LUBANG HITAM
rantau di angkasa yang terhasil daripada keruntuhan graviti jirim yang lengkap, di mana tarikan graviti sangat kuat sehingga jirim, cahaya, mahupun pembawa maklumat lain tidak boleh meninggalkannya. Oleh itu, bahagian dalam lubang hitam tidak bersambung secara kausal dengan seluruh alam semesta; Proses fizikal yang berlaku di dalam lubang hitam tidak boleh mempengaruhi proses di luarnya. Lubang hitam dikelilingi oleh permukaan dengan sifat membran satu arah: jirim dan sinaran bebas jatuh melaluinya ke dalam lubang hitam, tetapi tiada apa yang dapat melarikan diri dari situ. Permukaan ini dipanggil "horizon peristiwa". Memandangkan masih terdapat hanya petunjuk tidak langsung tentang kewujudan lubang hitam pada jarak beribu-ribu tahun cahaya dari Bumi, pembentangan kami selanjutnya adalah berdasarkan keputusan teori. Lubang hitam, yang diramalkan oleh teori relativiti umum (teori graviti yang dicadangkan oleh Einstein pada tahun 1915) dan lain-lain, teori graviti yang lebih moden, telah dibuktikan secara matematik oleh R. Oppenheimer dan H. Snyder pada tahun 1939. Tetapi sifat-sifat ruang dan masa di sekitar objek ini ternyata sangat luar biasa, sehingga ahli astronomi dan ahli fizik tidak menganggapnya serius selama 25 tahun. Walau bagaimanapun, penemuan astronomi pada pertengahan 1960-an membawa lubang hitam ke permukaan sebagai realiti fizikal yang mungkin. Penemuan dan kajian mereka secara asasnya boleh mengubah idea kita tentang ruang dan masa.
Pembentukan lubang hitam. Walaupun tindak balas termonuklear berlaku di dalam perut bintang, ia mengekalkan suhu dan tekanan yang tinggi, menghalang bintang daripada runtuh di bawah pengaruh gravitinya sendiri. Walau bagaimanapun, dari masa ke masa, bahan api nuklear telah habis dan bintang mula mengecut. Pengiraan menunjukkan bahawa jika jisim bintang tidak melebihi tiga jisim suria, maka ia akan memenangi "pertempuran dengan graviti": keruntuhan gravitinya akan dihentikan oleh tekanan bahan "merosot", dan bintang itu akan selama-lamanya berubah menjadi kerdil putih atau bintang neutron. Tetapi jika jisim bintang itu lebih daripada tiga suria, maka tiada apa yang boleh menghalang keruntuhan bencananya dan ia akan dengan cepat berada di bawah ufuk peristiwa, menjadi lubang hitam. Untuk lubang hitam sfera berjisim M, ufuk peristiwa membentuk sfera dengan bulatan di khatulistiwa 2p kali lebih besar daripada "jejari graviti" lubang hitam RG = 2GM/c2, di mana c ialah kelajuan cahaya dan G ialah pemalar graviti. Sebuah lohong hitam berjisim 3 jisim suria mempunyai jejari graviti 8.8 km.
Jika ahli astronomi memerhati bintang pada saat ia berubah menjadi lubang hitam, maka pada mulanya dia akan melihat bagaimana bintang itu memampat lebih cepat dan lebih cepat, tetapi apabila permukaannya menghampiri jejari graviti, mampatan akan mula perlahan sehingga ia berhenti sepenuhnya. Pada masa yang sama, cahaya yang datang dari bintang akan menjadi lemah dan memerah sehingga ia padam sepenuhnya. Ini berlaku kerana, dalam memerangi daya graviti yang besar, cahaya kehilangan tenaga dan ia mengambil lebih banyak masa untuk sampai kepada pemerhati. Apabila permukaan bintang mencapai jejari graviti, cahaya yang meninggalkannya akan mengambil masa yang tidak terhingga untuk mencapai pemerhati (dan foton akan kehilangan semua tenaga mereka). Akibatnya, ahli astronomi tidak akan menunggu saat ini, apalagi melihat apa yang berlaku kepada bintang di bawah ufuk peristiwa. Tetapi secara teorinya proses ini boleh dikaji. Pengiraan keruntuhan sfera yang ideal menunjukkan bahawa dalam masa yang singkat bintang itu runtuh ke titik di mana nilai ketumpatan dan graviti yang sangat tinggi dicapai. Titik sedemikian dipanggil "singularity". Selain itu, analisis matematik am menunjukkan bahawa jika ufuk peristiwa telah timbul, maka keruntuhan bukan sfera pun membawa kepada singulariti. Walau bagaimanapun, semua ini adalah benar hanya jika relativiti am terpakai kepada skala ruang yang sangat kecil, yang kita belum pasti. Undang-undang kuantum beroperasi di dunia mikro, tetapi teori kuantum graviti masih belum dicipta. Adalah jelas bahawa kesan kuantum tidak dapat menghentikan keruntuhan bintang ke dalam lubang hitam, tetapi ia boleh menghalang penampilan singulariti. Teori moden evolusi bintang dan pengetahuan kita tentang populasi bintang Galaxy menunjukkan bahawa antara 100 bilion bintangnya sepatutnya terdapat kira-kira 100 juta lubang hitam terbentuk semasa keruntuhan bintang yang paling besar. Di samping itu, lubang hitam dengan jisim yang sangat besar boleh terletak di teras galaksi besar, termasuk kita. Seperti yang telah dinyatakan, dalam era kita, hanya jisim lebih daripada tiga kali jisim suria boleh menjadi lubang hitam. Walau bagaimanapun, sejurus selepas Big Bang, dari mana lebih kurang. 15 bilion tahun yang lalu, pengembangan Alam Semesta bermula, lubang hitam sebarang jisim boleh dilahirkan. Yang terkecil daripada mereka, disebabkan oleh kesan kuantum, sepatutnya telah sejat, kehilangan jisim mereka dalam bentuk radiasi dan aliran zarah. Tetapi "lubang hitam utama" dengan jisim lebih daripada 1015 g boleh bertahan sehingga hari ini. Semua pengiraan keruntuhan bintang dibuat di bawah andaian sisihan sedikit daripada simetri sfera dan menunjukkan bahawa ufuk peristiwa sentiasa terbentuk. Walau bagaimanapun, dengan sisihan yang kuat daripada simetri sfera, keruntuhan bintang boleh menyebabkan pembentukan kawasan dengan graviti kuat yang tidak terhingga, tetapi tidak dikelilingi oleh ufuk peristiwa; ia dipanggil "singulariti telanjang." Ini bukan lagi lubang hitam dalam erti kata yang kita bincangkan di atas. Undang-undang fizikal berhampiran singulariti telanjang boleh mengambil bentuk yang sangat tidak dijangka. Pada masa ini, singulariti telanjang dianggap sebagai objek yang tidak mungkin, manakala kebanyakan ahli astrofizik percaya kewujudan lubang hitam.
Sifat-sifat lubang hitam. Bagi pemerhati luar, struktur lubang hitam kelihatan sangat mudah. Semasa keruntuhan bintang ke dalam lubang hitam dalam pecahan kecil sesaat (mengikut jam pemerhati jauh), semua ciri luarannya yang berkaitan dengan ketidakhomogenan bintang asal dipancarkan dalam bentuk gelombang graviti dan elektromagnet. Lubang hitam pegun yang terhasil "melupakan" semua maklumat tentang bintang asal, kecuali tiga kuantiti: jumlah jisim, momentum sudut (dikaitkan dengan putaran) dan cas elektrik. Dengan mengkaji lubang hitam, tidak mungkin lagi untuk mengetahui sama ada bintang asal itu terdiri daripada jirim atau antimateri, sama ada ia mempunyai bentuk cerut atau lempeng, dsb. Di bawah keadaan astrofizik sebenar, lohong hitam bercas akan menarik zarah tanda bertentangan dari medium antara bintang, dan casnya akan menjadi sifar dengan cepat. Objek pegun yang tinggal sama ada ialah "lubang hitam Schwarzschild" yang tidak berputar, yang dicirikan hanya dengan jisim, atau "lubang hitam Kerr" berputar, yang dicirikan oleh jisim dan momentum sudut. Keunikan jenis lubang hitam pegun di atas telah dibuktikan dalam kerangka teori umum relativiti oleh W. Israel, B. Carter, S. Hawking dan D. Robinson. Menurut teori relativiti umum, ruang dan masa melengkung oleh medan graviti jasad besar, dengan kelengkungan terbesar berlaku berhampiran lubang hitam. Apabila ahli fizik bercakap tentang selang masa dan ruang, mereka bermaksud nombor dibaca daripada beberapa jam fizikal atau pembaris. Sebagai contoh, peranan jam boleh dimainkan oleh molekul dengan frekuensi getaran tertentu, bilangan yang antara dua peristiwa boleh dipanggil "selang masa". Sungguh mengagumkan bahawa graviti mempengaruhi semua sistem fizikal dengan cara yang sama: semua jam menunjukkan bahawa masa semakin perlahan, dan semua pembaris menunjukkan bahawa ruang meregang berhampiran lubang hitam. Ini bermakna bahawa lubang hitam membengkokkan geometri ruang dan masa di sekelilingnya. Jauh dari lubang hitam, kelengkungan ini kecil, tetapi dekat dengannya sangat besar sehingga sinar cahaya boleh bergerak mengelilinginya dalam bulatan. Jauh daripada lohong hitam, medan gravitinya diterangkan dengan tepat oleh teori Newton untuk jasad yang mempunyai jisim yang sama, tetapi dekat dengannya, graviti menjadi lebih kuat daripada ramalan teori Newton. Mana-mana jasad yang jatuh ke dalam lubang hitam akan terkoyak lama sebelum melintasi ufuk peristiwa oleh daya graviti pasang surut yang kuat yang timbul daripada perbezaan graviti pada jarak yang berbeza dari pusat. Lohong hitam sentiasa bersedia untuk menyerap bahan atau sinaran, dengan itu meningkatkan jisimnya. Interaksinya dengan dunia luar ditentukan oleh prinsip Hawking yang mudah: kawasan ufuk peristiwa lohong hitam tidak pernah berkurang, melainkan seseorang mengambil kira pengeluaran kuantum zarah. J. Bekenstein pada tahun 1973 mencadangkan bahawa lubang hitam mematuhi undang-undang fizikal yang sama seperti badan fizikal yang memancarkan dan menyerap radiasi (model "badan hitam mutlak"). Dipengaruhi oleh idea ini, Hawking menunjukkan pada tahun 1974 bahawa lubang hitam boleh mengeluarkan bahan dan radiasi, tetapi ini hanya akan ketara jika jisim lohong hitam itu sendiri agak kecil. Lubang hitam seperti itu boleh dilahirkan sejurus selepas Big Bang, yang memulakan pengembangan Alam Semesta. Jisim lubang hitam primer ini hendaklah tidak lebih daripada 1015 g (seperti asteroid kecil), dan saiznya hendaklah 10-15 m (seperti proton atau neutron). Medan graviti yang kuat berhampiran lubang hitam menghasilkan pasangan zarah-antizarah; satu daripada zarah setiap pasangan diserap oleh lubang, dan yang kedua dipancarkan ke luar. Lubang hitam dengan jisim 1015 g harus berkelakuan seperti badan dengan suhu 1011 K. Idea "penyejatan" lubang hitam sepenuhnya bertentangan dengan konsep klasik mereka sebagai badan yang tidak mampu memancar.
