Tähe neeldumine massiivse musta augu poolt. Rääkides mustadest aukudest lihtsamalt

Mustad augud on ainsad kosmilised kehad, mis on võimelised gravitatsiooni abil valgust ligi tõmbama. Need on ka universumi suurimad objektid. Tõenäoliselt ei saa me varsti teada, mis nende sündmuste horisondi (tuntud kui "punkti, kust tagasipöördumine") lähedal toimub. Need on meie maailma kõige salapärasemad paigad, millest hoolimata aastakümneid kestnud uurimistööst teatakse veel väga vähe. See artikkel sisaldab 10 fakti, mida võib nimetada kõige intrigeerivamaks.

Mustad augud ei ime ainet endasse

Paljud inimesed kujutavad musta auku ette kui "kosmosetolmuimejat", mis tõmbab ümbritsevasse ruumi. Tegelikult on mustad augud tavalised kosmoseobjektid, millel on erakordselt tugev gravitatsiooniväli.

Kui Päikese asemele tekiks sama suur must auk, siis Maad sisse ei tõmbaks, see pöörleks samal orbiidil nagu praegu. Mustade aukude kõrval asuvad tähed kaotavad osa oma massist tähetuule näol (seda juhtub iga tähe olemasolu ajal) ja mustad augud neelavad ainult seda ainet.

Mustade aukude olemasolu ennustas Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild oli esimene, kes kasutas Einsteini üldist relatiivsusteooriat, et tõestada "punkti, kust tagasiteed ei ole". Einstein ise ei mõelnud mustadele aukudele, kuigi tema teooria ennustab nende olemasolu.

Schwarzschild tegi oma ettepaneku 1915. aastal, vahetult pärast seda, kui Einstein avaldas oma üldise relatiivsusteooria. Sel ajal tekkis termin "Schwarzschildi raadius" - see on väärtus, mis näitab, kui palju peaksite objekti kokku suruma, et see muutuks mustaks auguks.

Teoreetiliselt võib kõigest saada must auk, kui seda piisavalt kokku suruda. Mida tihedam on objekt, seda tugevama gravitatsioonivälja see loob. Näiteks muutuks Maa mustaks auguks, kui sellel oleks maapähkli suuruse objekti mass.

Mustad augud võivad sünnitada uusi universumeid


Mõte, et mustad augud võivad sünnitada uusi universumeid, tundub absurdne (seda enam, et me pole siiani kindlad teiste universumite olemasolus). Sellest hoolimata arendavad teadlased selliseid teooriaid aktiivselt.

Ühe sellise teooria väga lihtsustatud versioon on järgmine. Meie maailmas on äärmiselt soodsad tingimused elu tekkeks selles. Kui mõni füüsiline konstant muutuks kasvõi natukenegi, poleks me siin maailmas. Mustade aukude singulaarsus alistab tavalised füüsikaseadused ja võib (vähemalt teoreetiliselt) põhjustada uus universum, mis erineb meie omast.

Mustad augud võivad muuta teid (ja kõike muud) spagettideks


Mustad augud venitavad nende läheduses olevaid objekte. Need esemed hakkavad meenutama spagette (seal on isegi spetsiaalne termin - "spagettimine").

See juhtub gravitatsiooni toimimise tõttu. Praegu on teie jalad Maa keskpunktile lähemal kui teie pea, seega tõmbavad need tugevamini. Musta augu pinnal hakkab gravitatsiooni erinevus teile vastu töötama. Jalad tõmbavad üha kiiremini musta augu keskpunkti, nii et keha ülemine pool ei suuda nendega sammu pidada. Tulemus: spagetistumine!

Mustad augud aurustuvad aja jooksul


Mustad augud mitte ainult ei neela tähetuult, vaid ka aurustuvad. See nähtus avastati 1974. aastal ja seda nimetati Hawkingi kiirguseks (avastuse teinud Stephen Hawkingi järgi).

Aja jooksul võib must auk vabastada kogu oma massi ümbritsevasse ruumi koos selle kiirgusega ja kaduda.

Mustad augud aeglustavad aega nende läheduses


Sündmushorisondile lähenedes aeg aeglustub. Et mõista, miks see nii juhtub, peame vaatama "kaksikute paradoksi" mõtteeksperiment, mida kasutatakse sageli Einsteini üldrelatiivsusteooria põhiprintsiipide illustreerimiseks.

Üks kaksikvendadest jääb Maale ja teine ​​lendab sinna kosmosereis, liikudes valguse kiirusel. Maale naastes avastab kaksik, et tema vend on temast rohkem vananenud, kuna aeg liigub valguse kiirusel liikudes aeglasemalt.

Musta augu sündmuste horisondile lähenedes liigute nii suure kiirusega, et aeg hakkab teie jaoks aeglustuma.

Mustad augud on kõige arenenumad energiasüsteemid


Mustad augud toodavad energiat paremini kui Päike ja teised tähed. See on tingitud nende ümber tiirlevast ainest. Tohutu kiirusega sündmuste horisonti ületades kuumeneb musta augu orbiidil olev aine ülikõrge temperatuurini. Seda nimetatakse musta keha kiirguseks.

Võrdluseks, millal tuumasünteesi 0,7% ainest muundatakse energiaks. Musta augu lähedal muutub 10% ainest energiaks!

Mustad augud painutavad ruumi nende ümber

Ruumi võib mõelda kui venitatud kummist plaati, millele on joonistatud jooned. Kui panete salvestusele objekti, muudab see oma kuju. Mustad augud töötavad samamoodi. Nende äärmuslik mass tõmbab ligi kõike, ka valgust (mille kiiri võiks analoogiat jätkates nimetada joonteks taldrikul).

Mustad augud piiravad tähtede arvu universumis


Tähed tekivad gaasipilvedest. Tähtede tekkeks peab pilv jahtuma.

Mustade kehade kiirgus takistab gaasipilvede jahtumist ja tähtede ilmumist.

Teoreetiliselt võib igast objektist saada must auk


Ainus erinevus meie päikese ja musta augu vahel on gravitatsioonijõud. Musta augu keskel on see palju tugevam kui tähe keskel. Kui meie Päike surutaks kokku umbes viiekilomeetrise läbimõõduga, võib see olla must auk.

Teoreetiliselt võib kõigest saada must auk. Praktikas teame, et mustad augud tekivad ainult tohutute tähtede kokkuvarisemise tagajärjel, mille mass ületab Päikese 20-30 korda.

Piiramatu universum on täis saladusi, mõistatusi ja paradokse. Kuigi kaasaegne teadus on teinud kosmoseuuringutes tohutu hüppe edasi, palju selles tohutus maailmas jääb inimese maailmapildile arusaamatuks. Me teame palju tähtedest, udukogudest, parvedest ja planeetidest. Universumi avarustes leidub aga objekte, mille olemasolu kohta võime vaid oletada. Näiteks mustadest aukudest teame väga vähe. Põhiteave ja teadmised mustade aukude olemuse kohta põhinevad oletustel ja oletustel. Astrofüüsikud ja tuumateadlased on selle probleemiga aastakümneid maadelnud. Mis on must auk kosmoses? Mis on selliste objektide olemus?

Rääkides mustadest aukudest lihtsamalt

Et kujutada ette, kuidas must auk välja näeb, vaadake lihtsalt tunnelisse sõitva rongi saba. Viimase vaguni signaaltuled vähenevad, kui rong tunnelisse süveneb, kuni need täielikult vaateväljast kaovad. Teisisõnu, need on objektid, kus koletu gravitatsiooni tõttu kaob isegi valgus. Elementaarosakesed, elektronid, prootonid ja footonid ei suuda ületada nähtamatut barjääri ning langevad olematuse musta kuristikku, mistõttu nimetatakse sellist ruumiauku mustaks. Selle sees pole vähimatki valgusala, täielik mustus ja lõpmatus. Mis asub teisel pool musta auku, pole teada.

Sellel kosmosetolmuimejal on kolossaalne gravitatsioonijõud ja see suudab neelata terve galaktika koos kõigi tähtede, udukogude ja superparvedega. tumeaine lisaks. Kuidas on see võimalik? Võime ainult oletada. Meile teadaolevad füüsikaseadused sel juhul lõhkevad ja ei anna toimuvatele protsessidele seletust. Paradoksi olemus seisneb selles, et selles universumi osas gravitatsiooniline interaktsioon kehad määratakse nende massi järgi. Ühe objekti neeldumisprotsessi ei mõjuta nende kvalitatiivne ja kvantitatiivne koostis. Osakesed, olles saavutanud teatud piirkonnas kriitilise arvu, sisenevad interaktsiooni teisele tasemele, kus gravitatsioonijõud muutuvad tõmbejõududeks. Keha, objekt, aine või aine hakkab gravitatsiooni mõjul kokku suruma, saavutades kolossaalse tiheduse.

Ligikaudu sarnased protsessid toimuvad ka neutrontähe tekkimisel, kus täheaine pressitakse mahuliselt kokku sisemise gravitatsiooni mõjul. Vabad elektronid ühinevad prootonitega, moodustades elektriliselt neutraalseid osakesi – neutroneid. Selle aine tihedus on tohutu. Rafineeritud suhkru tüki suurune aineosake kaalub miljardeid tonne. Siinkohal oleks paslik meenutada üldist relatiivsusteooriat, kus ruum ja aeg on pidevad suurused. Järelikult ei saa tihendusprotsessi poolel teel peatada ja seetõttu pole sellel ka piire.

Võimalik, et must auk näeb välja nagu auk, milles võib toimuda üleminek ühest ruumiosast teise. Samal ajal muutuvad ruumi ja aja omadused ise, keerdudes aegruumi lehtriks. Selle lehtri põhja jõudes laguneb mis tahes aine kvantideks. Mis on teisel pool musta auku, seda hiiglaslikku auku? Võib-olla on seal veel üks ruum, kus kehtivad teised seadused ja aeg voolab vastupidises suunas.

Relatiivsusteooria kontekstis näeb musta augu teooria välja selline järgmisel viisil. Ruumipunktil, kus gravitatsioonijõud on mis tahes aine mikroskoopilistesse suurustesse surunud, on kolossaalne tõmbejõud, mille suurus kasvab lõpmatuseni. Ilmub ajavolt ja ruum paindub, sulgudes ühel hetkel. Musta augu alla neelatud objektid ei suuda iseseisvalt vastu pidada selle koletu tolmuimeja tõmbejõule. Isegi valguse kiirus, mis kvantidel on, ei lase elementaarosakestel gravitatsioonijõust üle saada. Iga keha, mis sellisesse punkti jõuab, lakkab olemast materiaalne objekt, ühinedes aegruumi mulliga.

Mustad augud teaduslikust vaatenurgast

Kui küsite endalt, kuidas tekivad mustad augud? Selget vastust ei tule. Universumis on üsna palju paradokse ja vastuolusid, mida teaduslikust vaatenurgast ei saa seletada. Einsteini relatiivsusteooria lubab selliste objektide olemuse kohta vaid teoreetiliselt seletada, kuid kvantmehaanika ja füüsika sel juhul vaikivad.

Püüdes seletada toimuvaid protsesse füüsikaseadustega, näeb pilt välja selline. Massiivse või ülimassiivse kosmilise keha kolossaalse gravitatsioonilise kokkusurumise tulemusena tekkinud objekt. Sellel protsessil on teaduslik nimi – gravitatsiooniline kollaps. Mõistet “must auk” kuulis teadlaskond esmakordselt 1968. aastal, kui Ameerika astronoom ja füüsik John Wheeler püüdis seletada tähtede kokkuvarisemise olukorda. Tema teooria kohaselt tekib gravitatsioonilise kollapsi läbi teinud massiivse tähe asemele ruumiline ja ajaline lõhe, milles toimib järjest kasvav kokkusurumine. Kõik, millest täht on tehtud, läheb enda sisse.

See seletus võimaldab järeldada, et mustade aukude olemus ei ole kuidagi seotud universumis toimuvate protsessidega. Kõik, mis selle objekti sees toimub, ei kajastu kuidagi ümbritsevale ruumile ühe “AGA”-ga. Musta augu gravitatsioonijõud on nii tugev, et painutab ruumi, põhjustades galaktikate pöörlemise ümber mustade aukude. Sellest lähtuvalt saab selgeks põhjus, miks galaktikad spiraali kuju võtavad. Kui kaua võtab aega, kuni tohutu Linnutee galaktika kaob ülimassiivse musta augu kuristikku, pole teada. Huvitav fakt on see, et mustad augud võivad tekkida kõikjal avakosmoses, kus need on selleks loodud. ideaalsed tingimused. Selline aja ja ruumi voltimine välistab need tohutud kiirused, millega tähed galaktilises ruumis pöörlevad ja liiguvad. Aeg mustas augus voolab teises dimensioonis. Selles piirkonnas ei saa füüsikaliselt tõlgendada gravitatsiooniseadusi. Seda olekut nimetatakse musta augu singulaarsuseks.

Mustadel aukudel ei ole väliseid tunnuseid identifitseerimisomadused, saab nende olemasolu hinnata teiste gravitatsiooniväljade poolt mõjutatud kosmoseobjektide käitumise järgi. Kogu pilt elu-surma võitlusest leiab aset musta augu piiril, mis on kaetud membraaniga. Seda kujuteldavat lehtri pinda nimetatakse "sündmuste horisondiks". Kõik, mida me selle piirini näeme, on käegakatsutav ja materiaalne.

Mustade aukude tekkestsenaariumid

John Wheeleri teooriat arendades võime järeldada, et mustade aukude mõistatus ei ole suure tõenäosusega selle kujunemise protsessis. Must auk tekib neutrontähe kokkuvarisemise tagajärjel. Pealegi peaks sellise objekti mass ületama Päikese massi kolm või enam korda. Neutrontäht kahaneb, kuni tema enda valgus ei suuda enam gravitatsiooni tihedast embusest pääseda. Tähtede suurusel on piirang, mis võib tekitada musta augu. Seda raadiust nimetatakse gravitatsiooniraadiuseks. Arengu viimases etapis olevate massiivsete tähtede gravitatsiooniraadius peaks olema mitu kilomeetrit.

