Черните дупки се радват на небивал интерес благодарение на изобилието

Чудовища сред нас

Черните дупки се радват на нечуван интерес с помощта на изобилието от научнопопулярни филми, книги, а и събития, които показват изключително любопитна информация за тях. Те се трансфораха, от застрашителен и отблъскващ феномен, в нещо, което е от значително значение за салдото, хармонията и изобщо за съществуването на Вселената. Някои позабравени теории за тях са на път даже да разгадаят една от най-големите мистерии измежду астрономи и космолози, а точно какво е тъмната материя. Водейки се от обстоятелството, че всичко ново е добре забравено остаряло, то нищо чудно черните дупки да са ключа към тази мистерия.

Какво е черна дупка?

Дълго време тези явления бяха представяни като чудовища, поглъщащи всичко, а това, което попадне в тях, е окончателно изгубено. През последните години доста изследвания прекатурнаха визиите ни за тези небесни тела. Голямо значение за напредъка има Стивън Хокинг*, който е посветил огромна част от живота и труда си в търсене на отговор какво съставляват те.

В последна сметка, една черна дупка е тяло с извънредно мощна гравитация, което е способно да 'поглъща' голямо количество материя. Колкото повече гълтам, толкоз по - огромна и тежка става - гравитационното ѝ привличане нараства. Границата, формирана преди попадането в нея, се назовава небосвод на събитията. Това, което премине този небосвод, няма да има силата да преодолее това привличане на дупката. Дори светлината не може да се измъкне и заради тази причина тези небесни тела са 'невидими' - черни (от там идва и името им). Нови изследвания потвърдиха, че макар тяхната гравитационна мощ те въпреки всичко съумяват да излъчват радиация, само че повече за това можете да прочетете тук.

Една черна дупка се образува, когато звезда колапсира - самоунищожи се. Обикновено звездите са огромни солидни тела с голямо количество материя. В ядрото си те най - постоянно имат хелий, който употребяват за гориво, посредством което благодарение на химичен синтез съумяват да отделят по малко от тази струпана материя под формата на топлота и радиация. Когато горивото им свърши, те не са в положение да излъчват и преработват тази материя и под нейния напън се свиват до доста малко тяло с голяма маса и компактност. Това усилва неимоверно гравитацията към него и по този начин след колапса се ражда това страшилище.

Ролята на инфлацията!

Теорията за инфлацията е тясно обвързвана с Големия гърмеж и обстоятелството, че вселената непрестанно се уголемява. Тя гласи, че първоначално е имало свръх огромно и съсредоточено количество материя в доста малко сферично небесно тяло. Огромната гравитация е основала огромната компактност на тялото с еднообразно публикувана гладкост на всички места.

Квантовите флуктуации - основаване на обикновена парченце и нейна античастица - трансформират гладкостта му. Представете си следното: кълбото е изцяло безпрепятствено. Случайно на дребни елементи от повърхността му се раждат сходни двойки частици. Те, както се появяват, толкоз бързо и се самоунищожават (когато парченце и нейна античастица се сблъскват, се самоунищожават, отделяйки сила - анихилират). Отделената сила основава леки разстройства в гладкостта - ние знаем от уравнението на Айнщайн*, че силата и масата са реципрочни понятия.

Тези леки неравности са повода след инфлацията (Големия гърмеж и последвалото експотенциално уголемение на Вселената) да има скупчвания на материя.

Ако всичко беше изцяло безпрепятствено, то материята в никакъв случай нямаше да се струпва, а щеше да се отдалечава отмерено след гърмежа. И тук идва сюблимният миг - може ли едно такова ранно скупчване на материя да докара до образуването на, по този начин наречените, ранни черни дупки (Primordial Black Holes*)?

Ранните черни дупки

Тази концепция е показана от Хокинг и Бернард Кар* през 70 - те години на предишния век. Заради към момента непознатата сфера на черните дупки, тя не провокира необикновен интерес. Новите триумфи и последвалото развиване в региона на пробната физика я връщат на картата, а опцията за засичане на гравитационни талази със свръхчувствителни локатори (LIGO*), дават причина тази концепция да бъде доразвита.