Cari lubang hitam. Pengiraan dalam kerangka teori umum relativiti Einstein hanya menunjukkan kemungkinan kewujudan lubang hitam, tetapi tidak sama sekali membuktikan kehadirannya di dunia nyata; penemuan lubang hitam sebenar akan menjadi langkah penting dalam pembangunan fizik. Mencari lubang hitam terpencil di angkasa adalah sangat sukar: kita tidak akan dapat melihat objek gelap kecil dengan latar belakang kegelapan kosmik. Tetapi ada harapan untuk mengesan lubang hitam dengan interaksinya dengan badan astronomi di sekelilingnya, dengan pengaruh ciri-cirinya pada mereka. Lubang hitam supermasif boleh tinggal di pusat-pusat galaksi, terus memakan bintang di sana. Tertumpu di sekitar lubang hitam, bintang-bintang harus membentuk puncak kecerahan pusat dalam nukleus galaksi; Pencarian mereka kini sedang giat dijalankan. Kaedah carian lain adalah untuk mengukur kelajuan bintang dan gas di sekeliling objek pusat dalam galaksi. Jika jarak mereka dari objek pusat diketahui, maka jisim dan ketumpatan puratanya boleh dikira. Sekiranya ia melebihi ketumpatan yang mungkin untuk gugusan bintang, maka dipercayai bahawa ia adalah lubang hitam. Menggunakan kaedah ini, pada tahun 1996 J. Moran dan rakan-rakannya menentukan bahawa di tengah-tengah galaksi NGC 4258 mungkin terdapat lubang hitam dengan jisim 40 juta solar. Yang paling menjanjikan ialah mencari lubang hitam dalam sistem binari, di mana ia, dipasangkan dengan bintang biasa, boleh mengorbit di sekitar pusat jisim yang sama. Dengan peralihan garis Doppler berkala dalam spektrum bintang, seseorang dapat memahami bahawa ia mengorbit seiring dengan jasad tertentu dan juga menganggarkan jisim bintang tersebut. Jika jisim ini melebihi 3 jisim suria, dan sinaran badan itu sendiri tidak dapat dikesan, maka sangat mungkin ia adalah lubang hitam. Dalam sistem binari padat, lubang hitam boleh menangkap gas dari permukaan bintang biasa. Bergerak dalam orbit mengelilingi lubang hitam, gas ini membentuk cakera dan, apabila ia berputar ke arah lubang hitam, ia menjadi sangat panas dan menjadi sumber sinaran X-ray yang kuat. Turun naik pantas dalam sinaran ini sepatutnya menunjukkan bahawa gas bergerak pantas dalam orbit jejari kecil mengelilingi objek yang kecil dan besar. Sejak tahun 1970-an, beberapa sumber sinar-X telah ditemui dalam sistem binari dengan tanda-tanda jelas lubang hitam. Yang paling menjanjikan dianggap sebagai binari X-ray V 404 Cygni, jisim komponen tidak kelihatan yang dianggarkan tidak kurang daripada 6 jisim suria. Calon lubang hitam yang luar biasa lain ditemui dalam binari X-ray Cygnus X-1, LMCX-3, V 616 Monoceros, QZ Vulpeculae, dan X-ray novae Ophiuchus 1977, Mukha 1981, dan Scorpius 1994. Kecuali LMCX-3, yang terletak di Awan Magellan Besar, kesemuanya terletak di Galaxy kita pada jarak kira-kira 8000 tahun cahaya. tahun dari Bumi.
lihat juga
KOSMOLOGI;
GRAVITI;
RUNTUH GRAVITASI;
RELATIVITI;
ASTRONOMI SUASANA TAMBAHAN.
KESUSASTERAAN
Cherepashchuk A.M. Jisim lubang hitam dalam sistem binari. Kemajuan dalam Sains Fizikal, jld 166, hlm. 809, 1996
Ensiklopedia Collier. - Masyarakat Terbuka. 2000 .
sinonim:Lihat apa itu "LUBANG HITAM" dalam kamus lain:
LUBANG HITAM, kawasan setempat di luar angkasa yang mana tidak ada jirim mahupun sinaran yang boleh melarikan diri, dengan kata lain, kelajuan kosmik pertama melebihi kelajuan cahaya. Sempadan kawasan ini dipanggil ufuk peristiwa.... ... Kamus ensiklopedia saintifik dan teknikal
kosmik objek yang timbul akibat mampatan jasad oleh graviti. daya kepada saiz yang lebih kecil daripada jejari gravitinya rg=2g/c2 (di mana M ialah jisim jasad, G ialah pemalar graviti, c ialah nilai berangka bagi kelajuan cahaya). Ramalan tentang kewujudan... ... Ensiklopedia fizikal
Kata nama, bilangan sinonim: 2 bintang (503) tidak diketahui (11) Kamus Sinonim ASIS. V.N. Trishin. 2013… kamus sinonim
Setiap orang yang berkenalan dengan astronomi lambat laun mengalami rasa ingin tahu yang kuat tentang objek paling misteri di Alam Semesta - lubang hitam. Ini adalah penguasa kegelapan yang sebenar, mampu "menelan" mana-mana atom yang melintas berdekatan dan tidak membenarkan cahaya pun terlepas - tarikan mereka sangat kuat. Objek ini menimbulkan cabaran sebenar bagi ahli fizik dan ahli astronomi. Yang pertama belum dapat memahami apa yang berlaku kepada perkara yang telah jatuh di dalam lubang hitam, dan yang kedua, walaupun mereka menjelaskan fenomena yang paling memakan tenaga di angkasa dengan kewujudan lubang hitam, tidak pernah mempunyai peluang untuk memerhati mana-mana daripada mereka. secara langsung. Kami akan memberitahu anda tentang objek angkasa yang menarik ini, mengetahui apa yang telah ditemui dan apa yang masih perlu dipelajari untuk membuka tabir kerahsiaan.
Apakah lubang hitam?
Nama "lubang hitam" (dalam bahasa Inggeris - lubang hitam) dicadangkan pada tahun 1967 oleh ahli fizik teori Amerika John Archibald Wheeler (lihat foto di sebelah kiri). Ia berfungsi untuk menamakan badan angkasa, yang tarikannya sangat kuat sehingga cahaya pun tidak melepaskan dirinya. Itulah sebabnya ia "hitam" kerana ia tidak memancarkan cahaya.
Pemerhatian tidak langsung
Inilah sebab misteri sedemikian: kerana lubang hitam tidak bercahaya, kita tidak dapat melihatnya secara langsung dan terpaksa mencari dan mengkajinya hanya menggunakan bukti tidak langsung bahawa kewujudan mereka meninggalkan ruang sekeliling. Dalam erti kata lain, jika lohong hitam menelan bintang, kita tidak dapat melihat lohong hitam itu, tetapi kita boleh memerhatikan kesan buruk medan gravitinya yang kuat.
gerak hati Laplace
Walaupun ungkapan "lubang hitam" untuk menandakan peringkat akhir hipotesis evolusi bintang yang telah runtuh ke dalam dirinya sendiri di bawah pengaruh graviti agak baru-baru ini, idea tentang kemungkinan kewujudan badan sedemikian timbul lebih daripada dua. berabad-abad yang lalu. Orang Inggeris John Michell dan orang Perancis Pierre-Simon de Laplace secara bebas membuat hipotesis kewujudan "bintang tidak kelihatan"; pada masa yang sama, ia berdasarkan undang-undang dinamik biasa dan undang-undang graviti sejagat Newton. Hari ini, lubang hitam telah menerima penerangan yang betul berdasarkan teori relativiti umum Einstein.
Dalam karyanya "Exposition of the System of the World" (1796), Laplace menulis: "Sebuah bintang terang dengan ketumpatan yang sama seperti Bumi, dengan diameter 250 kali lebih besar daripada diameter Matahari, akan, berkat gravitinya. tarikan, menghalang sinaran cahaya daripada sampai kepada kita. Oleh itu, ada kemungkinan badan angkasa yang terbesar dan paling terang tidak dapat dilihat atas sebab ini.”
Graviti yang tidak dapat dikalahkan
Idea Laplace adalah berdasarkan konsep halaju melarikan diri (halaju kosmik kedua). Lubang hitam adalah objek yang padat sehingga gravitinya boleh menahan cahaya walaupun, yang menghasilkan kelajuan tertinggi dalam alam semula jadi (hampir 300,000 km/s). Dalam amalan, melarikan diri dari lubang hitam memerlukan kelajuan yang lebih besar daripada kelajuan cahaya, tetapi ini adalah mustahil!
