Συμβαίνουν πολλά καταπληκτικά πράγματα στο διάστημα, με αποτέλεσμα να εμφανίζονται νέα αστέρια, να εξαφανίζονται παλιά και να δημιουργούνται μαύρες τρύπες. Ένα από τα θαυμάσια και μυστηριώδη φαινόμενα είναι η βαρυτική κατάρρευση που τερματίζει την εξέλιξη των άστρων.
Η εξέλιξη των αστεριών είναι ένας κύκλος αλλαγών που περνά ένα αστέρι κατά τη διάρκεια της ύπαρξής του (εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια χρόνια). Όταν το υδρογόνο σε αυτό τελειώνει και μετατρέπεται σε ήλιο, σχηματίζεται ένας πυρήνας ηλίου και το ίδιο το διαστημικό αντικείμενο αρχίζει να μετατρέπεται σε κόκκινο γίγαντα - ένα αστέρι όψιμων φασματικών τάξεων, το οποίο έχει υψηλή φωτεινότητα. Η μάζα τους μπορεί να είναι 70 φορές η μάζα του Ήλιου. Οι πολύ φωτεινοί υπεργίγαντες ονομάζονται υπεργίγαντες. Εκτός από την υψηλή φωτεινότητα, διακρίνονται από μια σύντομη περίοδο ύπαρξης.
Η ουσία της κατάρρευσης
Αυτό το φαινόμενο θεωρείται το τελικό σημείο της εξέλιξης των άστρων των οποίων το βάρος είναι μεγαλύτερο από τρεις ηλιακές μάζες (το βάρος του Ήλιου). Αυτή η τιμή χρησιμοποιείται στην αστρονομία και τη φυσική για τον προσδιορισμό του βάρους άλλων διαστημικών σωμάτων. Η κατάρρευση συμβαίνει όταν οι βαρυτικές δυνάμεις προκαλούν την πολύ γρήγορη κατάρρευση τεράστια κοσμικά σώματα με μεγάλες μάζες.
Αστέρια που ζυγίζουν περισσότερες από τρεις ηλιακές μάζες έχουναρκετό υλικό για μακροχρόνιες θερμοπυρηνικές αντιδράσεις. Όταν τελειώσει η ουσία, σταματά και η θερμοπυρηνική αντίδραση και τα αστέρια παύουν να είναι μηχανικά σταθερά. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι αρχίζουν να συρρικνώνονται προς το κέντρο με υπερηχητική ταχύτητα.
αστέρια νετρονίων
Όταν τα αστέρια συστέλλονται, δημιουργείται εσωτερική πίεση. Εάν δυναμώσει αρκετά ώστε να σταματήσει τη βαρυτική συστολή, τότε εμφανίζεται ένα αστέρι νετρονίων.
Ένα τέτοιο κοσμικό σώμα έχει απλή δομή. Ένα αστέρι αποτελείται από έναν πυρήνα, ο οποίος καλύπτεται από ένα φλοιό, και αυτός, με τη σειρά του, σχηματίζεται από ηλεκτρόνια και ατομικούς πυρήνες. Πάχος περίπου 1 χλμ., είναι σχετικά λεπτό σε σύγκριση με άλλα σώματα που βρέθηκαν στο διάστημα.
Το βάρος των άστρων νετρονίων είναι ίσο με το βάρος του Ήλιου. Η διαφορά μεταξύ τους είναι ότι η ακτίνα τους είναι μικρή - όχι μεγαλύτερη από 20 km. Στο εσωτερικό τους, οι ατομικοί πυρήνες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, σχηματίζοντας έτσι πυρηνική ύλη. Είναι η πίεση από την πλευρά του που δεν επιτρέπει στον αστέρα νετρονίων να συρρικνωθεί περαιτέρω. Αυτός ο τύπος αστέρα έχει πολύ υψηλή ταχύτητα περιστροφής. Είναι ικανά να κάνουν εκατοντάδες περιστροφές σε ένα δευτερόλεπτο. Η διαδικασία γέννησης ξεκινά από μια έκρηξη σουπερνόβα, η οποία συμβαίνει κατά τη διάρκεια της βαρυτικής κατάρρευσης ενός άστρου.
Supernovae
Η έκρηξη σουπερνόβα είναι ένα φαινόμενο μιας απότομης αλλαγής στη φωτεινότητα ενός άστρου. Τότε το αστέρι αρχίζει να σβήνει αργά και σταδιακά. Έτσι τελειώνει το τελευταίο στάδιο της βαρύτηταςκατάρρευση. Όλος ο κατακλυσμός συνοδεύεται από την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας ενέργειας.
Πρέπει να σημειωθεί ότι οι κάτοικοι της Γης μπορούν να δουν αυτό το φαινόμενο μόνο εκ των υστέρων. Το φως φτάνει στον πλανήτη μας πολύ μετά την εκδήλωση της επιδημίας. Αυτό προκάλεσε δυσκολίες στον προσδιορισμό της φύσης των σουπερνόβα.
Ψύξη αστεριών νετρονίων
Μετά το τέλος της βαρυτικής συστολής που σχημάτισε το αστέρι νετρονίων, η θερμοκρασία του είναι πολύ υψηλή (πολύ υψηλότερη από τη θερμοκρασία του Ήλιου). Το αστέρι ψύχεται λόγω ψύξης νετρίνων.
Μέσα σε λίγα λεπτά, η θερμοκρασία τους μπορεί να πέσει 100 φορές. Τα επόμενα εκατό χρόνια - άλλες 10 φορές. Αφού μειωθεί η φωτεινότητα ενός αστεριού, η διαδικασία ψύξης του επιβραδύνεται σημαντικά.
