Buco nero: cosa c'è dentro? Fatti interessanti e ricerca

I buchi neri sono tra gli oggetti più sorprendenti e allo stesso tempo spaventosi del nostro universo. Si alzano nel momento in cui le stelle, avendo una massa enorme, finiscono combustibile nucleare nucleare le reazioni si fermano e i luminari iniziano a raffreddarsi. Il corpo della stella si restringe sotto l'azione della gravità e gradualmente inizia ad attrarre piccoli oggetti su se stesso, trasformandosi in un buco nero.

Primi studi

La scienza ha iniziato a studiare i buchi neri non molto tempo fa, nonostante il fatto che i concetti di base della loro esistenza siano stati sviluppati nel secolo scorso. Il concetto di "buco nero" fu introdotto nel 1967 da J. Wheeler, sebbene la conclusione che questi oggetti si presentarono inevitabilmente durante il crollo di stelle massicce fu fatta negli anni '30. Tutto all'interno del buco nero - asteroidi, la luce assorbita dalla cometa - una volta avvicinato troppo vicino ai confini di questo oggetto misterioso e non è riuscito a lasciarli.

Bordi buco nero

Il primo dei bordi di un buco nero è chiamato il limite statico. Questo è il confine dell'area, cadendo in cui un oggetto estraneo non può più essere a riposo e inizia a ruotare rispetto al buco nero per evitare di cadere in esso. Il secondo limite è chiamato l'orizzonte degli eventi. Tutto all'interno del buco nero, una volta superato il suo confine esterno e spostato verso il punto di singolarità. Secondo gli scienziati, qui la sostanza scorre in questo punto centrale, la cui densità tende al valore dell'infinito. Le persone non possono sapere quali leggi della fisica operano all'interno di oggetti con tale densità, e quindi è impossibile descrivere le caratteristiche di questo luogo. Nel senso letterale della parola, è un "buco nero" (o, forse, un "vuoto") nella conoscenza dell'umanità del mondo circostante.

La struttura dei buchi neri

L'orizzonte degli eventi è il confine impenetrabile di un buco nero. All'interno di questo confine c'è una zona che non può nemmeno oggetti la cui velocità di movimento è uguale la velocità della luce. Anche i quanti della luce stessa non possono lasciare l'orizzonte degli eventi. Essendo a questo punto, nessun oggetto non può più sfuggire a un buco nero. Il fatto che all'interno di un buco nero, non possiamo sapere per definizione - infatti nelle sue profondità si trova il cosiddetto punto di singolarità, che si forma a causa dell'estrema compressione della materia. Quando un oggetto rientra nell'orizzonte degli eventi, da questo punto in poi non potrà mai più uscire da esso e diventare visibile agli osservatori. D'altra parte, coloro che si trovano all'interno dei buchi neri non possono vedere nulla che sta accadendo all'esterno.

La dimensione dell'orizzonte degli eventi che circonda questo misterioso oggetto spaziale è sempre direttamente proporzionale alla massa del buco stesso. Se la sua massa è raddoppiata, il bordo esterno diventerà due volte più grande. Se gli scienziati riuscissero a trovare un modo per trasformare la Terra in un buco nero, la dimensione dell'orizzonte degli eventi sarebbe di soli 2 cm in sezione trasversale.

Categorie principali

Di norma, la massa dei buchi neri medi è approssimativamente uguale a tre o più masse solari. Tra i due tipi di buchi neri si distinguono quelli stellari e quelli supermassicci. La loro massa supera la massa del sole diverse centinaia di migliaia di volte. Stellari formati dopo la morte di grandi corpi celesti. I buchi neri della massa ordinaria compaiono dopo il completamento del ciclo di vita delle grandi stelle. Entrambi i tipi di buchi neri, nonostante le loro diverse origini, hanno proprietà simili. Buchi neri supermassicci situato nei centri delle galassie. Gli scienziati suggeriscono che si sono formati durante la formazione di galassie a causa della fusione di stelle strettamente adiacenti. Tuttavia, questa è solo un'ipotesi, non confermata dai fatti.

Cosa c'è nel buco nero: congettura

Alcuni matematici credono che all'interno di questi misteriosi oggetti dell'Universo ci siano i cosiddetti wormhole - transizioni verso altri universi. In altre parole, un tunnel spazio-temporale si trova nel punto di singolarità. Questo concetto è servito fonte di ispirazione per molti scrittori e registi. Tuttavia, la stragrande maggioranza degli astronomi ritiene che non esistano tunnel tra gli universi. Tuttavia, anche se lo fossero davvero, una persona non ha modo di scoprire cosa c'è dentro il buco nero.

Esiste un altro concetto secondo cui all'estremità opposta di un tale tunnel c'è un buco bianco, da dove un'enorme quantità di energia fluisce dal nostro Universo in un altro mondo attraverso buchi neri. Tuttavia, in questa fase dello sviluppo della scienza e della tecnologia, questo tipo di viaggio è fuori questione.

