Mashimo nyeusi daima imekuwa moja ya vitu vya kuvutia zaidi vya uchunguzi na wanasayansi. Kuwa vitu vikubwa zaidi vilivyo kwenye Ulimwengu, wakati huo huo hazipatikani na hazipatikani kabisa na ubinadamu. Itachukua muda mrefu kabla ya sisi kujifunza kuhusu michakato inayotokea karibu na "hatua ya kutorudi." Je! ni shimo jeusi kutoka kwa mtazamo wa kisayansi?
Wacha tuzungumze juu ya ukweli huo ambao hata hivyo ulijulikana kwa watafiti kama matokeo ya kazi ndefu ...
1. Mashimo meusi sio meusi kabisa.
Kwa kuwa shimo nyeusi hutoa mawimbi ya sumakuumeme, haziwezi kuonekana nyeusi, lakini kinyume chake, zenye rangi nyingi. Na inaonekana kuvutia kabisa.
2. Mashimo meusi hayanyonyeshi kwenye jambo.
Kuna dhana potofu miongoni mwa wanadamu kwamba shimo jeusi ni kisafishaji kikubwa cha utupu ambacho huvuta nafasi inayozunguka ndani yake. Wacha tusiwe wajinga na jaribu kujua ni nini haswa.
Kwa ujumla, (bila kuingia katika ugumu wa fizikia ya quantum na utafiti wa unajimu) shimo jeusi linaweza kufikiria kama kitu cha ulimwengu na uwanja wa mvuto ulioongezeka sana. Kwa mfano, ikiwa mahali pa Jua kulikuwa na shimo nyeusi la ukubwa sawa, basi ... hakuna kitu kitatokea, na sayari yetu itaendelea kuzunguka katika obiti sawa. Shimo nyeusi "hunyonya" sehemu tu za vitu vya nyota kwa namna ya upepo wa nyota, ambayo ni asili katika nyota yoyote.
3. Mashimo meusi yanaweza kuzaa ulimwengu mpya
Bila shaka, ukweli huu unasikika kama kitu nje ya hadithi za kisayansi, hasa kwa kuwa hakuna ushahidi wa kuwepo kwa ulimwengu mwingine. Hata hivyo, wanasayansi wanachunguza nadharia hizo kwa ukaribu kabisa.
Kwa maneno rahisi, ikiwa hata moja ya mara kwa mara ya kimwili katika ulimwengu wetu ingebadilika kwa kiasi kidogo, tungepoteza uwezekano wa kuwepo. Umoja wa shimo nyeusi hughairi sheria za kawaida za fizikia na inaweza (angalau katika nadharia) kutoa ulimwengu mpya, tofauti katika mambo fulani na yetu.
4. Mashimo nyeusi hupuka kwa muda
Kama ilivyoelezwa hapo awali, shimo nyeusi huchukua upepo wa nyota. Kwa kuongeza, wao polepole lakini kwa hakika hupuka, yaani, hutoa wingi wao kwenye nafasi inayozunguka, na kisha kutoweka kabisa. Jambo hili liligunduliwa mwaka wa 1974 na kuitwa mionzi ya Hawking, kwa heshima ya Stephen Hawking, ambaye alifanya ugunduzi huu kwa ulimwengu. 
5. Jibu la swali "shimo jeusi ni nini" lilitabiriwa na Karl Schwarzschild
Kama unavyojua, mwandishi wa nadharia ya uhusiano inayohusishwa na Albert Einstein. Lakini mwanasayansi hakulipa kipaumbele cha kutosha kwa uchunguzi wa miili ya mbinguni, ingawa nadharia yake inaweza na, zaidi ya hayo, alitabiri kuwepo kwa shimo nyeusi. Kwa hiyo, Karl Schwarzschild akawa mwanasayansi wa kwanza kutumia nadharia ya jumla ya uhusiano ili kuhalalisha kuwapo kwa “hatua ya kutorudi tena.” 
Ukweli wa kuvutia ni kwamba hii ilitokea mnamo 1915, mara baada ya Einstein kuchapisha nadharia yake ya jumla ya uhusiano. Wakati huo ndipo neno "Schwarzschild radius" lilipoibuka - kwa kusema, hii ni kiasi cha nguvu ambacho kitu lazima kishinikizwe ili kugeuka kuwa shimo nyeusi. Hata hivyo, hii si kazi rahisi. Hebu tujue ni kwa nini.
Ukweli ni kwamba, kwa nadharia, mwili wowote unaweza kuwa shimo nyeusi, lakini tu ikiwa unakabiliwa na kiwango fulani cha ukandamizaji. Kwa mfano, tunda la karanga linaweza kuwa shimo jeusi ikiwa lingekuwa na wingi wa sayari ya Dunia...
Ukweli wa kuvutia: Mashimo meusi ndio miili pekee ya ulimwengu ya aina yao ambayo ina uwezo wa kuvutia mwanga kupitia mvuto.
6. Mashimo nyeusi hupiga nafasi karibu nao
Hebu fikiria nafasi nzima ya ulimwengu kwa namna ya rekodi ya vinyl. Ikiwa utaweka kitu cha moto juu yake, itabadilisha sura yake. Kitu kimoja kinatokea na mashimo nyeusi. Uzito wao uliokithiri huvutia kila kitu, ikiwa ni pamoja na mionzi ya mwanga, na kusababisha nafasi karibu nao kuinama.
7. Mashimo meusi hupunguza idadi ya nyota katika Ulimwengu
....Baada ya yote, ikiwa nyota zinawaka -
Ina maana mtu yeyote anahitaji hii?
V.V. Mayakovsky
Kwa kawaida, nyota zilizoundwa kikamilifu ni wingu la gesi zilizopozwa. Mionzi kutoka kwa mashimo meusi huzuia mawingu ya gesi kutoka kwa baridi na kwa hivyo huzuia uundaji wa nyota.
8. Mashimo meusi ni mifumo ya juu zaidi ya nishati
Shimo nyeusi hutoa nishati zaidi kuliko Jua na nyota zingine. Sababu ya hii ni jambo linalozunguka. Mada inapopita upeo wa tukio kwa kasi ya juu, huwaka kwenye obiti ya shimo nyeusi hadi joto la juu sana. Jambo hili linaitwa mionzi ya mwili mweusi.
Ukweli wa kuvutia: Katika mchakato wa muunganisho wa nyuklia, 0.7% ya maada huwa nishati. Karibu na shimo nyeusi, 10% ya suala hubadilishwa kuwa nishati!
9. Nini kinatokea ikiwa utaanguka kwenye shimo nyeusi?
Mashimo nyeusi "kunyoosha" miili iliyo karibu nao. Kama matokeo ya mchakato huu, vitu huanza kufanana na tambi (kuna hata neno maalum - "spaghettification" =).
Ingawa ukweli huu unaweza kuonekana kuwa wa kuchekesha, kuna maelezo yake. Hii hutokea kutokana na kanuni ya kimwili ya mvuto. Wacha tuchukue mwili wa mwanadamu kama mfano. Tukiwa chini, miguu yetu iko karibu na kitovu cha Dunia kuliko vichwa vyetu, hivyo huvutiwa kwa nguvu zaidi. Juu ya uso wa shimo nyeusi, miguu huvutwa kuelekea katikati ya shimo nyeusi haraka sana, na kwa hivyo mwili wa juu hauwezi kushikamana nao. Matokeo: tambi!
10. Kinadharia, kitu chochote kinaweza kuwa shimo jeusi
Na hata Jua. Kitu pekee kinachozuia jua kugeuka kuwa mwili mweusi kabisa ni nguvu ya mvuto. Katikati ya shimo nyeusi ina nguvu mara nyingi kuliko katikati ya Jua. Katika kesi hii, ikiwa nyota yetu ingeshinikizwa hadi kilomita nne kwa kipenyo, inaweza kuwa shimo nyeusi (kwa sababu ya wingi wake mkubwa).
