Supermasivno tijelo od četiri milijuna solarnih masa otkriveno je u blizini središta naše Galaksije. Istina, nevidljiva je, nečujna i nematerijalna.
Prst u nebo?
Grupa njemačkih fizičara s Instituta Max Planck za izvanzemaljsku fiziku nedavno je dala senzacionalnu izjavu: dobili su dokaze da u našoj Galaksiji postoji crna rupa.
"Već dvadesetak godina promatramo kretanje nekoliko desetaka zvijezda u blizini centra Galaksije, smještenog na udaljenosti od 27 tisuća svjetlosnih godina od Sunca", kaže vođa grupe Reinhard Hansel. - Orbite ovih zvijezda ukazuju na to da je koncentracija mase koja se nalazi u središtu bez sumnje crna rupa.
Prijeti li to našoj Galaksiji? Hoće li svemirsko čudovište pojesti Zemlju?
Pokazalo se da do sada nema odgovora na ta pitanja. Prema ravnatelju Državnog astronomskog instituta. Član dopisnik Moskovskog državnog sveučilišta PK Sternberg Anatolij Čerepačuk, promatrajući orbite, ne može se izračunati.
- Da biste dokazali da je tijelo koje se nalazi u središtu naše Galaksije crna rupa, morate napraviti dvije stvari - objasnio je znanstvenik novinarima. - Prvo, eksperimentalno pokažite da je polumjer ovog tijela jednak takozvanom gravitacijskom polumjeru za crnu rupu određene mase (a za crno tijelo od četiri milijuna solarnih masa, to je jednako oko sedam solarnih radijusa). I, drugo, dokazati da ovo tijelo nema čvrstu površinu, već horizont događaja.
Promotivni video:
Prema Čerepaščuku, oba su ova zadatka u principu izvediva, a za 20 godina, nada se, znanstvenici će sa sigurnošću moći reći je li to crna rupa ili ne.
Općenito, pitanje: biti ili ne biti naša Galaksija odgođeno je za dva desetljeća. U međuvremenu, bolje upoznajmo ovog čudovišta.
Najopakije mjesto
U svemiru nema više tajanstvenog i zastrašujućeg objekta od crne rupe. Jedna fraza već nadahnjuje neizrecivi strah: slika sliku sveprožimajućeg ponora. Pred njom su u strahu ne samo obični ljudi, već i astrofizičari. „Od svih kreacija ljudskog uma, od mitoloških jednoroga i zmajeva do vodikove bombe, možda najfantastičnija je crna rupa. Rupa u prostoru s vrlo specifičnim rubovima, u koju sve može pasti i iz koje se ništa ne može izaći. Rupa u kojoj je gravitaciona sila tolika da se u ovu zamku zarobljava i drži čak i svjetlost. Rupa koja savija prostor i iskrivljuje protok vremena. Poput jednoroga i zmajeva, crne rupe izgledaju kao atribut znanstvene fantastike ili drevnih mitova, a ne stvarni predmeti. Međutim, postojanje crnih rupa neizbježno proizlazi iz fizičkih zakona. Možda ih ima samo u našoj Galaksiji , rekao je Kip Stephen Thorn, poznati znanstvenik, voditelj odjela Kalifornijskog tehnološkog instituta (SAD), član američke Nacionalne akademije znanosti, član znanstvenog vijeća NASA-e, o crnim rupama.
Osim fantastične snage, crne rupe imaju zadivljujuću sposobnost mijenjanja prostora i vremena u sebi. Prvo se uvijaju u neku vrstu lijevka, a zatim, prešavši određenu granicu u dubini rupe, raspadaju se u kvant. Unutar crne rupe, izvan ruba ovog osebujnog gravitacijskog ponora, odakle nema izlaza, teče zadivljujući fizički procesi, očituju se novi prirodni zakoni.
Prema mnogim stručnjacima, crne su rupe najveći izvori energije u svemiru. Vjerojatno ih vidimo u dalekim kvazarima, u eksplodirajućim galaktičkim jezgrama. Pretpostavlja se da će crne rupe u budućnosti postati izvori energije za čovječanstvo.
