Minden ember, aki megismerkedik a csillagászattal, előbb-utóbb erős kíváncsiságot tapasztal az univerzum legtitokzatosabb objektumai - a fekete lyukak - iránt. Ők a sötétség igazi mesterei, akik képesek "lenyelni" minden közelben elhaladó atomot, és még a fényt sem hagyják elszökni – olyan erős a vonzásuk. Ezek a tárgyak igazi kihívást jelentenek a fizikusok és csillagászok számára. Az előbbiek még mindig nem értik, mi történik a fekete lyukba esett anyaggal, utóbbiak pedig bár a fekete lyukak létezésével magyarázzák az űr legnagyobb energiaigényű jelenségeit, soha nem volt lehetőségük megfigyelni egyiket sem. közvetlenül. Beszélünk ezekről a legérdekesebb égi objektumokról, megtudjuk, mit fedeztek fel már, és mi az, amit még tudni kell, hogy fellebbentse a titok fátylát.

Mi az a fekete lyuk?

A "fekete lyuk" (angolul - fekete lyuk) elnevezést 1967-ben John Archibald Wheeler amerikai elméleti fizikus javasolta (lásd a bal oldali képet). Egy égitest kijelölésére szolgált, amelynek vonzása olyan erős, hogy még a fény sem engedi el magát. Ezért "fekete", mert nem bocsát ki fényt.

közvetett megfigyelések

Ez az oka ennek a rejtélynek: mivel a fekete lyukak nem világítanak, nem látjuk őket közvetlenül, és kénytelenek vagyunk megkeresni és tanulmányozni őket, csak közvetett bizonyítékokat használva arra, hogy létezésük a környező térben marad. Más szóval, ha egy fekete lyuk elnyel egy csillagot, akkor nem láthatjuk a fekete lyukat, de megfigyelhetjük erős gravitációs mezőjének pusztító hatásait.

Laplace intuíciója

Annak ellenére, hogy a gravitáció hatására magába omlott csillag evolúciójának hipotetikus végső szakaszát jelző "fekete lyuk" kifejezés viszonylag nemrégiben jelent meg, az ilyen testek létezésének lehetősége egyre inkább felmerült. mint két évszázaddal ezelőtt. Az angol John Michell és a francia Pierre-Simon de Laplace egymástól függetlenül feltételezte a "láthatatlan csillagok" létezését; míg a dinamika szokásos törvényein és az egyetemes gravitáció Newton-törvényén alapultak. Napjainkban a fekete lyukak helyes leírását kapták Einstein általános relativitáselmélete alapján.

A „Statement of the system of the world” (1796) című művében Laplace ezt írta: „A Földével azonos sűrűségű fényes csillag, amelynek átmérője 250-szer nagyobb, mint a Nap átmérője, gravitációs vonzása miatt, nem engedné, hogy a fénysugarak eljussanak hozzánk. Ezért lehetséges, hogy a legnagyobb és legfényesebb égitestek emiatt láthatatlanok.

A legyőzhetetlen gravitáció

Laplace ötlete a szökési sebesség (második kozmikus sebesség) koncepcióján alapult. A fekete lyuk olyan sűrű objektum, hogy vonzereje még a természetben a legnagyobb sebességet fejlesztő fényt is képes visszatartani (majdnem 300 000 km/s). A gyakorlatban a fekete lyukból való kiszabaduláshoz fénysebességnél nagyobb sebességre van szükség, de ez lehetetlen!

Ez azt jelenti, hogy egy ilyen csillag láthatatlan lenne, mivel még a fény sem lenne képes legyőzni erős gravitációját. Einstein ezt a tényt a gravitációs tér hatására bekövetkező fényeltérülés jelenségével magyarázta. A valóságban egy fekete lyuk közelében a téridő annyira ívelt, hogy a fénysugarak útjai is magukba záródnak. Ahhoz, hogy a Napot fekete lyukká alakítsuk, teljes tömegét egy 3 km sugarú golyóba kell koncentrálnunk, a Földnek pedig 9 mm sugarú golyóvá kell alakulnia!

A fekete lyukak típusai

Körülbelül tíz évvel ezelőtt a megfigyelések kétféle fekete lyuk létezését sugalmazták: a csillagokat, amelyek tömege a Nap tömegéhez hasonlítható vagy kissé meghaladja, és a szupermasszív, amelyek tömege több százezertől sok millió naptömegig terjed. Azonban viszonylag nemrégiben a mesterséges műholdakról, például a Chandra-ról és az XMM-Newtonról nyert nagy felbontású röntgenfelvételek és spektrumok előtérbe helyezték a harmadik típusú fekete lyukakat – amelyek átlagos tömege több ezerszer meghaladja a Nap tömegét. .

csillagos fekete lyukak

A csillagos fekete lyukak korábban váltak ismertté, mint mások. Akkor keletkeznek, amikor egy nagy tömegű csillag evolúciós útja végén kifogy a nukleáris üzemanyagból, és saját gravitációja következtében magába omlik. A csillagrobbanásnak („szupernóva-robbanásnak” is nevezik) katasztrofális következményei vannak: ha egy csillag magja több mint 10-szerese a Nap tömegének, egyetlen nukleáris erő sem tud ellenállni a gravitációs összeomlásnak, amely a csillagok megjelenését eredményezi. egy fekete lyuk.

Szupermasszív fekete lyukak

A szupermasszív fekete lyukak, amelyeket először néhány aktív galaxis magjában észleltek, más eredetűek. Születésükkel kapcsolatban több hipotézis is létezik: egy csillag-fekete lyuk, amely évmilliókon keresztül felemészti az összes körülvevő csillagot; fekete lyukak egyesített klasztere; egy kolosszális gázfelhő, amely közvetlenül egy fekete lyukba omlik. Ezek a fekete lyukak a világűr legenergiásabb objektumai közé tartoznak. Nagyon sok galaxis központjában találhatók, ha nem az összesben. A mi Galaxisunkban is van egy ilyen fekete lyuk. Néha egy ilyen fekete lyuk jelenléte miatt ezeknek a galaxisoknak a magjai nagyon fényessé válnak. Azokat a galaxisokat, amelyek középpontjában fekete lyukak találhatók, és amelyeket nagy mennyiségű lehulló anyag vesz körül, és ezért hatalmas mennyiségű energia előállítására képes, "aktívnak", a magjukat pedig "aktív galaktikus magoknak" (AGN) nevezik. Például a kvazárok (a megfigyelésünk számára elérhető tőlünk legtávolabbi űrobjektumok) aktív galaxisok, amelyekben csak egy nagyon fényes magot látunk.

Közepes és "mini"

Egy másik rejtély továbbra is a közepes tömegű fekete lyukak, amelyek a legújabb tanulmányok szerint egyes gömbhalmazok, például az M13 és az NCC 6388 középpontjában állnak. Sok csillagász szkeptikus ezekkel az objektumokkal kapcsolatban, de néhány újabb kutatás arra utal, hogy a gömbhalmazok jelen vannak. fekete lyukak.közepes méretűek még Galaxisunk középpontjától sem messze. Stephen Hawking angol fizikus egy elméleti feltételezést is megfogalmazott a fekete lyuk negyedik típusának létezéséről - egy "mini-lyukról", amelynek tömege mindössze egymilliárd tonna (ami körülbelül egy nagy hegy tömegével egyenlő). Elsődleges objektumokról beszélünk, vagyis azokról, amelyek az Univerzum életének első pillanataiban jelentek meg, amikor a nyomás még nagyon magas volt. Létezésüknek azonban még nem tárták fel a nyomát.

Hogyan lehet megtalálni a fekete lyukat

Alig néhány éve fény gyulladt ki a fekete lyukak felett. A folyamatosan fejlődő műszereknek és technológiáknak (földi és űrbeli egyaránt) köszönhetően ezek a tárgyak egyre kevésbé rejtélyesek; pontosabban az őket körülvevő tér kevésbé lesz titokzatos. Valójában, mivel maga a fekete lyuk láthatatlan, csak akkor ismerhetjük fel, ha elegendő anyag (csillagok és forró gáz) veszi körül, amely kis távolságban kering körülötte.

Kettős rendszerek figyelése

Néhány csillag fekete lyukat fedeztek fel egy csillagnak egy láthatatlan bináris társ körüli keringési mozgásának megfigyelésével. A fekete lyukakat kereső asztrofizikusok kedvenc megfigyelési tárgyai a szoros kettős rendszerek (vagyis két egymáshoz nagyon közel álló csillagból állnak), amelyekben az egyik kísérő láthatatlan.

A fekete lyuk (vagy neutroncsillag) jelenlétét jelzi az erős röntgensugárzás, amelyet egy összetett mechanizmus okoz, amely sematikusan a következőképpen írható le. Erőteljes gravitációja miatt egy fekete lyuk ki tudja tépni az anyagot a kísérőcsillagból; ez a gáz lapos korong formájában oszlik el, és spirálisan esik a fekete lyukba. A lehulló gáz részecskéinek ütközéséből származó súrlódás több millió fokra melegíti fel a korong belső rétegeit, ami erőteljes röntgensugárzást okoz.

Röntgen megfigyelések

A galaxisunkban és a szomszédos galaxisokban lévő objektumok röntgensugárzásával több évtizede végzett megfigyelések lehetővé tették a kompakt bináris források kimutatását, amelyek közül körülbelül egy tucat fekete lyuk jelölteket tartalmazó rendszer. A fő probléma egy láthatatlan égitest tömegének meghatározása. A tömeg értéke (bár nem túl pontos) a kísérő mozgásának tanulmányozásával, vagy ami sokkal nehezebb, a beeső anyag röntgenintenzitásának mérésével állapítható meg. Ezt az intenzitást egy egyenlet köti össze a test tömegével, amelyre ez az anyag esik.