Ini bermakna bintang jenis ini tidak akan kelihatan, kerana cahaya pun tidak akan dapat mengatasi gravitinya yang kuat. Einstein menjelaskan fakta ini melalui fenomena lenturan cahaya di bawah pengaruh medan graviti. Pada hakikatnya, berhampiran lubang hitam, ruang-masa sangat melengkung sehingga lintasan sinar cahaya juga menutup pada diri mereka sendiri. Untuk mengubah Matahari menjadi lubang hitam, kita perlu menumpukan semua jisimnya dalam bola dengan jejari 3 km, dan Bumi perlu berubah menjadi bola dengan jejari 9 mm!
Jenis lubang hitam
Hanya kira-kira sepuluh tahun yang lalu, pemerhatian mencadangkan kewujudan dua jenis lubang hitam: bintang, yang jisimnya setanding dengan jisim Matahari atau sedikit melebihinya, dan supermasif, yang jisimnya berkisar antara beberapa ratus ribu hingga berjuta-juta jisim suria. . Walau bagaimanapun, secara relatifnya baru-baru ini, imej sinar-X dan spektrum resolusi tinggi yang diperoleh daripada satelit buatan seperti Chandra dan XMM-Newton telah memperkenalkan jenis lubang hitam ketiga - dengan jisim purata melebihi jisim Matahari sebanyak ribuan kali. .
Lubang hitam bintang
Lubang hitam bintang diketahui lebih awal daripada yang lain. Mereka terbentuk apabila bintang berjisim besar, di penghujung laluan evolusinya, menghabiskan rizab bahan api nuklearnya dan runtuh ke dalam dirinya sendiri disebabkan oleh gravitinya sendiri. Letupan yang menggegarkan bintang (fenomena yang dikenali sebagai "letupan supernova") mempunyai akibat bencana: jika teras bintang lebih daripada 10 kali jisim Matahari, tiada daya nuklear dapat menahan keruntuhan graviti yang akan mengakibatkan penciptaan daripada lubang hitam.
Lubang hitam supermasif
Lubang hitam supermasif, pertama kali dicatat dalam nukleus beberapa galaksi aktif, mempunyai asal usul yang berbeza. Terdapat beberapa hipotesis mengenai kelahiran mereka: lubang hitam bintang, yang selama berjuta-juta tahun memakan semua bintang di sekelilingnya; sekumpulan lubang hitam bergabung bersama; awan gas besar runtuh terus ke dalam lubang hitam. Lubang hitam ini adalah antara objek yang paling bertenaga di angkasa. Mereka terletak di pusat banyak, jika tidak semua, galaksi. Galaxy kita juga mempunyai lubang hitam seperti itu. Kadang-kadang, disebabkan kehadiran lubang hitam sedemikian, teras galaksi ini menjadi sangat terang. Galaksi dengan lubang hitam di tengah, dikelilingi oleh sejumlah besar bahan yang jatuh dan oleh itu mampu menghasilkan sejumlah besar tenaga, dipanggil "aktif" dan terasnya dipanggil "nukleus galaksi aktif" (AGN). Contohnya, quasar (objek kosmik yang paling jauh daripada kita yang boleh diakses oleh pemerhatian kita) ialah galaksi aktif di mana kita hanya melihat teras yang sangat terang.
Sederhana dan mini
Satu lagi misteri kekal sebagai lohong hitam berjisim sederhana, yang, menurut penyelidikan baru-baru ini, mungkin berada di tengah beberapa gugusan globular, seperti M13 dan NCC 6388. Ramai ahli astronomi ragu-ragu tentang objek ini, tetapi beberapa penyelidikan baru mencadangkan kehadiran lubang hitam bersaiz sederhana walaupun berhampiran pusat Galaxy kita. Ahli fizik Inggeris Stephen Hawking juga mengemukakan andaian teori tentang kewujudan jenis lubang hitam keempat - "lubang mini" dengan jisim hanya satu bilion tan (yang kira-kira sama dengan jisim gunung besar). Kita bercakap tentang objek utama, iaitu, yang muncul pada saat-saat pertama kehidupan Alam Semesta, ketika tekanan masih sangat tinggi. Bagaimanapun, tiada satu pun jejak kewujudan mereka masih ditemui.
Bagaimana untuk mencari lubang hitam
Hanya beberapa tahun yang lalu, cahaya muncul di atas lubang hitam. Terima kasih kepada instrumen dan teknologi yang sentiasa dipertingkatkan (berasaskan darat dan berasaskan ruang), objek ini menjadi semakin kurang misteri; lebih tepat lagi, ruang di sekeliling mereka menjadi kurang misteri. Sebenarnya, oleh kerana lubang hitam itu sendiri tidak kelihatan, kita hanya boleh mengenalinya jika ia dikelilingi oleh jirim yang cukup (bintang dan gas panas) yang mengelilinginya dalam jarak yang dekat.
Menonton sistem binari
Beberapa lubang hitam bintang telah ditemui dengan memerhatikan gerakan orbit bintang mengelilingi pasangan ghaib dalam sistem binari. Sistem perduaan rapat (iaitu, terdiri daripada dua bintang yang sangat dekat antara satu sama lain), di mana salah satu sahabat tidak dapat dilihat, adalah objek pemerhatian kegemaran ahli astrofizik yang mencari lubang hitam.
Petunjuk kehadiran lohong hitam (atau bintang neutron) ialah pancaran sinar-X yang kuat yang disebabkan oleh mekanisme kompleks yang boleh digambarkan secara skematik seperti berikut. Terima kasih kepada gravitinya yang kuat, lubang hitam boleh merobek jirim daripada bintang pendampingnya; gas ini merebak keluar ke dalam cakera rata dan berputar ke bawah ke dalam lubang hitam. Geseran yang terhasil daripada perlanggaran antara zarah gas yang jatuh memanaskan lapisan dalam cakera kepada beberapa juta darjah, yang menyebabkan sinaran sinar-X yang kuat.
Pemerhatian sinar-X
Pemerhatian sinar-X terhadap objek di Galaxy dan galaksi jiran kita, yang dijalankan selama beberapa dekad, telah memungkinkan untuk mengesan sumber binari padat, kira-kira sedozen daripadanya adalah sistem yang mengandungi calon lubang hitam. Masalah utama ialah menentukan jisim badan angkasa yang tidak kelihatan. Jisim (walaupun tidak begitu tepat) boleh didapati dengan mengkaji gerakan pengiring atau, lebih sukar, dengan mengukur keamatan sinaran sinar-X bahan yang jatuh. Keamatan ini dikaitkan dengan persamaan dengan jisim badan di mana bahan ini jatuh.
Pemenang Nobel
Sesuatu yang serupa boleh dikatakan untuk lubang hitam supermasif yang diperhatikan dalam teras banyak galaksi, yang jisimnya dianggarkan dengan mengukur halaju orbit gas yang jatuh ke dalam lubang hitam. Dalam kes ini, disebabkan oleh medan graviti yang kuat objek yang sangat besar, peningkatan pesat dalam kelajuan awan gas yang mengorbit di pusat galaksi dikesan oleh pemerhatian dalam julat radio, serta dalam sinar optik. Pemerhatian dalam julat sinar-X boleh mengesahkan peningkatan pelepasan tenaga yang disebabkan oleh bahan yang jatuh ke dalam lubang hitam. Penyelidikan dalam X-ray telah dimulakan pada awal 1960-an oleh Riccardo Giacconi Itali, yang bekerja di Amerika Syarikat. Hadiah Nobelnya pada tahun 2002 mengiktiraf "sumbangan perintisnya kepada astrofizik yang membawa kepada penemuan sumber sinar-X di angkasa."
Cygnus X-1: calon pertama
Galaxy kita tidak terlepas daripada kehadiran objek lubang hitam calon. Nasib baik, tiada objek ini cukup dekat dengan kita untuk menimbulkan ancaman kepada kewujudan Bumi atau sistem suria. Walaupun sejumlah besar sumber sinar-X padat yang telah dikenal pasti (dan ini adalah calon yang paling mungkin untuk lubang hitam), kami tidak yakin bahawa ia sebenarnya mengandungi lubang hitam. Satu-satunya di antara sumber ini yang tidak mempunyai versi alternatif ialah sistem binari rapat Cygnus X-1, iaitu sumber sinaran X-ray paling terang dalam buruj Cygnus.
Bintang besar
Sistem ini, yang tempoh orbitnya ialah 5.6 hari, terdiri daripada bintang biru yang sangat terang bersaiz besar (diameternya adalah 20 kali ganda daripada Matahari, dan jisimnya kira-kira 30 kali lebih besar), mudah dilihat walaupun dalam teleskop anda, dan bintang kedua yang tidak kelihatan, yang jisimnya dianggarkan pada beberapa jisim suria (sehingga 10). Terletak 6,500 tahun cahaya jauhnya, bintang kedua akan kelihatan sempurna jika ia adalah bintang biasa. Halimunannya, pelepasan sinar-X berkuasa yang dihasilkan oleh sistem dan, akhirnya, anggaran jisim menyebabkan kebanyakan ahli astronomi percaya bahawa ini adalah penemuan pertama lubang hitam bintang yang disahkan.
Keraguan
Walau bagaimanapun, terdapat juga yang ragu-ragu. Antaranya ialah salah seorang penyelidik terbesar lubang hitam, ahli fizik Stephen Hawking. Dia juga membuat pertaruhan dengan rakan sekerjanya dari Amerika, Keel Thorne, seorang penyokong gigih yang mengklasifikasikan objek Cygnus X-1 sebagai lubang hitam.
Perdebatan mengenai identiti objek Cygnus X-1 bukanlah satu-satunya taruhan Hawking. Setelah menumpukan selama sembilan tahun untuk kajian teori tentang lubang hitam, dia menjadi yakin dengan kekeliruan idea-idea sebelumnya tentang objek misteri ini, khususnya, Hawking menganggap bahawa perkara itu, selepas jatuh ke dalam lubang hitam, hilang selama-lamanya, dan dengan itu semua. bagasi maklumatnya hilang. Dia begitu yakin akan perkara ini sehingga dia membuat pertaruhan mengenai topik ini pada tahun 1997 dengan rakan sekerjanya dari Amerika, John Preskill.
