10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

Černé díry - to je snad nejvíce tajemné objekty ve vesmíru. Pokud ovšem někde v hloubi neskrývá věci, jejíž existenci nevíme, a nemůže vědět, že je to nepravděpodobné. Černé díry - to je obrovská hmotnost a hustota, stlačený na jednom místě malý poloměr. Fyzikální vlastnosti těchto objektů jsou tak zvláštní, že oni dělají, aby puzzle nejzkušenější fyziky a astrofyziky. Sabina Hossfender, teoretický fyzik, vyrobený kompilaci deseti faktů o černých dírách, které by měl každý vědět.

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

Co je to černá díra?

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

Definování vlastnosti černé díry je jeho horizont. Tato hranice, lámání, které nic, ani světlo, nemůže vrátit. Je-li oblast oddělen oddělen navždy, mluvíme o „horizont událostí“. Je-li pouze dočasně oddělena, mluvíme o „viditelného horizontu.“ Ale to je „dočasně“ může také znamenat, že region bude oddělen mnohem déle, aktuální věk vesmíru. V případě, že horizont černé díry je dočasný, ale s dlouhým poločasem rozpadu, rozdíl mezi prvním a druhým pomazánek.

Jak velká černá díra?

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

Je možné horizontu černé díry, jako koule, a jeho průměr bude přímo úměrná hmotnosti černé díry. Proto čím větší je hmota padá do černé díry, tím více se stává černou díru. V porovnání s hvězdnými objekty jsou však malé černé díry, protože hmota se lisuje do velmi malých objemech za neodolatelnou gravitačním tlakem. Poloměr černé díry hmoty na Zemi, například, jen několik milimetrů. To je 10 miliard krát menší, než je poloměr Země. Poloměr černé díry se nazývá okruh Schwarzschild po Karl Schwarzschild, který jako první přinesl černou díru jako řešení Einsteinovy ​​obecné teorie relativity.

To, co se děje na obzoru?

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

Když se přes horizont, hodně se děje kolem vás nic. To všechno kvůli Einsteinova principu rovnocennosti, což znamená, že nelze říci, že rozdíl mezi zrychlením v obytném prostoru a gravitačním poli, vytváří zakřivení prostoru. Nicméně, pozorovatel od černé díry, která je sledovala, jak někdo spadne do ní, zjistíte, že lidé budou pohybovat více a více pomalu blíží k obzoru. Pokud je doba v blízkosti horizontu událostí se pohybuje pomaleji, než je vzdálenost od horizontu. Nicméně, bude to nějakou dobu trvat, a spadají do pozorovatele díry přes horizont událostí a je uvnitř poloměru Schwarzschildovy.

To, co jste se setkali na horizontu závisí na slapových sil v gravitačním poli. Slapové síly na obzoru jsou nepřímo úměrná druhé mocnině hmotnosti černé díry. To znamená, že stále více a více masivní černá díra, tím méně síly. A v případě, že černá díra je dost masivní, můžete překonat horizont, než jsem si všiml, že se něco děje. Účinek slapových sil vás protáhnout, což je odborný termín, který se používá pro tento účel fyziky, s názvem „spaghettification“.

V počátcích obecné teorie relativity se věřilo, že na obzoru je jedinečnost, ale nebylo to tak.

Co je uvnitř černé díry?

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

Nikdo neví jistě, ale ne přesně na polici. Obecná relativita předpovídá, že černá díra singularita, místo, kde se slapové síly stanou nekonečně velký, a jakmile se dostanete přes horizont událostí, nemůžete dostat kdekoli jinde, s výjimkou singularity. Proto je lepší nepoužívat obecnou relativitu v těchto místech - to prostě nefunguje. Říci, co se děje uvnitř černé díry, musíme teorii kvantové gravitace. Je známo, že tato teorie nahradí jedinečnost něco jiného. Když se černé díry vytvořené?

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

V současné době známe ze čtyř různých způsobů tvorby černých děr. To je nejlepší rozumět spojené s hvězdným kolapsu. Dost velký hvězda tvoří černé díry po jeho fúze přestane, protože vše, co bylo možné syntetizovat, byl syntetizován. Když je tlak vytvořený syntézou zastaví se látka začne padat na vlastní gravitační centrum, stává hustší. Na konci, to je uzavřen, takže nic nemůže překonat gravitační efekt na povrchu hvězdy, tedy se rodí černá díra. Tyto černé díry jsou nazývány „černé díry sluneční hmoty“ a jsou nejčastější.