Tänaseks on teadlased saanud kaudseid tõendeid mustade aukude olemasolu kohta kümnes röntgenikiirgusega kaksiktähes. Röntgentähtedel, pulsaridel või pursetel ei ole kindlat pinda. Pealegi on neid palju rohkem massi kolm päikest. Kosmose praegune olukord Cygnuse tähtkujus - röntgenitähe Cygnus X-1 - võimaldab meil jälgida nende uudishimulike objektide moodustumise protsessi.

Uuringute ja teoreetiliste eelduste põhjal on tänapäeval teaduses mustade tähtede tekkeks neli stsenaariumi:

  • massiivse tähe gravitatsiooniline kollaps selle evolutsiooni viimases etapis;
  • galaktika keskpiirkonna kokkuvarisemine;
  • mustade aukude teke on protsessis suur pauk;
  • kvantmustade aukude teke.

Esimene stsenaarium on kõige realistlikum, kuid meile täna tuttavate mustade tähtede arv ületab teadaolevate neutrontähtede arvu. Ja Universumi vanus ei ole nii suur, et nii palju massiivseid tähti saaks läbida täieliku evolutsiooniprotsessi.

Teisel stsenaariumil on õigus elule ja see on olemas särav eeskuju- supermassiivne must auk Sagittarius A*, mis asub meie galaktika keskel. Selle objekti mass on 3,7 päikesemassi. Selle stsenaariumi mehhanism sarnaneb gravitatsioonilise kollapsi stsenaariumiga, ainsa erinevusega, et kokku ei kuku mitte täht, vaid tähtedevaheline gaas. Gravitatsioonijõudude mõjul surutakse gaas kokku kriitilise massi ja tiheduseni. Kriitilisel hetkel laguneb aine kvantideks, moodustades musta augu. See teooria on aga kahtluse all, sest hiljuti tuvastasid Columbia ülikooli astronoomid musta augu Sagittarius A* satelliidid. Need osutusid paljudeks väikesteks mustadeks aukudeks, mis ilmselt tekkisid teistmoodi.

Kolmas stsenaarium on rohkem teoreetiline ja on seotud Suure Paugu teooria olemasoluga. Universumi tekkimise hetkel toimus osa ainest ja gravitatsiooniväljadest kõikumised. Teisisõnu, protsessid läksid teistsugust teed, mis ei olnud seotud kvantmehaanika ja tuumafüüsika teadaolevate protsessidega.

Viimane stsenaarium keskendub tuumaplahvatuse füüsikale. Käimasolevates aineklompides tuumareaktsioonid Gravitatsioonijõudude mõjul toimub plahvatus, mille asemele tekib must auk. Aine plahvatab sissepoole, neelates kõik osakesed.

Mustade aukude olemasolu ja areng

Omades ligikaudset ettekujutust selliste kummaliste kosmoseobjektide olemusest, on huvitav midagi muud. Milline tõelised mõõtmed mustad augud, kui kiiresti need kasvavad? Mustade aukude suuruse määrab nende gravitatsiooniraadius. Mustade aukude puhul määratakse musta augu raadius selle massi järgi ja seda nimetatakse Schwarzschildi raadiuseks. Näiteks kui objekti mass on võrdne meie planeedi massiga, on Schwarzschildi raadius sel juhul 9 mm. Meie peamise valgusti raadius on 3 km. 108 päikesemassiga tähe asemele moodustunud musta augu keskmine tihedus on vee tihedusele lähedane. Sellise moodustise raadius on 300 miljonit kilomeetrit.

On tõenäoline, et sellised hiiglaslikud mustad augud asuvad galaktikate keskmes. Praeguseks on teada 50 galaktikat, mille keskel on tohutud ajalised ja ruumilised kaevud. Selliste hiiglaste mass on miljardeid Päikese massist. Võib vaid ette kujutada, milline kolossaalne ja koletu tõmbejõud sellisel augul on.

Mis puutub väikestesse aukudesse, siis need on miniobjektid, mille raadius ulatub tühiste väärtusteni, ainult 10¯¹² cm. Sellise puru mass on 10¹⁴g. Sellised moodustised tekkisid Suure Paugu ajal, kuid aja jooksul suurenesid nende suurus ja uhkeldavad tänapäeval avakosmoses koletistena. Teadlased üritavad nüüd taasluua tingimusi, milles maapealsetes tingimustes tekkisid väikesed mustad augud. Nendel eesmärkidel tehakse katseid elektronpõrgetites, mille kaudu elementaarosakesed kiireneb valguse kiirusele. Esimesed katsed võimaldasid saada laboritingimustes kvark-gluoonplasmat – ainet, mis eksisteeris universumi tekke koidikul. Sellised katsed lubavad loota, et must auk Maal on vaid aja küsimus. Kas selline saavutus osutub hoopis teine ​​asi. inimteadus katastroof meile ja meie planeedile. Tehisliku musta augu loomisega saame avada Pandora laeka.

Hiljutised teiste galaktikate vaatlused on võimaldanud teadlastel avastada musti auke, mille mõõtmed ületavad kõik mõeldavad ootused ja eeldused. Selliste objektidega toimuv evolutsioon võimaldab meil paremini mõista, miks mustade aukude mass kasvab ja mis on selle tegelik piir. Teadlased on jõudnud järeldusele, et kõik teadaolevad mustad augud kasvasid oma tegeliku suuruseni 13-14 miljardi aastaga. Suuruse erinevus on seletatav ümbritseva ruumi tihedusega. Kui mustal augul on gravitatsioonijõudude käeulatuses piisavalt toitu, kasvab see hüppeliselt, ulatudes sadade või tuhandete päikesemassideni. Sellest ka selliste galaktikate keskmes asuvate objektide hiiglaslik suurus. Massiivne tähtede parv, tohutud tähtedevahelise gaasi massid pakuvad kasvuks külluslikult toitu. Kui galaktikad ühinevad, võivad mustad augud ühineda, moodustades uue ülimassiivse objekti.

Analüüsi järgi otsustades evolutsioonilised protsessid, on tavaks eristada kahte mustade aukude klassi:

  • objektid, mille mass on 10 korda suurem päikese massist;
  • massiivsed objektid, mille mass on sadu tuhandeid, miljardeid päikesemasse.

Seal on musti auke, mille keskmine vahepealne mass on 100-10 tuhande päikesemassiga, kuid nende olemus on endiselt teadmata. Iga galaktika kohta on umbes üks selline objekt. Röntgentähtede uurimine võimaldas M82 galaktikast leida kaks keskmise massiga musta auku 12 miljoni valgusaasta kaugusel. Ühe objekti mass varieerub vahemikus 200-800 päikesemassi. Teine objekt on palju suurem ja selle mass on 10-40 tuhat päikesemassi. Selliste objektide saatus on huvitav. Need asuvad lähedal täheparved, mida tõmbab järk-järgult galaktika keskosas asuv ülimassiivne must auk.

Meie planeet ja mustad augud

Vaatamata vihjete otsimisele mustade aukude olemuse kohta, teadusmaailm muretseb musta augu koha ja rolli pärast Linnutee galaktika ja eriti planeedi Maa saatuses. Linnutee keskmes olev aja- ja ruumivolt neelab järk-järgult kõik ümbritsevad objektid. Mustas augus on juba alla neelatud miljoneid tähti ja triljoneid tonne tähtedevahelist gaasi. Aja jooksul saabub pööre Cygnuse ja Sagittariuse kätele, milles asub Päikesesüsteem, mis katab 27 tuhande valgusaasta kaugusel.

Teine lähim supermassiivne must auk asub Andromeeda galaktika keskosas. See on meist umbes 2,5 miljoni valgusaasta kaugusel. Tõenäoliselt peaksime ootama kahe naabergalaktika ühinemist, enne kui meie objekt Ambur A* oma galaktika endasse neelab. Sellest lähtuvalt ühinevad kaks ülimassiivset musta auku üheks, kohutavaks ja koletu suurusega.

Mustad augud on hoopis teine ​​asi. väikesed suurused. Planeet Maa alla neelamiseks piisab paarisentimeetrise raadiusega mustast august. Probleem on selles, et must auk on oma olemuselt täiesti näotu objekt. Tema emakast ei tule kiirgust ega kiirgust, seega pange seda tähele salapärane objekt piisavalt raske. Ainult lähedalt saate tuvastada taustvalguse paindumise, mis näitab, et selles universumi piirkonnas on ruumis auk.

Praeguseks on teadlased kindlaks teinud, et Maale lähim must auk on objekt V616 Monocerotis. Koletis asub meie süsteemist 3000 valgusaasta kaugusel. See on suur moodustis, selle mass on 9-13 päikese massi. Teine lähedal asuv objekt, mis meie maailmale ohtu kujutab, on must auk Gygnus X-1. Meid lahutab sellest koletisest 6000 valgusaastat. Meie naabruses avastatud mustad augud on osa sellest kahendsüsteem, st. eksisteerivad täitmatut objekti toitva tähe vahetus läheduses.

Järeldus

Selliste salapäraste ja salapäraste objektide olemasolu kosmoses nagu mustad augud sunnib meid kindlasti valvel olema. Kõike, mis mustade aukudega juhtub, juhtub aga Universumi vanust ja tohutuid kaugusi arvestades üsna harva. Päikesesüsteem on 4,5 miljardit aastat olnud puhkeseisundis, eksisteerides meile teadaolevate seaduste järgi. Selle aja jooksul ei ilmnenud Päikesesüsteemi lähedale midagi sellist, ei ruumi moonutust ega ajavolti. Ilmselt pole selleks sobivaid tingimusi. Linnutee osa, milles Päikese tähesüsteem asub, on rahulik ja stabiilne kosmoseala.

Teadlased tunnistavad, et mustade aukude ilmumine pole juhuslik. Sellised objektid mängivad universumis korrapidajate rolli, hävitades liigse kosmilised kehad. Mis puudutab koletiste endi saatust, siis nende arengut pole veel täielikult uuritud. On olemas versioon, et mustad augud ei ole igavesed ja võivad teatud etapis lakata olemast. Pole enam saladus, et sellised objektid kujutavad endast võimsaid energiaallikaid. Mis tüüpi energia see on ja kuidas seda mõõdetakse, on teine ​​teema.

Stephen Hawkingi jõupingutuste kaudu esitati teadusele teooria, et must auk eraldab endiselt energiat, kaotades samal ajal oma massi. Teadlane lähtus oma oletustes relatiivsusteooriast, kus kõik protsessid on omavahel seotud. Miski lihtsalt ei kao kuskile mujale ilmumata. Mis tahes ainet saab muuta teiseks aineks, kusjuures üht tüüpi energia liigub teisele energiatasemele. See võib juhtuda mustade aukudega, mis on üleminekuportaaliks ühest olekust teise.

Kui teil on küsimusi, jätke need artikli all olevatesse kommentaaridesse. Meie või meie külastajad vastavad neile hea meelega

Massiivne must auk spiraalgalaktika keskel. Krediit: NASA.

Kas soovite kuulda midagi lahedat? Linnutee keskel on tohutu must auk. Ja mitte suvaline tohutu must auk, vaid ülimassiivne must auk, mille mass on üle 4,1 miljoni korra suurem kui Päike.

See asub Maast vaid 26 000 valgusaasta kaugusel, otse meie galaktika keskmes, Amburi tähtkuju suunas. Ja nagu me teame, rebib see laiali ja neelab mitte ainult tähed, vaid ka terved tähesüsteemid, mis on talle lähedal, suurendades seeläbi selle massi.

Oota hetk, see ei kõla sugugi lahedalt, see kõlab hirmutavamalt. eks?

Ärge muretsege! Muretsemiseks pole tegelikult põhjust, kui te ei kavatse elada mitu tuhat miljonit aastat, nagu ma tegin tänu oma teadvuse ülekandmisele virtuaalsesse reaalsusesse.

Kas see must auk neelab Linnutee?

Ülimassiivse musta augu (SMBH) avastamine Linnutee keskel, nagu SMBH-de avastamine peaaegu kõigis teistes galaktikates, on üks minu lemmikavastusi astronoomias. See on üks neist avastustest, mis mõnele küsimusele vastates tekitab ka teisi küsimusi.

1970. aastatel avastasid astronoomid Bruce Balik ja Robert Brown intensiivse raadiokiirguse allika, mis pärineb Linnutee keskpunktist, Amburi tähtkujust.

Nad nimetasid selle allika Sgr A*-ks. Tärn tähendab "põnev". Sa arvad, et ma teen nalja, aga ma ei tee seda. Seekord ma ei tee nalja.

2002. aastal avastasid astronoomid, et tähed tormavad sellest objektist mööda väga piklike orbiitidega, nagu komeedid, mis tiirlevad ümber Päikese. Kujutage ette meie Päikese massi. Selle ümberpööramiseks on vaja tohutut jõudu!

Massiivne must auk, nagu kunstnik seda ette kujutas. Krediit: Alain Riazuelo / CC BY-SA 2.5.

Seda saavad teha ainult mustad augud ja meie puhul on see must auk miljoneid kordi massiivsem kui meie Päike – see on ülimassiivne must auk. Meie galaktika keskpunktist mustade aukude avastamisega mõistsid astronoomid, et mustad augud on iga galaktika keskmes. Samal ajal aitas ülimassiivsete mustade aukude avastamine vastata ühele astronoomia põhiküsimusele: mis on kvasar?

Selgub, et kvasarid ja ülimassiivsed mustad augud on üks ja seesama. Kvasarid on samad mustad augud, ainult et nad neelavad aktiivselt materjali nende ümber pöörlevalt akretsioonikettalt. Aga kas me oleme ohus?

Lühiajalises perspektiivis ei. Linnutee keskel asuv must auk asub meist 26 000 valgusaasta kaugusel ja isegi kui see muutub kvasariks ja hakkab tähti neelama, ei märka me seda niipea.

Must auk on tohutu massiga objekt, mis hõivab väikese ruumipiirkonna. Pealegi, kui asendada Päike täpselt sama massiga musta auguga, siis ei muutu midagi. Pean silmas seda, et Maa jätkab liikumist samal orbiidil miljardeid aastaid, ainult seekord musta augu ümber.

Sama lugu on Linnutee keskel oleva musta auguga. See ei ime materjali nagu tolmuimeja, vaid toimib vaid omamoodi gravitatsiooniankruna selle ümber tiirlevale tähtede rühmale.

Iidne kvasar, nagu kunstnik seda ette kujutas. Krediit: NASA.

