Гравітацыйны калапс. Нейтронных зорак. чорныя дзіркі

У космасе адбываецца шмат дзіўных рэчаў, у выніку якіх з'яўляюцца новыя зоркі, знікаюць старыя і фармуюцца чорныя дзіркі. Адным з цудоўных і загадкавых з'яў выступае гравітацыйны калапс, які заканчвае эвалюцыю зорак.

Зорная эвалюцыя - гэта цыкл зменаў, праходнасці зоркай за перыяд яе існавання (мільёны або мільярд гадоў). Калі вадарод ў ёй сканчаецца і ператвараецца ў гелій, фармуецца гелиевое ядро, а сам касмічны аб'ект пачынае ператварацца ў чырвонага гіганта - зорку позніх спектральных класаў, якая валодае высокай свяцільнасцю. Іх маса можа ў 70 разоў перавышаць масу Сонца. Вельмі яркія звышгіганты называюцца гипергигантами. Акрамя высокай яркасці яны адрозніваюцца кароткім перыядам існавання.

сутнасць калапсу

Гэта з'ява лічыцца канчатковай кропкай эвалюцыі зорак, вага якіх складае больш за тры сонечных мас (вага Сонца). Гэтая велічыня выкарыстоўваецца ў астраноміі і фізіцы з мэтай вызначэння вагі іншых касмічных тэл. Калапс здараецца ў тым выпадку, калі гравітацыйныя сілы прымушаюць велізарныя касмічныя цела з вялікай масай вельмі хутка сціскацца.

У зорках вагой больш за тры мас Сонца ёсць дастаткова матэрыялу для працяглых тэрмаядзерных рэакцый. Калі субстанцыя сканчаецца, спыняецца і тэрмаядзерная рэакцыя, а зоркі перастаюць быць механічна устойлівымі. Гэта прыводзіць да таго, што яны са звышгукавой хуткасцю пачынаюць сціскацца да цэнтра.

оценённые зоркі

Калі зоркі сціскаюцца, гэта прыводзіць да ўзнікнення ўнутранага ціску. Калі яно расце з дастатковай сілай для таго, каб спыніць гравітацыйнае сціск, то з'яўляецца нейтронная зорка.

Такое касмічнае цела валодае просты структурай. Зорка складаецца з асяродку, якую пакрывае кара, а яна, у сваю чаргу, фарміруецца з электронаў і ядраў атамаў. Яе таўшчыня роўная прыкладна 1 км і з'яўляецца адносна тонкай, калі параўноўваць з іншымі целамі, якія сустракаюцца ў космасе.

Вага нейтронных зорак роўны вазе Сонца. Адрозненне паміж імі складаецца ў тым, што радыус у іх невялікі - не больш за 20 км. Унутры іх ўзаемадзейнічаюць адзін з адным атамныя ядра, фарміруючы, такім чынам, ядзерную матэрыю. Менавіта ціск з яе боку не дае нейтроннай зорцы сціскацца далей. Гэты тып зорак адрозніваецца вельмі высокай хуткасцю кручэння. Яны здольныя здзяйсняць сотні абаротаў на працягу адной секунды. Працэс нараджэння пачынаецца з ўспышкі звышновай, якая ўзнікае падчас гравітацыйнага калапсу зоркі.

звышновыя

Ўспышка звышновай ўяўляе сабой з'яву рэзкай змены яркасці зоркі. Далей зорка пачынае павольна і паступова згасаць. Так заканчваецца апошняя стадыя гравітацыйнага калапсу. Увесь катаклізм суправаджаецца вылучэннем вялікай колькасці энергіі.

Варта заўважыць, што жыхары Зямлі могуць убачыць гэты феномен толькі постфактум. Святло дасягае нашай планеты праз доўгі перыяд пасля таго, як адбылася ўспышка. Гэта стала прычынай ўзнікнення складанасцяў пры вызначэнні прыроды звышновых.

Астываньне нейтроннай зоркі

Пасля заканчэння гравітацыйнага сціску, у выніку якога сфарміравалася нейтронная зорка, яе тэмпература вельмі высокая (нашмат вышэй, чым тэмпература Сонца). Астывае зорка дзякуючы нейтрына астуджэнню.

На працягу пары хвілін іх тэмпература можа апусціцца ў 100 разоў. На працягу наступных ста гадоў - яшчэ ў 10 разоў. Пасля таго, як свяцільнасць зоркі зніжаецца, працэс яе астуджэння істотна запавольваецца.

