Melnās caurumi, iespējams, ir visraksturīgākie objekti Visumā: tādas masas koncentrācija, ka tā sabrūk, kā izriet no vispārējās relativitātes, līdz singularitātei centrā. Atomi, kodoli un pat fundamentālās daļiņas tiek saspiesti bezgalīgi mazā punktā mūsu trīsdimensiju telpā. Viss, kas iekrīt melnajā caurumā, ir nolemts palikt tajā līdz laika beigām, ko satver tā smagums, kuru pat gaisma nevar atstāt. Kāds ir tumšās matērijas liktenis, kad tā sastopas ar melno caurumu?
Vai tas iesūcas īpatnībās kā parasta viela un veicinās melnā cauruma masu? Ja tā, kad melnā caurums iztvaiko Hokinga starojuma dēļ, kas notiks ar tumšo matēriju?
Mums jāsāk ar to, kas ir melnie caurumi.
Šeit, uz Zemes, ja vēlaties kaut ko nosūtīt kosmosā, jums jāpārvar Zemes gravitācijas spēks. Mūsu planētai tā sauktais evakuācijas ātrums ir aptuveni 11,2 km / s, to var attīstīt, izmantojot pietiekami jaudīgu raķeti. Ja mēs atrastos uz Saules virsmas, evakuācijas ātrums būtu daudz lielāks, 55 reizes: 617,5 km / s. Kad mūsu Saule nomirs, tā saruks par baltu punduri, kas būs Zemes lielums, bet būs puse no pašreizējās Saules masas. Uz tā evakuācijas ātrums būs aptuveni 4570 km / s, kas ir aptuveni 1,5% no gaismas ātruma.
Tas ir svarīgi, jo jūs koncentrējat arvien lielāku masu noteiktā kosmosa reģionā, un šī objekta evakuācijas ātrums arvien vairāk tuvojas gaismas ātrumam. Un tiklīdz jūsu glābšanās ātrums uz objekta virsmas sasniedz vai pārsniedz gaismas ātrumu, ne tikai gaisma vairs nevarēs to atstāt - cik šodien mēs saprotam matēriju, enerģiju, telpu un laiku - viss šis objekts sabruks singularitātē. Iemesls ir vienkāršs: visi pamatspēki, ieskaitot spēkus, kas satur atomus, protonus vai pat kvarkus, nevar pārvietoties ātrāk par gaismas ātrumu. Tādēļ, ja atrodaties noteiktā brīdī no centrālās īpatnības un mēģināt attālu objektu novērst no gravitācijas sabrukuma, jūs to nevarat; sabrukums ir neizbēgams. Un viss, kas jums nepieciešams, lai pārvarētu šo barjeru, ir 20–40 masīvāka zvaigzne nekā Saule.
Reklāmas video:
Kad tās kodolā beigsies degviela, centrs uzsprāgs savā smagumā, radot katastrofālu supernovu, uzspridzinot un iznīcinot ārējos slāņus, bet centrā atstājot melnu caurumu. Šādi melnie caurumi laika gaitā aug, absorbējot jebkuru vielu un enerģiju, kas nonāk pārāk tuvu. Pat pārvietojoties ar gaismas ātrumu, jūs varat tajā iekļūt un nekad neatstāt notikuma horizontu. Sakarā ar pašas telpas izliekumu melnā cauruma iekšienē, jūs arī neizbēgami iekritīsit vienskaitlī centrā. Kad tas notiek, jūs vienkārši pievienojat enerģiju melnajam caurumam.
Ārpusē mēs nevaram pateikt, no kā sākotnēji sastāvēja melnais caurums - protoni, elektroni, neitroni, tumšā viela vai antimatter kopumā. Ir tikai trīs īpašības (līdz šim), kuras mēs varam novērot par melno caurumu no ārpuses: tā masa, elektriskais lādiņš un leņķiskais impulss, rotācijas kustības mērs. Tumšajai vielai, cik zināms, nav elektriskā lādiņa, kā arī citu kvantu raksturlielumu (krāsu lādiņš, bariona skaitlis, leptona numurs utt.), Kurus var vai nevar saglabāt, vai iznīcināt, pamatojoties uz melnā cauruma informācijas paradoksu.
Sakarā ar to, kā melnie caurumi veidojas (no supermasīvu zvaigžņu sprādzieniem), kad tie pirmo reizi veidojas, melnās caurumi ir 100% regulāra (barioniskā) viela un 0% tumšā viela. Neaizmirstiet, ka tumšā viela mijiedarbojas tikai ar gravitāciju, atšķirībā no parastās matērijas, kas mijiedarbojas caur gravitācijas spēkiem, vāju, elektromagnētisku un spēcīgu mijiedarbību. Jā, lielajās galaktikās un to kopās ir piecas reizes vairāk tumšās matērijas nekā parastajā matērijā, taču tā pulcējas vienā lielā oreolā. Tipiskā galaktikā šī tumšās matērijas oreola sfēriski visos virzienos stiepjas vairākus miljonus gaismas gadu, savukārt parastā viela ir koncentrēta diskā, kas aizņem 0,01% no tumšās vielas tilpuma.
Melnās caurumi mēdz veidoties galaktiku iekšienē, kur parastā viela pilnībā dominē tumšajā matērijā. Iedomājieties kosmosa reģionu, kurā atrodamies: ap mūsu sauli. Ja mēs uzzīmējam sfēru 100 AU. e. (a.u. ir attālums no Zemes līdz Saulei) ap mūsu Saules sistēmu, mēs norobežosim visas planētas, pavadoņus, asteroīdus un visu Kuipera jostu, bet mūsu sfērā ieslēgtā barioniskā masa - parastā viela - galvenokārt tiks attēlota Saules spīd un sver apmēram 2 x 1030 kg. No otras puses, kopējais tumšās vielas daudzums tajā pašā sfērā būs tikai 1 x 1019 kg jeb 0,0000000005% no parastās vielas masas tajā pašā reģionā, kas ir vienāds ar pieticīga asteroīda masu, kura lielums ir Juno, apmēram 200 kilometrus pāri.
Laika gaitā tumšā viela un parastā viela sadursies ar šo melno caurumu, absorbēsies un pievienosies tās masai. Lielāko daļu masas pieauguma radīs parastā viela, nevis tumšā viela, bet kādā brīdī, daudzus četrus miljonus gadu nākotnē, melnā cauruma sabrukšanas ātrums beidzot pārsniegs melnā cauruma augšanas ātrumu. Hokinga starojuma process izraisīs daļiņu un fotonu iziešanu no melnā cauruma notikumu horizonta, saglabājot visu enerģiju, lādiņu un leņķisko impulsu melnā cauruma iekšienē. Šis process ilgs no 1067 gadiem (melnajam caurumam ar saules masu) līdz 10100 gadiem (masīvākajiem melnajiem caurumiem).
Tas nozīmē, ka daži tumšie materiāli iznāks no melnajiem caurumiem, bet pilnīgi atšķirsies no tumšās vielas apjoma, kas sākotnēji ienāca melnajā caurumā. Visiem melnajiem caurumiem ir atmiņa par tajā iekļuvušajām lietām neliela kvantu skaitļu kopuma veidā, un šāds tumšās vielas daudzums tajos nav iekļauts (atcerieties, ka tam nav visu kvantu raksturojumu?). Izeja būs pilnīgi atšķirīga no ievades.
Tādējādi tumšā viela ir vēl viens pārtikas avots melnajiem caurumiem, un tas nebūt nav labākais. Turklāt tas ir pilnīgi neinteresants pārtikas avots. Tas maz vai vispār neietekmē melnos caurumus.
ILYA KHEL