Selleks, et must auk tähe alla neelaks, peab viimane liikuma musta augu suunas. See peab ületama sündmuste horisondi, mille läbimõõt on meie puhul umbes 17 korda suurem kui päikese oma. Kui täht läheneb sündmuste horisondile, kuid ei ületa seda, rebitakse see suure tõenäosusega laiali. Seda juhtub aga väga harva.

Probleemid algavad siis, kui need tähed üksteisega suhtlevad, mistõttu nad muudavad oma orbiite. Miljardeid aastaid õnnelikult oma orbiidil elanud tähte võib mõni teine ​​täht häirida ja oma orbiidilt välja lüüa. Kuid seda ei juhtu sageli, eriti galaktilises "eeslinnas", kus me asume.

Pikemas perspektiivis on peamine oht Linnutee ja Andromeeda kokkupõrkes. See juhtub umbes 4 miljardi aasta pärast, mille tulemuseks on uus galaktika, mida võib nimetada Mammutiks. Järsku hakkab palju uusi staare üksteisega suhtlema. Samal ajal hakkavad oma orbiite muutma tähed, mis olid varem ohutud. Lisaks tekib galaktikasse teine ​​must auk. Andromeeda must auk võib olla 100 miljonit korda massiivsem kui meie Päike, nii et see on päris suur sihtmärk tähtede jaoks, kes tahavad surra.

Nii et kas must auk neelab meie galaktika?

Järgmise paari miljardi aasta jooksul üha rohkem rohkem galaktikaid põrkab kokku Imetajaga, põhjustades kaose ja hävingu. Muidugi sureb Päike umbes 5 miljardi aasta pärast, nii et see tulevik pole meie probleem. Noh, olgu, minu igavese virtuaalse teadvusega jääb see ikkagi minu probleemiks.

Pärast seda, kui Milkomeda neelab kõik lähedalasuvad galaktikad, on tähtedel lihtsalt lõpmatu hulk aega, mille jooksul nad üksteisega suhtlevad. Osa neist visatakse galaktikast välja ja osa musta auku.

Kuid paljud teised on täiesti ohutult oodates aega, mil ülimassiivne must auk lihtsalt aurustub.

Seega on Linnutee keskel asuv must auk täiesti ja absoluutselt ohutu. Päikese järelejäänud eluea jooksul ei suhtle see meiega ühelgi ülalkirjeldatud viisil ega tarbi rohkem kui paar tähte aastas.

Musta augu mõiste on kõigile teada – kooliõpilastest eakateni, seda kasutatakse teadus- ja ilukirjanduses, kollases meedias ja teaduskonverentsidel. Kuid mis täpselt sellised augud on, pole kõigile teada.

Mustade aukude ajaloost

1783 Esimese hüpoteesi sellise nähtuse nagu must auk olemasolu kohta esitas 1783. aastal inglise teadlane John Michell. Oma teoorias ühendas ta kaks Newtoni loomingut – optika ja mehaanika. Michelli idee oli järgmine: kui valgus on pisikeste osakeste voog, siis nagu kõik teised kehad, peaksid ka osakesed kogema gravitatsioonivälja külgetõmmet. Selgub, et mida massiivsem on täht, seda raskem kui valgus selle tõmbele vastu seista. 13 aastat pärast Michelli esitas prantsuse astronoom ja matemaatik Laplace (tõenäoliselt sõltumatult oma Briti kolleegist) sarnase teooria.

1915. aasta Kõik nende tööd jäid aga kuni 20. sajandi alguseni välja nõudmata. 1915. aastal avaldas Albert Einstein üldise relatiivsusteooria ja näitas, et gravitatsioon on aine poolt põhjustatud aegruumi kõverus ning mõni kuu hiljem kasutas Saksa astronoom ja teoreetiline füüsik Karl Schwarzschild seda konkreetse astronoomilise probleemi lahendamiseks. Ta uuris kõvera aegruumi struktuuri Päikese ümber ja avastas uuesti mustade aukude fenomeni.

(John Wheeler lõi termini "mustad augud")

1967. aastal Ameerika füüsik John Wheeler visandas ruumi, mida saab nagu paberitükki kortsuda lõpmatult väikeseks punktiks, ja nimetas selle terminiga "must auk".

1974. aastal Briti füüsik Stephen Hawking tõestas, et kuigi mustad augud neelavad ainet tagasipöördumata, võivad nad kiirata kiirgust ja lõpuks aurustuda. Seda nähtust nimetatakse "Hawkingi kiirguseks".

Tänapäeval. Viimased pulsarite ja kvasarite uurimused ning kosmilise mikrolaine taustkiirguse avastamine on lõpuks võimaldanud kirjeldada mustade aukude kontseptsiooni. 2013. aastal jõudis G2 gaasipilv väga lähedale lähiümbrused Musta augu suunas ja tõenäoliselt neeldub see, pakuvad ainulaadse protsessi vaatlused tohutuid võimalusi mustade aukude tunnuste uuteks avastamiseks.

Mis mustad augud tegelikult on


Nähtuse lakooniline seletus käib nii. Must auk on aegruumi piirkond, mille gravitatsiooniline külgetõmme nii suur, et ükski objekt, sealhulgas valguskvant, ei saa sealt lahkuda.

Must auk oli kunagi massiivne täht. Kuni termotuumareaktsioonid säilitavad selle sügavustes kõrge rõhu, jääb kõik normaalseks. Kuid aja jooksul on energiavarud ammendatud ja taevakeha, enda raskusjõu mõjul hakkab kokku suruma. Selle protsessi viimane etapp on tähe tuuma kokkuvarisemine ja musta augu teke.


  • 1. Must auk paiskab suurel kiirusel välja joa

  • 2. Aineketas kasvab mustaks auguks

  • 3. Must auk

  • 4. Musta augu piirkonna üksikasjalik skeem

  • 5. Leitud uute vaatluste suurus

Kõige levinum teooria on see, et sarnased nähtused eksisteerivad igas galaktikas, sealhulgas meie Linnutee keskuses. Augu tohutu gravitatsioonijõud on võimeline enda ümber hoidma mitut galaktikat, takistades neil üksteisest eemaldumast. "Katvusala" võib olla erinev, kõik sõltub mustaks auguks muutunud tähe massist ja võib olla tuhandeid valgusaastaid.

Schwarzschildi raadius

Musta augu peamine omadus on see, et sinna sattunud aine ei saa kunagi tagasi pöörduda. Sama kehtib ka valguse kohta. Oma tuumas on augud kehad, mis neelavad täielikult kogu neile langeva valguse ega kiirga oma valgust. Sellised objektid võivad visuaalselt paista absoluutse pimeduse klombidena.


  • 1. Aine liigub poole valguse kiirusega

  • 2. Footonrõngas

  • 3. Sisemine footonrõngas

  • 4. Sündmuste horisont mustas augus

Alates Üldine teooria Einsteini relatiivsusteooria järgi, kui keha läheneb kriitilisele kaugusele augu keskpunktist, ei saa ta enam tagasi pöörduda. Seda kaugust nimetatakse Schwarzschildi raadiuseks. Mis selles raadiuses täpselt toimub, pole täpselt teada, kuid kõige levinum teooria on olemas. Arvatakse, et kogu musta augu aine on koondunud lõpmata väikesesse punkti ja selle keskel on lõpmatu tihedusega objekt, mida teadlased nimetavad ainsuse häiringuks.

Kuidas juhtub musta auku kukkumine?


(Pildil näeb must auk Sagittarius A* välja äärmiselt ereda valguskobarana)

Mitte nii kaua aega tagasi, 2011. aastal, avastasid teadlased gaasipilve, andes sellele lihtsa nime G2, mis kiirgab ebatavalist valgust. See kuma võib olla tingitud gaasi ja tolmu hõõrdumisest, mille põhjustab Sagittarius A* must auk, mis tiirleb selle ümber akretsioonikettana. Nii et meist saavad vaatlejad hämmastav nähtus gaasipilve neeldumine ülimassiivse musta augu poolt.

Kõrval uusim uurimus Lähim lähenemine mustale augule toimub 2014. aasta märtsis. Saame taasluua pildi sellest, kuidas see põnev vaatemäng aset leiab.

  • 1. Esimest korda andmetesse ilmudes meenutab gaasipilv tohutut gaasi- ja tolmupalli.

  • 2. Nüüd, 2013. aasta juuni seisuga, on pilv mustast august kümnete miljardite kilomeetrite kaugusel. See kukub sinna sisse kiirusega 2500 km/s.

  • 3. Eeldatakse, et pilv möödub mustast august, kuid pilve esi- ja tagaservadele mõjuvate raskusjõu erinevusest tingitud tõusulainete mõjul muutub see üha piklikumaks.

  • 4. Pärast pilve rebenemist voolab suurem osa sellest suure tõenäosusega Ambur A* ümbritsevasse akretsioonikettasse, põhjustades lööklained. Temperatuur tõuseb mitme miljoni kraadini.

  • 5. Osa pilvest kukub otse musta auku. Keegi ei tea täpselt, mis selle ainega järgmiseks juhtub, kuid eeldatakse, et kukkudes kiirgab see võimsaid röntgenikiirte voogusid ja seda ei näe enam kunagi.

Video: must auk neelab gaasipilve

(Arvutisimulatsioon, kuidas enamik gaasipilve G2 hävitab ja neelab must auk Sagittarius A*)

Mis on musta augu sees?

On olemas teooria, mis väidab, et must auk on seest praktiliselt tühi ja kogu selle mass on koondunud uskumatult väikesesse punkti, mis asub selle kõige keskel - singulaarsuses.

Teise pool sajandit eksisteerinud teooria kohaselt läheb kõik, mis musta auku kukub, teise universumisse, mis asub mustas augus endas. Nüüd pole see teooria peamine.

Ja on veel kolmas, moodsaim ja sitkeim teooria, mille kohaselt kõik, mis musta auku kukub, lahustub selle pinnal, mis on määratud sündmuste horisondiks, olevate nööride vibratsioonis.


Mis on siis sündmuste horisont? Musta augu sisse on võimatu vaadata isegi ülivõimsa teleskoobiga, sest isegi hiiglaslikku kosmilisse lehtrisse siseneval valgusel pole võimalust tagasi tulla. Selle vahetus läheduses asub kõik, mida saab vähemalt kuidagi kaaluda.

Sündmushorisont on tavapärane pinnajoon, mille alt ei pääse miski (ei gaas, tolm, tähed ega valgus). Ja see on väga salapärane punkt, kust universumi mustades aukudes enam tagasi pole.

annotatsioon

Artiklis uuritakse küsimust, kuidas võib väikese musta augu poolt planeedi endasse neelamine välisvaatleja jaoks välja näha. Auk võib tekkida tsivilisatsiooni füüsiliste katsete tulemusena või siseneda planeedile avakosmosest. Olles võtnud positsiooni planeedi keskel, neelab auk selle järk-järgult. Suurenenud energia vabanemist soodustab planeedi magnetväli, mis koondub üha enam augu lähedusse tänu juhtivasse ainesse "külmunud" väljajoonte nähtusele ja kooskõlas magnetvoo jäävuse seadusega. Suurim energia vabanemine toimub planeedi neeldumise lõppfaasis, kui dipoolmagnetväli koos induktsiooniga järjekorra poolustel. Sellise suurusega väli kontrollib täielikult juhtiva aine liikumist ja selle voolamine auku toimub peamiselt pooluste piirkonnas piki väljajooni. Mõned magnetvälja jõujooned pooluste piirkonnas, sündmuste horisondi lähedal, moodustavad katkestuse peaaegu allpool. Selle tulemusena muudab valguse kiirusele lähedase kiirusega langev aine järsult oma liikumissuunda ja kogeb suurt kiirendust, mis on võrreldav sellega, mis ilmneks kokkupõrkel tahke pinnaga. See soodustab kineetilise energia muundamist soojusenergiaks. Selle tulemusena on augu iga magnetpooluse juures, veidi sündmuste horisondi kohal, kuum koht, mille temperatuur on umbes . Sellel temperatuuril toimub intensiivne neutriinode kiirgus energiaga, mille keskmine vaba teekond ümbritsevas tihedusega neutronvedelikus on umbes. Need neutriinod soojendavad neutronvedelikku kuumade punktide lähedal, sealhulgas väljaspool magnettorusid, mille raadius on augu pooluste juures. Lõppkokkuvõttes tõuseb vabanev soojusenergia Archimedese jõu toimel tekkinud kuuma aine voogude kaudu planeedi pinnale. Otse planeedi lähedal kiirgub energiat kuumast plasmast lähtuvate röntgenikiirte kujul. Tekkiv planeeti ümbritsev gaasipilv ei ole röntgenikiirgusele läbipaistev ja energia läheb pilve pinnalt (fotosfääri) kujul kosmosesse. valguskiirgus. Töös tehtud arvutused näitasid, et supernoovade valguse emissiooni vaadeldud koguenergia vastavad planeedi massidele 0,6–6 Maa massi. Sel juhul on "planetaarse" supernoova arvutuslik kiirgusvõimsus maksimaalse heledusega 10 36 - 10 37 W ja aeg maksimaalse heleduse saavutamiseks on umbes 20 päeva. Saadud tulemused vastavad supernoovade tegelikult täheldatud omadustele.

Märksõnad: must auk, supernoova, kosmiline neutriinovoog, gammakiirguse pursked, planetaarne magnetväli, neutronvedelik, täheplahvatus, neutrontäht, valge kääbus, raudmeteoriidid, kondruli teke, panspermia teooria, biosfääride evolutsioon.

Supernoova nähtus on see, kui peaaegu järsku ilmub galaktikasse. punktallikas valguskiirgus, mille heledus oma maksimaalse heleduse saavutamisel võib ületada , ning helendusajal vabaneva valguskiirguse summaarne energia on . Mõnikord osutub supernoova heledus võrreldavaks kogu selle galaktika tervikliku heledusega, milles seda vaadeldakse. Supernoova, mis purskas 1054. aastal meie galaktikas Sõnni tähtkujus ja mida Hiina ja Jaapani astronoomid jälgisid, oli nähtav isegi päeval.