Mengakui kesilapan
Pada 21 Julai 2004, dalam ucapannya di Kongres Teori Relativiti di Dublin, Hawking mengakui bahawa Preskill betul. Lubang hitam tidak membawa kepada kehilangan sepenuhnya jirim. Lebih-lebih lagi, mereka mempunyai jenis "ingatan" tertentu. Mereka mungkin mengandungi kesan apa yang telah mereka makan. Oleh itu, dengan "menyejat" (iaitu, memancarkan sinaran secara perlahan akibat kesan kuantum), mereka boleh mengembalikan maklumat ini kepada Alam Semesta kita.
Lubang hitam di Galaxy
Ahli astronomi masih mempunyai banyak keraguan tentang kehadiran lubang hitam bintang (seperti yang dimiliki oleh sistem binari Cygnus X-1) di Galaxy kita; tetapi terdapat lebih sedikit keraguan tentang lubang hitam supermasif.
Di tengah
Galaxy kita mempunyai sekurang-kurangnya satu lubang hitam supermasif. Sumbernya, dikenali sebagai Sagittarius A*, terletak tepat di tengah-tengah satah Bima Sakti. Namanya dijelaskan oleh fakta bahawa ia adalah sumber radio yang paling berkuasa dalam buruj Sagittarius. Dalam arah ini kedua-dua pusat geometri dan fizikal sistem galaksi kita terletak. Terletak kira-kira 26,000 tahun cahaya jauhnya, lubang hitam supermasif yang dikaitkan dengan sumber gelombang radio Sagittarius A* mempunyai jisim dianggarkan kira-kira 4 juta jisim suria, yang terkandung dalam ruang yang isipadunya setanding dengan isipadu sistem suria. Kedekatan relatifnya dengan kita (lubang hitam supermasif ini tanpa ragu-ragu yang paling hampir dengan Bumi) telah menyebabkan objek itu tertakluk kepada kajian mendalam terutamanya oleh balai cerap angkasa Chandra dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Ternyata, khususnya, ia juga merupakan sumber sinaran X-ray yang berkuasa (tetapi tidak sekuat sumber dalam nukleus galaksi aktif). Sagittarius A* mungkin peninggalan yang tidak aktif daripada teras aktif Galaxy kita berjuta-juta atau berbilion tahun yang lalu.
Lubang hitam kedua?
Walau bagaimanapun, sesetengah ahli astronomi percaya bahawa terdapat satu lagi kejutan dalam Galaxy kita. Kita bercakap tentang lubang hitam kedua dengan jisim purata, yang memegang sekumpulan bintang muda dan menghalang mereka daripada jatuh ke dalam lubang hitam supermasif yang terletak di tengah-tengah Galaxy itu sendiri. Bagaimana mungkin pada jarak kurang daripada satu tahun cahaya daripadanya boleh ada gugusan bintang yang hampir berumur 10 juta tahun, iaitu, mengikut piawaian astronomi, sangat muda? Menurut penyelidik, jawapannya ialah gugusan itu tidak dilahirkan di sana (persekitaran di sekeliling lubang hitam pusat terlalu bermusuhan untuk pembentukan bintang), tetapi "ditarik" di sana kerana kewujudan lubang hitam kedua di dalamnya, yang mempunyai jisim purata.
Dalam orbit
Bintang individu dalam gugusan, tertarik dengan lubang hitam supermasif, mula beralih ke arah pusat galaksi. Walau bagaimanapun, daripada berselerak ke angkasa, mereka tetap berkumpul bersama berkat tarikan graviti lohong hitam kedua yang terletak di tengah gugusan. Jisim lohong hitam ini boleh dianggarkan berdasarkan keupayaannya untuk memegang seluruh gugusan bintang pada rantai. Lohong hitam bersaiz sederhana nampaknya mengambil masa kira-kira 100 tahun untuk mengorbit lubang hitam pusat. Ini bermakna pemerhatian jangka panjang selama bertahun-tahun akan membolehkan kita "melihat"nya.
>Pertimbangkan yang misteri dan tidak kelihatan lubang hitam di Alam Semesta: fakta menarik, penyelidikan Einstein, jenis supermasif dan pertengahan, teori, struktur.
- salah satu objek yang paling menarik dan misteri di angkasa lepas. Mereka mempunyai ketumpatan yang tinggi, dan daya graviti sangat kuat sehinggakan cahaya pun tidak dapat melarikan diri melebihi hadnya.
Albert Einstein pertama kali bercakap tentang lubang hitam pada tahun 1916, apabila dia mencipta teori relativiti umum. Istilah itu sendiri berasal pada tahun 1967 terima kasih kepada John Wheeler. Dan lubang hitam pertama "dilihat" pada tahun 1971.
Klasifikasi lubang hitam termasuk tiga jenis: lubang hitam jisim bintang, lubang hitam supermasif dan lubang hitam jisim pertengahan. Pastikan anda menonton video tentang lubang hitam untuk mempelajari banyak fakta menarik dan mengenali formasi kosmik misteri ini dengan lebih baik.
Fakta menarik tentang lubang hitam
- Jika anda mendapati diri anda berada di dalam lubang hitam, graviti akan meregangkan anda. Tetapi tidak perlu takut, kerana anda akan mati sebelum anda mencapai ketunggalan. Satu kajian pada tahun 2012 mencadangkan bahawa kesan kuantum mengubah ufuk peristiwa menjadi dinding api yang mengubah anda menjadi timbunan abu.
- Lubang hitam tidak "menghisap". Proses ini disebabkan oleh vakum, yang tidak terdapat dalam pembentukan ini. Jadi bahan itu hanya jatuh.
- Lubang hitam pertama ialah Cygnus X-1, ditemui oleh roket dengan kaunter Geiger. Pada tahun 1971, saintis menerima isyarat radio daripada Cygnus X-1. Objek ini menjadi subjek pertikaian antara Kip Thorne dan Stephen Hawking. Yang terakhir percaya bahawa ia bukan lubang hitam. Pada tahun 1990, dia mengaku kalah.
- Lubang hitam kecil mungkin muncul sejurus selepas Letupan Besar. Ruang yang berputar dengan pantas memampatkan beberapa kawasan ke dalam lubang padat, kurang besar daripada Matahari.
- Jika bintang itu terlalu dekat, ia boleh terkoyak.
- Secara amnya dianggarkan terdapat sehingga satu bilion lubang hitam bintang dengan jisim tiga kali ganda Matahari.
- Jika kita membandingkan teori rentetan dan mekanik klasik, yang pertama menimbulkan lebih banyak jenis gergasi besar.
Bahaya lubang hitam
Apabila bintang kehabisan bahan api, ia boleh memulakan proses pemusnahan diri. Jika jisimnya adalah tiga kali ganda daripada Matahari, maka teras yang tinggal akan menjadi bintang neutron atau kerdil putih. Tetapi bintang yang lebih besar berubah menjadi lubang hitam.
Objek sedemikian kecil, tetapi mempunyai ketumpatan yang luar biasa. Bayangkan bahawa di hadapan anda adalah objek sebesar bandar, tetapi jisimnya adalah tiga kali ganda daripada Matahari. Ini mewujudkan daya graviti yang sangat besar yang menarik habuk dan gas, meningkatkan saiznya. Anda akan terkejut, tetapi mungkin terdapat beberapa ratus juta lubang hitam bintang.
Lubang hitam supermasif
Sudah tentu, tiada apa di alam semesta yang setanding dengan kehebatan lubang hitam supermasif. Mereka melebihi jisim suria sebanyak berbilion kali. Adalah dipercayai bahawa objek sedemikian wujud di hampir setiap galaksi. Para saintis belum mengetahui semua selok-belok proses pembentukan. Kemungkinan besar, mereka tumbuh kerana pengumpulan jisim dari habuk dan gas di sekelilingnya.
Mereka mungkin berhutang skala mereka dengan penggabungan beribu-ribu lubang hitam kecil. Atau seluruh gugusan bintang boleh runtuh.
Lubang hitam di pusat galaksi
Ahli Astrofizik Olga Silchenko mengenai penemuan lubang hitam supermasif di nebula Andromeda, penyelidikan John Kormendy dan badan graviti gelap:
Sifat sumber radio kosmik
Ahli astrofizik Anatoly Zasov mengenai sinaran synchrotron, lubang hitam dalam nukleus galaksi jauh dan gas neutral:
Lubang hitam pertengahan
Tidak lama dahulu, saintis menemui jenis baru - lubang hitam jisim pertengahan. Mereka boleh terbentuk apabila bintang dalam gugusan berlanggar, menyebabkan tindak balas berantai. Akibatnya, mereka jatuh ke tengah dan membentuk lubang hitam supermasif.
Pada tahun 2014, ahli astronomi menemui jenis perantaraan dalam lengan galaksi lingkaran. Mereka sangat sukar dicari kerana mereka boleh ditempatkan di tempat yang tidak dapat diramalkan.
Lubang hitam mikro
Fizik Eduard Boos mengenai keselamatan LHC, kelahiran lubang mikro hitam dan konsep membran:
Teori lubang hitam
Lubang hitam adalah objek yang sangat besar, tetapi menjangkau jumlah ruang yang agak sederhana. Di samping itu, mereka mempunyai graviti yang sangat besar, menghalang objek (dan juga cahaya) daripada meninggalkan wilayah mereka. Walau bagaimanapun, adalah mustahil untuk melihat mereka secara langsung. Penyelidik perlu melihat sinaran yang dihasilkan apabila lubang hitam makan.
Menariknya, ia berlaku bahawa jirim menuju ke lubang hitam melantun dari ufuk acara dan dibuang keluar. Dalam kes ini, jet bahan terang terbentuk, bergerak pada kelajuan relativistik. Pelepasan ini boleh dikesan dalam jarak yang jauh.
- objek menakjubkan di mana daya gravitinya sangat besar sehingga boleh membengkokkan cahaya, meledingkan ruang dan memesongkan masa.
Dalam lubang hitam, tiga lapisan boleh dibezakan: ufuk peristiwa luar dan dalam dan singulariti.
Horizon peristiwa lohong hitam adalah sempadan di mana cahaya tidak mempunyai peluang untuk melarikan diri. Sebaik sahaja zarah melintasi garisan ini, ia tidak akan dapat keluar. Kawasan dalam di mana jisim lubang hitam terletak dipanggil singulariti.