Lakini hii ni katika nadharia. Kwa mazoezi, inajulikana kuwa shimo nyeusi huonekana tu kama matokeo ya kuanguka kwa nyota kubwa zaidi ambazo huzidi Jua kwa wingi kwa mara 25-30.
11.Mashimo meusi hupunguza muda karibu nao
Thesis kuu ya ukweli huu ni kwamba tunapokaribia upeo wa tukio, wakati unapungua. Jambo hili linaweza kuonyeshwa kwa kutumia "kitendawili pacha," ambacho mara nyingi hutumiwa kuelezea nadharia ya uhusiano.
Wazo kuu ni kwamba mmoja wa ndugu mapacha huruka angani, na wa pili anabaki Duniani. Kurudi nyumbani, pacha hugundua kuwa kaka yake amezeeka zaidi kuliko yeye, kwani wakati wa kusonga kwa kasi karibu na kasi ya mwanga, wakati huanza kupita polepole zaidi. 
« Hadithi za kisayansi zinaweza kuwa muhimu - huchochea mawazo na huondoa hofu ya siku zijazo. Walakini, ukweli wa kisayansi unaweza kushangaza zaidi. Hadithi za kisayansi hazijawahi hata kufikiria uwepo wa vitu kama shimo nyeusi»
Stephen Hawking
Katika kina cha ulimwengu kuna siri nyingi na siri zilizofichwa kwa wanadamu. Mmoja wao ni shimo nyeusi - vitu ambavyo hata akili kubwa zaidi ya wanadamu haiwezi kuelewa. Mamia ya wanajimu wanajaribu kufunua asili ya shimo nyeusi, lakini katika hatua hii hatujathibitisha uwepo wao katika mazoezi.
Wakurugenzi wa filamu huweka wakfu filamu zao kwao, na kati ya watu wa kawaida shimo nyeusi zimekuwa jambo la ibada kwamba wanatambuliwa na mwisho wa dunia na kifo kisichoepukika. Wanaogopwa na kuchukiwa, lakini wakati huo huo wanaabudiwa na kuabudiwa na haijulikani kwamba vipande hivi vya ajabu vya Ulimwengu vinajificha ndani yao wenyewe. Kubali, kumezwa na shimo jeusi ni jambo la kimapenzi. Kwa msaada wao, inawezekana, na wanaweza pia kuwa viongozi kwa ajili yetu.
Vyombo vya habari vya njano mara nyingi hufikiri juu ya umaarufu wa mashimo nyeusi. Kupata vichwa vya habari katika magazeti kuhusiana na mwisho wa dunia kutokana na mgongano mwingine na shimo nyeusi kubwa sio tatizo. Mbaya zaidi ni kwamba sehemu ya watu wasiojua kusoma na kuandika inachukua kila kitu kwa uzito na inaleta hofu ya kweli. Ili kuleta uwazi, tutachukua safari ya asili ya ugunduzi wa shimo nyeusi na kujaribu kuelewa ni nini na jinsi ya kuikaribia.
Nyota zisizoonekana
Inatokea kwamba wanafizikia wa kisasa wanaelezea muundo wa Ulimwengu wetu kwa kutumia nadharia ya uhusiano, ambayo Einstein alitoa kwa uangalifu kwa wanadamu mwanzoni mwa karne ya 20. Mashimo meusi huwa ya kushangaza zaidi, katika upeo wa tukio ambalo sheria zote za fizikia zinazojulikana kwetu, pamoja na nadharia ya Einstein, hukoma kutumika. Je, hii si ya ajabu? Kwa kuongezea, dhana juu ya uwepo wa shimo nyeusi ilionyeshwa muda mrefu kabla ya Einstein mwenyewe kuzaliwa.
Mnamo 1783 kulikuwa na ongezeko kubwa la shughuli za kisayansi huko Uingereza. Siku hizo, sayansi ilienda bega kwa bega na dini, walishirikiana vyema, na wanasayansi hawakuonwa tena kuwa wazushi. Zaidi ya hayo, makuhani walihusika katika utafiti wa kisayansi. Mmoja wa watumishi hawa wa Mungu alikuwa mchungaji wa Kiingereza John Michell, ambaye alijiuliza si tu juu ya maswali ya kuwepo, lakini pia matatizo ya kisayansi kabisa. Michell alikuwa mwanasayansi mwenye jina kubwa: mwanzoni alikuwa mwalimu wa hisabati na isimu ya kale katika chuo kimoja, na baada ya hapo alikubaliwa katika Jumuiya ya Kifalme ya London kwa uvumbuzi kadhaa.
John Michell alisoma seismology, lakini katika wakati wake wa kupumzika alipenda kufikiria juu ya milele na ulimwengu. Hivi ndivyo alivyopata wazo kwamba mahali fulani kwenye kina kirefu cha Ulimwengu kunaweza kuwa na miili mikubwa yenye mvuto mkubwa sana hivi kwamba ili kushinda nguvu ya uvutano ya mwili kama huo ni muhimu kusonga kwa kasi sawa na au zaidi. kuliko kasi ya mwanga. Ikiwa tunakubali nadharia kama hiyo kuwa ya kweli, basi hata mwanga hautaweza kukuza kasi ya pili ya ulimwengu (kasi inayofaa kushinda mvuto wa mwili unaoondoka), kwa hivyo mwili kama huo utabaki hauonekani kwa macho.
Michell aliita nadharia yake mpya "nyota za giza," na wakati huo huo alijaribu kuhesabu wingi wa vitu kama hivyo. Alionyesha mawazo yake juu ya jambo hili katika barua ya wazi kwa Jumuiya ya Kifalme ya London. Kwa bahati mbaya, katika siku hizo utafiti kama huo haukuwa wa thamani fulani kwa sayansi, kwa hivyo barua ya Michell ilitumwa kwenye kumbukumbu. Miaka mia mbili tu baadaye, katika nusu ya pili ya karne ya 20, iligunduliwa kati ya maelfu ya rekodi nyingine zilizohifadhiwa kwa uangalifu katika maktaba ya kale.
Ushahidi wa kwanza wa kisayansi wa kuwepo kwa shimo nyeusi
Baada ya Nadharia ya Jumla ya Uhusiano ya Einstein kuchapishwa, wanahisabati na wanafizikia walianza kwa umakini kutatua milinganyo iliyotolewa na mwanasayansi wa Ujerumani, ambayo ilipaswa kutuambia mambo mengi mapya kuhusu muundo wa Ulimwengu. Mwanaastronomia na mwanafizikia wa Ujerumani Karl Schwarzschild aliamua kufanya vivyo hivyo mwaka wa 1916.
Mwanasayansi, kwa kutumia mahesabu yake, alifikia hitimisho kwamba kuwepo kwa mashimo nyeusi kunawezekana. Pia alikuwa wa kwanza kuelezea kile kilichoitwa baadaye maneno ya kimapenzi "upeo wa tukio" - mpaka wa kufikiria wa muda wa nafasi kwenye shimo nyeusi, baada ya kuvuka ambayo kuna uhakika wa kutorudi. Hakuna kitakachoepuka kutoka kwenye upeo wa macho wa tukio, hata mwanga. Ni zaidi ya upeo wa tukio ambapo kinachojulikana kama "umoja" hutokea, ambapo sheria za fizikia zinazojulikana kwetu hukoma kutumika.
Akiendelea kukuza nadharia yake na kutatua milinganyo, Schwarzschild aligundua siri mpya za shimo nyeusi kwake na kwa ulimwengu. Kwa hivyo, aliweza, pekee kwenye karatasi, kuhesabu umbali kutoka katikati ya shimo nyeusi, ambapo wingi wake umejilimbikizia, hadi upeo wa tukio. Schwarzschild aliita umbali huu kuwa radius ya mvuto.