Nobel díjas

Valami hasonló mondható el számos galaxis magjában megfigyelt szupermasszív fekete lyukakról, amelyek tömegét a fekete lyukba hulló gáz keringési sebességének mérésével becsülik meg. Ebben az esetben egy nagyon nagy objektum erőteljes gravitációs tere okozta, a galaxisok középpontjában keringő gázfelhők sebességének gyors növekedését a rádiótartományban, valamint az optikai nyalábokban végzett megfigyelések mutatják. A röntgentartományban végzett megfigyelések megerősíthetik az anyag fekete lyukba zuhanása által okozott fokozott energiafelszabadulást. A röntgensugarak kutatását az 1960-as évek elején az olasz Riccardo Giacconi kezdte, aki az USA-ban dolgozott. 2002-ben Nobel-díjat kapott "az asztrofizikában végzett úttörő hozzájárulásáért, amely röntgenforrások felfedezéséhez vezetett az űrben".

Cygnus X-1: az első jelölt

Galaxisunk nem mentes a fekete lyuk jelölt objektumok jelenlététől. Szerencsére ezen objektumok egyike sincs elég közel hozzánk ahhoz, hogy veszélyt jelentsen a Föld vagy a Naprendszer létére. A nagyszámú kompakt röntgenforrás ellenére (és ezek a legvalószínűbb jelöltek a fekete lyukak megtalálására), nem vagyunk biztosak abban, hogy valóban tartalmaznak fekete lyukakat. E források közül az egyetlen, amelynek nincs alternatív változata, a közeli bináris Cygnus X-1, vagyis a Cygnus csillagkép legfényesebb röntgenforrása.

hatalmas csillagok

Ez az 5,6 napos keringési periódusú rendszer egy nagyon fényes, nagy méretű (átmérője 20-szorosa a Napénak, tömege pedig 30-szorosa) kék csillagból áll, amely még a távcsőben is könnyen megkülönböztethető. láthatatlan második csillag, amelynek tömegét több naptömegre (legfeljebb 10-re) becsülik. A tőlünk 6500 fényévnyire található második csillag tökéletesen látható lenne, ha közönséges csillag lenne. Láthatatlansága, a rendszer erőteljes röntgensugarai és végül a tömegbecslése arra készteti a legtöbb csillagászt, hogy azt higgye, hogy ez az első megerősített felfedezés egy csillagszerű fekete lyukról.

Kétségek

Vannak azonban szkeptikusok is. Köztük van a fekete lyukak egyik legnagyobb kutatója, Stephen Hawking fizikus. Még fogadást is kötött amerikai kollégájával, Keel Thorne-nal, aki határozottan támogatja a Cygnus X-1 fekete lyukak közé sorolását.

A Cygnus X-1 objektum természetéről szóló vita nem Hawking egyetlen fogadása. Miután több évtizedet szentelt a fekete lyukak elméleti tanulmányozásának, megbizonyosodott arról, hogy korábbi elképzelései tévesek ezekről a titokzatos objektumokról. Hawking különösen azt feltételezte, hogy az anyag a fekete lyukba zuhanás után örökre eltűnik, és ezzel együtt minden információs poggyásza is eltűnik. . Ebben annyira biztos volt, hogy 1997-ben fogadást kötött ebben a témában amerikai kollégájával, John Preskill-lel.

A hiba beismerése

2004. július 21-én, a dublini Relativitástudományi Kongresszuson elmondott beszédében Hawking elismerte, hogy Preskillnek igaza volt. A fekete lyukak nem vezetnek az anyag teljes eltűnéséhez. Sőt, van egy bizonyos fajta "memóriájuk". A bennük elhelyezkedő nyomok nyomai lehetnek annak, amit felszívtak. Így „elpárologtatással” (vagyis a kvantumeffektus miatt lassan kibocsátva sugárzást) ezt az információt vissza tudják juttatni Univerzumunkba.

Fekete lyukak a galaxisban

A csillagászoknak még mindig sok kétsége van a csillagászati ​​fekete lyukak jelenlétével kapcsolatban galaxisunkban (mint például a Cygnus X-1 bináris rendszerhez tartozó); de sokkal kevésbé kétséges a szupermasszív fekete lyukak.

A központban

Galaxisunkban legalább egy szupermasszív fekete lyuk található. A Sagittarius A* néven ismert forrása pontosan a Tejútrendszer síkjának közepén található. Nevét azzal magyarázza, hogy ez a legerősebb rádióforrás a Nyilas csillagképben. Ebben az irányban helyezkedik el galaktikus rendszerünk geometriai és fizikai középpontja is. A tőlünk körülbelül 26 000 fényévnyire található szupermasszív fekete lyuk, amely a rádióhullámok forrásához, a Sagittarius A *-hoz kapcsolódik, tömege körülbelül 4 millió naptömegre becsülhető, és egy hasonló térfogatú térben található. a naprendszer térfogatához. A hozzánk való relatív közelsége (ez a szupermasszív fekete lyuk kétségtelenül a Földhöz legközelebb van) miatt az objektum az elmúlt években a Chandra űrobszervatórium különösen mélyreható vizsgálata alá került. Konkrétan kiderült, hogy a röntgensugárzás erős forrása is (de nem olyan erős, mint az aktív galaktikus magokban lévő források). A Sagittarius A* lehet a szunnyadó maradványa annak, ami Galaxisunk aktív magja volt évmilliókkal vagy milliárdokkal ezelőtt.

Második fekete lyuk?

Egyes csillagászok azonban úgy vélik, hogy van egy másik meglepetés is Galaxisunkban. Egy második, átlagos tömegű fekete lyukról beszélünk, amely egy fiatal csillaghalmazt tart össze, és nem engedi, hogy egy szupermasszív fekete lyukba essenek, amely a Galaxis közepén található. Hogyan fordulhat elő, hogy egy fényévnél kisebb távolságra tőle egy csillaghalmaz, amelynek életkora alig érte el a 10 millió évet, vagyis csillagászati ​​mércével mérve nagyon fiatal? A kutatók szerint a válasz abban rejlik, hogy a halmaz nem ott született (a központi fekete lyuk körüli környezet túlságosan ellenséges a csillagkeletkezéshez), hanem egy második fekete lyuk létezése miatt „rajzolták” oda. ez, amelynek tömege átlagos értékek.

Orbitális pályán

A halmaz egyes csillagai, amelyeket a szupermasszív fekete lyuk vonzott, elkezdtek elmozdulni a galaktikus központ felé. Ahelyett azonban, hogy szétszóródnának az űrben, együtt maradnak a klaszter közepén elhelyezkedő második fekete lyuk vonzása miatt. Ennek a fekete lyuknak a tömege megbecsülhető abból a szempontból, hogy képes egy egész csillaghalmazt "pórázon" tartani. Úgy tűnik, hogy egy közepes méretű fekete lyuk körülbelül 100 év múlva kering a központi fekete lyuk körül. Ez azt jelenti, hogy a hosszú távú megfigyelések sok éven át lehetővé teszik számunkra, hogy „láthassuk”.

Fekete lyukak, sötét anyag, sötét anyag... Ezek kétségtelenül a legfurcsább és legtitokzatosabb objektumok az űrben. Bizarr tulajdonságaik dacolhatnak a világegyetem fizika törvényeivel, sőt a létező valóság természetével is. A fekete lyukak fogalmának megértéséhez a tudósok felajánlják, hogy „változtassák meg a tereptárgyakat”, tanuljanak meg a kereteken kívül gondolkodni, és alkalmazzanak egy kis képzelőerőt. A szupermasszív csillagok magjaiból fekete lyukak képződnek, amelyek egy olyan térrégióként írhatók le, ahol hatalmas tömeg koncentrálódik az űrben, és ott semmi, még a fény sem kerülheti el a gravitációs vonzást. Ez az a terület, ahol a második térsebesség meghaladja a fénysebességet: És minél nagyobb tömegű a mozgás tárgya, annál gyorsabban kell mozognia, hogy megszabaduljon gravitációjától. Ezt a második szökési sebességnek nevezik.

A Collier Encyclopedia fekete lyuknak nevezi azt a térrégiót, amely az anyag teljes gravitációs összeomlása következtében keletkezett, amelyben a gravitációs vonzás olyan erős, hogy sem anyag, sem fény, sem egyéb információhordozó nem tudja elhagyni. Ezért a fekete lyuk belseje okságilag nincs összefüggésben az univerzum többi részével; a fekete lyukon belül lezajló fizikai folyamatok nem befolyásolhatják a lyukon kívüli folyamatokat. A fekete lyukat egy felület veszi körül, amely egyirányú membrán tulajdonsággal rendelkezik: az anyag és a sugárzás szabadon esik át rajta a fekete lyukba, de semmi sem tud kiszabadulni belőle. Ezt a felületet "eseményhorizontnak" nevezik.

A felfedezés története

Az általános relativitáselmélet (Einstein által 1915-ben javasolt gravitációs elmélet) és más modernebb gravitációs elméletek által megjósolt fekete lyukakat R. Oppenheimer és H. Snyder matematikailag alátámasztotta 1939-ben. De a tér és az idő tulajdonságait ezeknek a tárgyaknak a környezete olyan szokatlannak bizonyult, hogy a csillagászok és fizikusok 25 évig nem vették őket komolyan. Az 1960-as évek közepén végzett csillagászati ​​felfedezések azonban arra kényszerítettek bennünket, hogy a fekete lyukakat lehetséges fizikai valóságként tekintsük. Az új felfedezések és tanulmányok alapjaiban változtathatják meg a térről és időről alkotott felfogásunkat, és kozmikus titkok milliárdjaira deríthetnek fényt.