Όριο Oppenheimer-Volkov
Από τη μία πλευρά, αυτός ο δείκτης εμφανίζει το μέγιστο δυνατό βάρος ενός αστέρα νετρονίων, στο οποίο η βαρύτητα αντισταθμίζεται από αέριο νετρονίων. Αυτό εμποδίζει τη βαρυτική κατάρρευση να καταλήξει σε μια μαύρη τρύπα. Από την άλλη πλευρά, το λεγόμενο όριο Oppenheimer-Volkov είναι επίσης το κατώτερο όριο του βάρους μιας μαύρης τρύπας που σχηματίστηκε κατά την αστρική εξέλιξη.
Λόγω πολλών ανακριβειών, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η ακριβής τιμή αυτής της παραμέτρου. Ωστόσο, υποτίθεται ότι είναι στην περιοχή από 2,5 έως 3 ηλιακές μάζες. Προς το παρόν, οι επιστήμονες ισχυρίζονται ότι το βαρύτερο αστέρι νετρονίωνείναι J0348+0432. Το βάρος του είναι περισσότερο από δύο ηλιακές μάζες. Το βάρος της ελαφρύτερης μαύρης τρύπας είναι 5-10 ηλιακές μάζες. Οι αστροφυσικοί ισχυρίζονται ότι αυτά τα δεδομένα είναι πειραματικά και αφορούν μόνο γνωστά προς το παρόν αστέρια νετρονίων και μαύρες τρύπες και υποδηλώνουν την πιθανότητα ύπαρξης πιο μαζικών.
Μαύρες τρύπες
Μια μαύρη τρύπα είναι ένα από τα πιο εκπληκτικά φαινόμενα που μπορούν να βρεθούν στο διάστημα. Είναι μια περιοχή του χωροχρόνου όπου η βαρυτική έλξη δεν επιτρέπει σε κανένα αντικείμενο να ξεφύγει από αυτήν. Ακόμη και τα σώματα που μπορούν να κινούνται με την ταχύτητα του φωτός (συμπεριλαμβανομένων των κβαντών του ίδιου του φωτός) δεν είναι ικανά να φύγουν από αυτό. Μέχρι το 1967, οι μαύρες τρύπες ονομάζονταν «παγωμένα άστρα», «καταρράκτες» και «κατάρρευση αστέρια».
Μια μαύρη τρύπα έχει ένα αντίθετο. Λέγεται λευκή τρύπα. Όπως γνωρίζετε, είναι αδύνατο να βγούμε από μια μαύρη τρύπα. Όσο για τα λευκά, δεν μπορούν να διεισδύσουν.
Εκτός από τη βαρυτική κατάρρευση, η κατάρρευση στο κέντρο του γαλαξία ή στο πρωτογαλαξιακό μάτι μπορεί να είναι ο λόγος για τον σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας. Υπάρχει επίσης μια θεωρία ότι οι μαύρες τρύπες εμφανίστηκαν ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης, όπως ο πλανήτης μας. Οι επιστήμονες τα αποκαλούν πρωτεύοντα.
Υπάρχει μία μαύρη τρύπα στον Γαλαξία μας, η οποία, σύμφωνα με τους αστροφυσικούς, σχηματίστηκε λόγω της βαρυτικής κατάρρευσης υπερμεγέθων αντικειμένων. Οι επιστήμονες ισχυρίζονται ότι τέτοιες τρύπες αποτελούν τον πυρήνα πολλών γαλαξιών.
Αστρονόμοι στις Ηνωμένες Πολιτείες προτείνουν ότι το μέγεθος των μεγάλων μαύρων τρυπών μπορεί να υποτιμηθεί σημαντικά. Οι υποθέσεις τους βασίζονται στο γεγονός ότι για να φτάσουν τα αστέρια την ταχύτητα με την οποία κινούνται μέσω του γαλαξία M87, που βρίσκεται 50 εκατομμύρια έτη φωτός από τον πλανήτη μας, η μάζα της μαύρης τρύπας στο κέντρο του γαλαξία M87 πρέπει να είναι τουλάχιστον 6,5 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Αυτή τη στιγμή, είναι γενικά αποδεκτό ότι το βάρος της μεγαλύτερης μαύρης τρύπας είναι 3 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες, δηλαδή πάνω από το μισό.
Σύνθεση μαύρης τρύπας
Υπάρχει μια θεωρία ότι αυτά τα αντικείμενα μπορούν να εμφανιστούν ως αποτέλεσμα πυρηνικών αντιδράσεων. Οι επιστήμονες τους έδωσαν το όνομα κβαντικά μαύρα δώρα. Η ελάχιστη διάμετρός τους είναι 10-18 m και η μικρότερη μάζα είναι 10-5 g.
Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων κατασκευάστηκε για να συνθέτει μικροσκοπικές μαύρες τρύπες. Θεωρήθηκε ότι με τη βοήθειά του θα ήταν δυνατή όχι μόνο η σύνθεση μιας μαύρης τρύπας, αλλά και η προσομοίωση της Μεγάλης Έκρηξης, η οποία θα επέτρεπε την αναδημιουργία της διαδικασίας σχηματισμού πολλών διαστημικών αντικειμένων, συμπεριλαμβανομένου του πλανήτη Γη. Ωστόσο, το πείραμα απέτυχε επειδή δεν υπήρχε αρκετή ενέργεια για να δημιουργηθούν μαύρες τρύπες.