Jika kita bercakap dari kedudukan mekanik klasik, maka tiada apa yang boleh lari dari lubang hitam. Tetapi kuantum membuat pembetulannya sendiri. Hakikatnya ialah setiap zarah mempunyai antizarah. Mereka mempunyai jisim yang sama, tetapi cas yang berbeza. Jika mereka bersilang, mereka boleh memusnahkan satu sama lain.
Apabila pasangan sedemikian muncul di luar ufuk peristiwa, salah satu daripadanya boleh ditarik masuk dan yang lain boleh ditolak. Kerana ini, ufuk boleh mengecut dan lubang hitam boleh runtuh. Para saintis masih cuba mengkaji mekanisme ini.
Pertambahan
Ahli astrofizik Sergei Popov mengenai lubang hitam supermasif, pembentukan planet dan pertambahan jirim di Alam Semesta awal:
Lubang hitam yang paling terkenal
Soalan lazim tentang lubang hitam
Lebih luas lagi, lohong hitam adalah kawasan tertentu di angkasa lepas di mana sejumlah besar jisim tertumpu sehingga tidak ada satu objek pun boleh melarikan diri daripada pengaruh graviti. Apabila ia datang kepada graviti, kita bergantung pada teori umum relativiti yang dicadangkan oleh Albert Einstein. Untuk memahami butiran objek yang sedang dikaji, kami akan bergerak langkah demi langkah.
Mari kita bayangkan bahawa anda berada di permukaan planet dan sedang membaling batu. Jika anda tidak mempunyai kuasa Hulk, anda tidak akan dapat menggunakan kekuatan yang mencukupi. Kemudian batu itu akan naik ke ketinggian tertentu, tetapi di bawah tekanan graviti ia akan jatuh semula. Sekiranya anda mempunyai potensi tersembunyi orang kuat hijau, maka anda dapat memberikan pecutan yang mencukupi kepada objek, yang mana ia akan meninggalkan sepenuhnya zon pengaruh graviti. Ini dipanggil "halaju melarikan diri".
Jika kita pecahkan kepada formula, kelajuan ini bergantung pada jisim planet. Lebih besar ia, lebih kuat cengkaman graviti. Kelajuan berlepas akan bergantung pada di mana anda berada: semakin dekat dengan pusat, semakin mudah untuk keluar. Kelajuan berlepas planet kita ialah 11.2 km/s, tetapi ia adalah 2.4 km/s.
Kami semakin hampir dengan bahagian yang paling menarik. Katakan anda mempunyai objek dengan kepekatan jisim yang luar biasa yang dikumpulkan di tempat yang kecil. Dalam kes ini, halaju melarikan diri melebihi kelajuan cahaya. Dan kita tahu bahawa tiada apa yang bergerak lebih cepat daripada penunjuk ini, yang bermaksud tiada siapa yang akan dapat mengatasi kekuatan dan melarikan diri sedemikian. Malah pancaran cahaya tidak boleh melakukan ini!
Kembali pada abad ke-18, Laplace memikirkan kepekatan jisim yang melampau. Mengikuti relativiti am, Karl Schwarzschild dapat mencari penyelesaian matematik kepada persamaan teori untuk menerangkan objek sedemikian. Sumbangan lanjut dibuat oleh Oppenheimer, Wolkoff dan Snyder (1930-an). Sejak saat itu, orang ramai mula membincangkan topik ini dengan serius. Ia menjadi jelas: apabila bintang besar kehabisan bahan api, ia tidak dapat menahan daya graviti dan pasti akan runtuh ke dalam lubang hitam.
Dalam teori Einstein, graviti adalah manifestasi kelengkungan dalam ruang dan masa. Hakikatnya ialah peraturan geometri biasa tidak berfungsi di sini dan objek besar memutarbelitkan ruang-masa. Lubang hitam mempunyai sifat pelik, jadi herotannya paling jelas kelihatan. Sebagai contoh, objek mempunyai "ufuk peristiwa". Ini adalah permukaan sfera yang menandakan garisan lubang. Iaitu, jika anda melangkah melebihi had ini, maka tidak ada jalan untuk berpatah balik.
Secara harfiah, ini adalah tempat di mana kelajuan melarikan diri adalah sama dengan kelajuan cahaya. Di luar tempat ini, halaju melarikan diri adalah lebih rendah daripada kelajuan cahaya. Tetapi jika roket anda dapat memecut, maka akan ada tenaga yang cukup untuk melarikan diri.
Cakrawala itu sendiri agak pelik dari segi geometri. Jika anda berada jauh, anda akan berasa seperti sedang melihat permukaan statik. Tetapi jika anda semakin dekat, anda menyedari bahawa ia bergerak ke luar pada kelajuan cahaya! Sekarang saya faham mengapa ia mudah untuk masuk, tetapi sangat sukar untuk melarikan diri. Ya, ini sangat mengelirukan, kerana sebenarnya ufuk berdiri diam, tetapi pada masa yang sama ia bergegas pada kelajuan cahaya. Macam keadaan Alice yang terpaksa berlari sepantas mungkin semata-mata untuk kekal di tempatnya.
Apabila mencapai ufuk, ruang dan masa mengalami herotan yang begitu kuat sehingga koordinat mula menerangkan peranan jarak jejarian dan masa bertukar. Iaitu, "r", menandakan jarak dari pusat, menjadi sementara, dan "t" kini bertanggungjawab untuk "spatialiti". Akibatnya, anda tidak akan dapat berhenti bergerak dengan indeks r yang lebih rendah, sama seperti anda tidak akan dapat memasuki masa hadapan dalam masa biasa. Anda akan sampai ke singulariti di mana r = 0. Anda boleh melontar roket, menghidupkan enjin ke tahap maksimum, tetapi anda tidak boleh melarikan diri.
Istilah "lubang hitam" dicipta oleh John Archibald Wheeler. Sebelum itu, mereka dipanggil "bintang yang disejukkan."
Ahli fizik Emil Akhmedov mengenai kajian lubang hitam, Karl Schwarzschild dan lubang hitam gergasi:
Terdapat dua cara untuk mengira berapa besar sesuatu. Anda boleh menamakan jisim atau berapa luas kawasan yang diduduki. Jika kita mengambil kriteria pertama, maka tidak ada had khusus pada besarnya lubang hitam. Anda boleh menggunakan sebarang jumlah asalkan anda boleh memampatkannya kepada ketumpatan yang diperlukan.
Kebanyakan formasi ini muncul selepas kematian bintang besar, jadi seseorang akan menjangkakan bahawa beratnya sepatutnya setara. Jisim biasa untuk lubang sedemikian ialah 10 kali ganda daripada matahari - 10 31 kg. Di samping itu, setiap galaksi mesti menjadi rumah kepada lubang hitam supermasif pusat, yang jisimnya melebihi suria satu juta kali - 10 36 kg.
Lebih besar objek, lebih jisim ia meliputi. Jejari ufuk dan jisim adalah berkadar terus, iaitu, jika lubang hitam beratnya 10 kali lebih banyak daripada yang lain, maka jejarinya adalah 10 kali lebih besar. Jejari lubang dengan jisim suria ialah 3 km, dan jika ia sejuta kali lebih besar, maka 3 juta km. Ini nampaknya perkara yang sangat besar. Tetapi jangan lupa bahawa ini adalah konsep standard untuk astronomi. Jejari suria mencapai 700,000 km, dan lubang hitam adalah 4 kali lebih besar.
Katakan anda tidak bernasib baik dan kapal anda sedang bergerak ke arah lubang hitam supermasif. Tidak ada gunanya bergaduh. Anda hanya mematikan enjin dan menuju ke arah yang tidak dapat dielakkan. Apa yang diharapkan?
Mari kita mulakan dengan tanpa berat. Anda berada dalam kejatuhan bebas, jadi anak kapal, kapal dan semua bahagian adalah tanpa berat. Semakin dekat anda ke pusat lubang, semakin kuat daya graviti pasang surut dirasai. Sebagai contoh, kaki anda lebih dekat ke tengah daripada kepala anda. Kemudian anda mula berasa seperti anda diregangkan. Akibatnya, anda hanya akan terkoyak.
Kuasa ini tidak dapat dilihat sehingga anda sampai dalam jarak 600,000 km dari pusat. Ini sudah selepas ufuk. Tetapi kita bercakap tentang objek besar. Jika anda jatuh ke dalam lubang dengan jisim matahari, maka kuasa pasang surut akan menenggelamkan anda 6000 km dari pusat dan merobek anda sebelum anda sampai ke ufuk (itulah sebabnya kami menghantar anda ke yang besar supaya anda boleh mati sudah di dalam lubang, dan bukan pada pendekatan) .
Apa yang ada di dalam? Saya tidak mahu mengecewakan, tetapi tidak ada yang luar biasa. Sesetengah objek mungkin diherotkan dalam rupa dan tiada perkara lain yang luar biasa. Walaupun selepas melintasi kaki langit, anda akan melihat perkara di sekeliling anda semasa ia bergerak bersama anda.
Berapa lama semua ini akan mengambil masa? Semuanya bergantung pada jarak anda. Sebagai contoh, anda bermula dari titik rehat di mana ketunggalan adalah 10 kali jejari lubang. Ia akan mengambil masa hanya 8 minit untuk mendekati ufuk, dan kemudian 7 saat lagi untuk memasuki singulariti. Jika anda jatuh ke dalam lubang hitam kecil, semuanya akan berlaku lebih cepat.
Sebaik sahaja anda melintasi ufuk, anda boleh menembak roket, menjerit dan menangis. Anda mempunyai 7 saat untuk melakukan semua ini sehingga anda mencapai ketunggalan. Tetapi tiada apa yang akan menyelamatkan anda. Jadi nikmati sahaja perjalanan.
Katakan anda telah ditakdirkan dan jatuh ke dalam lubang, dan teman lelaki anda memerhati dari jauh. Nah, dia akan melihat perkara secara berbeza. Anda akan melihat bahawa anda perlahan apabila anda semakin hampir ke kaki langit. Tetapi walaupun seseorang duduk selama seratus tahun, dia tidak akan menunggu anda sampai ke kaki langit.