Fekete lyukak kialakulása

Míg a termonukleáris reakciók a csillag belsejében zajlanak, magas hőmérsékletet és nyomást tartanak fenn, megakadályozva, hogy a csillag összeessen saját gravitációja hatására. Idővel azonban a nukleáris üzemanyag kimerül, és a csillag zsugorodni kezd. A számítások azt mutatják, hogy ha egy csillag tömege nem haladja meg a három naptömeget, akkor megnyeri a „gravitációval vívott csatát”: gravitációs összeomlását a „degenerált” anyag nyomása megállítja, és a csillag örökre egy csillagmá változik. fehér törpe vagy neutroncsillag. De ha egy csillag tömege három napnál nagyobb, akkor semmi sem állíthatja meg katasztrofális összeomlását, és gyorsan az eseményhorizont alá kerül, és fekete lyukká válik.

A fekete lyuk fánklyuk?

Bármi, ami nem bocsát ki fényt, nehezen látható. A fekete lyuk keresésének egyik módja az, hogy a világűrben olyan területeket keresünk, amelyeknek nagy tömegük van és sötét űrben vannak. Az ilyen típusú objektumok keresése során a csillagászok két fő területen találták meg őket: a galaxisok középpontjában és galaxisunk kettős csillagrendszereiben. A tudósok szerint összesen több tízmillió ilyen objektum létezik.

Az űrkutatásról szóló népszerű tudományos filmek iránti érdeklődés viszonylag közelmúltban megnövekedett érdeklődése miatt a modern nézők sokat hallottak olyan jelenségekről, mint a szingularitás vagy a fekete lyuk. A filmek azonban nyilvánvalóan nem tárják fel e jelenségek teljes természetét, sőt néha eltorzítják a felépített tudományos elméleteket a nagyobb hatás érdekében. Emiatt sok modern ember elképzelése ezekről a jelenségekről vagy teljesen felületes, vagy teljesen téves. A felmerült probléma egyik megoldása ez a cikk, amelyben megpróbáljuk megérteni a meglévő kutatási eredményeket, és megválaszolni a kérdést - mi a fekete lyuk?

1784-ben John Michell angol pap és természettudós a Királyi Társaságnak írt levelében említett először egy feltételezett masszív testet, amelynek olyan erős gravitációs vonzása van, hogy a második kozmikus sebessége meghaladná a fénysebességet. A második kozmikus sebesség az a sebesség, amelyre egy viszonylag kis objektumnak szüksége lenne ahhoz, hogy legyőzze egy égitest gravitációs vonzását, és elhagyja a test körüli zárt pályát. Számításai szerint a Nap sűrűségű és 500 napsugár sugarú test felületén a fénysebességgel megegyező második kozmikus sebesség lesz. Ebben az esetben még a fény sem hagyja el egy ilyen test felületét, ezért ez a test csak elnyeli a beérkező fényt, és láthatatlan marad a megfigyelő számára - egyfajta fekete folt a sötét tér hátterében.

A Michell által javasolt szupermasszív test koncepciója azonban egészen Einstein munkásságáig nem keltett nagy érdeklődést. Emlékezzünk vissza, hogy ez utóbbi a fénysebességet az információátvitel határsebességeként határozta meg. Ezenkívül Einstein kiterjesztette a gravitáció elméletét a fénysebességhez közeli sebességekre (). Ennek eredményeként már nem volt releváns a newtoni elmélet alkalmazása a fekete lyukakra.

Einstein egyenlete

Az általános relativitáselmélet fekete lyukakra való alkalmazása és az Einstein-egyenletek megoldása eredményeként kiderült a fekete lyuk fő paraméterei, amelyek közül csak három van: a tömeg, az elektromos töltés és a szögimpulzus. Meg kell jegyezni Subramanjan Chandrasekhar indiai asztrofizikus jelentős hozzájárulását, aki megalkotta egy alapvető monográfiát: "A fekete lyukak matematikai elmélete".

Így az Einstein-egyenletek megoldását négy lehetőség képviseli a fekete lyukak négy lehetséges típusára:

• Fekete lyuk forgás és töltés nélkül - Schwarzschild megoldása. A fekete lyukak egyik első leírása (1916) Einstein-egyenletek felhasználásával, de anélkül, hogy a test három paramétere közül kettőt figyelembe vett volna. Karl Schwarzschild német fizikus megoldása lehetővé teszi egy gömb alakú test külső gravitációs mezőjének kiszámítását. A német tudós fekete lyukakról alkotott elképzelésének egyik jellemzője az eseményhorizont és a mögötte lévő horizont jelenléte. Schwarzschild először is kiszámította a gravitációs sugarat, amely a nevét kapta, és amely meghatározza annak a gömbnek a sugarát, amelyen az eseményhorizont egy adott tömegű test esetében helyezkedne el.
• Forgás nélküli fekete lyuk töltéssel - a Reisner-Nordström megoldás. 1916-1918-ban előterjesztett megoldás, figyelembe véve a fekete lyuk lehetséges elektromos töltését. Ez a töltés nem lehet tetszőlegesen nagy, és az ebből eredő elektromos taszítás miatt korlátozott. Ez utóbbit gravitációs vonzással kell kompenzálni.
• Egy fekete lyuk forgással és töltés nélkül – Kerr megoldása (1963). A forgó Kerr-fekete lyuk az úgynevezett ergoszféra jelenlétében különbözik a statikustól (erről és a fekete lyuk egyéb összetevőiről olvasson tovább).
• BH forgatással és töltéssel - Kerr-Newman megoldás. Ezt a megoldást 1965-ben számították ki, és jelenleg a legteljesebb, mivel mindhárom BH paramétert figyelembe veszi. Mindazonáltal továbbra is azt feltételezik, hogy a természetben található fekete lyukak jelentéktelen töltéssel rendelkeznek.

A fekete lyuk kialakulása

Számos elmélet létezik a fekete lyuk kialakulásáról és megjelenéséről, ezek közül a leghíresebb egy kellő tömegű csillag megjelenése gravitációs összeomlás következtében. Az ilyen tömörítés véget vethet a háromnál nagyobb naptömegű csillagok fejlődésének. Az ilyen csillagokban a termonukleáris reakciók befejeződése után gyorsan szupersűrűvé zsugorodnak. Ha egy neutroncsillag gázának nyomása nem tudja kompenzálni a gravitációs erőket, vagyis a csillag tömege legyőzi az ún. Oppenheimer-Volkov határértéket, majd az összeomlás folytatódik, aminek következtében az anyag fekete lyukká préselődik.

A második forgatókönyv, amely a fekete lyuk születését írja le, a protogalaktikus gáz összenyomódása, vagyis egy olyan csillagközi gáz, amely galaxissá vagy valamilyen halmazsá alakul át. Abban az esetben, ha a belső nyomás nem elegendő az azonos gravitációs erők kompenzálásához, fekete lyuk keletkezhet.

Két másik forgatókönyv továbbra is hipotetikus:

• A fekete lyuk létrejötte ennek következtében - az ún. ősfekete lyukak.
• Előfordulás nagy energiájú magreakciók eredményeként. Ilyen reakciókra példa az ütköztetőkkel végzett kísérletek.

A fekete lyukak felépítése és fizikája

A Schwarzschild szerint a fekete lyuk szerkezete mindössze két korábban említett elemet tartalmaz: a szingularitást és a fekete lyuk eseményhorizontját. A szingularitásról röviden szólva megállapítható, hogy nem lehet rajta egyenes vonalat húzni, és az is, hogy a létező fizikai elméletek többsége nem működik benne. Így a szingularitás fizikája ma is rejtély marad a tudósok számára. fekete lyuk - ez egyfajta határ, amelyet átlépve a fizikai objektum elveszíti azon képességét, hogy visszatérjen túl, és egyértelműen a fekete lyuk egyediségébe "esik".

A fekete lyuk szerkezete némileg bonyolultabbá válik a Kerr-megoldás esetén, nevezetesen BH-forgás jelenlétében. Kerr megoldása azt jelenti, hogy a lyuknak van ergoszférája. Ergoszféra - az eseményhorizonton kívül található bizonyos terület, amelyen belül minden test a fekete lyuk forgási irányába mozog. Ez a terület még nem izgalmas, és az eseményhorizonttal ellentétben el lehet hagyni. Az ergoszféra valószínűleg az akkréciós korong egyfajta analógja, amely egy forgó anyagot jelent a hatalmas testek körül. Ha egy statikus Schwarzschild fekete lyukat fekete gömbként ábrázolunk, akkor a Kerry fekete lyuk az ergoszféra jelenléte miatt lapos ellipszoid alakú, aminek formájában gyakran láttunk fekete lyukakat rajzokon, a régiekben. filmek vagy videojátékok.

