A fekete lyukak az Univerzum talán leginkább leírhatatlan tárgyai: egy olyan tömeg koncentrációja, amely összeomlik, az általános relativitáselméletből következően, a középpontban lévő szingularitásig. Az atomok, az atommagok és még az alapvető részecskék is egy végtelen kis pontra vannak összenyomva háromdimenziós térünkben. Minden, ami fekete lyukba esik, arra van ítélve, hogy az idők végezetéig benne maradjon, elkapja a gravitációja, amelyet még a fény sem hagyhat el. Mi a sötét anyag sorsa, amikor fekete lyukkal találkozik?
Vajon beszippantja-e a szingularitásba, mint a normális anyag, és hozzájárul a fekete lyuk tömegéhez? Ha igen, ha a fekete lyuk elpárolog Hawking-sugárzás miatt, mi lesz a sötét anyaggal?
El kell kezdenünk, hogy mi a fekete lyuk.
Itt a Földön, ha valamit el akarsz küldeni az űrbe, le kell győznöd a Föld gravitációs vonzerejét. Bolygónk számára az úgynevezett menekülési sebesség körülbelül 11,2 km / s, ezt kellően erős rakétával lehet fejleszteni. Ha a Nap felszínén lennénk, akkor a menekülési sebesség sokkal nagyobb lenne, 55-szeres: 617,5 km / s. Ha a Napunk meghal, akkor fehér törpévé zsugorodik, amely akkora lesz, mint a Föld, de a jelenlegi Nap tömegének fele lesz. Rajta a menekülési sebesség körülbelül 4570 km / s lesz, ami a fénysebesség körülbelül 1,5% -a.
Ez azért fontos, mert egyre nagyobb tömeget koncentrál egy adott térrészbe, és az adott tárgy menekülési sebessége egyre közelebb kerül a fénysebességhez. És amint a menekülési sebességed egy tárgy felületén eléri vagy meghaladja a fénysebességet, a fény már nem lesz képes elhagyni azt - amennyire ma értjük az anyagot, az energiát, a teret és az időt - ez az egész objektum szingularitássá omlik össze. Az ok egyszerű: minden alapvető erő, beleértve az atomokat, protonokat vagy akár kvarkokat együtt tartó erőket, nem haladhat gyorsabban, mint a fény sebessége. Ezért, ha egy bizonyos ponton állsz a központi szingularitástól, és egy távoli tárgyat próbálsz megakadályozni a gravitációs összeomlásban, akkor nem teheted; az összeomlás elkerülhetetlen. És ennek a gátnak a leküzdéséhez mindössze egy, a Napnál 20-40-rel masszívabb csillag kell.
Promóciós videó:
Amikor magjának elfogy az üzemanyaga, a központ saját gravitációja alatt felrobban, katasztrofális szupernóvát hozva létre, felrobbantva és elpusztítva a külső rétegeket, de fekete lyukat hagyva a közepén. Az ilyen fekete lyukak az idő múlásával nőnek, felszívva minden olyan anyagot és energiát, amely túl közel kerül. Még fénysebességgel haladva is bejuthat, és soha nem hagyhatja el az esemény horizontját. Maga a tér görbülete miatt a fekete lyuk belsejében óhatatlanul szingularitásba is esik a középpontban. Amikor ez megtörténik, egyszerűen energiát ad a fekete lyukhoz.
Kívülről nem tudjuk megmondani, miből állt eredetileg a fekete lyuk - protonokból, elektronokból, neutronokból, sötét anyagból vagy általában antianyagból. Csak három tulajdonság van (eddig), amelyeket kívülről megfigyelhetünk egy fekete lyuk körül: tömege, elektromos töltése és szögmomentuma, a forgó mozgás mértéke. A sötét anyag - amennyire tudjuk - nem rendelkezik elektromos töltéssel, valamint egyéb kvantumjellemzőkkel (színtöltés, barionszám, leptonszám stb.), Amelyek megőrzése vagy megsemmisítése lehetséges, vagy sem, a fekete lyuk információs paradoxona alapján.
Mivel a fekete lyukak keletkeznek (szupermasszív csillagok robbanásaiból), amikor először keletkeznek, a fekete lyukak 100% -ban szabályos (barionos) és 0% sötét anyagok. Ne felejtsük el, hogy a sötét anyag csak gravitációs kölcsönhatásban van, ellentétben a közönséges anyaggal, amely gravitációs erők, gyenge, elektromágneses és erős kölcsönhatások révén lép kölcsönhatásba. Igen, a nagy galaxisokban és halmazaikban ötször több a sötét anyag, mint a közönséges anyagban, de ez egy nagy glóriává gyűlik össze. Egy tipikus galaxisban ez a sötét anyag halo több millió fényévig terjed, gömbölyűen, minden irányba, míg a közönséges anyag egy korongban koncentrálódik, amely a sötét anyag térfogatának 0,01% -át foglalja el.
Fekete lyukak alakulnak ki a galaxisok belsejében, ahol a közönséges anyag teljesen uralja a sötét anyagot. Képzelje el, milyen térben tartózkodunk: a napunk körül. Ha 100 AU gömböt rajzolunk. Például (más néven a Föld és a Naptól való távolság) a Naprendszerünk körül, be fogjuk zárni az összes bolygót, holdat, aszteroidát és az egész Kuiper-övet, de a szféránkba zárt barioni tömeg - közönséges anyag - többnyire képviselteti magát Napsütés és körülbelül 2 x 1030 kg súlyú. Másrészről, a sötét anyag teljes mennyisége ugyanabban a gömbben csak 1 x 1019 kg, vagyis az azonos régióban lévő közönséges anyag tömegének 0,0000000005% -a, megegyezik a Juno méretű szerény aszteroida tömegével, mintegy 200 kilométerrel.
Idővel a sötét anyag és a közönséges anyag ütközik ezzel a fekete lyukkal, felszívódik és hozzáadódik a tömegéhez. A tömegnövekedés legnagyobb része a közönséges anyagból származik, nem a sötét anyagból, de egy bizonyos ponton, sok kvadrillió évvel a jövőben, a fekete lyuk bomlási sebessége végül meghaladja a fekete lyuk növekedési ütemét. Hawking sugárzási folyamata miatt a részecskék és a fotonok kilépnek a fekete lyuk eseményhorizontjából, megőrizve ezzel a fekete lyuk belsejének összes energiáját, töltését és szögletét. Ez a folyamat 1067 évig (a naptömegű fekete lyuk esetében) 10100 évig (a legmasszívabb fekete lyukakig) tart.
Ez azt jelenti, hogy néhány sötét anyag a fekete lyukakból fog kijönni, de teljesen különbözik attól a sötét anyag mennyiségétől, amely eredetileg a fekete lyukba került. Valamennyi fekete lyuknak van emléke a belekerült dolgokról, kis kvantumszám-halmaz formájában, és ez a sötét anyagmennyiség nincs benne (emlékszik, nem rendelkezik minden kvantumjellemzővel?). A kimenet teljesen eltér a bemenettől.
Így a sötét anyag egy másik táplálékforrás a fekete lyukak számára, és messze nem a legjobb. Sőt, teljesen érdektelen táplálékforrás. A fekete lyukakra alig vagy egyáltalán nincs hatása.
KHEL ILYA