Socialiniai tinklai

Kosmosas

Juodosios skylės dar keistesnės, nei galite įsivaizduoti

Avatar

Paskelbta

data

Sa­vait­ga­lį pa­il­sė­ki­me nuo te­le­fo­nų ir te­le­vi­zo­rių, bei nu­kreip­ki­me akis dang­op, į žvaigž­des, kur dė­me­sį trau­kia juo­do­sios sky­lės, gel­mė­se sle­pian­čios dar daug pa­slap­čių, ar net sin­gu­lia­ru­mą

Kuo dau­giau su­ži­no­me apie juo­dą­sias skyles, tuo la­biau jas my­li­me. Nau­jau­sias šios sri­ties at­ra­di­mas – „vi­du­ti­nio svo­rio“ juo­do­sios skylės, ga­li­ma sa­ky­ti, juo­dų­jų skylių šei­mos nau­jo­kės.

Ži­no­jo­me, kad kai ku­rios juo­do­sios skylės (JS) yra vos ke­le­tą kar­tų ma­sy­ves­nės už mū­sų Sau­lę, tuo tar­pu ki­tų ma­sės di­des­nės mi­li­jar­dus kar­tų. Bet vi­du­ti­nės ma­sės, to­kios, kaip ši, žvaigž­džių spie­čiu­je 47 Tucanae ne­se­niai at­ras­ta 2200 M☉, stul­bi­na­mai re­tos.

Tad, kas yra tos juo­do­sios skylės, šie gra­vi­ta­ci­jos ka­lė­ji­mai, už­ra­ki­nan­tys bet ką, kas per­ne­lyg pri­si­ar­ti­na, trau­kian­tys vi­sų am­žių ir už­si­ėm­im­ų žmo­nių vaiz­duo­tę?

„TAMSIOSIOS ŽVAIGŽDĖS“

Dar 1783 metais, remdamasis Niutono dinamika, „tamsiosios žvaigždės“, pakankamai tankios, kad netgi šviesa negalėtų įveikti jos gravitacijos idėją iškėlė Anglijos filosofas ir matematikas Johnas Michellas.

Beveik iš karto po, kai 1915 metais Albertas Einšteinas pristatė savo Bendrąją reliatyvumo teoriją, pakeitusią Niutono Visatos aprašymą ir atskleidusią tamprų erdvės ir laiko ryšį, vokietis Karlas Schwarzschildas ir olandas Johannesas Drostenepriklausomai išvedė naujas lygtis sferinei arba taškinei masei.

Nors tuo metu šis klausimas tebuvo matematinė įdomybė, per vėlesnį ketvirtį amžiaus branduolių fizikai suvokė, kad pakankamai didelės žvaigždės nuo savo pačių masės turėtų sugniužti sukristi į save, kolapsuoti ir tapti teoriškai numatytomis juodosiomis skylėmis.

Jų egzistavimą galiausiai patvirtino astronomai, naudodami galingus teleskopus, o juodųjų skylių susidūrimo sukeltos gravitacinės bangos neseniai užfiksuotos LIGO instrumentu JAV.

TANKUS OBJEKTAS

Tokių objektų tankis sunkiai suvokiamas. Kad mūsų Saulė taptų JS, ji turėtų susitraukti nuo dabartinio 1 400 000 km skersmens iki mažesnio nei 6 kilometrų. Vidutinis jos tankis už „Schwarzschildo spindulio“ būtų beveik 20 milijardų tonų kubiniame centimetre.

Gravitacijos jėga artinantis prie JS dramatiškai stiprėja.

Žemės trauka laikanti jūsų pėdas ant grindų, yra daugmaž tokia pati kaip ir veikianti jūsų galvą, kuri truputėlį toliau nuo planetos.

Bet šalia JS gravitacinės traukos skirtumas tarp galvos ir pėdų būtų toks didžiulis, kad būtumėte ištemptas atominiu lygmeniu. Šis proceas vadinamas spagetifikacija.

1958 metais amerikičių fizikas Davidas Finkelsteinas buvo pirmasis, kuris suprato tikrąją JS vadinamojo „įvykių horizonto“ prigimtį. Jis aprašė šią JS gaubiančią ribą kaip idealią vienkryptę membraną.

Tai yra neapčiopiamas paviršius, gaubiantis sferą, iš kurios nebegrįžtama. Atsidūrus šioje sferoje, JS gravitacijos trauka tampa per stipri, kad kas nors galėtų pabėgti – netgi šviesa.

1963 metais, matematikas iš Naujosios Zelandijos Roy’us Kerras pateikė realesnių, besisukančių JS, lygtis. Jose uždarose laiko kreivėse įmanomas judėjimas laiku atgal.

Nors tokie keisti BRT lygčių sprendiniai pirmą kartą pasirodė dar 1949 metais, austrų kilmės amerikiečio logiko Kurto Gödelio darbe, buvo manoma, kad tai tikriausiai tėra dar nepaaiškinti matematiniai artefaktai.