Cuba kita terangkan. Lubang hitam itu mungkin muncul dari bintang yang runtuh. Memandangkan bahan itu dimusnahkan, Kirill (biarkan dia menjadi kawan anda) melihatnya semakin berkurangan, tetapi tidak akan menyedarinya menghampiri ufuk. Itulah sebabnya mereka dipanggil "bintang beku" kerana ia kelihatan membeku pada radius tertentu.
Apa masalahnya? Mari kita panggil ia ilusi optik. Infiniti tidak diperlukan untuk membentuk lubang, sama seperti ia tidak perlu melintasi ufuk. Semasa anda menghampiri, cahaya mengambil masa lebih lama untuk sampai ke Kirill. Lebih tepat lagi, sinaran masa nyata daripada peralihan anda akan direkodkan di kaki langit selama-lamanya. Anda telah lama melangkah ke atas garisan, dan Kirill masih memerhati isyarat cahaya.
Atau anda boleh mendekati dari sisi lain. Masa menyeret lebih lama berhampiran ufuk. Sebagai contoh, anda mempunyai kapal yang sangat berkuasa. Anda berjaya menghampiri kaki langit, tinggal di sana selama beberapa minit dan keluar hidup-hidup ke Kirill. Siapa yang akan anda lihat? Orang tua! Lagipun, masa berlalu lebih perlahan untuk anda.
Apa yang benar kemudian? Ilusi atau permainan masa? Semuanya bergantung pada sistem koordinat yang digunakan untuk menggambarkan lubang hitam. Jika anda bergantung pada koordinat Schwarzschild, maka apabila melintasi ufuk, koordinat masa (t) disamakan dengan infiniti. Tetapi metrik sistem memberikan pandangan kabur tentang perkara yang berlaku berhampiran objek itu sendiri. Di garis ufuk, semua koordinat diherotkan (singularity). Tetapi anda boleh menggunakan kedua-dua sistem koordinat, jadi kedua-dua jawapan adalah sah.
Pada hakikatnya, anda akan menjadi tidak kelihatan, dan Kirill akan berhenti melihat anda sebelum masa berlalu. Jangan lupa tentang anjakan merah. Anda memancarkan cahaya yang boleh diperhatikan pada panjang gelombang tertentu, tetapi Kirill akan melihatnya pada panjang gelombang yang lebih panjang. Ombak memanjang apabila mendekati ufuk. Di samping itu, jangan lupa bahawa sinaran berlaku dalam foton tertentu.
Sebagai contoh, pada saat peralihan anda akan menghantar foton terakhir. Ia akan sampai ke Kirill pada masa tertentu (kira-kira sejam untuk lubang hitam supermasif).
Sudah tentu tidak. Jangan lupa tentang kewujudan horizon acara. Ini adalah satu-satunya kawasan yang anda tidak boleh keluar. Cukuplah untuk tidak mendekatinya dan berasa tenang. Selain itu, dari jarak yang selamat objek ini akan kelihatan sangat biasa kepada anda.
Paradoks maklumat Hawking
Ahli fizik Emil Akhmedov mengenai kesan graviti pada gelombang elektromagnet, paradoks maklumat lubang hitam dan prinsip kebolehramalan dalam sains:
Jangan panik, kerana Matahari tidak akan berubah menjadi objek sedemikian, kerana ia tidak mempunyai jisim yang mencukupi. Selain itu, ia akan mengekalkan penampilan semasa untuk 5 bilion tahun lagi. Kemudian ia akan bergerak ke peringkat gergasi merah, menyerap Mercury, Venus dan menggoreng planet kita dengan teliti, dan kemudian menjadi kerdil putih biasa.
Tetapi mari kita menikmati fantasi. Maka Matahari menjadi lubang hitam. Sebagai permulaan, kita akan segera diselubungi kegelapan dan kesejukan. Bumi dan planet lain tidak akan disedut ke dalam lubang. Mereka akan terus mengorbit objek baru dalam orbit biasa. kenapa? Kerana ufuk hanya akan mencapai 3 km, dan graviti tidak akan dapat berbuat apa-apa kepada kita.
ya. Sememangnya, kita tidak boleh bergantung pada pemerhatian yang boleh dilihat, kerana cahaya tidak dapat melarikan diri. Tetapi terdapat bukti keadaan. Sebagai contoh, anda melihat kawasan yang mungkin mengandungi lubang hitam. Bagaimanakah saya boleh menyemak ini? Mulakan dengan mengukur jisim. Jika jelas bahawa dalam satu kawasan terdapat terlalu banyak atau ia kelihatan tidak kelihatan, maka anda berada di landasan yang betul. Terdapat dua titik carian: pusat galaksi dan sistem binari dengan sinaran sinar-X.
Oleh itu, objek pusat yang besar ditemui dalam 8 galaksi, yang jisim nuklearnya berkisar antara satu juta hingga satu bilion suria. Jisim dikira dengan memerhatikan kelajuan putaran bintang dan gas di sekeliling pusat. Lebih cepat, lebih besar jisim mesti untuk mengekalkannya di orbit.
Objek besar ini dianggap sebagai lubang hitam kerana dua sebab. Nah, tiada pilihan lagi. Tiada yang lebih besar, lebih gelap dan lebih padat. Di samping itu, terdapat teori bahawa semua galaksi aktif dan besar mempunyai raksasa yang bersembunyi di tengah. Tetapi masih ini bukan bukti 100%.
Tetapi dua penemuan baru-baru ini bercakap memihak kepada teori itu. Sistem "water maser" (sumber sinaran gelombang mikro yang berkuasa) berhampiran nukleus telah diperhatikan dalam galaksi aktif terdekat. Menggunakan interferometer, saintis memetakan taburan halaju gas. Iaitu, mereka mengukur kelajuan dalam masa setengah tahun cahaya di pusat galaksi. Ini membantu mereka memahami bahawa terdapat objek besar di dalamnya, yang jejarinya mencapai setengah tahun cahaya.
Penemuan kedua lebih meyakinkan. Penyelidik yang menggunakan sinar-X terjumpa garis spektrum teras galaksi, menunjukkan kehadiran atom berdekatan, yang kelajuannya sangat tinggi (1/3 kelajuan cahaya). Di samping itu, pelepasan sepadan dengan anjakan merah yang sepadan dengan ufuk lubang hitam.
Kelas lain boleh didapati di Bima Sakti. Ini adalah lubang hitam bintang yang terbentuk selepas letupan supernova. Jika mereka wujud secara berasingan, maka walaupun dari dekat kita tidak akan menyedarinya. Tetapi kami bernasib baik, kerana kebanyakannya wujud dalam sistem dwi. Mereka mudah dicari, kerana lubang hitam akan menarik jisim jirannya dan mempengaruhinya dengan graviti. Bahan yang "ditarik keluar" membentuk cakera pertambahan, di mana segala-galanya menjadi panas dan oleh itu menghasilkan sinaran yang kuat.
Katakan anda berjaya mencari sistem binari. Bagaimanakah anda memahami bahawa objek padat ialah lubang hitam? Sekali lagi kita beralih kepada orang ramai. Untuk melakukan ini, ukur kelajuan orbit bintang berdekatan. Jika jisimnya sangat besar dengan dimensi yang begitu kecil, maka tiada lagi pilihan yang tinggal.
Ini adalah mekanisme yang kompleks. Stephen Hawking membangkitkan topik yang sama pada tahun 1970-an. Dia berkata bahawa lubang hitam tidak benar-benar "hitam." Terdapat kesan mekanikal kuantum yang menyebabkan ia menghasilkan sinaran. Secara beransur-ansur lubang itu mula mengecut. Kadar sinaran meningkat dengan pengurangan jisim, jadi lubang itu mengeluarkan lebih banyak dan mempercepatkan proses penguncupan sehingga ia larut.
Walau bagaimanapun, ini hanya skema teori, kerana tiada siapa yang boleh mengatakan dengan tepat apa yang berlaku pada peringkat terakhir. Sesetengah orang berpendapat bahawa kesan kecil tetapi stabil kekal. Teori moden belum lagi menghasilkan sesuatu yang lebih baik. Tetapi proses itu sendiri adalah luar biasa dan kompleks. Ia adalah perlu untuk mengira parameter dalam ruang-masa melengkung, dan keputusan itu sendiri tidak boleh disahkan dalam keadaan biasa.
Undang-undang Pemuliharaan Tenaga boleh digunakan di sini, tetapi hanya untuk tempoh yang singkat. Alam semesta boleh mencipta tenaga dan jisim dari awal, tetapi ia mesti hilang dengan cepat. Salah satu manifestasi adalah turun naik vakum. Sepasang zarah dan antizarah tumbuh entah dari mana, wujud untuk jangka masa yang singkat dan mati dalam kemusnahan bersama. Apabila ia muncul, keseimbangan tenaga terganggu, tetapi semuanya dipulihkan selepas hilang. Nampaknya hebat, tetapi mekanisme ini telah disahkan secara eksperimen.
Katakan salah satu turun naik vakum bertindak berhampiran ufuk lubang hitam. Mungkin salah satu zarah jatuh, dan yang kedua lari. Orang yang melarikan diri mengambil sebahagian daripada tenaga lubang bersamanya dan boleh jatuh ke mata pemerhati. Ia akan kelihatan kepadanya bahawa objek gelap telah melepaskan zarah. Tetapi proses itu berulang, dan kita melihat aliran sinaran berterusan dari lubang hitam.
Kami telah mengatakan bahawa Kirill merasakan anda memerlukan infiniti untuk melangkah ke garis ufuk. Di samping itu, telah disebutkan bahawa lubang hitam menguap selepas tempoh masa yang terhad. Jadi, apabila anda sampai ke kaki langit, lubang itu akan hilang?
Tidak. Apabila kami menerangkan pemerhatian Kirill, kami tidak bercakap tentang proses penyejatan. Tetapi, jika proses ini hadir, maka semuanya berubah. Rakan anda akan melihat anda terbang merentasi kaki langit pada saat penyejatan yang tepat. kenapa?