Мяжа Оппенгеймера-Волкава

З аднаго боку, гэты паказчык адлюстроўвае максімальна магчымы вага нейтроннай зоркі, пры якім гравітацыя кампенсуецца нейтронных газам. Гэта не дае магчымасць гравітацыйным калапсу скончыцца з'яўленнем чорнай дзіркі. З іншага боку, так званы мяжа Оппенгеймера-Волкава з'яўляецца адначасова і ніжнім парогам вагі чорнай дзіркі, якія былі ўтвораны ў ходзе зорнай эвалюцыі.

З-за шэрагу недакладнасцяў складана вызначыць дакладнае значэнне дадзенага параметру. Аднак мяркуецца, што яно знаходзіцца ў дыяпазоне ад 2,5 да 3 мас Сонца. На дадзены момант, навукоўцы сцвярджаюць, што самай цяжкай нейтроннай зоркай з'яўляецца J0348 + 0432. Яе вага складае больш за два мас Сонца. Вага самай лёгкай чорны дзіркі складае 5-10 сонечных мас. Астрафізікі заяўляюць пра тое, што гэтыя дадзеныя з'яўляюцца эксперыментальнымі і тычацца толькі на дадзены момант вядомых нейтронных зорак і чорных дзірак і мяркуюць магчымасць існавання больш масіўных.

чорныя дзіркі

Чорная дзірка - гэта адзін з самых дзіўных феноменаў, якія сустракаюцца ў космасе. Яна ўяўляе сабой вобласць прасторы-часу, дзе гравітацыйнае прыцягненне не дазваляе ніякім аб'ектах выйсці з яе. Пакінуць яе не здольныя нават цела, якія могуць рухацца з хуткасцю святла (у тым ліку і кванты самага святла). Да 1967 году чорныя дзіркі называліся «застылымі зоркамі», «коллапсарами» і «сколлапсировавшими зоркамі».

У чорнай дзіркі ёсць супрацьлегласць. Яна называецца белай дзіркай. Як вядома, з чорнай дзіркі немагчыма выбрацца. Што тычыцца белых, то ў іх нельга пранікнуць.

Акрамя гравітацыйнага калапсу, прычынай адукацыі чорнай дзіркі можа быць калапс у цэнтры галактыкі або протогалактического вочы. Таксама існуе тэорыя, што чорныя дзіркі з'явіліся ў выніку Вялікага Выбуху, як і наша планета. Навукоўцы называюць іх першаснымі.

У нашай Галактыцы ёсць адна чорная дзірка, якая, па меркаванні астрафізікаў, утварылася з-за гравітацыйнага калапсу сверхмассивных аб'ектаў. Навукоўцы сцвярджаюць, што падобныя дзіркі фармуюць ядра мноства галактык.

Астраномы Злучаных Штатаў Амерыкі мяркуюць, што памер вялікіх чорных дзюр можа быць істотна недаацэнены. Іх здагадкі грунтуюцца на тым, што для дасягнення зоркамі той хуткасці, з якой яны рухаюцца па галактыцы М87, якая знаходзіцца ў 50 мільёнах светлавых гадоў ад нашай планеты, маса чорны дзіркі ў цэнтры галактыкі М87 павінна быць не менш за 6,5 мільярда мас Сонца. На дадзены момант жа прынята лічыць, што вага самай вялікай чорны дзіркі складае 3 мільярды сонечных мас, гэта значыць больш чым у два разы менш.

Сінтэз чорных дзюр

Існуе тэорыя, што гэтыя аб'екты могуць з'яўляцца ў выніку ядзерных рэакцый. Навукоўцы далі ім назву квантавыя чорныя дары. Іх мінімальны дыяметр складае 10 ^-18 м, а найменшая маса - 10 ^-5 г.

Для сінтэзу мікраскапічных чорных дзюр быў пабудаваны Вялікі адронны коллайдер. Меркавалася, што з яго дапамогай атрымаецца не толькі сінтэзаваць чорную дзірку, але і змадэляваць Вялікі Выбух, што дазволіла б узнавіць працэс адукацыі мноства касмічных аб'ектаў, у тым ліку і планеты Зямля. Аднак эксперымент праваліўся, паколькі энергіі для стварэння чорных дзюр не хапіла.