Supernoovad jagunevad oma mõningate tunnuste järgi esmase hinnangu kohaselt kahte tüüpi. I tüüpi supernoovad moodustavad nende valguskõvera kuju põhjal üsna homogeenne rühm objektid. Iseloomulik kõver on näidatud joonisel 1. II tüüpi supernoovade valguskõverad on mõnevõrra mitmekesisemad. Nende maksimumid on keskmiselt mõnevõrra kitsamad ja kõvera langus lõppfaasis võib toimuda järsemalt. II tüüpi supernoovad leidub peamiselt spiraalgalaktikates. .


Riis. 1. I tüüpi supernoova valguskõver.

I tüüpi supernoovad purskavad igat tüüpi galaktikates – spiraalsetes, elliptilistes, korrapäratutes ja on seotud tavaliste tähtedega, mille mass on Päikese suurusjärgus. Kuid nagu märgitud, ei tohiks sellised tähed plahvatada. Oma evolutsiooni viimases etapis on selline täht lühikest aega muutub punaseks hiiglaseks. Seejärel heidab see oma kesta maha, moodustades planetaarse udukogu, ja tähe asemele jääb selle heeliumi tuum valge kääbusena. Igal aastal moodustub meie galaktikas mitu planetaarset udukogu ja ainult umbes kord 100 aasta jooksul plahvatab I tüüpi supernoova.

Katsed seletada supernoova fenomeni tähe plahvatuse tagajärjel satuvad teatud raskustesse. Näiteks supernoovades püsib maksimaalne heledus umbes 1-2 päeva, samas kui V.S. Imshenniku arvutuste kohaselt. ja Nadezhina D.K. Kui põhijada tähed plahvatavad, ei tohiks maksimaalne heledus kesta kauem kui 20 minutit. Lisaks osutus arvutatud maksimaalne heledus vaadeldatust sadu kordi väiksemaks.

Peal kaasaegne lava Teadusuuringud hõlmavad plahvatavate tähtede mudelite ehitamist kõige võimsamate arvutite abil. Siiski ei ole veel õnnestunud konstrueerida mudelit, milles tähe järkjärguline areng tooks kaasa supernoova fenomeni tekke. Mõnikord sellise mudeli ehitamisel keskosa Tähele antakse kunstlikult plahvatusenergiat, misjärel analüüsitakse tähe kesta paisumise ja kuumenemise protsessi.

Massiivne täht peaks hakkama katastroofiliselt kokku tõmbuma (kokku kukkuma) pärast kõigi tuumaenergiaallikate reservide ammendamist. Selle tulemusena võib selle keskmesse tekkida neutrontäht. Eelmise sajandi 30ndatel tegid Baade ja Zwicky ettepaneku, et neutrontähe moodustumise protsess võib väliselt tunduda supernoova plahvatusena. Tõepoolest, neutrontähe tekkimise ajal vabaneb palju energiat, sest gravitatsioonienergia on suurusjärgus . Nii et saadud neutrontähe raadiusega ja massiga , kus on Päikese mass, on gravitatsioonienergia . Kuid see energia vabaneb peamiselt neutriinode kujul, mitte footonite ja suure energiaga osakeste kujul, nagu Baade ja Zwicky algselt eeldasid. sisse sisemised osad neutrontäht, kus tihedus on suurem kui neutriino keskmine vaba teekond on ainult neutrontähe raadius, s.o. . Seetõttu difundeeruvad neutriinod aeglaselt pinnale ega suuda tähe ümbrist eemaldada.

Tähtede kokkuvarisemise põhjal supernoovamudelite konstrueerimisel jääb selgusetuks küsimus, kas kollaps, s.o. Tähe sisse suunatud “plahvatus” muutub avakosmosesse suunatud plahvatuseks. Vaatamata arvutite oluliselt suurenenud arvutusvõimsusele viivad massiivse tähe kokkuvarisemise simulatsioonid alati sama tulemuseni: plahvatust ei toimu. Gravitatsioonijõud alistavad alati tähelt suunatud jõud ja täheldatakse ainult “vaikset kokkuvarisemist”. Nagu on märgitud "...ükski olemasolevatest mudelitest ei reprodutseeri kogu supernoova plahvatusega seotud nähtuste kompleksi ja sisaldab lihtsustusi."

I tüüpi supernoovade puhul oletatakse, et need on valge kääbuse kompaktse heeliumtähe neutrontäheks kokkuvarisemise tagajärg, mille mass on ületanud (Chandrasekhari piiri). Kui valge kääbus on osa tihedast kaksiksüsteemist, siis võib tema massi suurenemise põhjuseks olla kaastähest voolava aine kogunemine. Sellisel juhul muutub akretsiooniketas röntgenikiirguse allikaks. Chandra orbitaalobservatooriumi abil tehtud elliptilistest galaktikatest lähtuva röntgenikiirte tausta mõõtmised näitasid aga, et vaadeldud röntgenikiirguse voog on oodatust 30-50 korda väiksem. Seetõttu viitab see uuringu autorite Gilfanovi ja Bogdani sõnul supernoova päritolu hüpoteesi kasuks, mis põhineb kahe valge kääbuse ühinemisel massiga üle . Kuid valgete kääbuste lähedasi paare on teada vähe ja pole selge, kui laialt levinud nad on.

Olemasolevate raskuste tõttu supernoovade seletamisel väline ilming plahvatavate või kokkuvarisevate tähtede puhul on huvitav käsitleda supernoova nähtust kui planeedi neeldumise protsessi väikeses mustas augus. See auk võib olla kunstlikult loodud planeedile või see võib siseneda planeedile avakosmosest.

Nagu teada, iseloomustab musta auku teatud kriitiline raadius, mille Schwarzschild on saanud üldise relatiivsusteooria (GTR) võrrandite põhjal:

Kus on gravitatsioonikonstant, valguse kiirus, musta augu mass. Pinda, mis piirab ruumi piirkonda raadiusega, nimetatakse sündmuste horisondiks. Sündmushorisondil asuval osakesel pole võimalust minna “lõpmatusse”, sest gravitatsioonivälja ületades raiskab see täielikult oma energia.

Üldrelatiivsusteooria võrrandite lahenditest järeldub, et musta augu keskpunktis peab olema singulaarsus aegruumi meetrikas (singulaarsus). Schwarzschildi musta augu puhul on see lõpmatu punkt kõrge tihedusega asja.

Kui must auk puutub kokku ainega, hakkab see seda neelama ja oma massi suurendama, kuni kogu aine, näiteks planeet, tõmmatakse auku.

Mikroskoopilised mustad augud võivad tekkida otse planeedil, näiteks kiirendikatsete tulemusena, kus põrkuvad kokku suure energiaga osakesed. Hawkingi teooria kohaselt peaks mikroskoopiline must auk vaakumis aurustuma peaaegu silmapilkselt. Nende teoreetiliste järelduste kinnitamiseks pole aga veel eksperimentaalseid tulemusi. Samuti pole uuritud selliste ainest leitud aukude omadusi. Siin saavad nad ainet enda poole meelitada ja ümbritseda end ülitiheda aine kestaga. Võimalik, et must auk ei aurustu, vaid suurendab järk-järgult oma massi. Mustad augud võivad siseneda ainesse näiteks siis, kui kiirendatud osakeste kiir lööb vastu kiirendi või spetsiaalse sihtmärgi konstruktsioonielemente. Samuti on võimalik, et vaakumis elavad mikroskoopilised mustad augud piisavalt kaua, et lennata kiirte kokkupõrke kohast kiirenduskambri seinani. Pärast aukude sisenemist ainesse asetsevad need gravitatsiooniliselt planeedi keskpunkti suunas.

Kiirus, millega aine langeb sündmuste horisondis musta auku, on piiratud valguse kiirusega, seega on aine neeldumise kiirus võrdeline augu pindalaga. Plancki massi suurusjärgu suurusjärgu mikroskoopilise musta augu kasvuaeg ohtlike suurusteni on väikese pindala tõttu väga pikk ja mitu korda pikem kui planeetide vanus. Selliseid auke võib aga tekkida palju ja planeedi keskpunkti jõudes võivad need ühineda üheks massiivsemaks auguks, mis võib planeedile ohtu kujutada. Olgu seal esialgu eraldi olemasolevad mustad augud ja igaühel neist on pindala ja mass. Võttes arvesse (1), on nende kogupindala võrdne . Kui N auku on üheks sulanud, on kogu augu pindala võrdne . On näha, et esimesel ja teisel juhul suureneb aine imendumise kiirus mitu korda. Planeedi keskmes on praktiliselt punktipiirkond, kus gravitatsioonikiirendus on null. Kõik mustad augud kogunevad sellesse piirkonda järk-järgult ja need ühinevad vastastikuse külgetõmbe tõttu.

Mikroskoopilised mustad augud võivad tekkida ja loomulikult kui planeeti pommitavad kosmilised kiired. Võib oletada, et tsivilisatsioonid toodavad oma arengu mingil etapil musti auke, mille kogumass on kordades suurem kui nende mass, mis tekkis kosmiliste kiirte toimel. Selle tulemusena viib augu kasv planeedi keskel selle olemasolu lakkamiseni. Planeedile saab luua märkimisväärse massiga musta augu, et toota energiat ainsas reaktoris. Selliste seadmete projekte juba arutatakse. Teatav on ka sellise sündmuse tõenäosus, kui ümbritsevast kosmosest tabab planeeti piisavalt massiivne must auk.

Võite proovida leida kosmoses energia vabanemise protsesse, mis vastavad planeedi neeldumisele musta augu poolt. Kui sellised protsessid tegelikult toimuvad, võib see eelkõige viidata kaudselt teiste tsivilisatsioonide olemasolule.

Musta augu läheduses esinevate efektide kirjeldamiseks piisab mõnel juhul Newtoni teoorial põhineva lähenduse kasutamisest. Eriti Newtoni lähendusi kasutasid edukalt Shakura ja Sunyaev, aga ka Pringle ja Rees, et koostada musta augu aine akretsiooni mudelit.

Laiendame teooriat augu lähedal asuvale ruumipiirkonnale, kus langeva aine kiirus on lähedane valguse kiirusele, kuid erineb sellest siiski nii palju, et mitterelativistlikud lähendused viivad füüsikaliste suuruste õigete hinnanguteni. Et mitte arvestada aja dilatatsiooni mõju tugevas gravitatsiooniväljas, vaatleme sellega kaasnevas koordinaatsüsteemis aine langemise protsessi.

Kui massiga katsekeha visata massi ja raadiusega keha pinnalt vertikaalselt ülespoole, siis “põgenemiskiiruse” saab leida potentsiaalse ja kineetilise energia võrdsusest.

Siit punktist saame keha raadiuse, mis langeb kokku üldrelatiivsusteooria alusel saadud raadiusega (1). (2) järeldub, et Newtoni lähenduses on musta augu gravitatsioonipotentsiaal

Need. Kõigil mustadel aukudel on sama potentsiaal.

Tuleb märkida, et musta augu kohta pole veel ühest määratlust. Kui lähtuda Laplace'i definitsioonist musta augu kui nähtamatu objekti kohta, siis ühes tõlgenduses tähendab see seda, et pärast gravitatsioonipotentsiaalide erinevuse läbimist kaldub footoni energia ja selle sagedus nulli. Lisaks arvatakse, et footonil on gravitatsiooniline mass ja siis võrdsusest sellest järeldub, et mustale augule tuleks omistada gravitatsioonipotentsiaal. Kuna me käsitleme edaspidi aine auku langemise protsessi, siis lähtume sellest, et vastavalt punktile (3) on Newtoni lähenduse kasutamisel augu gravitatsioonipotentsiaal . See tähendab, et vaba langemise protsessis teatud massiga M musta auku tehakse tööd gravitatsiooniväljas

Mis muutub kineetiliseks energiaks ja sündmuste horisondi lähedal langemise kiirus läheneb valguse kiirusele. Osa sellest energiast saab muundada kiirguseks. Etteantud akretsioonikiiruse (massi juurdekasvu) korral määratakse elektromagnetilise kiirguse võimsus hästi tuntud väljendiga:

Kus on gravitatsioonienergia elektromagnetiliseks energiaks muundamise efektiivsust iseloomustav koefitsient. Seda koefitsienti kasutades saab arvesse võtta ka augu gravitatsioonipotentsiaalide erinevust erinevate lähenemisviiside kasutamisel.

On teada, et mittepöörleva Schwarzschildi musta augu jaoks, millel on sfääriliselt sümmeetriline aine sisselangemine. Väikesemahulise magnetvälja olemasolu tähe lähedal suurendab oluliselt gravitatsioonienergia (4) kiirguseks muundamise koefitsienti ( . Märkimisväärne energia vabanemine Schwarzschildi musta augu lähedal toimub ka akretsioonikettas, kus gaas liigub peaaegu mööda Kepleri tiirleb erineva nurkkiirusega.Erineval kaugusel asuvate gaasipiirkondade vahel tekib viskoosne hõõrdumine ja gaas kaotab orbiidi energia, liikudes madalamale orbiidile ja lähenedes mustale augule Viskoosse hõõrdumise tõttu kuumenenud gaas muutub elektromagnetilise ( Röntgenkiirgus) kiirgus.Kõige intensiivsem kiirgus tekib ketta alumisest servast, kus gaasi temperatuur on kõrgeim akretsioonikettaid iseloomustab gravitatsioonienergia muundamise koefitsient .

Kerr sai lahenduse vaakumis pöörleva musta augu üldrelatiivsusteooria võrranditele. Kerri must auk hõlmab ümbritsevat ruumi pöörlemisel (Lense-Thirringi efekt). Kui see pöörleb valguse maksimaalsel kiirusel, saavutatakse suurim gravitatsioonienergia muundamise koefitsient. Nii et akretsioonikettas, st. Kuni 42% langeva aine massist muundub kiirguseks. Kerri augu puhul muundatakse selle pöörlemise energia kiirgusenergiaks.

Seega võivad mustad augud teatud tingimustel väga tõhusalt muuta neisse langeva massi gravitatsioonienergia elektromagnetkiirguseks. Võrdluseks: ajal termotuumareaktsioonid Päikesel või vesinikupommi plahvatuse ajal.

Autori arvutused näitavad, et kui magnetväljaga planeet neeldub mustasse auku, siis vastavalt magnetvoo jäävuse seadusele tekib augus ülitugev dipoolmagnetväli. Mõned väljajooned sündmuste horisondi kohal asuvatel poolustel kõverduvad (joonis 2). Selle murdumise piirkonnas kogeb juhtiv aine, mis langeb musta auku, muutes järsult liikumissuunda, suurt kiirendust, mis on ligikaudu sama, kui aine põrkaks kokku tahke pinnaga. Selle tulemusena saab olulise osa energiast (4) muundada soojusenergiaks ja lõpuks kiirata ümbritsevasse ruumi.