• Mennyit nyom egy fekete lyuk? - A legnagyobb elméleti anyag a fekete lyuk megjelenésével kapcsolatban áll rendelkezésre a csillag összeomlása miatti megjelenésének forgatókönyvéhez. Ebben az esetben a neutroncsillag maximális tömegét és a fekete lyuk minimális tömegét az Oppenheimer-Volkov határérték határozza meg, amely szerint a BH tömeg alsó határa 2,5 - 3 naptömeg. A valaha felfedezett legnehezebb fekete lyuk (az NGC 4889 galaxisban) 21 milliárd naptömegű. Nem szabad azonban megfeledkezni a fekete lyukakról, amelyek feltételezhetően nagy energiájú nukleáris reakciókból származnak, például ütköztetőknél. Az ilyen kvantumfekete lyukak, más szóval "Planck fekete lyukak" tömege nagyságrendileg 2 10 -5 g.
• Fekete lyuk mérete. A minimális BH sugár a minimális tömegből (2,5 - 3 naptömeg) számítható. Ha a Nap gravitációs sugara, vagyis az a terület, ahol az eseményhorizont lenne, körülbelül 2,95 km, akkor a 3 naptömegű BH minimális sugara körülbelül kilenc kilométer lesz. Az ilyen viszonylag kis méretek nem férnek el a fejben, ha hatalmas tárgyakról van szó, amelyek mindent magukhoz vonzanak. A kvantumfekete lyukak sugára azonban -10–35 m.
• A fekete lyuk átlagos sűrűsége két paramétertől függ: a tömegtől és a sugártól. Egy körülbelül három naptömegű fekete lyuk sűrűsége körülbelül 6 10 26 kg/m³, míg a víz sűrűsége 1000 kg/m³. Ilyen kis fekete lyukakat azonban a tudósok nem találtak. A legtöbb észlelt BH tömege nagyobb, mint 105 naptömeg. Van egy érdekes minta, amely szerint minél masszívabb a fekete lyuk, annál kisebb a sűrűsége. Ebben az esetben a tömeg 11 nagyságrendű változása a sűrűség 22 nagyságrenddel történő változását vonja maga után. Így egy 1 ·10 9 naptömegű fekete lyuk sűrűsége 18,5 kg/m³, ami eggyel kisebb, mint az arany sűrűsége. A 10 10 naptömegnél nagyobb tömegű fekete lyukak átlagos sűrűsége pedig kisebb lehet, mint a levegő sűrűsége. Ezen számítások alapján logikus azt feltételezni, hogy a fekete lyuk kialakulása nem az anyag összenyomódása miatt következik be, hanem egy bizonyos térfogatban nagy mennyiségű anyag felhalmozódása következtében. A kvantumfekete lyukak esetében a sűrűségük körülbelül 10 94 kg/m³ lehet.
• A fekete lyuk hőmérséklete is fordítottan arányos a tömegével. Ez a hőmérséklet közvetlenül kapcsolódik a . Ennek a sugárzásnak a spektruma egybeesik egy teljesen fekete test spektrumával, vagyis egy olyan testtel, amely elnyeli az összes beeső sugárzást. A fekete test sugárzási spektruma csak a hőmérsékletétől függ, ekkor a fekete lyuk hőmérséklete a Hawking sugárzási spektrumból határozható meg. Mint fentebb említettük, ez a sugárzás annál erősebb, minél kisebb a fekete lyuk. Ugyanakkor a Hawking-sugárzás hipotetikus marad, mivel a csillagászok még nem figyelték meg. Ebből az következik, hogy ha létezik Hawking-sugárzás, akkor a megfigyelt BH-k hőmérséklete olyan alacsony, hogy nem teszi lehetővé a jelzett sugárzás észlelését. Számítások szerint még a Nap tömegének nagyságrendjében lévő lyuk hőmérséklete is elhanyagolhatóan kicsi (1 ·10 -7 K vagy -272°C). A kvantumfekete lyukak hőmérséklete elérheti a 10 12 K körüli értéket, és gyors párolgásukkal (kb. 1,5 perc) az ilyen fekete lyukak tízmillió atombomba nagyságrendű energiát bocsáthatnak ki. De szerencsére az ilyen hipotetikus objektumok létrehozásához 10-14-szer nagyobb energiára lesz szükség, mint amit ma a Nagy Hadronütköztetőben elérnek. Ráadásul ilyen jelenségeket még soha nem figyeltek meg a csillagászok.

Miből áll a CHD?

Egy másik kérdés aggasztja mind a tudósokat, mind az asztrofizikát kedvelőket – miből áll a fekete lyuk? Erre a kérdésre nincs egységes válasz, hiszen nem lehet a fekete lyukat körülvevő eseményhorizont mögé nézni. Ezen túlmenően, mint korábban említettük, a fekete lyuk elméleti modelljei mindössze 3 összetevőt tartalmaznak: az ergoszférát, az eseményhorizontot és a szingularitást. Logikus feltételezni, hogy az ergoszférában csak azok a tárgyak vannak, amelyeket a fekete lyuk vonzott, és amelyek most körülötte keringenek - különféle kozmikus testek és kozmikus gázok. Az eseményhorizont csak egy vékony implicit határ, amelyen túllépve ugyanazok a kozmikus testek visszavonhatatlanul vonzódnak a fekete lyuk utolsó fő összetevője, a szingularitás felé. A szingularitás természetét ma még nem vizsgálták, összetételéről még korai beszélni.

Egyes feltételezések szerint a fekete lyuk neutronokból állhat. Ha követjük a fekete lyuk létrejöttének forgatókönyvét egy csillag neutroncsillaggá való összenyomódása és az azt követő kompresszió eredményeként, akkor valószínűleg a fekete lyuk nagy része neutronokból áll, amelyek közül a neutroncsillag maga áll. Egyszerűen fogalmazva: amikor egy csillag összeomlik, az atomjai úgy összenyomódnak, hogy az elektronok protonokkal egyesülnek, és ezáltal neutronok keletkeznek. Ilyen reakció valóban lezajlik a természetben, neutron keletkezésével neutrínó kibocsátás következik be. Ezek azonban csak találgatások.

Mi történik, ha beleesel egy fekete lyukba?

Az asztrofizikai fekete lyukba esés a test megnyúlásához vezet. Gondoljunk csak egy feltételezett öngyilkos űrhajósra, aki egy fekete lyukba tart, és nem visel mást, csak űrruhát, lábbal előre. Az eseményhorizontot átlépve az űrhajós semmilyen változást nem észlel, annak ellenére, hogy már nincs lehetősége visszajutni. Egy ponton az űrhajós elér egy pontot (kissé az eseményhorizont mögött), ahol testének deformációja elkezdődik. Mivel a fekete lyuk gravitációs tere nem egyenletes, és a középpont felé növekvő erőgradiens képviseli, az űrhajós lábait észrevehetően nagyobb gravitációs hatás éri, mint például a fejét. Ekkor a gravitáció, vagy inkább az árapály-erők hatására a lábak gyorsabban „esnek”. Így a test hosszában fokozatosan nyúlni kezd. Ennek a jelenségnek a leírására az asztrofizikusok egy meglehetősen kreatív kifejezést találtak ki - a spagettiképzést. A test további nyújtása valószínűleg atomokra bontja, amelyek előbb-utóbb szingularitást érnek el. Csak sejteni lehet, mit fog érezni az ember ebben a helyzetben. Érdemes megjegyezni, hogy a test nyújtásának hatása fordítottan arányos a fekete lyuk tömegével. Vagyis, ha egy három Nap tömegű BH azonnal kinyújtja/töri a testet, akkor a szupermasszív fekete lyuknak kisebb lesz az árapály ereje, és vannak olyan javaslatok, hogy egyes fizikai anyagok képesek „elviselni” ezt a deformációt anélkül, hogy elveszítenék szerkezetüket.

Mint tudják, a hatalmas objektumok közelében az idő lassabban telik, ami azt jelenti, hogy az öngyilkos űrhajósok ideje sokkal lassabban telik, mint a földlakóké. Ebben az esetben talán nem csak a barátait fogja túlélni, hanem magát a Földet is. Számításokra lesz szükség annak meghatározásához, hogy mennyi idő lassul le egy űrhajós számára, de a fentiekből feltételezhető, hogy az űrhajós nagyon lassan esik a fekete lyukba, és egyszerűen nem éli meg azt a pillanatot, amikor teste deformálódni kezd. .

Figyelemre méltó, hogy egy külső szemlélő számára minden test, amely felrepült az eseményhorizontba, ennek a horizontnak a szélén marad mindaddig, amíg a képe el nem tűnik. Ennek a jelenségnek az oka a gravitációs vöröseltolódás. Némileg leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy az eseményhorizontba "fagyott" öngyilkos űrhajós testére eső fény a lelassult ideje miatt frekvenciáját megváltoztatja. Ahogy az idő lassabban telik, a fény frekvenciája csökken, a hullámhossz pedig nő. Ennek a jelenségnek a következtében a kimeneten, azaz külső szemlélő számára a fény fokozatosan az alacsony frekvenciájú - piros felé tolódik. A spektrum mentén fényeltolódás fog bekövetkezni, ahogy az öngyilkos űrhajós, bár szinte észrevétlenül, egyre távolabb kerül a megfigyelőtől, és az ideje is egyre lassabban telik. Így a teste által visszavert fény hamarosan túllép a látható spektrumon (el fog tűnni a kép), és a jövőben az űrhajós testét csak az infravörös, később a rádiófrekvenciás tartományban lehet megfogni, és ennek eredményeként a sugárzás teljesen megfoghatatlan lesz.

A fent leírtak ellenére feltételezik, hogy a nagyon nagy, szupermasszív fekete lyukakban az árapály-erők nem változnak annyira a távolsággal, és szinte egyenletesen hatnak a zuhanó testre. Ilyen esetben a lezuhanó űrhajó megtartaná szerkezetét. Felmerül egy ésszerű kérdés – hová vezet a fekete lyuk? Erre a kérdésre néhány tudós munkája ad választ, két olyan jelenséget összekapcsolva, mint a féreglyukak és a fekete lyukak.