Dalším častým typem černé díry jsou „černá díra“, který lze nalézt v centrech mnoha galaxií a má hmotnost asi miliardu krát větší než sluneční masové černé díry. I když to není přesně známo, jak oni jsou tvořeni. Předpokládá se, že poté, co začalo jako černá díra sluneční hmoty, která se v hustě obydlených galaktických center absorboval řadu dalších hvězd a růst. Přesto se zdá, že absorbovat látky rychleji, než se očekávalo, tento jednoduchý nápad, a jak to dělají - je stále předmětem výzkumu.

Spornější myšlenka stala primordiální černé díry, které mohou být vytvořeny na prakticky jakýkoli vážení velkých výkyvů hustoty v raném vesmíru. I když je možné, docela obtížné najít model, který je vyrábí, bez vytváření nadměrného množství z nich.

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

A konečně, existuje velmi spekulativní myšlenka, že Velký hadronový urychlovač mohou tvořit malé černé díry s hmotností v blízkosti hmotnosti Higgs boson. To funguje pouze tehdy, když náš vesmír má zvláštní rozměry. I když neexistuje žádný důkaz podporující tuto teorii.

Jak víme, že existují černé díry?

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

Máme spoustu pozorovací důkaz pro existenci kompaktních objektů s velkými masami, které nevysílají světlo. Tyto objekty představují gravitační přitažlivost, například v důsledku pohybu jiných hvězd a plynových mračen kolem nich. Vytvářejí také gravitační čočky. Víme, že tyto předměty nemají pevný povrch. To vyplývá z pozorování, protože materiál, dopadající na objekt s plochou by měla způsobit uvolnění více částic, než je materiál padající obzoru.

Proč Hawking loni řekl, že černé díry neexistují?

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

Měl na mysli, že černé díry nejsou věčný horizont událostí, ale jen dočasný zdánlivý horizont (viz. První odstavec). V užším slova smyslu, je považován pouze horizont událostí černé díry.

Když se černé díry emitovat záření?

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

Černé díry emitovat záření v důsledku kvantových efektů. Je důležité si uvědomit, že se jedná o kvantové efekty hmoty, spíše než kvantových efektů gravitace. Dynamický časoprostor z hroutící černé díry modifikuje definici samotné částice. Stejně jako aktuální čas, který je narušena v blízkosti černé díry, koncepce částic je příliš závislý na pozorovateli. Zejména tehdy, když pozorovatel padající do černé díry, se domnívám, že spadá do vakua, přičemž pozorovatel od černé díry, si myslí, že to není vakuum, a celková plocha částic. Je protahování časoprostor způsobuje tento efekt. První objeven Stephen Hawking záření emitovaného černé díry se nazývá „Hawking radiace.“ Toto záření má teplotu je nepřímo úměrná hmotnosti černé díry je menší než černé díry, tím vyšší je teplota. Ve hvězdných a supermasivních černých děr, které známe, je teplota výrazně nižší než teplota mikrovlnného pozadí a proto nejsou pozorovány.

Co je to paradox?

10 faktů o černých dírách, které by měl každý vědět

ztrátě dat způsobené zářením Hawking paradox. Toto záření je čistě termální, tedy shoda určitých vlastností je pouze teplota. Samotné záření neobsahuje žádné informace o tom, jak vytvořit černou díru. Ale když se černá díra emituje záření, ztrácí hmotnost a smršťování. To vše není závislý na materiálu, který se stal součástí černé díry, nebo ze kterého byl vytvarován. Ukazuje se, že znalost pouze konečný stav odpařování nelze říci o tom, co se vytvoří černá díra. Tento proces je „nezvratné“ - a úlovek je, že v kvantové mechanice není tam žádný takový proces.

Ukazuje se, že vypařování černé díry je neslučitelná s kvantovou teorií, jak ji známe, a s touto potřebou dělat něco o tom. Nějak odstranit nesoulad. Většina fyziků věří, že řešení spočívá v tom, že Hawking radiace musí nějak obsahovat informace.

Co se Hawking nabízí řešení pro informační paradox černé díry?

Myšlenka je, že černá díra musí být způsob, jak ukládat informace, které dosud nebylo přijato. Informace je uložena na obzoru a černé díry může způsobit posunutí malé částice v radiační Hawking. V těchto malých posunů může být uvězněni uvnitř informace o této záležitosti. Přesné podrobnosti tohoto procesu jsou v současné době definovány. Vědci očekávají bližší technické papír Stephen Hawking, Malcolm Perry a Andrew Strominger. Říká se, že bude na konci září. V tuto chvíli se domníváme, že existují černé díry, a víme, kde jsou, jak vznikají a jaký bude výsledek. Ale podrobnosti o tom, co se stane, aby příchozí informace, které stále představují jednu z největších záhad vesmíru.