Eelkõige räägib supernoova "planetaarse" päritolu kasuks järgmine: esialgne hinnang. Seejärel muudetakse planeedi massist (või kineetilisest energiast (4)) vastavalt punktile (5) väliseks kiirguseks. See tähendab, et supernoova valguse emissiooni vaadeldud energia suhtarvust vastab planeetide massidele, kus on Maa mass. Sellest lähtuvalt on planeetide masside vahemikus . Näeme, et väärtusi arvestades on planeetide masside vahemikus elu eksisteerimiseks üsna vastuvõetavad väärtused. Samas ei näi hea vastastikune vastavus elamiskõlblike planeetide masside ja supernoovakiirguse energiate vahel olevat juhuslik. See viitab sellele, et vähemalt teatud tüüpi supernoovad on "planetaarset" päritolu. Ülaltoodud hinnangud näitavad, et järgmistes arvutustes saame kasutada koefitsienti.

Saame teha ka teisi arvutusi, mis kinnitavad meie hüpoteesi. Jooniselt 1 on näha, et I tüüpi supernoova valguskõver saavutab maksimumi ligikaudu 25 päeva pärast puhangu vaatlemise algust. Lisaks saame selles töös arvutustega maksimaalse heleduse saavutamise aja ja arvutame ka supernoova kiirgusvõimsuse.

Kuna väikesesse musta auku voolava aine kiirust piirab valguse kiirus, pikeneb planeedi neeldumisprotsess mustas augus ajas. Tähefüüsikast on teada, et mustale augule eelnev tähe viimane stabiilne konfiguratsioon on neutrontäht, mille stabiilsuse tagab peamiselt neutronitest koosneva degenereerunud fermioongaasi rõhk. Järelikult on meie planeedi sees asuva kompaktse musta augu sündmuste horisondi lähedal planeedi tugevalt kokkusurutud aine neutronvedelik. Veelgi enam, nagu autori hinnangud on näidanud, on neutronite kihi paksus sündmuse horisondi kohal võrdse auku massi korral umbes 24 mm. Vaatleme nüüd protsessi, mille käigus neutronvedelik voolab väikeste mõõtmetega objekti. Võttes arvesse (4), arvutame seose põhjal esmalt sündmuste horisondi lähedal langeva aine võimaliku temperatuuri

Kus on Boltzmanni konstant, neutroni ülejäänud mass. Punktist (6) leiame neutronite temperatuuri. See sobib hästi Shvartsmani saadud tulemustega. Arvestades gaasi vaba langemise protsessi musta auku, jõudis ta järeldusele, et adiabaatilise kokkusurumise protsessi käigus saavutatav temperatuur vastab suurusjärgus kukkumise kineetilisele energiale ja võib ulatuda .

Selleks, et langeva neutronvedeliku kineetiline energia muutuks soojusenergiaks, peab augu lähedal olev aine läbima suure kiirenduse. Nagu juba märgitud, võib see meie puhul ilmneda magnetvälja erilise struktuuri tõttu sündmuste horisondi lähedal, kus väljajooned kogevad järsku katkemist (joonis 2).

Huvitav on hinnata augu magnetvälja tegelikku suurust. Nagu teada, on Maal märkimisväärne dipoolmagnetväli. Planeedi poolustel on induktsioonivektor suunatud vertikaalselt ja sellel on moodul magnetmoment dipool Päikesesüsteemis on tugeva magnetväljaga ka Jupiter, Saturn, Uraan ja Neptuun. Aeglaselt pöörlev Veenus (tiirlemisperiood 243 päeva), suuruselt sarnane Maaga ja sisemine struktuur, ei oma oma magnetvälja. Ilmselt on üsna suurte ja kiiresti pöörlevate planeetide puhul dipoolmagnetvälja olemasolu tavaline nähtus. Olemasolevate ideede kohaselt tekib Maa magnetväli elektrivoolude voolu tõttu kõrge juhtivusega südamikus. Olemasolevate uurimistulemuste kohaselt on Maal tahke sisetuum raadiusega , mis koosneb puhastest metallidest (raud nikli lisandiga). Samuti on vedel välissüdamik, mis arvatavasti koosneb rauast, mis on segatud mittemetallidega (väävel või räni). Välimine tuum algab umbes . Mõnede arvutuste kohaselt asub tsoon, kus asuvad peamised magnetvälja allikad, planeedi keskpunktist kaugel, siin on Maa keskmine raadius. Maa tuuma juhtivus on selline, et aine voolamise ajal kandub aine poolt magnetväli praktiliselt libisemata (“sisse külmumise” nähtus).

Must auk on äärmiselt tihe objekt, nii et mõne aja pärast laskub see planeedi sügavatesse osadesse ja jõuab oma keskmesse, kus see võib ühineda teiste aukudega. Kuna kasvav must auk pärib planeedi nurkimpulsi, on mõlema keha pöörlemisteljed paralleelsed (selles artiklis jätame augu pöörlemise tähelepanuta). Selle paigutuse korral tõmmatakse "sisse külmunud" efekti tõttu magnetväli kollapsi ajal musta augu poole ühtlaselt, igast küljest ja see moodustab oma dipoolmagnetvälja, mille poolused on pöörlemisteljel ( teooria lubab mustal augul olla magnetlaeng). Under magnetlaeng teooria eeldab ühte magnetpoolustest. Musta auku ümbritsev neutronvedelik peaks oma kõrge juhtivuse tõttu ka magnetvälja "külmutama". Seega on Harrisoni ja Wheeleri arvutuste kohaselt neutrontähtedes üsna palju voolukandjaid, elektronide, prootonite ja neutronite kontsentratsioonid on korrelatsioonis nagu . Tänapäevaste vaatlusmeetodite abil on kindlaks tehtud, et neutrontähed sisaldavad induktsiooniga dipoolmagnetvälju. On üldtunnustatud, et need väljad päritakse kokkuvarisemise ajal eelkäijatähtedelt "sisse külmumise" efekti tõttu.

Oma magnetväljaga mustade aukude võimalust kinnitavad tegelikult Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) Integral satelliidile paigaldatud teleskoobi Ibis abil tehtud vaatlused. Uurimine kosmoseobjekt Cygnus X-1, mis on üks musta augu tiitli kandidaate, paljastas seda objekti ümbritsevast raadiusega piirkonnast lähtuva kiirguse polarisatsiooni. Uuringu autorite sõnul on täheldatud polarisatsioon selle musta augu enda magnetvälja olemasolu tagajärg.

Pärast galaktikate keskmes asuva 76 ülimassiivse musta augu uurimist uurisid USA riikliku labori teadlased. Energeetikaosakonna Lawrence Berkeley riiklik labor ja Bonnis asuv Max Plancki raadioastronoomia instituut jõudsid järeldusele, et neil on ülitugevad magnetväljad, mille tugevus on võrreldav gravitatsiooni mõjuga sündmuste horisondi lähedal asuvale ainele.

Sissekülmumise nähtus toob kaasa asjaolu, et planeedi tuuma kokkuvarisemise ajal koondub selle dipoolmagnetväli järk-järgult musta augu lähedusse kompaktse dipoolina, mille poolused asuvad pöörlemisteljel. Kui väli moodustub, on täidetud magnetvoo jäävuse seadus:

Kus on keskmine magnetvälja induktsioon planeedi tuumas, tuuma selle piirkonna ristlõikepindala, kus põhiväli tekib, magnetvälja induktsioon musta augu poolusel, musta augu magnetpoolus. Kasutades vastavaid ala raadiusi, saab võrdsuse (7) ümber kirjutada kujule

Olemasolevate arvutuste põhjal võime eeldada, et . Geofüüsikud nõustuvad tavaliselt, et südamikus on keskmine välja induktsioon . Vastavalt (1) oleks musta augu raadius massi korral . Seetõttu võime aktsepteerida augu magnetpooluse raadiust (ligikaudu sama raadiuse väärtuse saame hiljem iseseisvalt). Selle tulemusena saame hinnangu magnetvälja induktsiooni kohta augu poolustel. See väli on ligikaudu miljon korda suurem kui neutrontähtede pooluste väli. Sel juhul on musta augu vahetus läheduses väljatugevus mõnevõrra väiksem, sest Dipoolväli muutub vastavalt seadusele radiaalkoordinaadi muutumisel.

Samuti on huvitav hinnata musta augu lähedal asuva magnetvälja mahulist energiatihedust teadaoleva seose põhjal:

Kus on magnetkonstant? Lihtne on arvutada, et pooluste lähedal , . Peame võrdlema saadud väärtust sissevoolava aine kineetilise energia mahutihedusega

Kus, aga kõigepealt peame määrama aine tiheduse.

On teada, et piirava neutrontähe keskpunkti lähedal jõuab neutronvedeliku tihedus maksimaalne väärtus tähe raadiusega umbes 10 km ja massiga kuni 2,5 päikeselist (Oppenheimeri-Volkovi piir). Neutrontähe massi edasise kasvuga () ei suuda fermioongaasi rõhk enam pidurdada gravitatsioonist tingitud rõhu suurenemist ja selle keskel hakkab kasvama must auk. Seega peaks planeedi sees oma gravitatsiooniga kasvav must auk tekitama enda lähedal rõhu, mis on ligikaudu võrdne rõhuga lõpliku neutrontähe keskpunktis; vastavalt sellele peaks aine tihedus olema umbes

Asendades avaldisesse (10) tihedus , saame hinnangu puistetiheduse neutronvedeliku kineetiline energia. See on rohkem kui suurusjärgu võrra väiksem kui varem arvutatud magnetvälja mahuline energiatihedus (9). Seetõttu on musta augu läheduses tingimus täidetud. On teada, et tugeval magnetväljal on juhtiva aine akretsiooni protsessile oluline mõju. Kui magnetväli takistab juhtiva aine liikumist üle jõujoonte. Aine liikumine saab võimalikuks peaaegu ainult magnetvälja suunas. Kui proovite magnetvälja jooni üksteisele lähemale tuua, tekib vasturõhk ja kui proovite neid painutada, on rõhk kaks korda suurem: . Väljaga risti olevas suunas saab aine välja lekkida ainult väga aeglaselt. Selle tulemusena liigub aine peaaegu eranditult mööda jõujooni magnetpooluste suunas ja voolab siin kahe kitsa vooluna tähte. Eelkõige neutrontähtede puhul põhjustab see magnetpoolustel kahe kuuma punkti teket ja röntgenpulsari efekti ilmnemist. .

Suurematel tihedustel on nukleonide Fermi energia juba nii kõrge, et nende poolt moodustatud "gaas" käitub tegelikult nagu kiirgus. Rõhu ja tiheduse määrab suurel määral osakeste kineetilise energia massiekvivalent ja nende vahel on sama seos, mis footongaasi puhul: .

Tähtsat rolli kitsaste ainevoogude tekkimisel tähe pooluste lähedal mängib Bernoulli efekt, mis teatavasti viib selleni, et kiirusega liikuvas vedelikuvoolus väheneb rõhk summa (meie puhul). Nagu eespool märgitud, on rõhk puhkeolekus võrdne . On näha, et Bernoulli efekti tõttu väheneb rõhk voolus oluliselt. Seda kompenseerib magnetvälja rõhk, mis on suunatud nii, et see takistab jõujoonte lähenemist üksteisele. Selle tulemusena surutakse magnetväli kitsaks silindriks (toruks) ja see toimib juhtiva vedeliku voolu omamoodi juhina. Kuna toru sees olev aine langeb vabalt, on torus oleva vedelikusamba hüdrostaatiline rõhk null. Rõhk toimib ainult toru ümbritseva aine küljelt. Sel juhul on rõhkude vahel seos:

kus on magnetvälja induktsioon torus, rõhk väljaspool toru. Eeldasime, et see surve on võrdne. Selle tulemusena saame punktist (11) võrdsuse:

Seega, kl välja induktsioon toru sees. Varem saime Maaga sarnase planeedi magnetvoo säilimise põhjal sõltumatult punktist (8), et välja induktsioon musta augu poolustel on . Väljade suurusjärkude kokkulangevus viitab sellele, et planeedi tegelik väli on täiesti piisav magnettorude tekkeks augu poolustel, mille välja rahuldab (11) ja neis sisalduvad kitsad ainevood ning see kokkusattumus ei tundu olevat juhuslik.

Musta augu lähedal on ülitugev magnetväli kõrge tihedusega, mille võib leida seosest . Eespool arvutatud pooluste välja induktsiooni väärtusega saame ja vastavalt . On näha, et pooluste magnetväli on ligikaudu võrdne ümbritseva neutronvedelikuga.

Vaatleme üksikasjalikumalt kahe kuuma punkti tekkimise põhjustel musta augu poolustel. Nagu juba märgitud, võib see seisneda magnetvälja spetsiifilises struktuuris torude alumises osas. Selline struktuur tekib tänu sellele, et planeedi magnetvälja jooned lähenevad mustale augule erinevates piirkondades erineva kiirusega. Kujutagem ette, et algselt on august eemal olevad planeedi magnetvälja jõujooned sirgjoonelised ja paralleelsed augu pöörlemisteljega (joonis 2). Sel juhul on augu magnetväli juba saavutanud sellise suuruse, et aine langemine toimub peamiselt pooluste piirkonnas. Seetõttu läheneb vaatlusalune, asjasse tardunud väljajoon pooluste piirkonnas kiiremini augule kui ekvatoriaalpiirkonnas. Selle tulemusena moodustub mustas augus magnetvälja struktuur nii, et osa selle jõujoontest magnettoru põhjas, sündmuste horisondi lähedal, kogeb peaaegu nurga all olevat painutust ja seejärel kalduvad jõujooned külgedele. torust, minnes ümber augu. Kuna magnetväli takistab juhtiva aine liikumist üle jõujoonte, siis nende purunemise piirkonnas muudab langev aine järsult oma liikumissuunda ja kogeb suurt kiirendust, mis on ligikaudu sama, nagu oleks ta kokku põrganud tahke pind. Tänu sellele muudetakse oluline osa kineetilisest energiast (4) soojusenergiaks ja poolustele tekivad kompaktsed kuumad punktid, mille läbimõõt on ligikaudu võrdne läbimõõduga magnettoru. Eelkõige võib soojuse eraldumise põhjuseks olla suure kiirendusega liikuvate laetud osakeste tugev elektromagnetkiirgus, aga ka turbulentsi ilmnemine aine liikumises.