Licha ya ukweli kwamba kihesabu, suluhisho za Schwarzschild zilikuwa sahihi sana na hazingeweza kukanushwa, jumuiya ya kisayansi ya karne ya 20 haikuweza kukubali mara moja ugunduzi huo wa kushangaza, na kuwepo kwa shimo nyeusi kumeandikwa kama ndoto, ambayo ilionekana kila wakati. sasa na kisha katika nadharia ya uhusiano. Kwa muongo mmoja na nusu uliofuata, uchunguzi wa nafasi kwa uwepo wa shimo nyeusi ulikuwa polepole, na wafuasi wachache tu wa nadharia ya mwanafizikia wa Ujerumani walihusika ndani yake.
Nyota zinazozaa giza
Baada ya milinganyo ya Einstein kupangwa vipande vipande, ulikuwa wakati wa kutumia hitimisho lililotolewa ili kuelewa muundo wa Ulimwengu. Hasa, katika nadharia ya mageuzi ya nyota. Sio siri kuwa katika ulimwengu wetu hakuna kitu hudumu milele. Hata nyota zina mzunguko wao wa maisha, ingawa ni mrefu kuliko mtu.
Mmoja wa wanasayansi wa kwanza kupendezwa sana na mageuzi ya nyota alikuwa mwanafizikia mchanga Subramanyan Chandrasekhar, mzaliwa wa India. Mnamo 1930, alichapisha kazi ya kisayansi ambayo ilielezea muundo wa ndani wa nyota, pamoja na mizunguko ya maisha yao.
Tayari mwanzoni mwa karne ya 20, wanasayansi walidhani juu ya jambo kama vile shinikizo la mvuto (kuanguka kwa mvuto). Katika hatua fulani ya maisha, nyota huanza kukandamiza kwa kasi kubwa chini ya ushawishi wa nguvu za mvuto. Kama sheria, hii hufanyika wakati wa kifo cha nyota, lakini wakati wa kuanguka kwa mvuto kuna njia kadhaa za kuendelea kwa mpira wa moto.
Mshauri wa kisayansi wa Chandrasekhar, Ralph Fowler, mwanafizikia wa kinadharia aliyeheshimiwa katika wakati wake, alidhani kwamba wakati wa kuanguka kwa mvuto nyota yoyote inageuka kuwa ndogo na moto zaidi - kibete nyeupe. Lakini ikawa kwamba mwanafunzi "alivunja" nadharia ya mwalimu, ambayo ilishirikiwa na wanafizikia wengi mwanzoni mwa karne iliyopita. Kulingana na kazi ya Mhindi mchanga, kifo cha nyota inategemea misa yake ya awali. Kwa mfano, ni nyota zile tu ambazo uzito wake hauzidi mara 1.44 ya uzito wa Jua zinaweza kuwa vibete nyeupe. Nambari hii iliitwa kikomo cha Chandrasekhar. Ikiwa wingi wa nyota ulizidi kikomo hiki, basi hufa kwa njia tofauti kabisa. Chini ya hali fulani, nyota kama hiyo wakati wa kifo inaweza kuzaliwa upya katika nyota mpya ya neutron - siri nyingine ya Ulimwengu wa kisasa. Nadharia ya uhusiano inatuambia chaguo jingine - ukandamizaji wa nyota kwa maadili madogo zaidi, na hapa ndipo furaha huanza.
Mnamo 1932, nakala ilionekana katika moja ya majarida ya kisayansi ambayo mwanafizikia mahiri kutoka USSR Lev Landau alipendekeza kwamba wakati wa kuanguka nyota ya juu inashinikizwa kwa uhakika na radius isiyo na kikomo na wingi usio na kipimo. Licha ya ukweli kwamba tukio kama hilo ni ngumu sana kufikiria kutoka kwa mtazamo wa mtu ambaye hajajiandaa, Landau hakuwa mbali na ukweli. Mwanafizikia pia alipendekeza kwamba, kwa mujibu wa nadharia ya uhusiano, mvuto katika hatua hiyo itakuwa kubwa sana kwamba itaanza kupotosha muda wa nafasi.
Wanajimu walipenda nadharia ya Landau, na waliendelea kuikuza. Mnamo 1939, huko Amerika, shukrani kwa juhudi za wanafizikia wawili - Robert Oppenheimer na Hartland Snyder - nadharia iliibuka ambayo ilielezea kwa undani nyota ya juu sana wakati wa kuanguka. Kama matokeo ya tukio kama hilo, shimo nyeusi halisi inapaswa kuonekana. Licha ya ushawishi wa hoja hizo, wanasayansi waliendelea kukataa uwezekano wa kuwepo kwa miili hiyo, pamoja na mabadiliko ya nyota ndani yao. Hata Einstein alijitenga na wazo hili, akiamini kwamba nyota haikuwa na uwezo wa mabadiliko hayo ya ajabu. Wanafizikia wengine hawakupuuza taarifa zao, wakiita uwezekano wa matukio kama haya kuwa ya ujinga.
Hata hivyo, sayansi daima hufikia ukweli, unapaswa kusubiri kidogo. Na hivyo ikawa.
Vitu angavu zaidi katika Ulimwengu
Ulimwengu wetu ni mkusanyiko wa vitendawili. Wakati mwingine mambo hukaa ndani yake, mshikamano ambao unapinga mantiki yoyote. Kwa mfano, neno "shimo nyeusi" halitahusishwa na mtu wa kawaida na usemi "mkali sana," lakini ugunduzi wa mapema miaka ya 60 ya karne iliyopita uliruhusu wanasayansi kuzingatia taarifa hii kuwa si sahihi.
Kwa msaada wa darubini, wanaastrofizikia waliweza kugundua vitu ambavyo hadi sasa havijulikani katika anga lenye nyota, ambavyo vilikuwa na tabia ya ajabu sana licha ya kwamba vilionekana kama nyota za kawaida. Wakati wa kusoma taa hizi za kushangaza, mwanasayansi wa Amerika Martin Schmidt alielekeza umakini kwenye taswira yao, data ambayo ilionyesha matokeo tofauti kutoka kwa skanning ya nyota zingine. Kwa ufupi, nyota hizi hazikuwa kama zingine tulizozizoea.
Ghafla, Schmidt ilianza, na aligundua mabadiliko katika wigo katika safu nyekundu. Ilibadilika kuwa vitu hivi viko mbali zaidi na sisi kuliko nyota ambazo tumezoea kutazama angani. Kwa mfano, kitu kilichoonwa na Schmidt kilipatikana kwa miaka bilioni mbili na nusu ya mwanga kutoka kwa sayari yetu, lakini iling'aa kama nyota miaka mia moja ya mwanga. Inabadilika kuwa mwanga kutoka kwa kitu kimoja kama hicho ni sawa na mwangaza wa gala nzima. Ugunduzi huu ulikuwa mafanikio ya kweli katika unajimu. Mwanasayansi aliita vitu hivi "quasi-stellar" au tu "quasar".
Martin Schmidt aliendelea kusoma vitu vipya na kugundua kuwa mwangaza kama huo unaweza kusababishwa na sababu moja tu - kuongezeka. Kuongezeka ni mchakato wa kunyonya vitu vinavyozunguka na mwili wa juu kwa kutumia mvuto. Mwanasayansi alifikia hitimisho kwamba katikati ya quasars kuna shimo kubwa nyeusi, ambalo kwa nguvu ya ajabu huchota katika suala linalozunguka katika nafasi. Shimo linapofyonza vitu, chembe hizo huharakisha hadi kasi kubwa na kuanza kung'aa. Aina ya kuba inayong'aa karibu na shimo jeusi inaitwa diski ya uongezaji. Taswira yake ilionyeshwa vizuri katika filamu ya Christopher Nolan ya Interstellar, ambayo ilizua maswali mengi: "shimo jeusi linawezaje kung'aa?"