Kraj svijeta je ovdje
Kako se formiraju crne rupe? Prema astrofizičarima, većina njih nastaje nakon smrti velikih zvijezda. Ako je masa neke zvijezde dvostruka veća od Sunca, do kraja života zvijezda može eksplodirati kao supernova. Ali ako masa tvari koja je ostala nakon eksplozije i dalje prelazi dvije solarne mase, tada bi se zvijezda trebala srušiti u sićušno gusta tijela, jer gravitacijske sile potpuno potiskuju bilo kakav unutarnji otpor na kompresiju. Znanstvenici vjeruju da upravo u ovom trenutku katastrofalni gravitacijski kolaps dovodi do nastanka crne rupe. Vjeruju da s završetkom termonuklearnih reakcija zvijezda više ne može biti u stabilnom stanju. Tada je za masivnu zvijezdu samo jedan neizbježan put - put univerzalne i potpune kontrakcije, pretvarajući je u nevidljivu crnu rupu.
Zašto su nevidljivi?
- Sam naziv "crne rupe" sugerira da se radi o klasi objekata koji se ne mogu vidjeti - objašnjava voditeljica odjela za radioastronomiju Državnog astronomskog instituta nazvana po Sternberg, kandidat fizičko-matematičkih znanosti Valentin Esipov. - Njihovo je gravitacijsko polje toliko jako da bi se, na neki način, moglo približiti crnoj rupi i usmjeriti snop najmoćnijeg svjetala daleko od njegove površine, tada bi bilo nemoguće vidjeti ovo svjetlo čak i s udaljenosti koja ne prelazi udaljenost od Zemlje do Sunca.
Doista, čak i kad bismo mogli koncentrirati svu svjetlost Sunca u ovom moćnom svjetlu, ne bismo ga vidjeli, jer svjetlost ne bi bila u stanju nadvladati utjecaj gravitacijskog polja crne rupe na njemu i napustiti njegovu površinu. Zato se takva površina naziva apsolutnim horizontom događaja. Predstavlja granicu crne rupe. A što se skriva tamo, u inozemstvu?
Idemo u pakao
Najzanimljiviji opis "unutrašnjosti" crne rupe pripada već spomenutom američkom fizičaru i astronomu Kip Stephenu Thorneu. „Zamislite sebe kao kapetana velikog svemirskog svemirskog broda. - predlaže znanstvenik u svojoj knjizi "Putovanje među crnim rupama". - Prema uputama Geografskog društva, morate istražiti nekoliko crnih rupa smještenih na velikim udaljenostima jedna od druge u međuzvjezdanom prostoru, i koristeći radio signale za prijenos Zemlji opis svojih opažanja.
Putovajući 4 godine i 8 mjeseci, vaš se brod usporava u blizini najbliže crne rupe na Zemlji, zvane Hades (Pakao) i smješten u blizini zvijezde Vege. Prisutnost crne rupe vidljiva je na TV ekranu: atomi vodika razbacani u međuzvezdnom prostoru povučeni su prema unutra zahvaljujući njenom gravitacijskom polju. Svugdje gdje ih možete vidjeti kako se kreću, usporavaju od rupe i brže i brže joj se približavaju. To je slično padu vode u Niagarinim vodopadima, osim što atomi padaju ne samo s istoka, već i sa zapada, sjevera, juga, odozdo i odozdo - odasvud. Ako ne učinite ništa, i vas će se uvući unutra.
Dakle, s najvećom pažnjom morate prebaciti svemirski brod s putanje slobodnog pada u kružnu orbitu oko crne rupe (slično orbiti umjetnih satelita koji kruže oko Zemlje), tako da centrifugalna sila vašeg orbitalnog gibanja nadoknađuje gravitaciju crne rupe. Osjećajući se sigurno, uključite brodske motore i pripremite se za proučavanje crne rupe.