Relazione con la teoria della relatività

I buchi neri sono una delle previsioni più sorprendenti di A. Einstein. È noto che la forza della forza sulla superficie di qualsiasi pianeta è inversamente proporzionale al quadrato del suo raggio e direttamente proporzionale alla sua massa. Per questo corpo celeste, è possibile definire il concetto di una seconda velocità cosmica, necessaria per superare questa forza di aggressione. Per la Terra, è pari a 11 km / s. Se la massa di un corpo celeste aumenta e il diametro, al contrario, diminuisce, la seconda velocità cosmica col tempo può superare la velocità della luce. E poiché, secondo la teoria della relatività, nessun oggetto può muoversi più velocemente della velocità della luce, si forma un oggetto che impedisce a qualsiasi cosa di sfuggire.

Nel 1963, gli scienziati scoprirono i quasar - oggetti spaziali, che sono gigantesche fonti di emissione radio. Si trovano molto lontani dalla nostra galassia - la loro distanza è di miliardi anni luce dalla terra Per spiegare l'altissima attività dei quasar, gli scienziati hanno introdotto l'ipotesi che i buchi neri si trovino al loro interno. Questo punto di vista è ora generalmente accettato negli ambienti scientifici. Gli studi che sono stati condotti negli ultimi 50 anni non solo hanno confermato questa ipotesi, ma hanno anche portato gli scienziati a concludere che ci sono buchi neri nel centro di ogni galassia. Nel centro della nostra galassia c'è anche un tale oggetto, la sua massa è di 4 milioni di masse solari. Questo buco nero è chiamato "Sagittario A", e dal momento che si trova più vicino a noi, è più studiato dagli astronomi.

Radiazione di Hawking

Questo tipo di radiazioni, scoperte dal famoso fisico Stephen Hawking, complicano notevolmente la vita degli scienziati moderni: a causa di questa scoperta nella teoria dei buchi neri sono sorte molte difficoltà. Nella fisica classica, c'è il concetto di vuoto. Questa parola denota il vuoto totale e l'assenza di materia. Tuttavia, con lo sviluppo della fisica quantistica, il concetto di vuoto è stato modificato. Gli scienziati hanno scoperto che è pieno di cosiddette particelle virtuali - sotto l'influenza di un campo forte, possono trasformarsi in reali. Nel 1974, Hawking scoprì che tali trasformazioni possono verificarsi nel forte campo gravitazionale di un buco nero, vicino al suo limite esterno, l'orizzonte degli eventi. Una tale nascita è una coppia - compaiono una particella e un'antiparticella. Di norma, l'antiparticella è destinata a cadere in un buco nero e la particella vola via. Di conseguenza, gli scienziati osservano alcune radiazioni attorno a questi oggetti spaziali. Si chiamava radiazione di Hawking.

Durante questa radiazione, la sostanza all'interno del buco nero evapora lentamente. Il buco perde massa e l'intensità della radiazione è inversamente proporzionale al quadrato della sua massa. L'intensità della radiazione di Hawking è trascurabile per gli standard cosmici. Se supponiamo che ci sia un buco con una massa di 10 soli, e né la luce né alcun oggetto materiale cadono su di esso, allora anche in questo caso, il suo tempo di disintegrazione sarà mostruosamente lungo. La vita di un tale buco supererà l'intera vita del nostro Universo di 65 ordini di grandezza.

Domanda sul salvataggio delle informazioni

Uno dei problemi principali che è apparso dopo la scoperta della radiazione di Hawking è il problema della perdita di informazioni. È collegato alla domanda, che a prima vista sembra molto semplice: cosa succede quando il buco nero evapora completamente? Entrambe le teorie - sia fisica quantistica che fisica classica - trattano la descrizione dello stato di un sistema. Avendo informazioni sullo stato iniziale del sistema, è possibile descrivere con l'aiuto della teoria come cambierà.

Allo stesso tempo, nel processo di evoluzione, l'informazione sullo stato iniziale non viene persa - una sorta di legge sulla conservazione degli atti di informazione. Ma se il buco nero è completamente evaporato, allora l'osservatore perde informazioni su quella parte del mondo fisico che una volta cadde nel buco. Stephen Hawking riteneva che l'informazione sullo stato iniziale del sistema fosse in qualche modo ripristinata dopo che il buco nero era completamente evaporato. Ma la difficoltà sta nel fatto che, per definizione, da un buco nero, il trasferimento di informazioni è impossibile - nulla può lasciare l'orizzonte degli eventi.

Cosa succede se entri in un buco nero?

Si ritiene che se, in un modo incredibile, una persona potesse colpire la superficie di un buco nero, allora inizierebbe immediatamente a stringerla nella direzione di se stessa. In definitiva, la persona si allungherebbe così tanto da trasformarsi in un flusso di particelle subatomiche che si muovono verso il punto di singolarità. Dimostrare questa ipotesi, ovviamente, è impossibile, perché è improbabile che gli scienziati siano in grado di scoprire cosa sta accadendo all'interno dei buchi neri. Ora, alcuni fisici dicono che se un uomo cadesse in un buco nero, avrebbe un clone. La prima delle sue versioni verrebbe immediatamente distrutta da un flusso di particelle calde di radiazione di Hawking, e la seconda passerebbe attraverso l'orizzonte degli eventi senza la possibilità di tornare indietro.