Hadi sasa, wanasayansi tayari wamepata maelfu ya quasars katika anga ya nyota. Vitu hivi vya kushangaza, vyenye kung'aa sana huitwa beacons za Ulimwengu. Wanaturuhusu kufikiria muundo wa ulimwengu bora kidogo na kuja karibu na wakati ambao yote yalianza.
Ingawa wataalamu wa anga walikuwa wakipokea uthibitisho usio wa moja kwa moja kwa miaka mingi wa kuwepo kwa vitu vikubwa zaidi visivyoonekana katika Ulimwengu, neno "shimo jeusi" halikuwepo hadi 1967. Ili kuepuka majina tata, mwanafizikia Mmarekani John Archibald Wheeler alipendekeza kuviita vitu hivyo “mashimo meusi.” Kwa nini isiwe hivyo? Kwa kiasi fulani wao ni weusi, kwa sababu hatuwezi kuwaona. Mbali na hilo, huvutia kila kitu, unaweza kuanguka ndani yao, kama vile kwenye shimo la kweli. Na kulingana na sheria za kisasa za fizikia, haiwezekani kutoka mahali hapo. Walakini, Stephen Hawking anadai kwamba unaposafiri kupitia shimo jeusi, unaweza kupata Ulimwengu mwingine, ulimwengu mwingine, na hii ni tumaini.
Hofu ya Infinity
Kwa sababu ya siri nyingi na mapenzi ya shimo nyeusi, vitu hivi vimekuwa hadithi ya kutisha kati ya watu. Vyombo vya habari vya magazeti ya udaku hupenda kubashiri juu ya kutojua kusoma na kuandika kwa idadi ya watu, kuchapisha hadithi za kushangaza kuhusu jinsi shimo kubwa jeusi linavyosogea kuelekea Dunia yetu, ambalo litameza mfumo wa Jua katika muda wa saa chache, au kutoa tu mawimbi ya gesi yenye sumu kuelekea sayari yetu. .
Mada ya kuharibu sayari kwa msaada wa Collider Kubwa ya Hadron, iliyojengwa huko Uropa mnamo 2006 kwenye eneo la Baraza la Ulaya la Utafiti wa Nyuklia (CERN), ni maarufu sana. Wimbi la hofu lilianza kama mzaha wa kijinga wa mtu, lakini lilikua kama mpira wa theluji. Mtu fulani alianzisha uvumi kwamba shimo jeusi linaweza kuunda kwenye kiongeza kasi cha chembe ya mgongano, ambayo ingemeza sayari yetu kabisa. Bila shaka, watu waliokasirika walianza kudai kupiga marufuku majaribio katika LHC, wakiogopa matokeo haya ya matukio. Mahakama ya Ulaya ilianza kupokea kesi zinazodai kwamba mgongano huo ufungwe na wanasayansi waliouunda waadhibiwe kwa ukamilifu wa sheria.
Kwa kweli, wanafizikia hawakatai kwamba wakati chembe zinapogongana kwenye Collider Kubwa ya Hadron, vitu vinavyofanana na mali ya shimo nyeusi vinaweza kutokea, lakini saizi yao iko katika kiwango cha saizi ya chembe za msingi, na "mashimo" kama haya yanapatikana. muda mfupi ambao hatuwezi hata kurekodi matukio yao.
Mmoja wa wataalam wakuu ambao wanajaribu kuondoa wimbi la ujinga mbele ya watu ni Stephen Hawking, mwanafizikia maarufu wa kinadharia ambaye, zaidi ya hayo, anachukuliwa kuwa "guru" halisi kuhusu shimo nyeusi. Hawking alithibitisha kuwa mashimo meusi huwa hayanyonyi mwanga unaoonekana kwenye diski za uongezaji, na baadhi yake hutawanyika angani. Jambo hili liliitwa mionzi ya Hawking, au uvukizi wa shimo nyeusi. Hawking pia alianzisha uhusiano kati ya saizi ya shimo nyeusi na kiwango cha "uvukizi" wake - kadiri ilivyo ndogo, kuna wakati mdogo. Hii ina maana kwamba wapinzani wote wa Kubwa Hadron Collider hawapaswi kuwa na wasiwasi: mashimo nyeusi ndani yake hayataweza kuishi hata milioni ya pili.
Nadharia haijathibitishwa kwa vitendo
Kwa bahati mbaya, teknolojia ya binadamu katika hatua hii ya maendeleo hairuhusu sisi kujaribu nadharia nyingi zilizotengenezwa na wanaastrofizikia na wanasayansi wengine. Kwa upande mmoja, kuwepo kwa shimo nyeusi kumethibitishwa kabisa kwenye karatasi na kupunguzwa kwa kutumia fomula ambazo kila kitu kinafaa kwa kila kutofautiana. Kwa upande mwingine, katika mazoezi bado hatujaweza kuona shimo nyeusi halisi kwa macho yetu wenyewe.
Licha ya kutoelewana huko, wanafizikia wanapendekeza kwamba katikati ya kila gala kuna shimo jeusi kubwa sana, ambalo hukusanya nyota kwenye vikundi na uzito wake na kuzilazimisha kuzunguka Ulimwengu katika kampuni kubwa na ya kirafiki. Katika galaksi yetu ya Milky Way, kulingana na makadirio mbalimbali, kuna nyota kutoka bilioni 200 hadi 400. Nyota hizi zote zinazunguka kitu ambacho kina wingi mkubwa, kitu ambacho hatuwezi kuona kwa darubini. Uwezekano mkubwa zaidi ni shimo nyeusi. Je, tunapaswa kumuogopa? - Hapana, angalau si katika miaka bilioni chache ijayo, lakini tunaweza kutengeneza filamu nyingine ya kuvutia kuhusu hilo.
Tarehe ya kuchapishwa: 09/27/2012Watu wengi wana wazo lisilo wazi au lisilo sahihi la shimo nyeusi ni nini. Wakati huo huo, hivi ni vitu vya ulimwengu na vyenye nguvu vya Ulimwengu, kwa kulinganisha na ambayo Sayari yetu na maisha yetu yote sio kitu.
Asili
Hiki ni kitu cha ulimwengu chenye mvuto mkubwa sana hivi kwamba kinachukua kila kitu kinachoanguka ndani ya mipaka yake. Kimsingi, shimo jeusi ni kitu ambacho hakitoi hata mwanga na kupinda muda wa nafasi. Hata wakati unasonga polepole karibu na mashimo meusi.
Kwa kweli, kuwepo kwa shimo nyeusi ni nadharia tu (na mazoezi kidogo). Wanasayansi wana mawazo na uzoefu wa vitendo, lakini bado hawajaweza kusoma kwa karibu shimo nyeusi. Kwa hivyo, vitu vyote vinavyolingana na maelezo haya kwa kawaida huitwa shimo nyeusi. Shimo nyeusi zimesomwa kidogo, na kwa hivyo maswali mengi hayajatatuliwa.
Shimo lolote jeusi lina upeo wa tukio - mpaka huo ambao baada ya hapo hakuna kinachoweza kutoroka. Kwa kuongezea, kadiri kitu kinavyokaribia shimo jeusi, ndivyo inavyosonga polepole.
Elimu
Kuna aina kadhaa na njia za malezi ya shimo nyeusi:
- malezi ya shimo nyeusi kama matokeo ya malezi ya Ulimwengu. Mashimo hayo meusi yalionekana mara baada ya Big Bang.