Prije svega, pomoću teleskopa promatrate elektromagnetsko zračenje koje emitira pad vodikovih atoma. Daleko od crne rupe toliko su hladne da emitiraju samo radio valove. Ali bliže rupi, gdje atomi brže padaju, oni se povremeno sudaraju, zagrijavaju do nekoliko tisuća stupnjeva i počinju emitirati svjetlost. Još bliže crnoj rupi, krećući se mnogo brže, zagrijavaju se zbog sudara u nekoliko milijuna stupnjeva i emitiraju X-zrake.
Dok usmjerite svoje teleskope "prema unutra" i nastavite se približavati crnoj rupi, "vidjet ćete" gama zrake koje zrače atomi vodika zagrijani na još veće temperature. Napokon, u samom središtu, naći ćete tamni disk same crne rupe.
Vaš sljedeći korak je pažljivo mjerenje duljine brodske orbite. To je otprilike 1 milijun km, ili polovina duljine Mjesečeve orbite oko Zemlje. Zatim pogledate u daleke zvijezde i vidite kako se oni kreću poput vas. Promatrajući njihov prividni pokret, otkrijete da vam treba 5 minuta. 46 s napraviti jednu revoluciju oko crne rupe. Ovo je vaše "orbitalno razdoblje".
Znajući razdoblje revolucije i duljinu njene orbite, možete izračunati masu crne rupe Hades (Pakao). Bit će 10 puta sunčano. To je, zapravo, ukupna masa akumulirana u crnoj rupi tijekom njene povijesti i uključuje masu zvijezde, kao posljedica kolapsa od koje je prije otprilike dvije milijarde godina nastala crna rupa, masa svih međuzvjezdanih vodika koja se u nju uvukla od njezina rođenja, i također masa svih asteroida i izgubljenih zvjezdanih brodova koji su padali na njega.
Najzanimljivija su svojstva njegove površine, odnosno horizonta - granice, zbog koje se sve što padne u rupu više ne može vratiti. Granice koje će spriječiti izlazak svemirskog broda, pa čak i bilo koje vrste zračenja: radio valovi, svjetlost, X-zrake ili gama zrake …
Iako možete izvana izračunati sva njegova svojstva iz mase i ugla crne rupe, o njenoj unutrašnjosti ne možete ništa znati. Može imati neurednu strukturu i biti izrazito asimetričan. Sve će to ovisiti o detaljima urušavanja koji je tvorio crnu rupu, kao i od karakteristika naknadnog uvlačenja međuzvezdanog vodika, pa se promjer rupe jednostavno ne može izračunati.
Pomoću ovih rezultata možete istražiti blizinu horizonta crne rupe …
Zbogom što ste se pozdravili s timom, penjete se u vozilo za spuštanje i napuštate brod, ostajući isprva u istoj kružnoj orbiti, nastavlja fizičar Thorn. - Zatim, uključivanjem raketnog motora, lagano kočite kako biste usporili svoje orbitalno kretanje. U ovom slučaju počinjete se spiralirati bliže horizontu, prelazeći iz jedne kružne orbite u drugu. Vaš je cilj ući u kružnu orbitu s obodom nešto dužim od horizonta. Kako se krećete u spiralu, duljina vaše orbite se postupno smanjuje - s 1 milijuna km na 500 tisuća, zatim na 100 tisuća, 90 tisuća, 80 tisuća. I tada se počinje događati nešto neobično.
Budući da ste u bestežinskom stanju, vi ste suspendirani u svom aparatu, recimo, nogama - u crnoj rupi, a glavom - u orbiti vašeg broda i zvijezda. Ali postepeno počinjete osjećati da vam netko vuče noge gore-dolje - za glavu. Shvaćate da je razlog privlačnost crne rupe: noge su bliže rupi nego glavi, pa ih privlače jače. Isto je, naravno, i na Zemlji, ali razlika u privlačnosti nogu i glave tamo je zanemariva, pa to nitko ne primjećuje. Krećući se u orbiti dugačkoj 80 tisuća km iznad crne rupe, tu razliku osjetite sasvim jasno - razlika u privlačnosti bit će 1/8 zemljine gravitacije (1/8 g). Centrifugalna sila generirana vašim kretanjem u orbiti nadoknađuje privlačenje rupe u središnjoj točki vašeg tijela, omogućujući vam da slobodno plutate nultu gravitacijom.ali vaše će noge utjecati na višak 1/16 g, dok će vam glava, naprotiv, privući slabo, a centrifugalna sila će ga povući s točno istim dodatnim ubrzanjem od -1/16 g.
