Гравитационен колапс. Неутронни звезди. Черни дупки

В космоса се случват много невероятни неща, в резултат на които се появяват нови звезди, старите изчезват и се формират черни дупки. Едно от великолепните и тайнствени явления е гравитационният колапс, който завършва еволюцията на звездите.

Еволюцията на звездите е цикъл на промените, които звездата пътува по време на своето съществуване (милиони или милиарди години). Когато водородът в него завършва и се превръща в хелий, се образува хелиево ядро пространствен обект започва да се превръща в червен гигант - звезда на късните спектрални класове, която има висока яркост. Тяхната маса може да бъде 70 пъти по-голяма от масата на Слънцето. Много ярки супергези се наричат ​​хипер гиганти. В допълнение към високата яркост, те се характеризират с кратък период на съществуване.

Същността на колапса

Това явление се счита за крайната точка на еволюцията на звездите, чието тегло е повече от три слънчеви маси (тежестта на Слънцето). Тази стойност се използва в астрономията и физика, за да се определи теглото на другите космически тела. Свиването се случва в случай, когато гравитационните сили причиняват огромни космически тела с голяма маса, за да се свиват много бързо.

В звезди с маса от повече от три слънчеви маси, има достатъчно материал за дългосрочни термоядрени реакции. Когато веществото завърши, термоядрената реакция спира и звездите престават да бъдат механично стабилни. Това води до факта, че те започват да се свиват в центъра със свръхзвукова скорост.

Неутронни звезди

Когато звездите се свиват, това води до вътрешно напрежение. Ако расте с достатъчна сила, за да спре гравитационното свиване, се появява неутронна звезда.

Такова космическо тяло има проста структура. Звездата се състои от сърцевината, която покрива сърцевината и от своя страна се образува от електроните и атомните ядра. Дебелината му е приблизително 1 километър и е сравнително тънка в сравнение с други тела, които се появяват в пространството.

Теглото на неутронните звезди е равно на тежестта на Слънцето. Разликата между тях е, че те имат малък радиус - не повече от 20 км. В тях атомните ядра взаимодействат, образувайки ядрена материя. Това е натискът от нейната страна, който не позволява неутронната звезда да се свие допълнително. Този тип звезди е много бърз. Те са в състояние да направят стотици революции за една секунда. Процесът на раждане започва с експлозия на свръхнова, която се случва по време на гравитационния колапс на звездата.

супернови

Избухването на свръхнова е явление на рязка промяна в яркостта на звездата. Тогава звездата започва бавно и постепенно избледнява. Така завършва последният етап на гравитационния колапс. Целият катаклизъм се придружава от разпределението на голямо количество енергия.

Трябва да се отбележи, че жителите на Земята могат да видят този феномен само след факта. Светлината достига нашата планета дълго време след избухването. Това предизвика появата на сложност при определянето на природата на суперновите.

Охлаждане на неутронната звезда

След края на гравитационното компресиране, което доведе до образуването на неутронна звезда, температурата му е много висока (много по-висока от температурата на Слънцето). Звездата се охлажда поради неутрино охлаждане.

В рамките на няколко минути тяхната температура може да падне 100 пъти. За следващите сто години - още 10 пъти. След звездна яркост Процесът на охлаждане се забавя значително.

Ограничението на Опенхаймер-Вълков

От една страна, този индикатор отразява максималното възможно тегло на неутронна звезда, при която гравитацията се компенсира от неутронен газ. Това не позволява гравитационният колапс да завърши с появата на черна дупка. От друга страна, така наречената граница "Опенхаймер-Вълков" е и долната граница на теглото на черната дупка, която се формира по време на звездната еволюция.

Поради редица неточности е трудно да се определи точната стойност на този параметър. Предполага се обаче, че той е в диапазона от 2,5 до 3 слънчеви маси. В момента учените казват, че най-тежката неутронна звезда е J0348 + 0432. Теглото му е повече от две слънчеви маси. Теглото на най-леката черна дупка е 5-10 слънчеви маси. Астрофизиците заявяват, че тези данни са експериментални и се отнасят само до вече познатите неутронни звезди и черни дупки и предполагат възможността за съществуването на по-масови.

Черни дупки

Черната дупка е един от най-невероятните феномени, които се появяват в пространството. Това е район на пространство-време, където гравитационното привличане не позволява на никакви обекти да напуснат. Дори телата, които могат да се движат със скоростта на светлината (включително квантите на самата светлина), не могат да я оставят. До 1967 г., черни дупки се наричат ​​"замразени звезди", "collapsars" и "collapsed stars".

Черната дупка има точно обратното. Тя се нарича бяла дупка. Както знаете, не е възможно да излезете от черна дупка. Що се отнася до белите, те не могат да проникнат.

В допълнение към гравитационния колапс, причината за образуването на черна дупка може да бъде колапс в центъра на галактиката или протогалактичното око. Има и теория, че черни дупки са се появили в резултат на Големия взрив като нашата планета. Учените ги наричат ​​първични.

В нашата галактика има една черна дупка, която според астрофизиците е била формирана поради гравитационното срутване на супермасивните обекти. Учените казват, че такива дупки образуват ядрата на много галактики.

Астрономите от Съединените американски щати показват, че големината на големите черни дупки може значително да бъде подценена. Техните предположения се основават на факта, че за да достигне звездите на скоростта, с която те се движат през галактиката M87, разположена на 50 милиона светлинни години от нашата планета, на масата на черната дупка в центъра на галактиката M87 трябва да бъде най-малко 6,5 милиарда слънчеви маси. В момента се смята, че теглото на най-голямата черна дупка е 3 милиарда слънчеви маси, т.е. повече от половината от размера.

Синтез на черни дупки

Има теория, че тези обекти могат да се появят в резултат на ядрени реакции. Учените им дадоха името на квантовите черни подаръци. Техният минимален диаметър е 10^-18 м, а най-малката маса - 10^-5 град

За да се синтезират микроскопични черни дупки, беше построен Големият адронен ускорител. Предполагаше, че с нейна помощ ще бъде възможно не само да се синтезира черната дупка, но и да се симулира Големия взрив, което ще позволи да се пресъздаде процесът на формиране на много космически обекти, включително планетата Земя. Експериментът обаче не успя, тъй като нямаше достатъчно енергия за създаване на черни дупки.