Még 1935-ben Albert Einstein és Nathan Rosen ezt figyelembe véve hipotézist állított fel az úgynevezett féreglyukak létezéséről, amelyek a téridő két pontját összekötik az utóbbi jelentős görbületű helyein - az Einstein-Rosen hídon. vagy féreglyuk. A tér ilyen erőteljes görbületéhez óriási tömegű testekre lesz szükség, amelyek szerepével a fekete lyukak tökéletesen megbirkóznának.

Az Einstein-Rosen hidat áthatolhatatlan féreglyuknak tartják, mivel kicsi és instabil.

Egy átjárható féreglyuk lehetséges a fekete-fehér lyukak elméletén belül. Ahol a fehér lyuk a fekete lyukba esett információ kimenete. A fehér lyukat az általános relativitáselmélet keretében írják le, de ma hipotetikus marad, és nem fedezték fel. Kip Thorne amerikai tudósok és végzős hallgatója, Mike Morris egy másik modellt javasoltak a féreglyukról, amely alkalmas lehet. Csakhogy, ahogy a Morris-Thorne féreglyuk, úgy a fekete-fehér lyukak esetében is az utazás lehetőségéhez szükséges az úgynevezett egzotikus anyag megléte, ami negatív energiájú, és szintén hipotetikus marad.

Fekete lyukak az univerzumban

A fekete lyukak létezését viszonylag nemrégiben (2015 szeptemberében) erősítették meg, de ezt megelőzően már rengeteg elméleti anyag állt rendelkezésre a fekete lyukak természetéről, valamint számos tárgyjelölt a fekete lyuk szerepére. Először is figyelembe kell venni a fekete lyuk méreteit, mivel a jelenség természete tőlük függ:

• csillagtömegű fekete lyuk. Az ilyen objektumok egy csillag összeomlása következtében jönnek létre. Mint korábban említettük, egy ilyen fekete lyukat létrehozni képes test minimális tömege 2,5-3 naptömeg.
• Közepes tömegű fekete lyukak. A fekete lyukak feltételes köztes típusa, amelyek a közeli objektumok, például gázfelhalmozódások, szomszédos csillagok (két csillagból álló rendszerekben) és más kozmikus testek elnyelése miatt növekedtek.
• Szupernehéz fekete lyuk. Kompakt objektumok 10 5 -10 10 naptömeggel. Az ilyen BH-k megkülönböztető tulajdonságai a paradox módon alacsony sűrűség, valamint a gyenge árapály-erők, amelyekről korábban már volt szó. Ez a szupermasszív fekete lyuk Tejútrendszerünk (Sagittarius A*, Sgr A*), valamint a legtöbb más galaxis középpontjában.

CHD jelöltek

A legközelebbi fekete lyuk, vagy inkább a fekete lyuk szerepére jelölt objektum (V616 Unicorn), amely 3000 fényévnyi távolságra található a Naptól (galaxisunkban). Két összetevőből áll: egy csillagból, amelynek tömege fele a naptömegnek, valamint egy láthatatlan kis testből, amelynek tömege 3-5 naptömeg. Ha ez az objektum egy kis csillagtömegű fekete lyuknak bizonyul, akkor jobbra ez lesz a legközelebbi fekete lyuk.

Ezt az objektumot követően a második legközelebbi fekete lyuk a Cyg X-1 (Cyg X-1), amely az első jelölt volt a fekete lyuk szerepére. A távolság hozzávetőlegesen 6070 fényév. Elég jól tanulmányozott: tömege 14,8 naptömeg, eseményhorizont sugara pedig körülbelül 26 km.

Egyes források szerint a fekete lyuk szerepének másik legközelebbi jelöltje a V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) csillagrendszerben található test lehet, amely az 1999-es becslések szerint 1600 fényév távolságban helyezkedett el. A későbbi vizsgálatok azonban ezt a távolságot legalább 15-szörösére növelték.

Hány fekete lyuk van a galaxisunkban?

Erre a kérdésre nincs pontos válasz, mivel meglehetősen nehéz megfigyelni őket, és az égbolt teljes tanulmányozása során a tudósoknak körülbelül egy tucat fekete lyukat sikerült kimutatniuk a Tejútrendszeren belül. Anélkül, hogy belemerülnénk a számításokba, megjegyezzük, hogy galaxisunkban körülbelül 100-400 milliárd csillag van, és körülbelül minden ezredik csillag elegendő tömegű fekete lyuk kialakulásához. Valószínűleg több millió fekete lyuk keletkezhetett a Tejútrendszer fennállása alatt. Mivel a hatalmas fekete lyukakat könnyebb regisztrálni, logikus az a feltételezés, hogy galaxisunkban a legtöbb BH nem szupermasszív. Figyelemre méltó, hogy a NASA 2005-ös kutatása egy egész fekete lyukraj (10-20 ezer) jelenlétére utal a galaxis középpontja körül. Ezenkívül 2016-ban japán asztrofizikusok egy hatalmas műholdat fedeztek fel az objektum közelében * - egy fekete lyukat, a Tejútrendszer magját. A test kis sugara (0,15 fényév), valamint hatalmas tömege (100 000 naptömeg) miatt a tudósok azt sugallják, hogy ez az objektum egy szupermasszív fekete lyuk is.

Galaxisunk magja, a Tejútrendszer fekete lyuka (Sagittarius A *, Sgr A * vagy Sagittarius A *) szupermasszív, tömege 4,31 10 6 naptömeg, sugara pedig 0,00071 fényév (6,25 fényóra). vagy 6,75 milliárd km). A Sagittarius A* hőmérséklete a körülötte lévő klaszterrel együtt körülbelül 1 10 7 K.

A legnagyobb fekete lyuk

A legnagyobb fekete lyuk az univerzumban, amelyet a tudósok észlelni tudtak, egy szupermasszív fekete lyuk, az FSRQ blazár, amely az S5 0014+81 galaxis közepén található, 1,2·10 10 fényévnyi távolságra a Földtől. Az előzetes megfigyelési eredmények szerint a Swift űrobszervatórium segítségével a fekete lyuk tömege 40 milliárd (40 10 9) naptömeg volt, egy ilyen lyuk Schwarzschild-sugara pedig 118,35 milliárd kilométer (0,013 fényév) . Ráadásul a számítások szerint 12,1 milliárd évvel ezelőtt keletkezett (1,6 milliárd évvel az ősrobbanás után). Ha ez az óriási fekete lyuk nem szívja magába az őt körülvevő anyagot, akkor meg fogja élni a fekete lyukak korszakát - az Univerzum fejlődésének egyik korszakát, amely során a fekete lyukak dominálnak benne. Ha az S5 0014+81 galaxis magja tovább növekszik, akkor az egyik utolsó fekete lyuk lesz az Univerzumban.

A másik két ismert fekete lyuk, bár név nélkül, a legnagyobb jelentőséggel bír a fekete lyukak vizsgálata szempontjából, mivel kísérletileg igazolták létezésüket, és a gravitáció vizsgálata szempontjából is fontos eredményeket adtak. A GW150914 eseményről beszélünk, amelyet két fekete lyuk ütközésének neveznek. Ez az esemény lehetővé tette a regisztrációt.

Fekete lyukak észlelése

Mielőtt megvizsgálnánk a fekete lyukak kimutatására szolgáló módszereket, meg kell válaszolni a kérdést: miért fekete a fekete lyuk? - a válasz nem igényel mély asztrofizikai és kozmológiai ismereteket. A helyzet az, hogy egy fekete lyuk elnyeli az összes ráeső sugárzást, és egyáltalán nem sugárzik, ha nem vesszük figyelembe a hipotetikust. Ha részletesebben megvizsgáljuk ezt a jelenséget, akkor feltételezhetjük, hogy a fekete lyukak belsejében nincsenek olyan folyamatok, amelyek elektromágneses sugárzás formájában energia felszabadulásához vezetnének. Aztán ha a fekete lyuk kisugárzik, akkor a Hawking-spektrumban van (ami egybeesik egy fűtött, abszolút fekete test spektrumával). Azonban, mint korábban említettük, ezt a sugárzást nem észlelték, ami a fekete lyukak teljesen alacsony hőmérsékletére utal.

Egy másik általánosan elfogadott elmélet szerint az elektromágneses sugárzás egyáltalán nem képes elhagyni az eseményhorizontot. Valószínűleg a fotonokat (fényrészecskéket) nem vonzzák a tömeges tárgyak, mivel az elmélet szerint maguknak nincs tömegük. A fekete lyuk azonban továbbra is "vonzza" a fény fotonjait a téridő torzítása révén. Ha egy fekete lyukat a térben egyfajta mélyedésként képzelünk el a téridő sima felületén, akkor a fekete lyuk középpontjától van egy bizonyos távolság, amelyhez közeledve a fény már nem tud eltávolodni tőle. . Vagyis durván fogalmazva a fény elkezd "beesni" a "gödörbe", aminek még "fenéke" sincs.

Ezen túlmenően, ha figyelembe vesszük a gravitációs vöröseltolódás hatását, lehetséges, hogy a fekete lyukban lévő fény elveszti frekvenciáját, a spektrum mentén eltolódik az alacsony frekvenciájú hosszúhullámú sugárzás tartományába, amíg teljesen elveszíti az energiáját.

Tehát a fekete lyuk fekete, ezért nehezen észlelhető az űrben.