Pomalo zbunjeno, nastavljate prema spiralnoj spirali, ali iznenađenje brzo daje razlog za zabrinutost: kako se veličina orbite smanjuje, sile koje se protežu povećavat ćete se sve brže i brže. S orbitalnom duljinom od 64 tisuće km, razlika će biti 1/4 g, s 51 tisućom km -1/2 g i s 40 tisuća km dostići će ukupnu masu zemlje. Stisnuvši zube od napora, nastavljate se kretati spiralno. S orbitalnom duljinom od 25 tisuća km, vlačna sila bit će 4 d, tj. četiri puta veća od vaše težine u zemaljskim uvjetima, a na 16 tisuća km -16 g. Ne možete više stajati uspravno. Ovaj problem pokušavate riješiti tako što se uvijate u loptu i vučete noge do glave, čime smanjujete razliku u moći. Ali oni su već toliko veliki da vam neće dopustiti da se savijate - opet će se produžiti okomito (duž radijalnog smjera u odnosu na crnu rupu).
Bez obzira na to što radite, ništa neće pomoći. A ako se spiralno kretanje nastavi, vaše tijelo to neće podnijeti - rastrgat će se. Dakle, nema nade da će doseći blizinu horizonta …
Prevladavajući, nadvladavajući monstruoznu bol, zaustavljate spuštanje i prebacujete uređaj prvo u kružnu orbitu, a zatim se pažljivo i polako počinjete kretati u širem spiralu, prelazeći na veće kružne orbite dok ne dođete do zvjezdanog broda."
Thorneova priča zasad zvuči kao fantazija. A izračunava se za vrijeme kada će osoba postići takav uspjeh u razvoju tehnologije i tehnologije da će međgalaktički letovi i izgradnja prstenastih svjetova oko crnih rupa postati stvarnost. A prema najoptimističnijim prognozama futurologa to će postati moguće najkasnije za 50 godina.
Ne momci, nije tako …
Mora se priznati da mnogi znanstvenici još uvijek negiraju postojanje crnih rupa. Napokon, njihovo otkrivanje i proučavanje odvija se na vrhu olovke. U posljednje vrijeme pojavila se još neočekivanija pretpostavka da crne rupe uopće nisu rupe, već neki predmeti, po prirodi slični mjehurićima Bose-Einsteinova kondenzata (stanje nakupljanja materije, čiji su temelj bozoni, ohlađeni na temperature bliske apsolutnoj nuli). Ovu novu hipotezu iznio je istraživač Emil Mottola iz Teoretskog ogranka Nacionalnog laboratorija u Los Alamosu, zajedno s koautorom Pavlom Mazurom sa Sveučilišta Južna Karolina u Sjedinjenim Državama.
Objašnjenje istraživača uvodi radikalno novi pogled na prirodu crnih rupa koje nisu predstavljene kao "rupe" u svemiru, gdje materija i svjetlost neobjašnjivo nestaju u zoni horizonta događaja, već kao sferne praznine okružene posebnim oblikom materije nikada ranije nepoznatom na Zemlji. Mazur i Mottola nazivaju ove predmete ne crnim rupama, već gravitacijskim zvijezdama.
Unutar gravitacijske zvijezde prostor i vrijeme su obrnuti, kao u modelu s crnom rupom.
Mottola i Mazur čak sugeriraju da bi svemir u kojem živimo mogao biti unutarnja ljuska divovske gravitacijske zvijezde.
S. Kuzmina. "Ruski svemir"