- nyota zinazokufa. Wakati nyota inapoteza nguvu zake na athari za nyuklia zinaacha, nyota huanza kupungua. Kulingana na kiwango cha ukandamizaji, nyota za neutroni, vibete nyeupe na, kwa kweli, shimo nyeusi zinajulikana.
- kupatikana kwa majaribio. Kwa mfano, shimo nyeusi ya quantum inaweza kuundwa katika collider.
Matoleo
Wanasayansi wengi wana mwelekeo wa kuamini kwamba mashimo meusi hutoa vitu vyote vilivyofyonzwa mahali pengine. Wale. Lazima kuwe na "mashimo nyeupe" ambayo yanafanya kazi kwa kanuni tofauti. Ikiwa unaweza kuingia kwenye shimo nyeusi, lakini hauwezi kutoka, basi, kinyume chake, huwezi kuingia kwenye shimo nyeupe. Hoja kuu ya wanasayansi ni mlipuko mkali na wenye nguvu wa nishati iliyorekodiwa angani.
Wafuasi wa nadharia ya kamba kwa ujumla waliunda mfano wao wa shimo nyeusi, ambayo haiharibu habari. Nadharia yao inaitwa "Fuzzball" - inaturuhusu kujibu maswali yanayohusiana na umoja na kutoweka kwa habari.
Je, umoja na kutoweka kwa habari ni nini? Umoja ni sehemu katika nafasi inayojulikana na shinikizo na msongamano usio na kipimo. Watu wengi wanachanganyikiwa na ukweli wa umoja, kwa sababu wanafizikia hawawezi kufanya kazi na idadi isiyo na kipimo. Wengi wana hakika kuwa kuna umoja kwenye shimo nyeusi, lakini mali zake zinaelezewa kwa juu sana.
Kwa maneno rahisi, matatizo yote na kutokuelewana hutokea kutokana na uhusiano kati ya mechanics ya quantum na mvuto. Hadi sasa, wanasayansi hawawezi kuunda nadharia inayowaunganisha. Na ndiyo sababu matatizo hutokea na shimo nyeusi. Baada ya yote, shimo nyeusi inaonekana kuharibu habari, lakini wakati huo huo misingi ya mechanics ya quantum inakiuka. Ingawa hivi majuzi S. Hawking alionekana kusuluhisha suala hili, akisema kwamba habari katika shimo nyeusi haziharibiki.
Mitindo potofu
Kwanza, shimo nyeusi haziwezi kuwepo kwa muda usiojulikana. Na shukrani zote kwa uvukizi wa Hawking. Kwa hiyo, hakuna haja ya kufikiri kwamba mashimo nyeusi mapema au baadaye kumeza Ulimwengu.
Pili, Jua letu halitakuwa shimo jeusi. Kwa kuwa wingi wa nyota yetu hautatosha. Jua letu lina uwezekano mkubwa wa kugeuka kuwa kibete nyeupe (na hiyo sio ukweli).
Tatu, Collider Kubwa ya Hadron haitaharibu Dunia yetu kwa kuunda shimo jeusi. Hata kama wataunda shimo nyeusi kwa makusudi na "kuitoa", basi kwa sababu ya saizi yake ndogo, itatumia sayari yetu kwa muda mrefu sana.
Nne, huna haja ya kufikiri kwamba shimo nyeusi ni "shimo" katika nafasi. Shimo jeusi ni kitu cha duara. Kwa hivyo maoni mengi kwamba shimo nyeusi husababisha Ulimwengu sambamba. Walakini, ukweli huu bado haujathibitishwa.
Tano, shimo nyeusi haina rangi. Inagunduliwa ama na mionzi ya X-ray au dhidi ya asili ya galaksi zingine na nyota (athari ya lensi).
Kwa sababu ya ukweli kwamba watu mara nyingi huchanganya shimo nyeusi na minyoo (ambayo kwa kweli ipo), dhana hizi hazijatofautishwa kati ya watu wa kawaida. Shimo la minyoo hukuruhusu kusonga katika nafasi na wakati, lakini hadi sasa tu kwa nadharia.
Mambo magumu kwa maneno rahisi
Ni ngumu kuelezea jambo kama shimo nyeusi kwa lugha rahisi. Ikiwa unajiona kuwa techie mjuzi wa sayansi halisi, basi nakushauri usome kazi za wanasayansi moja kwa moja. Ikiwa unataka kujifunza zaidi juu ya jambo hili, basi soma kazi za Stephen Hawking. Alifanya mengi kwa sayansi, na haswa katika uwanja wa shimo nyeusi. Uvukizi wa shimo nyeusi huitwa baada yake. Yeye ni msaidizi wa mbinu ya ufundishaji, na kwa hiyo kazi zake zote zitaeleweka hata kwa mtu wa kawaida.
Vitabu:
- "Mashimo Nyeusi na Ulimwengu wa Vijana" 1993.
- "Dunia kwa Ufupi 2001."
- "Historia Fupi ya Ulimwengu 2005".
Ninataka sana kupendekeza filamu zake maarufu za sayansi, ambazo zitakuambia kwa lugha wazi sio tu juu ya shimo nyeusi, lakini pia juu ya Ulimwengu kwa ujumla:
- "Ulimwengu wa Stephen Hawking" - mfululizo wa vipindi 6.
- "Ndani ya Ulimwengu na Stephen Hawking" - mfululizo wa vipindi 3.
Filamu hizi zote zimetafsiriwa kwa Kirusi na mara nyingi huonyeshwa kwenye chaneli za Ugunduzi.
Asante kwa umakini wako!
Vidokezo vya hivi karibuni kutoka sehemu ya Sayansi na Teknolojia:
Je, ushauri huu ulikusaidia? Unaweza kusaidia mradi kwa kuchangia kiasi chochote kwa hiari yako kwa ajili ya maendeleo yake. Kwa mfano, rubles 20. Au zaidi:)
Pengine umeona filamu za uongo za kisayansi ambapo mashujaa, wakisafiri angani, wanajikuta katika ulimwengu mwingine? Mara nyingi, shimo nyeusi za ajabu za ulimwengu huwa mlango wa ulimwengu mwingine. Inageuka kuwa kuna ukweli fulani kwa hadithi hizi. Wanasayansi wanasema hivyo.
Wakati sehemu ya katikati ya nyota - katika kiini chake - inapoishiwa na mafuta, chembe zake zote huwa nzito sana. Na kisha, sayari nzima inaanguka katikati yake. Hii husababisha wimbi kubwa la mshtuko ambalo hupasua ganda la nyota la nje, ambalo bado linawaka, na hulipuka kwa mmweko wa kupofusha. Kijiko kimoja cha chai cha nyota ndogo iliyotoweka kina uzito wa tani bilioni kadhaa. Nyota kama hiyo inaitwa neutroni. Na ikiwa nyota ni kubwa mara ishirini hadi thelathini kuliko jua letu, uharibifu wake husababisha kuundwa kwa jambo la kushangaza zaidi katika ulimwengu - shimo nyeusi.
Nguvu ya uvutano katika Shimo Jeusi ni kubwa sana hivi kwamba inanasa sayari, gesi na hata mwanga. Shimo nyeusi hazionekani, zinaweza kupatikana tu na funnel kubwa ya miili ya cosmic inayoruka ndani yake. Tu karibu na mashimo fulani hufanya mwanga mkali. Baada ya yote, kasi ya mzunguko ni ya juu sana, chembe za miili ya mbinguni joto hadi mamilioni ya digrii na kung'aa sana.
Shimo nyeusi ya Cosmic huvutia vitu vyote, na kuzipotosha kwa ond. Vitu vinapokaribia shimo jeusi, huanza kuharakisha na kunyoosha, kama tambi kubwa. Nguvu ya kivutio inakua polepole na wakati fulani inakuwa mbaya sana kwamba hakuna kitu kinachoweza kushinda. Mpaka huu unaitwa upeo wa matukio. Tukio lolote litakalotokea nyuma yake litaendelea kutoonekana milele.