Észlelési módszerek

Fontolja meg azokat a módszereket, amelyeket a csillagászok használnak a fekete lyukak észlelésére:

A fent említett módszerek mellett a tudósok gyakran társítanak olyan tárgyakat, mint a fekete lyukak és. A kvazárok kozmikus testek és gázok felhalmozódása, amelyek az Univerzum legfényesebb csillagászati ​​objektumai közé tartoznak. Mivel viszonylag kis méretben nagy a lumineszcencia intenzitásuk, okkal feltételezhető, hogy ezeknek az objektumoknak a központja egy szupermasszív fekete lyuk, amely magához vonzza a környező anyagot. Egy ilyen erős gravitációs vonzás következtében a vonzott anyag annyira felmelegszik, hogy intenzíven sugárzik. Az ilyen objektumok észlelését általában egy fekete lyuk észlelésével hasonlítják össze. Néha a kvazárok két irányban – relativisztikus sugarak – sugározhatnak ki hevített plazma sugarakat. Az ilyen sugarak (jet) megjelenésének okai nem teljesen tisztázottak, de valószínűleg a BH és az akkréciós korong mágneses mezőinek kölcsönhatása okozza őket, és nem közvetlen fekete lyuk bocsátja ki őket.

Egy sugár az M87 galaxisban egy fekete lyuk közepéből csapódik be

Összegezve a fentieket, közelről elképzelhető: egy gömb alakú fekete tárgy, amely körül erősen felhevült anyag forog, fényes akkréciós korongot alkotva.

A fekete lyukak egyesülése és ütközése

Az asztrofizika egyik legérdekesebb jelensége a fekete lyukak ütközése, amely lehetővé teszi az ilyen hatalmas csillagászati ​​testek észlelését is. Az ilyen folyamatok nem csak az asztrofizikusokat érdeklik, mivel a fizikusok által kevéssé vizsgált jelenségeket eredményeznek. A legszembetűnőbb példa a korábban említett GW150914 nevű esemény, amikor két fekete lyuk annyira közeledett, hogy a kölcsönös gravitációs vonzás hatására eggyé olvadtak. Ennek az ütközésnek egy fontos következménye volt a gravitációs hullámok megjelenése.

A gravitációs hullámok definíciója szerint ezek a gravitációs tér változásai, amelyek hullámszerűen terjednek a masszív mozgó tárgyakról. Amikor két ilyen tárgy közeledik egymáshoz, elkezdenek forogni egy közös súlypont körül. Ahogy közelednek egymáshoz, a saját tengelyük körüli forgásuk növekszik. A gravitációs tér ilyen változó oszcillációi egy bizonyos ponton egyetlen erőteljes gravitációs hullámot alkothatnak, amely több millió fényévig terjedhet az űrben. Tehát 1,3 milliárd fényév távolságban két fekete lyuk ütközése történt, amelyek egy erőteljes gravitációs hullámot képeztek, amely 2015. szeptember 14-én érte el a Földet, és amelyet a LIGO és a VIRGO detektorok rögzítettek.

Hogyan halnak meg a fekete lyukak?

Nyilvánvalóan ahhoz, hogy egy fekete lyuk megszűnjön létezni, teljes tömegét el kell veszítenie. Definíciója szerint azonban semmi sem hagyhatja el a fekete lyukat, ha az átlépte az eseményhorizontját. Ismeretes, hogy Vlagyimir Gribov szovjet elméleti fizikus először említette meg a fekete lyuk általi részecskék kibocsátásának lehetőségét egy másik szovjet tudóssal, Jakov Zeldovicsszal folytatott beszélgetésében. Azzal érvelt, hogy a kvantummechanika szempontjából egy fekete lyuk alagúthatáson keresztül képes részecskéket kibocsátani. Később a kvantummechanika segítségével felépítette saját, némileg eltérő elméletét, Stephen Hawking angol elméleti fizikus. Erről a jelenségről bővebben olvashat. Röviden: léteznek úgynevezett virtuális részecskék a vákuumban, amelyek folyamatosan párban születnek és megsemmisítik egymást, miközben nem lépnek kölcsönhatásba a külvilággal. De ha ilyen párok jönnek létre a fekete lyuk eseményhorizontjában, akkor az erős gravitáció elméletileg képes szétválasztani őket, az egyik részecske a fekete lyukba esik, a másik pedig eltávolodik a fekete lyukból. És mivel egy lyukból elrepült részecske megfigyelhető, és ezért pozitív energiája van, a lyukba esett részecskének negatív energiával kell rendelkeznie. Így a fekete lyuk elveszti az energiáját, és létrejön a fekete lyuk párolgása nevű hatás.

A fekete lyuk rendelkezésre álló modelljei szerint, mint korábban említettük, tömegének csökkenésével a sugárzása intenzívebbé válik. Aztán a fekete lyuk létezésének végső szakaszában, amikor kvantumfekete lyuk méretére csökkenhet, hatalmas mennyiségű energiát szabadít fel sugárzás formájában, amely több ezer vagy akár több ezernek is megfelelő lehet. milliónyi atombomba. Ez az esemény némileg egy fekete lyuk robbanására emlékeztet, mint ugyanaz a bomba. Számítások szerint ősfekete lyukak születhettek az Ősrobbanás következtében, és ezek közül azoknak, amelyek tömege 10 12 kg nagyságrendű, korunk körül el kellett volna párologniuk és felrobbanniuk. Bárhogy is legyen, ilyen robbanásokat még soha nem láttak a csillagászok.

A Hawking által a fekete lyukak elpusztítására javasolt mechanizmus ellenére a Hawking-sugárzás tulajdonságai paradoxont ​​okoznak a kvantummechanika keretében. Ha egy fekete lyuk elnyel valamilyen testet, majd elveszíti a test elnyelődéséből származó tömeget, akkor a test természetétől függetlenül a fekete lyuk nem fog különbözni attól, ami a test elnyelődése előtt volt. Ebben az esetben a testtel kapcsolatos információk örökre elvesznek. Az elméleti számítások szempontjából a kezdeti tiszta állapot átalakulása a keletkező vegyes („termikus”) állapotba nem felel meg a jelenlegi kvantummechanikai elméletnek. Ezt a paradoxont ​​néha az információ eltűnésének is nevezik egy fekete lyukban. Erre a paradoxonra soha nem találtak igazi megoldást. A paradoxon megoldásának ismert lehetőségei:

• Hawking elméletének következetlensége. Ez magában foglalja a fekete lyuk elpusztításának lehetetlenségét és folyamatos növekedését.
• Fehér lyukak jelenléte. Ebben az esetben az elnyelt információ nem tűnik el, hanem egyszerűen kidobódik egy másik Univerzumba.
• A kvantummechanika általánosan elfogadott elméletének következetlensége.

A fekete lyukfizika megoldatlan problémája

A korábban leírtak alapján a fekete lyukak, bár viszonylag hosszú ideje tanulmányozták őket, még mindig számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek mechanizmusait a tudósok még mindig nem ismerik.

• 1970-ben egy angol tudós megfogalmazta az ún. "a kozmikus cenzúra elve" - ​​"A természet irtózik a csupasz szingularitástól." Ez azt jelenti, hogy a szingularitás csak a szem elől rejtett helyeken jön létre, például egy fekete lyuk középpontjában. Ez az elv azonban még nem bizonyított. Vannak olyan elméleti számítások is, amelyek szerint "meztelen" szingularitás is előfordulhat.
• A „no-hair” tétel, amely szerint a fekete lyukaknak csak három paramétere van, szintén nem bizonyított.
• A fekete lyuk magnetoszférájáról még nem dolgoztak ki teljes elméletet.
• A gravitációs szingularitás természetét és fizikáját nem vizsgálták.
• Nem ismert pontosan, mi történik a fekete lyuk létezésének végső szakaszában, és mi marad a kvantumbomlása után.

Érdekes tények a fekete lyukakról

Összegezve a fentieket, a fekete lyukak természetének több érdekes és szokatlan vonását emelhetjük ki:

• A fekete lyukaknak csak három paramétere van: tömeg, elektromos töltés és szögimpulzus. Ennek a testnek a jellemzőinek ilyen kis száma miatt az ezt kimondó tételt "szőrtelen tételnek" nevezik. Innen származik a „fekete lyuknak nincs haja” kifejezés is, ami azt jelenti, hogy két fekete lyuk teljesen egyforma, a három említett paraméterük megegyezik.
• A fekete lyukak sűrűsége kisebb lehet, mint a levegő sűrűsége, és a hőmérséklet közel van az abszolút nullához. Ebből azt feltételezhetjük, hogy a fekete lyuk kialakulása nem az anyag összenyomódása miatt következik be, hanem egy bizonyos térfogatban nagy mennyiségű anyag felhalmozódása következtében.
• A fekete lyukak által elnyelt testek ideje sokkal lassabban telik, mint egy külső megfigyelőé. Ráadásul az elnyelt testek jelentősen megnyúlnak a fekete lyukon belül, amit a tudósok spagettiképzésnek neveztek.
• Körülbelül egymillió fekete lyuk lehet a galaxisunkban.
• Valószínűleg minden galaxis közepén található egy szupermasszív fekete lyuk.
• A jövőben az elméleti modell szerint az Univerzum eléri az úgynevezett fekete lyukak korszakát, amikor is a fekete lyukak lesznek a domináns testek az Univerzumban.

Fekete lyukak sokak fantáziáját izgatják – tudósok és a tudomány világától távol élő emberek egyaránt. És nem mindenki érti, mi az a fekete lyuk.