JUODOSIOS IR BALTOSIOS SKYLĖS

1964 metais du amerikiečiai, mokslo žurnalistė Ann E. Ewing ir fizikos teoretikas Johnas Wheeleris, panaudojo terminą „juodoji skylė“. Vėliau, 1965 metais, rusų astrofizikas teoretikas Igoris Novikovas panaudojo „baltosios skylės“ terminą, aprašydamas hipotetinę juodosios skylės priešingybę.

Jis spėjo, kad jei materija krenta į juodąją skylę, tai gal per baltąją skylę į mūsų visatą ji išmetama.

Ši idėja iš dalies remiasi matematine koncepcija, vadinama Einšteino-Roseno tiltu. 1916 metais austrų fiziko Ludwigo Flammo atrastą (matematiškai) ir 1935 metais A. Einšteino ir fiziko Nathano Roseno vėl pristatytą koncepciją Wheeleris vėliau pavadino „kirmgrauža“.

1962-aisiais, Wheeleris ir amerikietis fizikas Robertas Fulleras paaiškino, kodėl tokios kirmgraužos būtų nestabilios, net jei per visatą transportuotų vos vieną fotoną.

FAKTAI IR FANTAZIJOS

Nieko keisto, kad mintis apie įskriejimą į (juodosios skylės) portalą ir atsiradimas kokioje nors kitoje visatos vietoje ir/arba laike įkvėpė nesuskaitomą daugybę mokslinės fantastikos istorijų, tarp kurių Doctor Who, Stargate, Fringe, Farscape ir Disnėjaus Black Hole.

Filmuose paprasta pavaizduoti, kad veikėjai keliauja į skirtingą ar lygiagrečią mūsiškei visatą. Nors matematiškai tai atrodo pasiekiama, jokių fizinių įrodymų apie tokių visatų egzistavimą, žinoma, nėra.

Tačiau tai jokiu būdu nereiškia, kad kelionės laiku, bent jau tam tikra ribota prasme, nėra tikros. Keliaujant dideliu greičiu, ar krentant į juodąją skylę, laiko tėkmė nejudančių stebėtojų atžvilgiu sulėtėja.

Aplink pasaulį greitai skraidinti laikrodžiai tai patvirtino, ir juose laikas sulėtėjo, kaip numato Einšteino Specialioji reliatyvumo teorija.


2014 metų filmas Interstellar pasitelkė šį efektą, pasiųsdamas į ateitį astronautą Cooperį (vaidina Matthew McConaughey).

Nors ir skamba smagiai, frazė „juodoji skylė“ šiek tiek klaidina. Gali atrodyti, kad tai skylė erdvėlaikyje, per kurią materija iškris, o ne nukris ant neįtikėtinai tankaus objekto.

Kas iš tiesų egzistuoja už juodosios skylės įvykių horizonto, karštai tebesiginčijama. Tarp garsesnių bandymų tai paaiškinti paminėtinas stygų teorijos piešiamas „pūkuoto kamuolio“ vaizdas, arba juodųjų skylių paaiškinimai tokiose kvantų teorijose, kaip „sukinių putų tinklai” ar „kilpinė kvantinė gravitacija“.

Vienas dalykas apie juodąsias skyles aiškus – jos dar ilgai visus intriguos ir žavės.

Kosmosas

Kaip mūsų visata atrodo iš šono? Formos paslaptis.

technologijos

Paskelbta

data

Skelbia

Nesunkiai nustatome tolimų dangaus kūnų formas, nes regime juos iš šalies. Su Visata reikalai kur kas sudėtingesni, nes negalime iš jos pasitraukti ir pažvelgti iš šono. O tada kokia iš tiesų Visatos forma? Ir kuo remiasi mokslo prognozės?

Visatos forma nėra naujas klausimas – jį svarstė dar senovės išminčiai. Induizmo tekstai erdvę aprašo kaip kiaušinį. Džainizmas nurodo gigantišką žmogų, o senovės Graikijos stoikai manę, kad tai – begalinėje tuštumoje plaukiojanti saka.

Tokios prielaidos moksliniais faktais nėra pagrįstos, todėl tyrimuose mokslininkai dažnai remdavosi Alberto Einšteino reliatyvumo teorija. Pagal ją, masė iškreipia erdvę. Tad, Visatos formą ir jos baigtį apsprendžia jos tankis – erdvės tūrio vienete esanti masė.

Mokslininkams pavyko nustatyti kritinį Visatos tankį, kuris proporcingas erdvės plėtimosi greitį apibrėžiančios Hubble’o konstantos kvadratui. Tik štai dėl Hubble’o konstantos vis dar nesutariama, todėl mūsų modeliai gali ir pasikeisti.

Nauji kosminiai skaičiavimai Visatos plėtimosi paslapties nepaaiškino – veikiau atvirkščiai

O kokios tos formos? Yra keli scenarijai. Jei erdvės tankis mažesnis už kritinį, tada erdvės plėtimuisi sustabdyti materijos nepakaks ir Visata plėsis amžinai. Tada erdvės forma primena balną – atvira Visata.