Wanasayansi wanapendekeza kwamba shimo nyeusi zinaweza kuunda vichuguu kwenye nafasi - "mashimo ya minyoo". Ikiwa utaanguka ndani yake, unaweza kupita kwenye nafasi na kujikuta katika Ulimwengu mwingine, ambapo shimo nyeupe kinyume lipo. Labda siku moja siri hii itafichuliwa na watu watasafiri kwa vipimo vingine kwenye meli zenye nguvu.
Ulimwengu usio na mipaka umejaa siri, mafumbo na vitendawili. Licha ya ukweli kwamba sayansi ya kisasa imepiga hatua kubwa mbele katika uchunguzi wa anga, mengi katika ulimwengu huu mkubwa bado hayaeleweki kwa mtazamo wa ulimwengu wa mwanadamu. Tunajua mengi kuhusu nyota, nebulae, makundi na sayari. Walakini, katika ukubwa wa Ulimwengu kuna vitu ambavyo tunaweza kukisia tu juu ya uwepo wake. Kwa mfano, tunajua kidogo sana kuhusu shimo nyeusi. Habari ya msingi na maarifa juu ya asili ya shimo nyeusi inategemea mawazo na dhana. Wanajimu na wanasayansi wa nyuklia wamekuwa wakipambana na suala hili kwa miongo kadhaa. Shimo jeusi kwenye nafasi ni nini? Ni nini asili ya vitu kama hivyo?
Akizungumza kuhusu mashimo nyeusi kwa maneno rahisi
Ili kufikiria jinsi shimo jeusi linavyoonekana, angalia tu mkia wa treni ukiingia kwenye handaki. Taa za mawimbi kwenye gari la mwisho zitapungua ukubwa kadri treni inavyozidi kuingia ndani ya handaki hadi zitakapotoweka kabisa kutoka kwenye mwonekano. Kwa maneno mengine, haya ni vitu ambapo, kwa sababu ya mvuto mbaya, hata mwanga hupotea. Chembe za msingi, elektroni, protoni na fotoni haziwezi kushinda kizuizi kisichoonekana na kuanguka kwenye shimo nyeusi la kutokuwa na kitu, ndiyo sababu shimo kama hilo kwenye nafasi linaitwa nyeusi. Hakuna eneo la mwanga ndani yake, weusi kamili na usio na mwisho. Ni nini kilicho upande wa pili wa shimo nyeusi haijulikani.
Kisafishaji hiki cha utupu cha anga kina nguvu kubwa sana ya uvutano na kinaweza kunyonya galaksi nzima na makundi yote makubwa ya nyota, na nebulae na mada nyeusi kuanza kuwasha. Je, hili linawezekanaje? Tunaweza tu kukisia. Sheria za fizikia zinazojulikana kwetu katika kesi hii zinapasuka kwa seams na hazitoi maelezo kwa taratibu zinazofanyika. Kiini cha kitendawili ni kwamba katika sehemu fulani ya Ulimwengu mwingiliano wa mvuto wa miili imedhamiriwa na wingi wao. Mchakato wa kunyonya na kitu kimoja cha kingine hauathiriwi na muundo wao wa ubora na wa kiasi. Chembe, baada ya kufikia nambari muhimu katika eneo fulani, ingiza kiwango kingine cha mwingiliano, ambapo nguvu za mvuto huwa nguvu za kivutio. Mwili, kitu, dutu au jambo huanza kubana chini ya ushawishi wa mvuto, kufikia msongamano mkubwa.
Takriban michakato kama hiyo hutokea wakati wa kuundwa kwa nyota ya nyutroni, ambapo vitu vya nyota vinasisitizwa kwa kiasi chini ya ushawishi wa mvuto wa ndani. Elektroni za bure huchanganyika na protoni kuunda chembe zisizo na umeme - neutroni. Uzito wa dutu hii ni kubwa sana. Chembe ya maada yenye ukubwa wa kipande cha sukari iliyosafishwa ina uzito wa mabilioni ya tani. Hapa itakuwa sahihi kukumbuka nadharia ya jumla ya uhusiano, ambapo nafasi na wakati ni wingi unaoendelea. Kwa hivyo, mchakato wa ukandamizaji hauwezi kusimamishwa katikati na kwa hivyo hauna kikomo.
Uwezekano, shimo jeusi linaonekana kama shimo ambalo kunaweza kuwa na mpito kutoka sehemu moja ya nafasi hadi nyingine. Wakati huo huo, mali ya nafasi na wakati wenyewe hubadilika, kupotosha kwenye funnel ya muda wa nafasi. Kufikia chini ya faneli hii, jambo lolote hutengana na kuwa quanta. Je, ni nini upande wa pili wa shimo jeusi, shimo hili kubwa? Labda kuna nafasi nyingine huko nje ambapo sheria zingine zinatumika na wakati unapita katika mwelekeo tofauti.
Katika muktadha wa nadharia ya uhusiano, nadharia ya shimo nyeusi inaonekana kama hii. Sehemu ya angani ambapo nguvu za uvutano zimebana jambo lolote kwa ukubwa wa hadubini ina nguvu kubwa ya mvuto, ambayo ukubwa wake huongezeka hadi usio na mwisho. Mkunjo wa wakati unaonekana, na nafasi inainama, ikifunga kwa wakati mmoja. Vitu vilivyomezwa na shimo jeusi haviwezi kuhimili kwa uhuru nguvu ya kuvuta ya kisafishaji hiki cha kutisha cha utupu. Hata kasi ya mwanga, ambayo quanta inamiliki, hairuhusu chembe za msingi kushinda nguvu ya mvuto. Mwili wowote unaofikia hatua kama hiyo huacha kuwa kitu cha nyenzo, kuunganishwa na Bubble ya muda wa nafasi.
Shimo nyeusi kutoka kwa mtazamo wa kisayansi
Ikiwa unajiuliza, shimo nyeusi huundaje? Hakutakuwa na jibu wazi. Kuna utata mwingi na utata katika Ulimwengu ambao hauwezi kuelezewa kutoka kwa maoni ya kisayansi. Nadharia ya Einstein ya uhusiano inaruhusu tu maelezo ya kinadharia ya asili ya vitu vile, lakini mechanics ya quantum na fizikia ni kimya katika kesi hii.
Kujaribu kuelezea michakato inayotokea na sheria za fizikia, picha itaonekana kama hii. Kitu kilichoundwa kama matokeo ya mgandamizo mkubwa wa mvuto wa mwili mkubwa au wa juu sana wa ulimwengu. Utaratibu huu una jina la kisayansi - kuanguka kwa mvuto. Neno "shimo jeusi" lilisikika kwa mara ya kwanza katika jumuiya ya wanasayansi mwaka wa 1968, wakati mwanaastronomia na mwanafizikia wa Marekani John Wheeler alijaribu kueleza hali ya kuanguka kwa nyota. Kwa mujibu wa nadharia yake, mahali pa nyota kubwa ambayo imepata kuanguka kwa mvuto, pengo la anga na la muda linaonekana, ambalo compression inayoongezeka mara kwa mara inafanya kazi. Kila kitu ambacho nyota ilitengenezwa huingia ndani yenyewe.