Szupermasszív fekete lyukak

Feltételezhető, hogy az ilyen fekete lyukak a galaxisok középpontjában találhatók. Tömegük 10-ig terjedhet a Nap tömegének kilencedik hatványáig. Ezeket a következtetéseket a galaxisok középpontja közelében lévő csillagok mozgásának elemzése alapján tették le.

Van egy hipotézis is, amely szerint a szupermasszív fekete lyukak a kvazárok középpontjában helyezkednek el - a legkevésbé tanulmányozott és a legtávolabbi űrobjektumok közül, amelyek a Földről megfigyelhetők. A kvazárok a galaxisok magjai, középpontjukban fekete lyuk található.

A kvazárok hihetetlenül erős fényerővel és kis mérettel rendelkeznek, 10 milliárd fényév távolságból figyelhetők meg. Ezek a tárgyak óriási energiát bocsátanak ki az elektromágneses hullámok spektrumának minden területén, és különösen az infravörös tartományban.

Ős- vagy ereklye fekete lyukak

A legkisebb fekete lyukak, amelyek kialakulása az Univerzum fejlődésének korai szakaszában történt. Az ősrobbanás inhomogenitása következtében megjelenő anyagcsomók fekete lyukak állapotává zsugorodhatnak, míg az anyag többi része kitágul.

A fekete lyuk nem mindig valami nagyon nagy és nehéz. A tudósok azt sugallják, hogy egyes ősfekete lyukak mérete sokkal kisebb lehet, mint egy proton mérete.

Másik cikkünkben megtudhatja, hogyan működik az atomreaktor. Ha pedig segítségre van szüksége a tanulmányaihoz, forduljon bizalommal

« A sci-fi hasznos lehet – serkenti a képzeletet és enyhíti a jövőtől való félelmet. A tudományos tények azonban sokkal feltűnőbbek lehetnek. A sci-fi nem is képzelt olyan dolgokat, mint a fekete lyukak.»
Stephen Hawking

Az univerzum mélyén az ember számára számtalan rejtély és rejtély rejlik. Az egyik a fekete lyukak – olyan tárgyak, amelyeket még az emberiség legnagyobb elméje sem érthet. Asztrofizikusok százai próbálják felfedezni a fekete lyukak természetét, de jelenleg még a gyakorlatban sem bizonyítottuk létezésüket.

A filmrendezők nekik dedikálják filmjeiket, és a hétköznapi emberek körében a fekete lyukak olyan kultikus jelenséggé váltak, hogy a világvégével és a közelgő halállal azonosítják őket. Féltik és gyűlölik őket, ugyanakkor bálványozzák őket, és meghajolnak az ismeretlen előtt, amitől az Univerzum e furcsa töredékei tele vannak. Egyetértek, hogy elnyel egy fekete lyuk, az ilyen romantika. Segítségükkel ez lehetséges, és ők is vezetőkké válhatnak számunkra.

A sárga sajtó gyakran spekulál a fekete lyukak népszerűségén. Nem probléma, ha az újságokban a szupermasszív fekete lyukkal való újabb ütközés miatti világvégével kapcsolatos híreket találni az újságokban. Sokkal rosszabb, hogy a lakosság írástudatlan része mindent komolyan vesz, és igazi pánikot kelt. A tisztánlátás érdekében elmegyünk a fekete lyukak felfedezésének eredetéhez, és megpróbáljuk megérteni, mi az, és hogyan viszonyuljunk hozzá.

láthatatlan csillagok

Történt ugyanis, hogy a modern fizikusok a relativitáselmélet segítségével írják le Univerzumunk szerkezetét, amelyet Einstein gondosan biztosított az emberiségnek a 20. század elején. Annál titokzatosabbak a fekete lyukak, amelyek eseményhorizontján a fizika minden általunk ismert törvénye, így Einstein elmélete is, megszűnik működni. Hát nem csodálatos? Ezenkívül a fekete lyukak létezéséről szóló sejtés már jóval maga Einstein születése előtt megfogalmazódott.

1783-ban Angliában jelentősen megnövekedett a tudományos tevékenység. Akkoriban a tudomány egymás mellett ment a vallással, jól kijöttek egymással, és a tudósokat már nem tekintették eretnekeknek. Ráadásul a papok tudományos kutatással is foglalkoztak. Isten egyik ilyen szolgája volt John Michell angol lelkész, aki nemcsak életkérdéseket, hanem egészen tudományos feladatokat is feltett magának. Michell nagyon titulált tudós volt: kezdetben matematika és ókori nyelvészet tanára volt az egyik főiskolán, majd számos felfedezésért felvették a Londoni Királyi Társaságba.

John Michell szeizmológiával foglalkozott, de szabadidejében szívesen gondolt az örökkévalóságra és a kozmoszra. Így jutott eszébe, hogy valahol az Univerzum mélyén létezhetnek olyan szupermasszív testek, amelyek gravitációja olyan erős, hogy egy ilyen test gravitációs erejének leküzdéséhez olyan sebességgel kell mozogni, mint ill. nagyobb, mint a fénysebesség. Ha egy ilyen elméletet igaznak fogadunk el, akkor még a fény sem lesz képes kifejleszteni a második kozmikus sebességet (a kilépő test gravitációs vonzásának leküzdéséhez szükséges sebességet), így egy ilyen test szabad szemmel láthatatlan marad.

Michell új elméletét "sötét csillagoknak" nevezte, és egyúttal megpróbálta kiszámítani az ilyen objektumok tömegét. Ezzel kapcsolatos gondolatait a Londoni Királyi Társaságnak címzett nyílt levélben fejtette ki. Sajnos abban az időben az ilyen kutatások nem voltak különösebben értékesek a tudomány számára, ezért Michell levele az archívumba került. Csupán kétszáz évvel később, a 20. század második felében került elő az ősi könyvtárban gondosan őrzött több ezer egyéb feljegyzés között.

Az első tudományos bizonyíték a fekete lyukak létezésére

Einstein általános relativitáselméletének megjelenése után a matematikusok és fizikusok komolyan hozzáláttak a német tudós által bemutatott egyenletek megoldásához, amelyeknek sokat kellett volna elárulniuk az Univerzum szerkezetéről. Karl Schwarzschild német csillagász, fizikus 1916-ban ugyanígy döntött.

A tudós számításait felhasználva arra a következtetésre jutott, hogy a fekete lyukak létezése lehetséges. Ő volt az első, aki leírta a később romantikus „eseményhorizontnak” nevezett kifejezést – a téridő képzeletbeli határát egy fekete lyukban, amelynek átlépése után van egy pont, ahonnan nincs visszatérés. Semmi sem szökik ki az eseményhorizontból, még a fény sem. Az eseményhorizonton túl lép fel az úgynevezett „szingularitás”, ahol a fizika általunk ismert törvényei megszűnnek működni.

Folytatva elméletének fejlesztését és az egyenletek megoldását, Schwarzschild felfedezte a fekete lyukak új titkait önmaga és a világ számára. Így ki tudta számolni – kizárólag papíron – a távolságot egy fekete lyuk középpontjától, ahol a tömege koncentrálódik, az eseményhorizontig. Schwarzschild ezt a távolságot gravitációs sugárnak nevezte.

Annak ellenére, hogy matematikailag Schwarzschild megoldásai kivételesen helyesek voltak és nem cáfolhatóak, a 20. század eleji tudományos közösség nem tudott azonnal elfogadni egy ilyen sokkoló felfedezést, és a fekete lyukak létezését fantáziaként írták le, ami időnként a relativitáselméletben nyilvánult meg. A következő tizenöt évben a fekete lyukak jelenlétének űrkutatása lassú volt, és a német fizikus elméletének csak néhány híve foglalkozott vele.

Csillagok, amelyek sötétséget szülnek

Miután az Einstein-egyenleteket szétszedték, ideje volt felhasználni a levont következtetéseket az Univerzum szerkezetének megértésére. Különösen a csillagok evolúciós elméletében. Nem titok, hogy a mi világunkban semmi sem tart örökké. Még a csillagoknak is megvan a maguk életciklusa, bár hosszabb, mint egy ember.

Az egyik első tudós, aki komolyan érdeklődött a csillagok evolúciója iránt, a fiatal asztrofizikus, Subramanjan Chandrasekhar volt, aki Indiában született. 1930-ban publikált egy tudományos munkát, amely leírta a csillagok állítólagos belső szerkezetét, valamint életciklusukat.

A tudósok már a 20. század elején sejtettek egy olyan jelenséget, mint a gravitációs összehúzódás (gravitációs összeomlás). Életének egy bizonyos pontján egy csillag a gravitációs erők hatására óriási sebességgel kezd összehúzódni. Ez általában egy csillag halálának pillanatában történik, azonban gravitációs összeomlással több módja is van egy vörösen izzó labda további létezésének.

Chandrasekhar felügyelője, Ralph Fowler, a maga idejében elismert elméleti fizikus azt javasolta, hogy a gravitációs összeomlás során bármely csillag kisebb és forróbb csillaggá - fehér törpévé - váljon. De kiderült, hogy a diák "megtörte" a tanár elméletét, amelyet a múlt század elején a legtöbb fizikus osztott. Egy fiatal hindu munkája szerint egy csillag halála a kezdeti tömegétől függ. Például csak azok a csillagok válhatnak fehér törpévé, amelyek tömege nem haladja meg a Nap tömegének 1,44-szeresét. Ezt a számot Chandrasekhar limitnek hívják. Ha a csillag tömege meghaladja ezt a határt, akkor teljesen más módon hal meg. Bizonyos körülmények között egy ilyen csillag a halála idején újjászülethet egy új, neutroncsillaggá - ez a modern Univerzum másik rejtélye. A relativitáselmélet viszont még egy lehetőséget mond nekünk - egy csillag ultra-kis értékekre való tömörítését, és itt kezdődik a legérdekesebb.