Riis. 2. Musta augu (sfääri) magnetvälja moodustumise skeem planeedi magnetvälja järkjärgulise hõivamise teel. Lühikesed nooled näitavad magnetvälja kaasava juhtiva aine voolu suunda.

Neutriinokiirgusel on suur tähtsus soojusenergia ülekandmisel kuumast kohast ümbritsevasse ainesse. Sellest kõrgemal temperatuuril suureneb neutriinokiirguse võimsus kiiresti. Niisiis muundatakse vastloodud neutrontähe keskosas neutriinoenergia gravitatsioonienergiast saadavaks soojusenergiaks.

Hindame neutriino keskmise vaba tee. Nõrga interaktsiooni ristlõike suurusjärk on , kus on protsessi iseloomulik energia. Siin , Fermi konstant. Arvutustes on osakeste energiat mugav väljendada MeV-des. Osakeste iseloomulik energia kuuma punkti piirkonnas. Meie puhul energeetikas siit . Neutriino keskmine vaba tee, kus on osakeste kontsentratsioon keskkonnas, mille kaudu neutriinod liiguvad. Oletame, et keskkond koosneb ainult nukleonitest, siis , kus on nukleoni ülejäänud mass, on relativistlik lisand nukleoni massile. Selle tulemusena leiame, et millal neutriino tähendab vaba teed. Tänu sellele, et neutriinod liiguvad valguse kiirusel, lahkub soojusenergia kiiresti magnettorust väljaspool asuvast kuumast kohast ja materjal kuumeneb sündmuste horisondi kohal raadiuses, mis on võrdne . Väljaspool toru on magnetvälja põikkomponendi olemasolu tõttu langeva aine kiirus väga väike. See "säästab" suurema osa soojusenergiast auku kukkumast. Kuumutatud ja seetõttu vähem tihe aine torust väljas hakkab kohe Archimedese jõu toimel üles hõljuma ning magnettoru välisserva mööda tekib ilmselt vastupidine kuuma aine vool. Ujuv aine paisub ja jahtub ning see vähendab neutriinokiirgusest tulenevaid kadusid välisruumi. Neutronvedeliku kõrge soojusjuhtivus, milles osakesed koos liiguvad relativistlikud kiirused. Tuleb märkida, et kui see oleks kordades suurem, läheks märkimisväärne osa kohapeal neutriinode kujul vabanevast energiast vabalt kosmosesse ja vastavalt sellele oleks ümbritseva aine kuumutamine vähem efektiivne. Vastupidi, kui see oleks palju väiksem kui toru raadius, langeks märkimisväärne osa vabanenud soojusest musta auku. Kuid sellel on täpselt tähendus, mille korral auk muutub gravitatsioonienergia (4) efektiivseks muunduriks soojusenergiaks.

Ujuv gaasimull, mille suurus suureneb, tekitab planeedi sees suure ülerõhu, mis lõpuks põhjustab sisemine tuum vahevöö purunemised ja kuumade gaasijugade eraldumine planeedilt. Üksikud kehad võivad gaaside abil planeedilt välja paiskuda ja tagasi selle pinnale kukkuda. Nende kehade pind võib olla väga kuum ja aurustuda, kiirgades nii optilises kui ka röntgenikiirguses. Madala soojusjuhtivuse tõttu kivid soojusenergia tungib aeglaselt kehade siseosadesse ja nende aurustumine toimub ainult pinnalt, mistõttu suurimad neist võivad eksisteerida üsna pikka aega ja eraldada energiat kiirguse kujul. Järgnev fakt annab aimu soojuse tungimise kiirusest kivimiproovidesse. Temperatuuri ühtlustamise iseloomulik aeg tasase kivimikihi pindade vahel, mille paksus on võrdeline . Nii, üheks päevaks ja aastaks. Kuuma materjali pideva eraldumise tõttu planeedi soolestikust saab selle pinna temperatuuri pikka aega hoida kõrge tase. Arvutused on näidanud, et supernoova vaadeldava maksimaalse heleduse tagamiseks peaks see temperatuur olema umbes 14 miljonit kraadi. Peamine osa planeedi mahust võib püsida suhteliselt külmana üsna pikka aega.

Kooskõlas punktiga (4) on kuuma punkti piirkonnas olevate footonite energia suurusjärgus pool nukleoni puhkeenergiast ja soojuskiirguse footonite sagedus jääb gammakiirguse vahemikku. Kui aktsepteerida, et saadud kuumades punktides muundatakse kineetiline energia (4) soojusenergiaks, siis vastab see väärtusele =0,4. Artikli alguses näidati, et ligikaudu see koefitsient tuleneb planeetide tegelikest massidest ja supernoovade kogukiirguse vaadeldud energiatest. Planeedi pinnale jõudes läheb täppidest tulev soojusenergia lõpuks kiirguse kujul "lõpmatuseni". Nagu juba märgitud, võivad kuuma gaasi joad, mis tungivad läbi planeedi keha ja pääsevad ümbritsevasse ruumi, omada suurt tähtsust soojuse ülekandmisel mustast august planeedi pinnale. Need gaasid paiskavad planeedi pinnale ka kuumi kivitükke. Selle tulemusena on planeedi pinnalt väljuva kiirguse koguvoog võrdne kuumadest punktidest lähtuva kiirgusvooga. Otse koha lähedal asuv vaatleja saab teadaoleva seose põhjal arvutada täppide efektiivse pindala:

Kus on kahe täpi summaarne kiirgusvõimsus, täppide kogupindala, Stefan-Boltzmanni konstant ja täppide temperatuur. "Lõpmatuses" asuv vaatleja peab aga laikude pindala arvutamisel arvestama ka aja dilatatsiooni mõjuga.

On teada, et lõpmata kaugel asuva vaatleja puhul on ajavahemik pikem kui aukust lühikese vahemaa kaugusel asuva vaatleja puhul:


Saate sisestada tingimusliku üleminekukoefitsiendi ühest võrdlussüsteemist teise. Kuna kuum koht asub sündmuste horisondi lähedal, võime eeldada, et see asub vahemikus , siis (14) saame vastavate väärtuste vahemiku. Kaugvaatleja jaoks on laikude kiirgusvõimsus kordades väiksem, sest . Olgu kaugvaatleja poolt registreeritud supernoova kiirguse tippvõimsus võrdne . Seejärel vastavalt punktidele (13) ja (14) on punktiga seotud võrdluskaadris täppide kiirguse tippvõimsus . Sellest lähtuvalt saame täppide alade jaoks kaugemalt tugiraamilt liikuvale kaadrile üleminekul .

Supernoova tüüpilise kiirgusvõimsuse maksimaalse heledusega saab leida töös avaldatud tabeli 1 andmete põhjal, mis kajastavad 22 ekstragalaktilise supernoova füüsikalisi omadusi. Tabelist 1 on selge, et esitatud 22 ekstragalaktilise supernoova hulgast moodustavad 20 üsna homogeense objektide rühma, mille heleduse tõusuaja keskmine väärtus on 20,2 päeva standardhälbega . Oluliselt välja kukkumas üldine muster supernoovad 1961v ja 1909a võib vaatlusest välja jätta. Tabelist 1 järeldub, et 20 ülejäänud objektist on maksimaalse heledusega ühe objekti absoluutsuurus –18, seitsme objekti –19, kaheksa objekti –20 ja nelja objekti –21. Päikese absoluutne bolomeetriline suurus on võrdne kiirgusvõimsusega. Suhe kiirgusvoo tiheduse E ja tähesuuruste vahel on teada:

Tähtede absoluutsuurustele liikudes eeldatakse, et kus on astronoomias aktsepteeritud standardkaugus, tähe kiirgusvõimsus. See annab meile seose kahe objekti kiirgusvõimsuste vahel:

Kus,. Järelikult vastavad ülaltoodud supernoovade absoluutsuurused: kiirguse tippvõimsustele. Keskmise väärtuse hindamiseks on sel juhul soovitatav kasutada mediaani. Selle tulemusena saame, et kaugvaatlejaga seotud võrdlusraamis on 20 supernoova valimi keskmine tippvõimsuse väärtus . Seda väärtust kasutades leiame punktist (13), et kaugvaatleja seisukohast on kahe kiirgava punkti kogupindala . Täpi lähedal asuva vaatleja puhul aga keskmine kiirgusvõimsus ja vastavalt kahe punkti kogupindala. Eelkõige siis, kui saame vastavalt ühe koha pindala ja selle raadiuse, s.o. on umbes 1 mm.

Tabel 1

Supernoova tähistus Tüüp ja klass Heleduse tõusu aeg, päevad Maksimaalne läige, m Ema galaktika
Vaadake minu ülevust Absoluutne väärtus Nimetus, NGC Tüüp Näiv suurusjärk, m
1885a I.16 23 5 -19 224 Sb 4
1895b I.7 18 8 -21 5253 S0 11
1972e I.9 19 8 -21 5253 S0 11
1937c I.11 21 8 -20 IC4182 I 14
1954a I.12 21 9 -21 4214 I 10
1920a I.5 16 11 -19 2608 SBc 13
1921c I.6 17 11 -20 3184 Sc 10
1961 h I.8 19 11 -20 4564 E 12
1962 m II.4 20 11 -18 1313 SBc 11
1966j I.5 16 11 -19 3198 Sc 11
1939b I.17 24 12 -19 4621 E 11
1960f I.8 19 11 -21 4496 Sc 13
1960r I.8 19 12 -20 4382 S0 10
1961v II.10 110 12 -18 1058 Sb 12
1963i I.14 22 12 -19 4178 Sc 13
1971i I.12 21 12 -19 5055 Sb 9
1974 g I.8 19 12 -19 4414 Sc 11
1909a II.2 8 12 -18 5457 Sc 9
1979c II.5 25 12 -20 4321 Sc 11
1980k II.5 25 12 -20 6946 Sc 10
1980n I.10 20 12 -20 1316 E 10
1981b I.9 19 12 -20 4536 Sb 11

Ülaltoodud hinnang on hästi kooskõlas meie eeldusega, et primaarne kiirgus pärineb kahest kompaktsest kuumast punktist, mis asuvad umbes 10 mm raadiusega objekti poolustel ja on veel üks kinnitus, et tõenäoliselt on tegemist musta auguga, mis neelab. planeet. Varem leidsime planeedi magnetvoo jäävuse seaduse (8) põhjal, et kui magnetvälja induktsioon augu poolustel on ligikaudu . Samas tuleneb (12)-st sõltumatult, et väljatugevus augu poolustel on umbes . Seega seosed (8), (12) ja (13) viivad vastastikku järjekindlate tulemusteni, mida võib pidada teooria õigsuse märgiks.

(12) järeldub, et magnetvälja induktsioon torudes musta augu pooluste juures on konstantne väärtus. Seetõttu suureneb planeedi magnetvoo järkjärguline neeldumine musta auku poolt torus oleva magnetvoo suurenemine selle ristlõikepinna suurenemise tõttu. See toob kaasa kuuma punkti pindala proportsionaalse suurenemise ja selle tulemusena supernoova kiirgusvõimsuse suurenemise vastavalt punktile (13).

Päikeselaikude esmane kiirgus, mis on gammakiirte ja neutriinode voog, soojendab ainet päikeselaikude läheduses, põhjustades sellest ka footonite kiirgamist. kõrged energiad ja neutriinod. Neutriinodel on suurim läbitungimisvõime, kuid aines hajuv elektromagnetkiirgus eemaldub mustast august järk-järgult. Sel juhul kogeb kiirgus teadaolevat gravitatsioonilist punanihet, mis on aja laienemise otsene tagajärg:

kus on lainepikkus musta augu lähedal selle keskpunktist eemal ja lainepikkus "lõpmatus". Eelkõige juures , punanihe . Olemasoleva vaatenurga kohaselt on gravitatsiooniline punanihe vaid erineva ajakiiruse tagajärg erinevad punktid ebahomogeenne gravitatsiooniväli. Kiirguse (footonite) energia gravitatsiooniväljas tõustes ei muutu. Meie puhul tähendab see, et osa (13) kiirgusenergiast säilib, kui me mustast august eemaldume. Vastavalt punktile (14) muudetakse ajaperiood pikemaks segmendiks, mis väljendub supernoova kiirguse võimsuse vähenemises välisvaatleja vaatenurgast. Kuid samal ajal pikeneb supernoova hõõgumise kestus sama palju kordi. Gravitatsiooniline punanihe ei muuda musta augu lähedusest lähtuva kiirguse koguenergiat. Selle vastuvõtmise protsess välisvaatleja poolt pikeneb ajaliselt ainult K korda. Footonite kohta öeldu peaks kehtima ka neutriinode gravitatsioonilise punanihke kohta, millel on sarnaselt footonitega võrdne nulliga puhkemass ja liikuda valguse kiirusel.

Nagu juba märgitud, asub must auk planeedi keskosas. Sel juhul on selle läheduses võimalik kõrge rõhu ja kõrge temperatuuriga gaasiga täidetud õõnsus. Mingil ajahetkel jõuab gaasirõhk kriitilise piirini ja planeedi kehasse tekivad sügavad praod, mille kaudu gaas välja pääseb. Plasma esimese suurima osa plahvatusohtlik väljapaiskumine temperatuuriga võib tekitada gammakiirguse (lainepikkuse) purske ). Sellised pursked on tegelikult olemas ja avastatud on nende tihe seos supernoovadega. Kaugele kosmosesse, sh. ja väljaspool tähe planeedisüsteemi võivad planeedi süvaaine üksikud killud ja sulakillud samuti välja paiskuda, muutudes hiljem raud- ja kivimeteoriitideks ja asteroidideks. Pärast seda jätkub kuuma gaasi väljavool ja planeedi ümber hakkab moodustuma gaasipilv, mille suurus suureneb järk-järgult.