Maelezo haya yanatuwezesha kuhitimisha kwamba asili ya shimo nyeusi haihusiani kwa vyovyote na michakato inayotokea katika Ulimwengu. Kila kitu kinachotokea ndani ya kitu hiki hakionyeshwa kwa njia yoyote kwenye nafasi inayozunguka na "LAKINI" moja. Nguvu ya uvutano ya shimo jeusi ni kubwa sana hivi kwamba inakunja nafasi, na kusababisha galaksi kuzunguka mashimo meusi. Ipasavyo, sababu kwa nini galaxi huchukua sura ya ond inakuwa wazi. Itachukua muda gani kwa gala kubwa ya Milky Way kutoweka ndani ya shimo kubwa jeusi haijulikani. Ukweli wa kuvutia ni kwamba mashimo nyeusi yanaweza kuonekana mahali popote kwenye anga ya nje, ambapo hali bora zinaundwa kwa hili. Mkunjo kama huo wa wakati na nafasi hupunguza kasi kubwa ambayo nyota huzunguka na kusonga kupitia nafasi ya galaksi. Wakati katika shimo nyeusi unapita katika mwelekeo mwingine. Ndani ya eneo hili, hakuna sheria za mvuto zinazoweza kufasiriwa katika suala la fizikia. Hali hii inaitwa umoja wa shimo nyeusi.
Mashimo meusi hayaonyeshi ishara zozote za kitambulisho cha nje; uwepo wao unaweza kuhukumiwa na tabia ya vitu vingine vya nafasi ambavyo vinaathiriwa na uwanja wa mvuto. Picha nzima ya mapambano ya maisha na kifo hufanyika kwenye mpaka wa shimo nyeusi, ambalo linafunikwa na membrane. Sehemu hii ya kuwazia ya faneli inaitwa "upeo wa tukio." Kila kitu tunachokiona hadi mpaka huu kinaonekana na ni nyenzo.
Matukio ya malezi ya shimo nyeusi
Kuendeleza nadharia ya John Wheeler, tunaweza kuhitimisha kuwa siri ya shimo nyeusi ni uwezekano mkubwa sio katika mchakato wa malezi yake. Kuundwa kwa shimo nyeusi hutokea kama matokeo ya kuanguka kwa nyota ya neutron. Kwa kuongezea, wingi wa kitu kama hicho unapaswa kuzidi misa ya Jua kwa mara tatu au zaidi. Nyota ya nyutroni husinyaa hadi nuru yake yenyewe isiweze tena kuepuka kumbatio kali la mvuto. Kuna kikomo kwa ukubwa ambao nyota inaweza kupungua, kuzaa shimo nyeusi. Radi hii inaitwa radius ya mvuto. Nyota kubwa katika hatua ya mwisho ya ukuaji wao inapaswa kuwa na radius ya mvuto wa kilomita kadhaa.
Leo, wanasayansi wamepata ushahidi usio wa moja kwa moja wa kuwepo kwa shimo nyeusi katika nyota kadhaa za binary za X-ray. Nyota za X-ray, pulsars au bursters hazina uso imara. Kwa kuongeza, wingi wao ni mkubwa zaidi kuliko wingi wa Suns tatu. Hali ya sasa ya anga ya nje katika kundinyota Cygnus - nyota ya X-ray Cygnus X-1, inatuwezesha kufuatilia mchakato wa malezi ya vitu hivi vya curious.
Kulingana na utafiti na mawazo ya kinadharia, leo katika sayansi kuna hali nne za malezi ya nyota nyeusi:
- kuanguka kwa mvuto wa nyota kubwa katika hatua ya mwisho ya mageuzi yake;
- kuanguka kwa eneo la kati la galaji;
- malezi ya mashimo nyeusi wakati wa Big Bang;
- malezi ya mashimo nyeusi ya quantum.
Hali ya kwanza ndiyo ya kweli zaidi, lakini idadi ya nyota nyeusi tunazozifahamu leo inazidi idadi ya nyota za neutroni zinazojulikana. Na umri wa Ulimwengu sio mkubwa sana kwamba idadi kubwa kama hiyo ya nyota inaweza kupitia mchakato kamili wa mageuzi.
Hali ya pili ina haki ya kuishi, na kuna mfano wa kushangaza wa hii - shimo nyeusi kubwa Sagittarius A *, iliyowekwa katikati ya gala yetu. Uzito wa kitu hiki ni misa 3.7 ya jua. Utaratibu wa hali hii ni sawa na hali ya kuanguka kwa mvuto, na tofauti pekee kwamba sio nyota inayoanguka, lakini gesi ya nyota. Chini ya ushawishi wa nguvu za mvuto, gesi inasisitizwa kwa molekuli muhimu na wiani. Katika wakati muhimu, jambo hutengana na kuwa quanta, na kutengeneza shimo nyeusi. Hata hivyo, nadharia hii iko shakani, kwani hivi majuzi wanaastronomia katika Chuo Kikuu cha Columbia walitambua satelaiti za shimo jeusi la Sagittarius A*. Waligeuka kuwa mashimo mengi madogo meusi, ambayo labda yaliundwa kwa njia tofauti.
Tukio la tatu ni la kinadharia zaidi na linahusishwa na kuwepo kwa nadharia ya Big Bang. Wakati wa kuundwa kwa Ulimwengu, sehemu ya jambo na nyanja za mvuto zilipitia mabadiliko. Kwa maneno mengine, taratibu zilichukua njia tofauti, isiyohusiana na michakato inayojulikana ya mechanics ya quantum na fizikia ya nyuklia.
Hali ya mwisho inaangazia fizikia ya mlipuko wa nyuklia. Katika makundi ya mambo, wakati wa athari za nyuklia chini ya ushawishi wa nguvu za mvuto, mlipuko hutokea, mahali ambapo shimo nyeusi huundwa. Maada hulipuka ndani, na kufyonza chembe zote.
Kuwepo na mageuzi ya mashimo nyeusi
Kuwa na wazo mbaya la asili ya vitu vya ajabu vile vya nafasi, kitu kingine kinavutia. Je! ni saizi gani za kweli za shimo nyeusi na zinakua haraka? Ukubwa wa shimo nyeusi imedhamiriwa na radius yao ya mvuto. Kwa shimo nyeusi, radius ya shimo nyeusi imedhamiriwa na wingi wake na inaitwa radius ya Schwarzschild. Kwa mfano, ikiwa kitu kina misa sawa na wingi wa sayari yetu, basi radius ya Schwarzschild katika kesi hii ni 9 mm. Mwangaza wetu mkuu una eneo la kilomita 3. Msongamano wa wastani wa shimo jeusi linaloundwa badala ya nyota yenye wingi wa 10⁸ misa ya jua itakuwa karibu na msongamano wa maji. Radi ya malezi kama hiyo itakuwa kilomita milioni 300.
Inawezekana kwamba shimo kubwa kama hizo nyeusi ziko katikati ya galaksi. Hadi sasa, galaksi 50 zinajulikana, katikati ambayo kuna visima vikubwa vya muda na anga. Uzito wa majitu kama haya ni mabilioni ya misa ya Jua. Mtu anaweza kufikiria tu ni nini nguvu kubwa na ya kutisha ya kivutio cha shimo kama hilo.
Kuhusu mashimo madogo, hivi ni vitu vidogo, ambavyo radius yake hufikia thamani zisizo na maana, ni sentimita 10¹² pekee. Uzito wa makombo kama haya ni 10¹⁴g. Miundo kama hiyo iliibuka wakati wa Mlipuko Kubwa, lakini baada ya muda yaliongezeka kwa ukubwa na leo hujidhihirisha katika anga ya nje kama monsters. Wanasayansi sasa wanajaribu kuunda upya hali ambayo mashimo madogo meusi yalitengenezwa katika hali ya nchi kavu. Kwa madhumuni haya, majaribio yanafanywa katika migongano ya elektroni, kwa njia ambayo chembe za msingi huharakishwa kwa kasi ya mwanga. Majaribio ya kwanza yalifanya iwezekane kupata plasma ya quark-gluon katika hali ya maabara - jambo ambalo lilikuwepo mwanzoni mwa malezi ya Ulimwengu. Majaribio hayo yanatuwezesha kutumaini kwamba shimo nyeusi duniani ni suala la muda tu. Jambo lingine ni ikiwa mafanikio hayo ya sayansi ya wanadamu hayatageuka kuwa msiba kwetu na kwa sayari yetu. Kwa kuunda shimo nyeusi bandia, tunaweza kufungua sanduku la Pandora.
