ისარი ჩვენს სამყაროში ასევე არის მემკვიდრეობით მიღებული "მშობელი" სამყაროსგან.

აქ მე და შენ ვისაუბრეთ, აქ კი შევხედეთ და გავიგეთ ორიგინალი სტატია განთავსებულია საიტზე InfoGlaz.rfსტატიის ბმული, საიდანაც ეს ასლი შეიქმნა -