Jei Visatos tankis didesnis už kritinį, tada plėtimuisi masės užteks. Tokia Visata uždara ir baigtinė, be aiškaus krašto. Tai – sfera. Beje, pagal šį scenarijų erdvė pradės trauktis ir įvyks Didžiojo Sprogimo priešingybė, ir Visata sukris į save.

Yra ir trečias variantas, kai Visatos tankis lygus kritiniam tankiui. Taip plėtimosi greitis pamažu lėtėja per begalinį laiką. Tada kosminė erdvė plokščia ir begalinė.

Mokslo bendruomenė šiuos tris variantus labiausiai priimtinais. Tačiau kai kurie mokslininkai dar neatmeta riestainio arba vamzdžio varianto. Pavyzdžiui, riestainis techniškai yra plokščias, tačiau daugelyje vietų susietas. O vamzdis – balno formos variantas su vienu plačiu, o kitu siauru galu.

Kai kas mano, kad Visatos forma panaši į riestainio

Kokia forma labiausiai tikėtina? Remiantis kosminės Plancko observatorijos (2015 m.) duomenimis, gyvename begalinėje ir plokščioje Visatoje. Tačiau suprasti, kad mūsų apžvalgos galimybės – ribotos.

Mes vis dar nepasiekėme Didžiojo Sprogimo „taško“, o plėtimasis vyksta tokiu greičiu, kad kai kurie objektai atsidūrė už regimosios visatos ribų.

Tačiau remiantis turima informacija, plokščioji Visata – labiausiai tikėtina forma. Tačiau mokslininkai šią temą vis dar nagrinėja. Dabar aktyviai tiriamas reliktinis spinduliavimas, galintis pateikti daug naudingos informacijos.

Kas žino, gal mūsų palikuoniai kada nors supras gyvenantys gigantišką riestainį primenančioje Visatoje. Kaip manote?

Skaityti daugiau

Kosmosas

Ar Venera buvo tinkama gyvybei?

Konstanta 42

Paskelbta

data

Skelbia

Venera yra labai panašaus dydžio į Žemę planeta, tačiau daugeliu savybių ji visiškai nepanaši į mūsiškę. Pavyzdžiui, ją dengia labai tanki atmosfera, sukurianti daugiau nei 400 laipsnių karštį paviršiuje, o aplink savo ašį planeta apsisuka net per 243 Žemės dienas.

Naujame tyrime teigiama, kad šios savybės gali būti susijusios; maža to, abi jos galėjo kilti dėl to, kad Venera kadaise buvo tinkama gyvybei.

Remdamiesi skaitmeniniais modeliais, astronomai išnagrinėjo, kaip Veneros sukimąsi galėtų paveikti Saulės sukeliami potvyniai planetą dengiančiame vandenyne. Žinoma, vandenyno Veneros paviršiuje šiuo metu nėra, bet tolimoje praeityje galėjo būti. O Saulė potvynius Veneroje sukelia stipresnius, nei Žemėje, nes yra arčiau.

Potvyniai lėtina planetos sukimąsi; Žemės paros trukmė pailgėja vos 20 sekundžių per milijoną metų, bet kaimyninėje planetoje efektas gali būti daug stipresnis. Pavyzdžiui, jei Veneros vandenyno vidutinis gylis buvo 850 metrų – gerokai mažiau, nei Žemės 3,7 kilometro – potvyniai jos sukimosi periodą per milijoną metų galėtų pailginti net 72 Žemės paromis.

Kitaip tariant, vos per 10-50 milijonų metų Veneros sukimasis nuo panašaus į Žemę galėtų sulėtėti iki dabartinio. Taip lėtai besisukančioje planetoje stipriai išaugtų temperatūrų skirtumas tarp dienos ir nakties, taigi dienos pusėje vandenynas imtų garuoti. Per dar kelis milijonus metų jis galėtų išgaruoti visiškai, apgaubdamas Venerą tankia atmosfera ir sukeldamas negrįžtamą šiltnamio efektą.

Toks laikotarpis yra labai trumpas, kalbant geologiniais mastais, taigi net jei Veneroje kažkada buvo gyvybei tinkamos sąlygos ir gyvybė susiformavo, ji tikrai neturėjo šansų išgyventi iki šių laikų.

Šie rezultatai piešia niūrias prognozes egzoplanetų gyvybingumui, ypač planetų, kurios sukasi arti mažų žvaigždžių. Jose potvyniai yra labai stiprūs ir net jei jos nėra prirakinamos prie savo žvaigždžių, kad visada į jas būtų nukreipusios vieną pusrutulį, vandenynai vis tiek gali išgaruoti, o šansai užsimegzti gyvybei – išnykti.

Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal Letters.

Skaityti daugiau

Reklama

Reklama

Skaitomiausi