I tüüpi supernoovade spektrites tuvastatakse pärast maksimaalse heleduse läbimist palju jooni, mis kattuvad üksteisega, mis tekitab raskusi nende tuvastamisel. Kuid sellegipoolest tuvastati mõned jooned. Need osutusid Ca, Mg, Fe, Si, O ioniseeritud aatomiteks, mis on teadaolevalt laialt levinud kivistel planeetidel nagu Maa. Iseloomulik on see, et I tüüpi supernoovade spekter ei sisalda vesinikku. See võib rääkida primaarse gaasipilve mittetähelise (planetaarse) päritolu kasuks.

Autori hinnangud näitasid, et kui umbes planeedi mass aurustub, muutub gaasipilv röntgenikiirgusele läbipaistmatuks. See kiirgus tuleb pilve keskosast, mille raadius on planeedi raadiuse suurusjärgus ja mille pinnatemperatuur on umbes 14 miljonit Kelvinit. See temperatuur tuleneb teadaolevast seosest. Siin eeldatakse, et vastavalt vaatlusandmetele on planeedi supernoova tippkiirgusvõimsus võrdne . Energia eraldub kosmosesse optilises vahemikus gaasipilve väliskest (fotosfäär). Maksimaalse heleduse korral peaks ülaltoodud valemi järgi arvutatud fotosfääri raadius olema umbes 34 A.u. vaatlustest teadaoleval pinnatemperatuuril.

Nüüd oleme jõudnud lähedale selliste supernoova omaduste arvutamisele nagu kiirgusvõimsus ja aeg maksimaalse heleduse saavutamiseks. Eespool jõudsime järeldusele, et neutronvedelik voolab musta auku kahe koonuse kujul, mis pooluste lähedal näevad välja nagu kitsad magnettorudesse suletud joad. Sel juhul moodustub toru musta auguga kokkupuute lähedal kuum koht, mille läbimõõt on ligikaudu võrdne toru läbimõõduga. Selle kohaselt kogu elementaarmaht torude põhjas

Kus S on kahe kuuma punkti pindala, radiaalne koordinaat. Vastavalt sellele elementaarmass torudes

Kus on sissevoolava aine tihedus. Asendame , kus on aine kiiruse vertikaalkomponent. Siis on elementaarmass:

(5) ja (20) järeldub, et nende võrdlusraami kahe punkti kogukiirgusvõimsus

Selle valemiga arvutustes võime eeldada, et . Sel juhul on teiste parameetrite väärtused 0,4, aine tihedus otse koha kohal , kahe täpi pindala , kus ja K = 10. Selle tulemusena saame . Nüüd, tuginedes supernoovade valguse emissiooni tegelikule keskmisele tippvõimsusele, leiame iseseisval viisil täppide emissioonivõimsuse. On näha, et see langeb praktiliselt kokku (21-st) saadud teoreetilise väärtusega. Pange tähele, et seos ja vahel ei sõltu K-st, sest . Väärtuste head kokkusobivust võib pidada teooria õigsuse tugevaks kinnituseks. Sellest tulenevat suhteliselt väikest lahknevust võimsuste ja eriti vahel võib seletada teatud ebakindlusega sellistes parameetrites nagu ja .

Võib oletada, et planeet kaotab umbes 30% oma massist kuuma gaasipilve tekke tõttu. Lisaks kaob = 0,4 juures 40% planeedi ülejäänud massist valguskiirguse kujul. Pealegi on kõige nõrgemate ja võimsamate supernoovade puhul valguskiirguse koguenergia . Võttes arvesse mõlemat massikadu, leiame, et algsete planeetide masside ulatus on . On üldtunnustatud seisukoht, et planeedi elujõulisuse tingimus nõuab, et selle mass ei satuks massidega “Neptuuni” piirkonda. Neptuunidel on ülitihe atmosfäär ja orkaanijõulised tuuled ja neid peetakse elu evolutsiooni jaoks sobimatuks. Seega ülemine massi väärtus elamiskõlbulik planeetüsna kooskõlas sellega piirtingimus. Massi väiksem väärtus ei erine liiga palju Maa massist, seega on selline planeet ilmselt võimeline pikka aega säilitama üsna tihedat atmosfääri ja omama samal ajal magnituudiga sarnast magnetvälja. maa väli. Seega täheldati keskmine Supernoovade tippvõimsus peaks vastama planeedile, mille mass on umbes . Nüüd on meil kõik lähteandmed supernoova heleduse tõusuaja arvutamiseks.

Kui must auk kasvab, suureneb täppe läbiv kinnijäänud magnetvoog. Kuna magnetvoo induktsioon torus on , siis toru ristlõike läbiva magnetvoo suurenemisega suureneb täpi pindala proportsionaalselt, mis omakorda toob kaasa supernoova heleduse suurenemise. Täheldati, et ligikaudu pool supernoova valgusenergiast vabaneb heleduse suurenemise staadiumis ja teine ​​pool kõvera languse staadiumis. Eelkõige on seda näha joonisel 1. Pärast maksimumi ületamist, mis kestab 1-2 päeva, langeb heledus kiiresti tähesuurusteni, s.t. õigel ajal. Pärast seda algab eksponentsiaalne langus. Kuid I tüüpi supernoovade heleduse langus on tavaliselt rohkem kui 10 korda pikem kui heleduse tõus. Meie mudelis genereeritakse kogu supernoova energia langeva aine gravitatsioonienergiast (4). Sellest järeldub, et piirkonnas, kus heledus tõuseb, neelab must auk ligikaudu poole planeedi massist ja teise poole kõvera langusfaasis. See tähendab, et olles hõivanud poole planeedi massist, haarab must auk peaaegu kogu planeedi magnetvoo ja toru ristlõikepindala ei kasva. Kuna augu dipoolmagnetvälja (nagu ka planeetidel) hoiab rõngavool, siis selle voolu järkjärgulise nõrgenemisega magnetvoog väheneb ja vastavalt väheneb ka toru ristlõikepindala, mis viib supernoova heleduse vähenemisele. Toru ümbritsev rõngasvool võib mõningase lähendusega olla kujutatud toruna induktiivsusega L ja c aktiivne vastupanu R. Sellises suletud vooluringis toimub voolu nõrgenemine vastavalt tuntud eksponentsiaalseadusele:

kus on algvoolu suurus (meie puhul at ).

Tuleb märkida, et supernoova valguskõvera languspiirkonnas energia vabanemise põhjus on endiselt lahendamata probleem. I tüüpi supernoovade kõvera sujuva languse lõiku (joonis 1) iseloomustab suur sarnasus. Kiirgusvõimsust lagunemise ajal kirjeldab hästi eksponentsiaalne:

Kus on kõigi I tüüpi supernoovade päevad. See lihtne sõltuvus viiakse läbi kuni supernoovavaatluste lõpuni. 1972. aastal galaktikas NGC 5253 purskanud supernoovas täheldati 700 päeva pikkust lagunemise rekordilist kestust. Selle kõvera lõigu selgitamiseks esitas rühm Ameerika astronoome (Baade jt) 1956. aastal hüpoteesi, mille kohaselt energia vabanemine languslõigus toimub California-254 tuumade radioaktiivse lagunemise tõttu. isotoop, mille poolestusaeg on 55 päeva, mis vastab ligikaudu eksponendi väärtusele. Selleks on aga vaja ebareaalselt palju seda haruldast isotoopi. Raskused tekivad ka kasutamisel radioaktiivne isotoop nikkel-56, mis laguneb poolväärtusajaga 6,1 päeva, muutub radioaktiivseks koobaltiks-56, mis laguneb poolestusajaga 77 päeva, moodustades stabiilse isotoobi raud-56. Märkimisväärne probleem sellel seletuse teel on ioniseeritud koobalti tugevate joonte puudumine I tüüpi supernoovade spektrites pärast nende heleduse maksimumi läbimist.

Meie mudelis on supernoova kiirgusvõimsuse eksponentsiaalne vähenemine seletatav ringvoolu väärtuse eksponentsiaalse vähenemisega (22), kuna . Kus päevadel. Kumerat lõiku joonisel 1 (tähistatud tähega ) saab tõlgendada järgmiselt. Maksimaalse heleduse korral püüab must auk jätkuvalt planeedi magnetvoogu, kuid magnetvoo suurenemine on juba võrdne selle kadumisega rõnga voolu nõrgenemise tõttu. Kui kõvera kumer osa väheneb, neelduvad planeedi magnetvälja jäänused. Ja lõpuks, pärast lõigu läbimist, peatub magnetvoo vool musta auku täielikult ja algab eksponentsiaalne langus, mis on tingitud toru ümber ringleva rõngasvoolu nõrgenemisest.

Kuna magnetvood musta augu lõuna- ja põhjapooluste torudes on võrdsed, siis vaatleme magnetvälja kinnipüüdmise protsessi planeedi ühes poolkeras oleva augu poolt. Valime planeedi keskosas palli, mille raadius ja keskmine magnetvälja induktsioon selle sees on võrdne . Siis on vektoriga risti läbiva kuuli ristlõikepindala läbiv magnetvoog:

kus on lõigu raadius. Pärast diferentseerimist jõuame võrrandini:

Ühe poolkera mass koos raadiuse ja co keskmise tihedusega ained:

Siit tuleneb ka erinevuste seos:

Alates (25) ja (27) saame:

Viimane avaldis kirjeldab magnetvoo muutumise kiirust ühel poolkeral koos massi muutumisega ja tähendab tegelikult järgmist. Kui must auk neelab planeedilt massi, haarab see koos selle massiga planeedi magnetvoo, mis on võrdne . Lisaks, võttes arvesse seda ja , kus ühe poolkera ruumala saame seose:

Siit tuleneb magnetvoo muutumise kiirus, kui mass voolab planeedilt musta auku:

Ilmselgelt on planeedi magnetvoo muutumise kiirus võrdne augu magnetvoo muutumise kiirusega. Võrrandid (30) ja (29) kehtivad ka ava väärtuste ja m kohta. Selle nägemiseks võite ette kujutada, et mass ja magnetvoog voolavad vastupidises suunas – sfäärilisest mustast august planeedile.

Vaadeldava musta augu puhul on peaaegu kogu selle magnetväli koondunud pooluste torudesse ja selle jaoks ja kus on toru ristlõikepindala. Selle tulemusel jõuame (29) võrrandini:

kus vastab torust läbinud massile ajal, mil supernoova on juba läbi teleskoobi nähtav, toru ristlõikepindala . Pärast integraalide arvutamist jõuame seoseni:

või jaoks ja:

Siit leiate aja, mil supernoova saavutab kauge vaatleja vaatepunktist oma maksimaalse heleduse. Fakt, mis võimaldab meil koefitsiendi K välistada:

Nagu juba märgitud, vabaneb ligikaudu pool supernoova valguse emissiooni energiast heleduse suurenemise staadiumis ja teine ​​pool selle vähenemise staadiumis. See tähendab, et selleks ajaks, kui ligikaudu pool planeedi massist neeldub, kandub kogu planeedi magnetväli musta auku. Näiteks Maa tuuma mass, kuhu on koondunud peaaegu kogu selle magnetvoog, on . See on veidi vähem kui pool planeedi massist. Kuid joonisel 2 on näha, et aine voolamine auku toimub peamiselt pöörlemisteljele lähedastes suundades. Seetõttu püütakse kogu südamiku kinnipüüdmise ajaks kinni ka osa subpolaarsetest piirkondadest pärit vahevöö materjalist. Võib eeldada, et pärast kogu planeedi magnetvälja neeldumist võib mõlemat magnettoru augu pooluste juures läbiv mass moodustada umbes poole planeedi massist. Kui võtta arvesse ka seda, et planeedi aine neeldumise protsessi musta augu poolt käsitlesime ainult ühel poolkeral, siis keskmise heledusega supernoova puhul . Kõrval füüsiline tähendus M 0 tähistab kogumassi, mis on kiirguse tippvõimsuse saavutamise hetkeks läbinud ühe magnettoru ristlõike. Supernoova vaatluse algusele vastava massi võib leida järgmiselt. Alates (13) ja (31) on seos järgmine:

või pärast integreerimist:

kust järgneb


On teada, et supernoovade puhul heleduse amplituud (vahe minimaalse ja maksimaalse heleduse vahel) on suurusjärgus. Olgu amplituud võrdne 16 magnituudi keskmise väärtusega. Siis tuleneb (16) ja siis (38) saame . Pärast asendamist punktis (35) arvväärtusi muud füüsikalised suurused , ja ühe kuuma koha pindala kaugvaatleja vaatenurgast, leiame kellaaja, mil supernoova saavutab välisvaatleja jaoks maksimaalse heleduse. See on hästi kooskõlas tabelis 1 esitatud vaatlusandmetega, kus see aeg jääb päevade vahemikku. Tänu logaritmi omadustele annavad heleduse amplituudid 15 ja 17 magnituudi ka vastuvõetavaid väärtusi vastavalt 17,9 ja 20,3 päevaga.

Seega on ülal pakutud supernoovamudel, mis põhineb planeedi neeldumisel väikese musta augu poolt, seletada kõiki supernoovade peamisi täheldatud omadusi, nagu nt. täis energiat valguskiirgus, kiirgusvõimsus, aeg, mil supernoova saavutab maksimaalse heleduse, ja näitab ka energia vabanemise põhjust supernoova heleduse vähenemise piirkonnas. IN esialgne etapp Planeedi supernoova väljatöötamise ajal võib planeedi purunemisel paiskuda välja temperatuuriga kuuma plasmapilv, mis põhjustab tõeliste supernoovade puhul täheldatud gammakiirguse puhangu. Teooria selgitab ka valguskõvera iseloomulikke jooni (joonis 1).