Така се появяват два казуса, с които тя би трябвало да се оправи:

Възможно ли е черна дупка да се роди без звезда да колапсира - въпреки всичко, в ранните моменти във Вселената не е имало такива тела.

Ако има толкоз доста ранни черни дупки, то те няма ли постоянно да колапсират между тях, привличайки се една друга поради гравитацията си. Ако това е реалност, то щяхме към момента да засичаме доста по - постоянни разстройства в гравитационните талази след сходен конфликт или по - скоро обединение. Такива провокации задава Али-Хаймуд* пред покровителите на теорията за ранните дупки.

С превъзмогването им се захваща Йедамжик*. Подпомогнат от изследвания, които демонстрират, че взаймодействието на обикновени частици като кварки и глуони е с капацитет да сътвори сходни явления, в два поредни труда той намира решение на проблемите.

Първият гласи, че, когато две черни дупки стартират да си взаимодействат, е доста евентуално да се намеси трета, която да повлияе на техните траектории и да предотврати сблъскването им. Тази доктрина доста наподобява на казуса на Нютон за трите тела*, който гласи, че когато две тела си въздействат гравитационно на придвижването, то ние сме способни да предвидим по какъв начин ще се движат с течение на времето, стига да знаем всички параметри авансово. Когато обаче към тази двойна система се намеси трето тяло, то параметрите стават прекалено много, а уравненията единствено теоретично решими. Практически става невероятно, а нещата се усложняват даже повече с прибавянето на още тела. Това е, по този начин нареченият, N - body problem и образец за една по едно и също време безредна, само че детерминистична система. Хаотична, тъй като е непредвидима, само че детерминистична, тъй като при идентични начални условия, постоянно ще получим един и същи край (макар и да не знаем на старта какъв ще е).

Вторият му труд цели да покаже, че черни дупки освен могат да се образуват в тези начални положения на вселената, само че даже, че те ще имат разнообразни размери според по кое време тъкмо са се образували.

Комбинирано двете хрумвания гласят, че е допустимо да забележим скупчване на черни дупки с разнообразни размери на групи (клъстери), които се движат в такива орбити, че да не колапсират, като в центъра седи голяма дупка, а към нея гравитират по - дребни. Именно скупчването им на клъстери изяснява обстоятелството, че тези ранни чудовища не са отмерено разпределени във Вселената, а хармоничното им придвижване, след многото въздействия сред орбитите им, е причина за неналичието на чести гърмежи и неналичието на засечени гравитационни вибрации.

Тъмната материя* май не е толкоз 'тъмна'

Целта на Йедамжик е да покаже, че тези ранни ранни черни дупки, могат, в действителност, да са ключът към загадката за тъмната материя. Много учени и до момента считат, че тя е просто цялост от неоткрита обикновена парченце, която не си взаимодейства с нищо даже с фотоните, преносителите на светлината. Черните дупки дават действителна опция макар скептицизма на доста учени. Те са подбудени от основно от два обстоятелството - не са открити толкоз дребни чудовища, които сигурно да не са в следствие от колапсирали звезди. Също по този начин, въпреки честотата на конфликти, която планува Йедамжик, да съответствува с тази на трептенията засечени от LIGO, до момента не е имало трептение, което да не може да бъде обвързвано със събитие, станало във забележимия набор на Вселената.

Все отново теорията дава вяра, поради обстоятелството, че нито Адронния колайдер в Церн*, нито специфичните уреди за засичане* съумяват да разпознават тази срамежлива парченце - съставката на тъмната материя. Според доста нейни покровители, главният и плюс е, че употребява единствено към този момент потвърдени детайли.

Дали ще засечем новата парченце или пък 'миниатюрна' черна дупка, и в двата случая печели науката. Тази история е образец за това, по какъв начин конкуренцията и любознателността водят към напредък и прогрес. А най - хубаво е, когато откриваме, че новият прочит на остарялото, може да даде нов подтик да се измисли и напише новото.

Автор: Иван Григоров

Референции:

Стивън Хокинг

E = mc²

Primordial Black Holes

Bernard Carr

Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO)

Yacine Ali-Haïmoud

Karsten Jedamzik

Тъмната материя

Проблемът на Нютон за трите тела

Адронният колайдер в Церн