Ilusi optik menguasai Kirill. Cahaya yang dipancarkan di ufuk acara mengambil masa yang lama untuk sampai ke rakannya. Jika lubang itu kekal selama-lamanya, maka cahaya boleh bergerak selama-lamanya, dan Kirill tidak akan menunggu peralihan. Tetapi, jika lubang itu telah menguap, maka tiada apa yang akan menghalang cahaya, dan ia akan sampai ke lelaki itu pada saat letupan radiasi. Tetapi anda tidak peduli lagi, kerana anda telah lama mati dalam ketunggalan.
Rumus teori umum relativiti mempunyai ciri yang menarik - simetri dalam masa. Sebagai contoh, dalam mana-mana persamaan anda boleh bayangkan bahawa masa mengalir ke belakang dan mendapat penyelesaian yang berbeza, tetapi masih betul. Jika kita menggunakan prinsip ini kepada lubang hitam, maka lubang putih telah dilahirkan.
Lubang hitam adalah kawasan tertentu yang tidak dapat dilepaskan daripadanya. Tetapi pilihan kedua ialah lubang putih di mana tiada apa yang boleh jatuh. Malah, dia menolak segala-galanya. Walaupun, dari sudut matematik, semuanya kelihatan lancar, ini tidak membuktikan kewujudan mereka secara semula jadi. Kemungkinan besar, tidak ada, dan tidak ada cara untuk mengetahuinya.
Sehingga ke tahap ini kita telah bercakap tentang klasik lubang hitam. Mereka tidak berputar dan tidak mempunyai cas elektrik. Tetapi dalam versi yang bertentangan, perkara yang paling menarik bermula. Sebagai contoh, anda boleh masuk ke dalam tetapi elakkan singulariti. Lebih-lebih lagi, "dalam"nya mampu menghubungi lubang putih. Iaitu, anda akan mendapati diri anda berada dalam sejenis terowong, di mana lubang hitam adalah pintu masuk dan lubang putih adalah pintu keluar. Gabungan ini dipanggil lubang cacing.
Menariknya, lubang putih boleh didapati di mana-mana, walaupun di Alam Semesta yang lain. Jika kami tahu cara mengawal lubang cacing tersebut, maka kami akan menyediakan pengangkutan pantas ke mana-mana kawasan ruang angkasa. Dan lebih sejuk lagi adalah kemungkinan perjalanan masa.
Tetapi jangan mengemas beg galas anda sehingga anda mengetahui beberapa perkara. Malangnya, terdapat kebarangkalian tinggi bahawa tiada formasi sedemikian. Kami telah mengatakan bahawa lubang putih adalah kesimpulan daripada formula matematik, dan bukan objek sebenar dan disahkan. Dan semua lubang hitam yang diperhatikan mencipta bahan jatuh dan tidak membentuk lubang cacing. Dan perhentian terakhir ialah ketunggalan.
Lubang hitam adalah salah satu fenomena paling aneh di Alam Semesta. Walau apa pun, pada peringkat pembangunan manusia ini. Ini adalah objek dengan jisim dan ketumpatan yang tidak terhingga, dan oleh itu tarikan, di luarnya walaupun cahaya tidak dapat melarikan diri - oleh itu lubang itu hitam. Lubang hitam supermasif boleh menghisap seluruh galaksi tanpa tercekik, dan di luar ufuk peristiwa, fizik biasa mula menjerit dan berpusing menjadi simpulan. Sebaliknya, lubang hitam boleh menjadi "lubang" peralihan yang berpotensi dari satu nod ruang ke satu lagi. Persoalannya, sejauh mana kita boleh sampai ke lubang hitam, dan adakah akibatnya?
Lubang hitam supermasif Sagittarius A*, yang terletak di tengah-tengah galaksi kita, bukan sahaja menyedut objek berdekatan, tetapi juga mengeluarkan pancaran radio yang berkuasa. Para saintis telah lama mencuba untuk membezakan sinar ini, tetapi mereka dihalang oleh cahaya yang bertaburan di sekeliling lubang. Akhirnya, mereka dapat menembusi bunyi cahaya menggunakan 13 teleskop, yang digabungkan menjadi satu sistem berkuasa tunggal. Selepas itu, mereka menemui maklumat menarik tentang sinaran yang sebelum ini misteri.
Beberapa hari yang lalu, pada 14 Mac, salah seorang ahli fizik yang paling cemerlang pada zaman kita meninggalkan dunia ini,
Agar lubang hitam terbentuk, adalah perlu untuk memampatkan jasad kepada ketumpatan kritikal tertentu supaya jejari jasad termampat adalah sama dengan jejari gravitinya. Nilai ketumpatan kritikal ini adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jisim lohong hitam.
Untuk lubang hitam jisim bintang biasa ( M=10M matahari) jejari graviti ialah 30 km, dan ketumpatan kritikal ialah 2·10 14 g/cm 3, iaitu dua ratus juta tan setiap sentimeter padu. Ketumpatan ini sangat tinggi berbanding dengan ketumpatan purata Bumi (5.5 g/cm3), ia sama dengan ketumpatan bahan nukleus atom.
Untuk lubang hitam di teras galaksi ( M=10 10 M matahari) jejari graviti ialah 3·10 15 cm = 200 AU, iaitu lima kali ganda jarak dari Matahari ke Pluto (1 unit astronomi - jarak purata dari Bumi ke Matahari - bersamaan dengan 150 juta km atau 1.5·10 13 cm). Ketumpatan kritikal dalam kes ini adalah sama dengan 0.2·10 –3 g/cm 3 , iaitu beberapa kali kurang daripada ketumpatan udara, bersamaan dengan 1.3·10 –3 g/cm 3 (!).
Untuk Bumi ( M=3·10 –6 M matahari), jejari graviti adalah hampir 9 mm, dan ketumpatan kritikal yang sepadan adalah sangat tinggi: ρ cr = 2·10 27 g/cm 3, iaitu 13 susunan magnitud lebih tinggi daripada ketumpatan nukleus atom.
Jika kita mengambil beberapa tekan sfera khayalan dan memampatkan Bumi, mengekalkan jisimnya, maka apabila kita mengurangkan jejari Bumi (6370 km) sebanyak empat kali, halaju pelepasan kedua akan berganda dan menjadi sama dengan 22.4 km/s. Jika kita memampatkan Bumi sehingga jejarinya menjadi lebih kurang 9 mm, maka halaju kosmik kedua akan mengambil nilai yang sama dengan kelajuan cahaya. c= 300000 km/s.
Selanjutnya, akhbar tidak akan diperlukan - Bumi, yang dimampatkan kepada saiz sedemikian, sudah akan memampatkan dirinya sendiri. Pada akhirnya, lubang hitam akan terbentuk di tempat Bumi, jejari ufuk peristiwa yang akan menghampiri 9 mm (jika kita mengabaikan putaran lubang hitam yang terhasil). Dalam keadaan sebenar, sudah tentu, tiada akhbar yang sangat berkuasa - graviti "berfungsi". Inilah sebabnya mengapa lubang hitam hanya boleh terbentuk apabila bahagian dalam bintang yang sangat besar runtuh, di mana graviti cukup kuat untuk memampatkan jirim kepada ketumpatan kritikal.
Evolusi bintang
Lubang hitam terbentuk pada peringkat akhir evolusi bintang besar. Di kedalaman bintang biasa, tindak balas termonuklear berlaku, tenaga yang sangat besar dibebaskan dan suhu tinggi dikekalkan (berpuluh-puluh dan ratusan juta darjah). Daya graviti cenderung untuk memampatkan bintang, dan daya tekanan gas panas dan sinaran menentang mampatan ini. Oleh itu, bintang berada dalam keseimbangan hidrostatik.
Di samping itu, bintang boleh wujud dalam keseimbangan terma, apabila pembebasan tenaga akibat tindak balas termonuklear di pusatnya betul-betul sama dengan kuasa yang dipancarkan oleh bintang dari permukaan. Apabila bintang mengecut dan mengembang, keseimbangan terma terganggu. Jika bintang itu pegun, maka keseimbangannya diwujudkan sedemikian rupa sehingga tenaga potensi negatif bintang (tenaga mampatan graviti) dalam nilai mutlak sentiasa dua kali ganda tenaga haba. Oleh kerana itu, bintang itu mempunyai sifat yang menakjubkan - kapasiti haba negatif. Badan biasa mempunyai kapasiti haba positif: sekeping besi yang dipanaskan, menyejukkan, iaitu, kehilangan tenaga, menurunkan suhunya. Untuk bintang, sebaliknya adalah benar: semakin banyak tenaga yang hilang dalam bentuk sinaran, semakin tinggi suhu di pusatnya.
Ciri aneh ini, pada pandangan pertama, mempunyai penjelasan yang mudah: bintang, apabila ia memancar, perlahan-lahan menguncup. Semasa pemampatan, tenaga berpotensi ditukar kepada tenaga kinetik lapisan bintang yang jatuh, dan bahagian dalamnya menjadi panas. Selain itu, tenaga haba yang diperolehi oleh bintang hasil daripada pemampatan adalah dua kali lebih banyak daripada tenaga yang hilang dalam bentuk sinaran. Akibatnya, suhu bahagian dalam bintang meningkat, dan sintesis termonuklear berterusan unsur kimia berlaku. Sebagai contoh, tindak balas menukar hidrogen kepada helium dalam Matahari semasa berlaku pada suhu 15 juta darjah. Apabila, selepas 4 bilion tahun, di tengah Matahari, semua hidrogen bertukar menjadi helium, untuk sintesis selanjutnya atom karbon daripada atom helium, suhu yang jauh lebih tinggi akan diperlukan, kira-kira 100 juta darjah (cas elektrik nukleus helium adalah dua kali ganda daripada nukleus hidrogen, dan untuk mendekatkan nukleus bersama helium pada jarak 10–13 cm memerlukan suhu yang lebih tinggi). Tepatnya suhu inilah yang akan dipastikan kerana kapasiti haba negatif Matahari pada masa tindak balas termonuklear menukar helium kepada karbon dinyalakan di kedalamannya.