1932-ben az egyik tudományos folyóiratban megjelent egy cikk, amelyben Lev Landau, a Szovjetunió briliáns fizikusa azt javasolta, hogy az összeomlás során egy szupermasszív csillag végtelenül kicsi sugarú és végtelen tömegű ponttá préselődik. Annak ellenére, hogy egy ilyen eseményt nagyon nehéz elképzelni egy felkészületlen személy szemszögéből, Landau nem volt messze az igazságtól. A fizikus azt is javasolta, hogy a relativitáselmélet szerint a gravitáció egy ilyen ponton akkora lesz, hogy elkezdi torzítani a téridőt.

Az asztrofizikusok kedvelték Landau elméletét, és továbbfejlesztették azt. 1939-ben Amerikában két fizikus – Robert Oppenheimer és Hartland Sneijder – erőfeszítéseinek köszönhetően megjelent egy elmélet, amely részletesen leír egy szupermasszív csillagot az összeomlás idején. Egy ilyen esemény eredményeként egy igazi fekete lyuknak kellett volna megjelennie. Az érvek meggyőző volta ellenére a tudósok továbbra is tagadták az ilyen testek létezésének lehetőségét, valamint a csillagok átalakulását. Még Einstein is elhatárolta magát ettől az elképzeléstől, mert úgy gondolta, hogy a csillag nem képes ilyen fenomenális átalakulásokra. Más fizikusok nem voltak fukarok kijelentéseikben, nevetségesnek nevezték az ilyen események lehetőségét.
A tudomány azonban mindig eljut az igazságig, csak várni kell egy kicsit. És így történt.

A világegyetem legfényesebb tárgyai

Világunk paradoxonok gyűjteménye. Néha olyan dolgok léteznek benne egymás mellett, amelyek együttélése dacol minden logikával. Például a "fekete lyuk" kifejezést egy normális ember nem asszociálná a "hihetetlenül fényes" kifejezéssel, de a múlt század 60-as éveinek elején történt felfedezés lehetővé tette a tudósok számára, hogy ezt az állítást helytelennek tartsák.

Az asztrofizikusoknak teleszkópok segítségével sikerült eddig ismeretlen objektumokat észlelniük a csillagos égbolton, amelyek annak ellenére meglehetősen furcsán viselkedtek, hogy úgy néztek ki, mint egy hétköznapi csillag. Martin Schmidt amerikai tudós ezeket a furcsa világítótesteket tanulmányozva hívta fel a figyelmet spektrográfiájukra, amelynek adatai a többi csillag pásztázásától eltérő eredményeket mutattak. Egyszerűen fogalmazva, ezek a csillagok nem voltak olyanok, mint a többiek, amelyeket megszoktunk.

Hirtelen felvillant Schmidtnek, és felhívta a figyelmet a spektrum eltolódására a vörös tartományban. Kiderült, hogy ezek a tárgyak sokkal távolabb vannak tőlünk, mint a csillagok, amelyeket az égen látni szoktunk. Például a Schmidt által megfigyelt objektum két és fél milliárd fényévnyire volt bolygónktól, de olyan fényesen ragyogott, mint egy csillag néhány száz fényévnyire. Kiderült, hogy egy ilyen objektum fénye egy egész galaxis fényességéhez hasonlítható. Ez a felfedezés igazi áttörést jelentett az asztrofizikában. A tudós ezeket az objektumokat "kvázi csillagoknak" vagy egyszerűen "kvazárnak" nevezte.

Martin Schmidt folytatta az új tárgyak tanulmányozását, és rájött, hogy az ilyen fényes fényt egyetlen ok okozhatja - az akkréció. Az akkréció az a folyamat, amikor egy szupermasszív test a gravitáció segítségével elnyeli a környező anyagot. A tudós arra a következtetésre jutott, hogy a kvazárok közepén egy hatalmas fekete lyuk található, amely hihetetlen erővel vonja magába az őt körülvevő anyagot az űrben. Az anyag lyuk általi felszívódásának folyamatában a részecskék hatalmas sebességre gyorsulnak fel, és izzani kezdenek. A fekete lyukat körülvevő sajátos világító kupolát akkréciós korongnak nevezik. Vizualizálását jól demonstrálta Christopher Nolan „Interstellar” című filmje, amely számos kérdést vet fel, „hogyan világíthat egy fekete lyuk?”.

A mai napig a tudósok több ezer kvazárt találtak a csillagos égbolton. Ezeket a furcsa, hihetetlenül fényes tárgyakat az univerzum jelzőfényeinek nevezik. Lehetővé teszik számunkra, hogy egy kicsit jobban elképzeljük a kozmosz szerkezetét, és közelebb kerüljünk ahhoz a pillanathoz, amelyből minden kezdődött.

Annak ellenére, hogy az asztrofizikusok évek óta közvetett bizonyítékokat szereztek a szupermasszív láthatatlan objektumok létezésére az Univerzumban, a „fekete lyuk” kifejezés 1967-ig nem létezett. A bonyolult nevek elkerülése érdekében John Archibald Wheeler amerikai fizikus azt javasolta, hogy az ilyen objektumokat „fekete lyukaknak” nevezzék. Miért ne? Bizonyos mértékig feketék, mert nem látjuk őket. Ráadásul mindent vonzanak, bele lehet esni, akár egy igazi lyukba. És egy ilyen helyről a modern fizika törvényei szerint egyszerűen lehetetlen. Stephen Hawking azonban azt állítja, hogy amikor egy fekete lyukon keresztül utazol, egy másik Univerzumba, egy másik világba kerülhetsz, és ez a remény.

Félelem a végtelenségtől

A fekete lyukak túlzott titokzatossága és romantikája miatt ezek a tárgyak igazi horror történetté váltak az emberek körében. A sárga sajtó előszeretettel spekulál a lakosság írástudatlanságán, elképesztő történeteket közölve arról, hogyan halad Földünk felé egy hatalmas fekete lyuk, amely néhány óra alatt elnyeli a Naprendszert, vagy egyszerűen csak mérgező gázhullámokat bocsát ki felénk. bolygó.

Különösen népszerű a bolygó elpusztításának témája a Nagy Hadronütköztető segítségével, amelyet 2006-ban építettek Európában az Európai Nukleáris Kutatási Tanács (CERN) területén. A pánikhullám valaki hülye tréfájaként kezdődött, de hógolyóként nőtt. Valaki azt a pletykát indította el, hogy az ütköző részecskegyorsítójában fekete lyuk képződhet, amely teljesen elnyeli bolygónkat. Természetesen a felháborodott emberek elkezdték követelni a kísérletek betiltását az LHC-nél, félve az ilyen eredménytől. Perek érkeztek az Európai Bírósághoz az ütköző bezárását követelve, és az azt létrehozó tudósokat a törvény legteljesebb mértékben meg kell büntetni.

Valójában a fizikusok nem tagadják, hogy amikor a részecskék ütköznek a Nagy Hadronütköztetőben, megjelenhetnek a fekete lyukakhoz hasonló tulajdonságú tárgyak, de méretük az elemi részecskeméret szintjén van, és ilyen „lyukak” ilyen rövid ideig léteznek. hogy előfordulásukat nem is tudjuk rögzíteni.

Az egyik fő szakértő, aki megpróbálja eloszlatni a tudatlanság hullámát az emberek előtt, Stephen Hawking - a híres elméleti fizikus, aki ráadásul igazi "guru"-nak számít a fekete lyukak tekintetében. Hawking bebizonyította, hogy a fekete lyukak nem mindig nyelték el az akkréciós korongokban megjelenő fényt, és egy része szétszóródik az űrben. Ezt a jelenséget Hawking-sugárzásnak vagy fekete lyuk párolgásnak nevezik. Hawking összefüggést talált a fekete lyuk mérete és "elpárolgása" között is – minél kisebb, annál kevésbé létezik időben. Ez pedig azt jelenti, hogy a Large Hadron Collider minden ellenfelének nem kell aggódnia: a benne lévő fekete lyukak a másodperc milliomodrészéig sem létezhetnek.

Az elmélet a gyakorlatban nem bizonyított

Sajnos az emberiség technológiái a fejlődés ezen szakaszában nem teszik lehetővé az asztrofizikusok és más tudósok által kidolgozott elméletek többségének tesztelését. Egyrészt a fekete lyukak létezése meglehetősen meggyőzően bizonyított papíron, és olyan képletekkel következtetnek, amelyekben minden minden változóval konvergál. Másrészt a gyakorlatban még nem sikerült saját szemünkkel látni igazi fekete lyukat.

A fizikusok minden nézeteltérés ellenére azt sugallják, hogy mindegyik galaxis közepén van egy szupermasszív fekete lyuk, amely gravitációjával halmazokba gyűjti a csillagokat, és egy nagy és barátságos társaságban körbeutaztatja az Univerzumban. Tejútrendszerünkben különböző becslések szerint 200-400 milliárd csillag található. Mindezek a csillagok valami körül forognak, aminek hatalmas tömege van, valami körül, amit távcsővel nem láthatunk. Valószínűleg egy fekete lyuk. Kell-e félnie? - Nem, legalábbis nem a következő néhány milliárd évben, de készíthetünk róla még egy érdekes filmet.