Samuti on huvitav teha mõningaid hinnanguid planeedi supernoova mõju määra kohta keskne täht. Supernoova kiirgusvoo tihedus kaugusel kell saab . See on mitu suurusjärku suurem kui tema enda kiirguse vootihedus sellise tähe nagu Päike pinnalt (). Seosest järeldub, et supernoova kiirguse toimel tõuseks päikesepinna temperatuur kuni kuni. Pole raske välja arvutada, et ainult “planetaarse” supernoova maksimaalse heledusega päevadel saaks päikesega sarnane täht soojusenergiat, kus on tähe raadius. Päike ise toodab sellist energiat 577 aastaga. Võib eeldada, et nii kõrge kuumenemine viib tähe termilise stabiilsuse kadumiseni. Olemasolevate arvutuste kohaselt suudavad tavalised tähed säilitada termilise stabiilsuse ainult aeglase temperatuuri tõusuga, kui tähel on aega laieneda ja temperatuuri alandada. Piisavalt kiire temperatuuri tõus võib põhjustada stabiilsuse kaotuse ja plahvatuse termotuumasünteesi reaktor tähed. Olemasoleva mudeli järgi toimuvad Päikese-taolises tähes vesinikutsükli termotuumareaktsioonid tähe keskpunktist kuni 0,3 raadiuses asuval alal, kus temperatuur kõigub 15,5-5 miljonit kelvinit. Raadiuskauguste vahemikus kandub soojusenergia kiirguse teel pinnale. Kõrgemal, kuni tähe pinnani, on turbulentne konvektiivtsoon, kuhu soojusenergia kandub üle aine vertikaalse liikumise tõttu. Päikesel on vertikaalsete konvektiivsete liikumiste keskmine kiirus . Meie puhul põhjustab tähe pinna kuumutamine temperatuurini üle 100 tuhande kraadi konvektsiooni kiiruse aeglustumise ja allapoole suunatud ainevoogude temperatuuri tõusu. Selle tulemusena sarnaneb täht tuumareaktor osaliselt välja lülitatud jahutusega. Konvektiivsete voogude vertikaalsel kiirusel jõuab planeedi supernoovalt saadud soojusenergia, mis on möödunud umbes , madalam limiit ainult konvektiivne tsoon.

Tähe konvektiivse kihi kuumutamisel kiirgusenergia mõjul ja kuumemate konvektiivvoogude mõjul tähe supernoova poole jääval küljel paisub gaas ja tekib mõhk. Tähe vastuvõetud soojusenergia muundatakse tekkiva "küüru" gravitatsiooni potentsiaalseks energiaks. See põhjustab tähe sees gravitatsioonijõudude tasakaalustamatust. Sügav aine, sealhulgas tuuma piirkond, hakkab voolama nii, et taastub gravitatsioonitasakaal. Viskoosne hõõrdumine toob kaasa asjaolu, et voolude kineetiline energia muundatakse aine soojusenergiaks. Tänu sellele, et täht pöörleb, liigub “küür” pidevalt. Tänu sellele jätkuvad voolud ja soojuse teke tähe sees seni, kuni supernoova särab. Selle tulemusena saab tähe süvaaine lühikese aja jooksul sama soojusenergiat, mida täht ise sadade aastate jooksul toodab. Ilmselt mõnel juhul piisab sellest, et täht kaotaks termilise stabiilsuse. Teatud liigne temperatuuri tõus tähe sügavustes toob kaasa termotuumareaktsioonide kiiruse tõusu, mis omakorda toob kaasa veelgi suurema temperatuuri tõusu, s.t. põlemisprotsess termotuumakütus hakkab ise kiirendama ja katma üha suuremaid tähekoguseid, mis lõpuks tõenäoliselt viib selle plahvatuseni.

Kui plahvatusprotsess algab kihtides, mis asuvad veidi tähe tuumast kõrgemal, kogeb see tugevat kokkusurumist. Juhtudel, kui tähel on piisavalt massiivne heeliumi tuum (väiksema massiga), võib plahvatuse rõhk selle "suruda" neutrontäheks kokku varisema. Tulenevalt asjaolust, et plahvatus käivitatakse esialgu tähe piiratud piirkonnas, võib see olla oma olemuselt asümmeetriline, mille tulemusena saab neutrontäht suure impulsi. See seletab hästi, miks neutrontäht sõna otseses mõttes "tulistab" supernoova plahvatuse kohast kiirusega umbes 500 km/sek ja isegi kuni 1700 km/sek (pulsar Kitarri udukogus). Tähe plahvatuse energia kulutatakse eelkõige neutrontähe kineetilisele energiale ja väljapaisatud gaasi kineetilisele energiale, mis moodustab seejärel iseloomuliku laieneva udukogu. Seda tüüpi energiat nimetatakse tavaliselt supernoova energiaks. Nendele energialiikidele lisandub ka neutriinovoolu energia, mille kiirgus peaks kaasnema tähe tuuma kokkuvarisemise protsessiga. Sellega seoses hinnatakse supernoova koguenergiat mõnikord teoreetiliselt džaulideks või rohkemaks. Valgusefektid põhijada tähtede plahvatuse ajal, nagu juba märgitud, vastavalt V.S. Imshenniku arvutustele. ja Nadezhina D.K. , osutuvad tegelike supernoovade omadest oluliselt väiksemaks, mistõttu võib tähe termotuumaplahvatuse protsess planetaarse supernoova plahvatuse taustal osutuda praktiliselt märkamatuks.

Juhtudel, kui plahvatusjõud tavaline täht sellest ei piisa selle keskel asuva heeliumituuma neutrontäheks muutmiseks, selle tuuma saab valge kääbusena ümbritsevasse ruumi paisata. Hiljuti avastati valge kääbus LP 40-365, mille ruumiline kiirus oli umbes . Seda kiirust ei saa seletada kahe valge kääbuse ühinemise kõrvalmõjuna, sest sel juhul surevad mõlemad tähed. Teine võimalik põhjus valges kääbuses nii suure kiiruse ilmnemiseks on vesiniku akretsiooni protsess valge kääbuse poolt kaaslasest tähest lähedases kaksiksüsteemis. Kui teatud kogus vesinikku koguneb, jõuab selle rõhk ja temperatuur kriitilised väärtused, ja kääbuse pinnal toimub termotuumaplahvatus. Selliseid plahvatusi nimetatakse novapuhanguteks ja neid saab korrata. Kuid plahvatuste jõud on sel juhul suhteliselt väike ja kääbus püsib jätkuvalt oma orbiidil. Need plahvatused ei suuda valget kääbust binaarsüsteemist välja rebida ja viia nii suurte ruumiliste kiiruste ilmnemiseni nagu valge kääbus LP 40-365. Selle objekti avastamine võib viidata sellele, et Päikesega sarnased tähed võivad vastupidiselt kõigile ootustele ka plahvatada.

Nagu juba märgitud, võib plasma väljapaiskumisega planeedi tuumast kaasneda ka suurte prahi ja planeedi sulakildude, sealhulgas raudsüdamikust, väljapaiskumine. Eelkõige võib see seletada raudmeteoriitide päritolu, aga ka kondrulite teket – meteoriitides, näiteks kondriitides, esinevaid silikaatkompositsiooniga kuule. Tuntud on ka meteoriit, milles kondrlid on raudpallid. Mõnede teadete kohaselt hoitakse seda meteoriiti Nikolajevi astronoomilises observatooriumis. Meie teooria kohaselt tekivad kondrlid, kui sulatit pihustatakse kuuma gaasijugadega. Nullgravitatsiooni korral omandavad sulamisosakesed kuulide kujul ja jahtudes kõvenevad. Kui arvestada, et planeedi sisikonnast aine väljumise kiirus võib ületada tähe eest põgenemise kiirust, siis võib osa meteoriite ja asteroide langeda Päikesesüsteem teiste tähtede planeedisüsteemidest. Koos meteoriitmaterjali fragmentidega võivad aeg-ajalt Maale kukkuda ka ebamaist inimtekkelist päritolu objektid.

1931. aasta mais põrkas Colorado osariigis Eatonis talunik Fosteri kõrval maasse väike metallist valuplokk, kui too töötas oma aias. Kui talunik selle üles korjas, oli see veel nii palav, et kõrvetas käed. Etoni meteoriiti uuris Ameerika spetsialist H. Niniger. Ta leidis, et meteoriit koosneb Cu-Zn sulamist (66,8% Cu ja 33,2% Zn). Sarnase koostisega sulamid on Maal tuntud messingina, seetõttu klassifitseeriti meteoriit pseudometeoriidiks. On ka teisi kurioosseid juhtumeid, kus taevast langevad ebaharilikud proovid. Nii kukkus 5. aprillil 1820 Inglise laeva Esher tekile tulikuum lubjakivitükk. Maismaa tingimustes tekivad merede põhjas settimise käigus kemogeensed ja biogeensed lubjakivid. Geoloog Wikhman, kes seda proovi uuris, väitis, et "see on lubjakivi ja seega mitte meteoriit".

Internetis on ka teateid kümnete ja sadade miljonite aastate vanustest geoloogilistest maardlates leiduvatest tehisliku päritoluga esemete “veidratest” leidudest. Juhtudel, kui sellise leiu usaldusväärsus on tõestatud, võime eeldada leitud artefakti ebamaist tehislikku päritolu.

Planeedilt välja paiskunud suurte asteroidide pragudesse võib jääda baktereid sisaldavat vett. Need asteroidid võivad oma rolli mängida Sõiduk bakterite jaoks. Seetõttu võivad planetaarsed supernoovad hõlbustada elu laienemist teistesse tähesüsteemidesse, tugevdades panspermia teooriat. Selle teooria kohaselt eksisteerib elu kosmoses peaaegu kõikjal, kus on selleks soodsad tingimused, ja leiab võimalusi ühest tähesüsteemist teise liikumiseks.

Planetaarsed supernoovad, mis põhjustavad algtähe plahvatuse, rikastavad kosmilist keskkonda heeliumist (metallidest) raskemate elementidega. See viib galaktikates gaasi- ja tolmupilvede tekkeni. On teada, et nendes pilvedes moodne ajastu Toimuvad aktiivsed uute tähtede ja planeetide moodustumise protsessid.

Töös saadud tulemuste põhjal võime jõuda järeldusele, et tsivilisatsioonid, algatades planeetide supernoovasid, aitavad tegelikult kaasa elu levikule galaktikates, samuti taastoodavad neis elupaika. Tänu sellele ei katke galaktikate eluahel. Ilmselt on see enamiku tsivilisatsioonide olemasolu ülim eesmärk ja kosmiline tähendus. Täpsemalt saab selle kohta lugeda autori brošüürist “Mustad augud ja biosfääride evolutsiooni eesmärk”.

Teabeallikad

  1. Accretion (http://www.astronet.ru/db/msg/1172354? text_comp=gloss_graph.msn).
  2. Astronoomid avastasid valge kääbuse, kes elas üle supernoova plahvatuse (https://ria.ru/science/20170818/1500568296.html).
  3. Blinnikov S.I. Gammakiirguse pursked ja supernoovad (www.astronet.ru/db/msg/1176534/node3.html).
  4. Bochkarev N.G. Magnetväljad ruumis. - M.: Nauka, 1985.
  5. Gursky G. Neutronitähed, mustad augud ja supernoovad. - Raamatus: Astrofüüsika esirinnas. - M.: Mir, 1979.
  6. Gehrels N., Piro L., Leonard P. Universumi eredaimad plahvatused. - “Teaduse maailmas”, 2003, nr 4 (http://astrogalaxy.ru/286.html).
  7. Jacobs J. Maa tuum. - M.: Mir, 1979.
  8. Zeldovitš Ya.B., Blinnikov S.I., Shakura N.I. Tähtede ehituse ja evolutsiooni füüsikalised alused. - M.: Kirjastus. Moskva Riiklik Ülikool, 1981 (www.astronet.ru/db/msg/1169513/index.html).
  9. Siegel F.Yu. Universumi aine. - M.: "Keemia", 1982.
  10. Kononovitš E.V., Moroz V.I. Üldine kursus astronoomia. - M.: Juhtkiri URSS, 2004.
  11. Kaufman U. Relatiivsusteooria kosmilised piirid. - M.: Mir, 1981.
  12. Kasper W. Gravitatsioon – salapärane ja tuttav. - M.: Mir, 1987.
  13. Kuzmitšev V.E. Füüsika seadused ja valemid. - Kiiev: Naukova Dumka, 1989.
  14. Müller E., Hilbrand W., Janka H-T. Kuidas tähte õhku lasta. - “Teaduse maailmas” / Astrofüüsika / nr 12, 2006.
  15. Aine akretsiooni mudel ülimassiivsesse musta auku / Üldise astrofüüsika loengud füüsikutele (http://www.astronet.ru/db/msg/1170612/9lec/node 3.html).
  16. Misner Ch., Thorne K., Wheeler J. Gravitation, 2. kd, 1977.
  17. Martõnov D.Ya. Üldine astrofüüsika kursus. - M.: Nauka, 1988.
  18. Mitteplahvatavad supernoovad: probleemid teoorias (http://www.popmech.ru/article/6444-nevzryivayushiesya-sverhnovyie).
  19. Narlikar J. Raevukas universum. - M.: Mir, 1985.
  20. Okun L.B., Selivanov K.G., Telegdi V.L. Gravitatsioon, footonid, kellad. UFN, kd 169, nr 10, 1999.
  21. Pihkva Yu.P. Novad ja supernoovad. - M., 1985 (http://www.astronet.ru/db/msg/1201870/07).
  22. Rees M., Ruffini R., Wheeler J. Mustad augud, gravitatsioonilained ja kosmoloogia. - M.: Mir, 1977.
  23. Rybkin V.V. Mustad augud ja biosfääride evolutsiooni eesmärk. - Novosibirsk, 2014, ise välja antud.
  24. Stacy F. Maa füüsika. - M.: Mir, 1972.
  25. Kõige kuulsam must auk näitas astronoomidele magnetvälja (http://lenta.ru/news/2011/03/25/magnetic/_Prited.htm).
  26. Hoyle F., Wickramasinghe C. Komeedid – vahend panspermia teoorias. - Raamatus: Komeedid ja elu tekkimine. - M.: Mir, 1984.
  27. Tsvetkov D. Yu. Supernoovad. (http://www.astronet.ru/db/msg/1175009).
  28. Must auk (https://ru.wikipedia.org/wiki/Black hole).
  29. Shklovsky I.S. Tähed: nende sünd, elu ja surm. - M.: Nauka, 1984.
  30. Shklovsky I.S. Kaasaegse astrofüüsika probleemid. - M.: Nauka, 1988.
  31. Gilfanov M., Bogdan A. Valgete kääbuste Ia tüüpi supernoova kiiruse suurenemise ülempiir. - Loodus, 18. veebruar 2010.
  32. Zamaninasab M., Clausen-Brown E., Savolainen T., Tchekhovskoy A. Dünaamiliselt olulised magnetväljad accreting supermassive mustade aukude lähedal. - Nature 510, 126–128, (05. juuni 2014).