Kerdil putih
Jika jisim bintang itu kecil, maka jisim terasnya yang dipengaruhi oleh transformasi termonuklear adalah kurang daripada 1.4 M matahari, pelakuran termonuklear unsur-unsur kimia mungkin terhenti kerana apa yang dipanggil degenerasi gas elektron dalam teras bintang. Khususnya, tekanan gas yang merosot bergantung pada ketumpatan, tetapi tidak bergantung pada suhu, kerana tenaga gerakan kuantum elektron jauh lebih besar daripada tenaga gerakan terma mereka.
Tekanan tinggi gas elektron yang merosot secara berkesan mengatasi daya mampatan graviti. Oleh kerana tekanan tidak bergantung pada suhu, kehilangan tenaga oleh bintang dalam bentuk sinaran tidak membawa kepada pemampatan terasnya. Akibatnya, tenaga graviti tidak dibebaskan sebagai haba tambahan. Oleh itu, suhu dalam teras merosot yang berkembang tidak meningkat, yang membawa kepada gangguan rantai tindak balas termonuklear.
Cangkang hidrogen luar, tidak terjejas oleh tindak balas termonuklear, berpisah daripada teras bintang dan membentuk nebula planet, bercahaya dalam garisan pelepasan hidrogen, helium dan unsur-unsur lain. Teras pusat padat dan agak panas bagi bintang berjisim rendah yang telah berkembang ialah kerdil putih - objek dengan jejari pada susunan jejari Bumi (~10 4 km), jisim kurang daripada 1.4 M matahari dan ketumpatan purata kira-kira satu tan per sentimeter padu. Kerdil putih diperhatikan dalam jumlah besar. Jumlah bilangan mereka dalam Galaxy mencecah 10 10, iaitu kira-kira 10% daripada jumlah jisim jirim yang boleh diperhatikan bagi Galaxy.
Pembakaran termonuklear dalam kerdil putih yang merosot boleh menjadi tidak stabil dan membawa kepada letupan nuklear kerdil putih yang cukup besar dengan jisim yang hampir dengan apa yang dipanggil had Chandrasekhar (1.4). M matahari). Letupan sedemikian kelihatan seperti supernova Jenis I, yang tidak mempunyai garis hidrogen dalam spektrumnya, tetapi hanya garisan helium, karbon, oksigen dan unsur berat lain.
Bintang neutron
Jika teras bintang merosot, maka apabila jisimnya menghampiri had 1.4 M matahari, degenerasi biasa gas elektron dalam nukleus digantikan dengan apa yang dipanggil degenerasi relativistik.
Pergerakan kuantum elektron merosot menjadi begitu pantas sehingga kelajuannya menghampiri kelajuan cahaya. Dalam kes ini, keanjalan gas berkurangan, keupayaannya untuk mengatasi daya graviti berkurangan, dan bintang mengalami keruntuhan graviti. Semasa keruntuhan, elektron ditangkap oleh proton, dan neutronisasi bahan berlaku. Ini membawa kepada pembentukan bintang neutron daripada teras yang merosot secara besar-besaran.
Jika jisim awal teras bintang melebihi 1.4 M matahari, maka suhu tinggi dicapai dalam teras, dan degenerasi elektron tidak berlaku sepanjang evolusinya. Dalam kes ini, kapasiti haba negatif berfungsi: apabila bintang kehilangan tenaga dalam bentuk sinaran, suhu dalam kedalamannya meningkat, dan terdapat rantai tindak balas termonuklear berterusan yang menukar hidrogen kepada helium, helium menjadi karbon, karbon menjadi oksigen, dan seterusnya, terpulang kepada unsur kumpulan besi. Tindak balas pelakuran termonuklear nukleus unsur yang lebih berat daripada besi tidak lagi berlaku dengan pelepasan, tetapi dengan penyerapan tenaga. Oleh itu, jika jisim teras bintang, yang terdiri terutamanya daripada unsur kumpulan besi, melebihi had Chandrasekhar iaitu 1.4 M matahari , tetapi kurang daripada apa yang dipanggil had Oppenheimer–Volkov ~3 M matahari, kemudian pada penghujung evolusi nuklear bintang, keruntuhan graviti teras berlaku, akibatnya kulit hidrogen luar bintang itu terbuang, yang diperhatikan sebagai letupan supernova jenis II, dalam spektrum garisan hidrogen berkuasa manakah yang diperhatikan.
Keruntuhan teras besi membawa kepada pembentukan bintang neutron.
Apabila teras besar bintang yang telah mencapai peringkat akhir evolusi dimampatkan, suhu meningkat kepada nilai gergasi tertib satu bilion darjah, apabila nukleus atom mula pecah menjadi neutron dan proton. Proton menyerap elektron dan bertukar menjadi neutron, memancarkan neutrino. Neutron, mengikut prinsip Pauli mekanikal kuantum, dengan mampatan yang kuat mula menolak satu sama lain dengan berkesan.
Apabila jisim teras yang runtuh kurang daripada 3 M matahari, kelajuan neutron adalah jauh lebih rendah daripada kelajuan cahaya dan keanjalan jirim disebabkan oleh tolakan neutron yang berkesan boleh mengimbangi daya graviti dan membawa kepada pembentukan bintang neutron yang stabil.
Kemungkinan kewujudan bintang neutron pertama kali diramalkan pada tahun 1932 oleh ahli fizik Soviet yang cemerlang Landau sejurus selepas penemuan neutron dalam eksperimen makmal. Jejari bintang neutron adalah hampir 10 km, ketumpatan puratanya ialah ratusan juta tan per sentimeter padu.
Apabila jisim teras bintang yang runtuh lebih besar daripada 3 M matahari, kemudian, mengikut idea yang sedia ada, bintang neutron yang terhasil, penyejukan, runtuh ke dalam lubang hitam. Runtuhnya bintang neutron ke dalam lubang hitam juga difasilitasi oleh kejatuhan terbalik sebahagian daripada cangkerang bintang itu, yang dikeluarkan semasa letupan supernova.
Bintang neutron biasanya berputar dengan pantas kerana bintang biasa yang melahirkannya boleh mempunyai momentum sudut yang ketara. Apabila teras bintang runtuh menjadi bintang neutron, dimensi ciri bintang berkurangan daripada R= 10 5 –10 6 km ke R≈ 10 km. Apabila saiz bintang mengecil, momen inersianya berkurangan. Untuk mengekalkan momentum sudut, kelajuan putaran paksi mesti meningkat dengan mendadak. Contohnya, jika Matahari, berputar dengan tempoh kira-kira sebulan, dimampatkan kepada saiz bintang neutron, maka tempoh putaran akan berkurangan kepada 10 –3 saat.
Bintang neutron tunggal dengan medan magnet yang kuat menampakkan diri mereka sebagai pulsar radio - sumber nadi berkala ketat pelepasan radio yang timbul apabila tenaga putaran pantas bintang neutron ditukar kepada pancaran radio terarah. Dalam sistem binari, pertambahan bintang neutron mempamerkan fenomena pulsar sinar-X dan pemecah sinar-X jenis 1.
Seseorang tidak boleh mengharapkan denyutan sinaran berkala yang ketat dari lubang hitam, kerana lubang hitam tidak mempunyai permukaan yang boleh diperhatikan dan tiada medan magnet. Seperti yang sering dikatakan oleh ahli fizik, lubang hitam tidak mempunyai "rambut" - semua medan dan semua ketidakhomogenan berhampiran ufuk peristiwa dipancarkan apabila lubang hitam terbentuk daripada bahan yang runtuh dalam bentuk aliran gelombang graviti. Akibatnya, lubang hitam yang terhasil hanya mempunyai tiga ciri: jisim, momentum sudut dan cas elektrik. Semua sifat individu bahan yang runtuh dilupakan semasa pembentukan lubang hitam: sebagai contoh, lubang hitam yang terbentuk daripada besi dan daripada air mempunyai, perkara lain adalah sama, ciri yang sama.
Seperti yang diramalkan oleh Teori Relativiti Umum (GR), bintang yang jisim teras besinya pada akhir evolusinya melebihi 3 M matahari, mengalami mampatan tanpa had (keruntuhan relativistik) dengan pembentukan lubang hitam. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa secara umum kerelatifan daya graviti yang cenderung untuk memampatkan bintang ditentukan oleh ketumpatan tenaga, dan pada ketumpatan besar jirim yang dicapai semasa pemampatan teras bintang yang begitu besar, sumbangan utama kepada ketumpatan tenaga. tidak lagi dibuat oleh tenaga sisa zarah, tetapi oleh tenaga pergerakan dan interaksi mereka. Ternyata secara umum relativiti tekanan bahan pada ketumpatan yang sangat tinggi seolah-olah "menimbang" dirinya sendiri: semakin besar tekanan, semakin besar ketumpatan tenaga dan, akibatnya, semakin besar daya graviti yang cenderung untuk memampatkan bahan tersebut. Di samping itu, di bawah medan graviti yang kuat, kesan kelengkungan ruang masa menjadi asas penting, yang juga menyumbang kepada pemampatan tanpa had teras bintang dan transformasinya menjadi lubang hitam (Rajah 3).
Sebagai kesimpulan, kita perhatikan bahawa lubang hitam yang terbentuk pada zaman kita (contohnya, lubang hitam dalam sistem Cygnus X-1), secara tegasnya, bukanlah seratus peratus lubang hitam, kerana disebabkan oleh pelebaran masa relativistik untuk pemerhati yang jauh, horizon peristiwa mereka masih belum terbentuk. Permukaan bintang yang runtuh itu kelihatan kepada pemerhati di Bumi sebagai beku, menghampiri ufuk peristiwa mereka tanpa henti.
Agar lubang hitam dari objek yang runtuh itu akhirnya terbentuk, kita mesti menunggu sepanjang masa yang tidak terhingga kewujudan Alam Semesta kita. Walau bagaimanapun, perlu ditekankan bahawa sudah dalam saat pertama keruntuhan relativistik, permukaan bintang runtuh untuk pemerhati dari Bumi menghampiri sangat hampir dengan ufuk peristiwa, dan semua proses di permukaan ini perlahan tanpa terhingga.