Uchunguzi wa hivi majuzi wa galaksi zingine umeruhusu wanasayansi kugundua mashimo meusi ambayo vipimo vyake vinazidi matarajio na dhana zote zinazoweza kuwaziwa. Mageuzi ambayo hutokea kwa vitu vile inatuwezesha kuelewa vizuri kwa nini wingi wa mashimo nyeusi hukua na nini kikomo chake halisi ni. Wanasayansi wamehitimisha kuwa shimo zote nyeusi zinazojulikana zilikua kwa ukubwa wao halisi ndani ya miaka bilioni 13-14. Tofauti ya ukubwa inaelezewa na wiani wa nafasi inayozunguka. Ikiwa shimo jeusi lina chakula cha kutosha ndani ya kufikia nguvu zake za mvuto, hukua kwa kuruka na mipaka, kufikia wingi wa mamia au maelfu ya raia wa jua. Kwa hivyo saizi kubwa ya vitu kama hivyo vilivyo katikati ya galaksi. Kundi kubwa la nyota, wingi mkubwa wa gesi kati ya nyota hutoa chakula kingi kwa ukuaji. Wakati makundi ya nyota yanapounganishwa, mashimo meusi yanaweza kuunganishwa ili kuunda kitu kipya kikubwa zaidi.
Kwa kuzingatia uchambuzi wa michakato ya mageuzi, ni kawaida kutofautisha madarasa mawili ya shimo nyeusi:
- vitu vyenye misa mara 10 ya misa ya jua;
- vitu vikubwa ambavyo wingi wake ni mamia ya maelfu, mabilioni ya misa ya jua.
Kuna mashimo meusi yenye misa ya wastani ya kati sawa na misa ya jua 100-10,000, lakini asili yao bado haijulikani. Kuna takriban kitu kimoja kama hicho kwa kila galaksi. Utafiti wa nyota za X-ray ulifanya iwezekane kupata mashimo mawili meusi ya ukubwa wa kati kwa umbali wa miaka milioni 12 ya mwanga kwenye galaksi ya M82. Uzito wa kitu kimoja hutofautiana katika safu ya misa ya jua 200-800. Kitu kingine ni kikubwa zaidi na kina wingi wa misa ya jua 10-40 elfu. Hatima ya vitu kama hivyo ni ya kuvutia. Ziko karibu na makundi ya nyota, hatua kwa hatua zikivutiwa na shimo jeusi kuu lililo katikati ya galaksi.
Sayari yetu na mashimo meusi
Licha ya utaftaji wa dalili juu ya asili ya shimo nyeusi, ulimwengu wa kisayansi una wasiwasi juu ya mahali na jukumu la shimo nyeusi katika hatima ya gala la Milky Way na, haswa, katika hatima ya sayari ya Dunia. Mkunjo wa wakati na nafasi ulio katikati ya Milky Way polepole huchukua vitu vyote vilivyopo karibu nayo. Mamilioni ya nyota na matrilioni ya tani za gesi kati ya nyota tayari zimemezwa kwenye shimo jeusi. Baada ya muda, zamu itakuja kwa mikono ya Cygnus na Sagittarius, ambayo mfumo wa jua unapatikana, unaofunika umbali wa miaka elfu 27 ya mwanga.
Shimo jingine jeusi lililo karibu zaidi liko katika sehemu ya kati ya galaksi ya Andromeda. Ni takriban miaka milioni 2.5 ya mwanga kutoka kwetu. Labda, kabla ya kitu chetu cha Sagittarius A* kumeza galaksi yake yenyewe, tunapaswa kutarajia muunganisho wa galaksi mbili za jirani. Ipasavyo, shimo mbili nyeusi kubwa zaidi zitaunganishwa kuwa moja, ya kutisha na ya kutisha kwa saizi.
Shimo ndogo nyeusi ni suala tofauti kabisa. Ili kumeza sayari ya Dunia, shimo nyeusi na radius ya sentimita kadhaa inatosha. Shida ni kwamba, kwa asili yake, shimo nyeusi ni kitu kisicho na uso kabisa. Hakuna mionzi au mionzi inayotoka kwenye tumbo lake, kwa hiyo ni vigumu sana kutambua kitu cha ajabu kama hicho. Ni kwa umbali wa karibu tu unaweza kugundua kukunja kwa taa ya nyuma, ambayo inaonyesha kuwa kuna shimo kwenye nafasi katika eneo hili la Ulimwengu.
Hadi sasa, wanasayansi wameamua kuwa shimo nyeusi karibu zaidi na Dunia ni kitu V616 Monocerotis. Monster iko miaka 3000 ya mwanga kutoka kwa mfumo wetu. Hii ni malezi kubwa kwa ukubwa, wingi wake ni raia 9-13 za jua. Kitu kingine cha karibu ambacho kinaleta tishio kwa ulimwengu wetu ni shimo nyeusi Gygnus X-1. Tumetenganishwa na mnyama huyu kwa umbali wa miaka 6,000 ya mwanga. Mashimo nyeusi yaliyogunduliwa katika jirani yetu ni sehemu ya mfumo wa binary, i.e. kuwepo kwa ukaribu na nyota inayolisha kitu kisichoshiba.
Hitimisho
Kuwepo kwa vitu hivyo vya ajabu na vya ajabu angani kama mashimo meusi hakika hutulazimisha kuwa macho. Hata hivyo, kila kitu kinachotokea kwa shimo nyeusi hutokea mara chache, kutokana na umri wa Ulimwengu na umbali mkubwa. Kwa miaka bilioni 4.5, mfumo wa jua umepumzika, uliopo kulingana na sheria zinazojulikana kwetu. Wakati huu, hakuna kitu kama hiki, au upotoshaji wa nafasi au mkunjo wa wakati, ulionekana karibu na Mfumo wa Jua. Pengine hakuna hali zinazofaa kwa hili. Sehemu ya Milky Way ambayo mfumo wa nyota ya Jua hukaa ni eneo tulivu na thabiti la nafasi.
Wanasayansi wanakubali kwamba kuonekana kwa mashimo nyeusi sio ajali. Vitu kama hivyo vina jukumu la mpangilio katika Ulimwengu, na kuharibu miili ya ziada ya ulimwengu. Kuhusu hatima ya monsters wenyewe, mageuzi yao bado hayajasomwa kikamilifu. Kuna toleo ambalo mashimo nyeusi sio ya milele na katika hatua fulani yanaweza kukoma kuwapo. Sio siri tena kwamba vitu kama hivyo vinawakilisha vyanzo vyenye nguvu vya nishati. Ni aina gani ya nishati na jinsi inavyopimwa ni jambo lingine.
Kupitia juhudi za Stephen Hawking, sayansi iliwasilishwa kwa nadharia kwamba shimo jeusi bado hutoa nishati wakati linapoteza uzito wake. Katika mawazo yake, mwanasayansi aliongozwa na nadharia ya uhusiano, ambapo michakato yote inahusiana na kila mmoja. Hakuna kinachotoweka tu bila kuonekana mahali pengine. Jambo lolote linaweza kubadilishwa kuwa dutu nyingine, na aina moja ya nishati ikihamia kiwango kingine cha nishati. Hii inaweza kuwa kesi na mashimo nyeusi, ambayo ni mlango wa mpito kutoka hali moja hadi nyingine.
Ikiwa una maswali yoyote, waache katika maoni chini ya makala. Sisi au wageni wetu tutafurahi kuwajibu