10 ფაქტი შავი ხვრელების შესახებ

1) შავი ხვრელი

 შავი ხვრელი, ძირითადად, მასიური ვარსკვლავის ბირთვის შეკუმშვით ჩნდება. ბირთვში „საწვავი“ თავდება, თერმობირთვული რეაქცია აღარ მიდის, ვარსკვლავის მასის მისსავე ბირთვზე დაწოლას თერმობირთვული რეაქცია აღარ ეწინააღმდეგება და ყველაფერი ცენტრალური ნაწილის უკიდურესი შეკუმშვით მთავრდება(კოლაფსი). ამ დროს, ზეახალი ვარსკვლავი ინთება, თუმცა, თუ ბირთვი საკმარისად მასიურია, მაშინ გრავიტაცია იმდენად ძლიერი ხდება, რომ შეკუმშული ბირთვისგან თავის დასაღწევი სიჩქარე(მეორე კოსმ. სიჩქარე) სინათლისას უტოლდება. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ ამ ობიექტეს უკვე ვეღარაფერი მოშორდება, მათ შორის თვით სინათლეც. სწორედ ამის გამოა ის შავი.

 ხვრელის მომცველ სივრცეს, საიდანაც თავის დაღწევა არაფერს შეუძლია, მოვლენათა ჰორიზონტი ეწოდება. ნებისმიერი მოვლენა, რომელიც ამ ჰორიზონტს იქეთ მოხდება – სამუდამოდ უხილავი ხდება(ან, არა, დაუდგენელია)(შავი ხვრელი ყველასათვის გასაგებ ენაზე).

2) შავი ხვრელი უსასრულოდ პატარა არ არის

 გარკვეულ მომენტში, კოლაფსირებული ბირთვი ატომზე პატარა ხდება, შემდეგ ელექტრონზეც, აღწევს ზომას, რომელსაც პლანკისეული ეწოდება, ისეთ მცირე სიდიდეს, რომ კვანტურმა მექანიკამ ის, საწყის წერტილად აირჩია. ეს არის კვანტური სიდიდის ქვედა ზღვარი – თუ ობიექტი მასზე პატარაა, ჩვენ მის შესახებ რაიმე მნიშვნელოვანს ვერაფერს გავიგებთ. ფიზიკა, ზოგადად, რთულია, თუმცა კიდევ უფრო რთული ხდება, როცა შეკუმშვის პროცესში მყოფი ვარსკვლავური ბირთვი ასეთ ზომებს აღწევს. მოვლენათა ჰორიზონტს შიგნითაც რომ შეგვეღწია, მაინც ვერ გავიგებდით ხვრელის ზომებს. რადგან სამყარო მისი გაზომვის საშულებას არ გვაძლევს და შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ამ ტერმინს არა აქვს აზრი(უცნაური სინგულარობა).

 რამდენად მცირეა ეს სიდიდე? ძალიან მცირე, დაახლოებით 10^-30 მეტრი!!! პროტონის 100 მეკვინტილიონედი.

3) ეს სფერო უფროა, ვიდრე ორმო

 მოვლენათა ჰორიზონტის რადიუსი, ხვრელის მასაზეა დამოკიდებული, ასე რომ ის, სინამდვილეში, ხვრელის შემომფარგლავი სფეროა. მისი დანახვა რომ შეგვძლებოდა, აბსოლუტურად შავ სფეროს დავინახავდით.

4) ხვრელი ბრუნავს

 ვარსკვლავები ბრუნავს, ხოლო კოლაფსის დროს, ბირთვის შეკუმშვასთან ერთად ბრუნვა კიდევ უფრო სწრაფი ხდება(ცნობილი ანალოგია – ფიგურული სრიალის დროს, მოტრიალე სპორტსმენი უფრო მეტ ბრუნს მაშინ აკეთებს, როცა გაშლილ ხელებს სხეულზე მიიკრავს და თავისებურად იკუმშება). თუ ვარსკვლავის მატერია ხვრელად გადასაქცევად არასაკმარისი აღმოჩნდა, მაშინ ვარსკვლავი სწრაფად მბრუნავ ნეიტრონულ ვარსკვლავად გადაიქცევა(პულსარი), რამდენიმე კილომეტრიან სფეროდ(10 კმ-მდე). უკვე ათასობით ასეთი ობიექტია აღმოჩენილი, ისინი ძალიან სწარაფად ბრუნავენ, ზოგჯერ ასეულობით ბრუნით წამში!

 იგივე ხდება შავი ხვრელების შემთხვევეშიც. მიუხედავად იმისა, რომ მატერია მოვლენათა ჰორიზონტზე პატარა ზომამდე იკუმშება და ჩვენი სამყაროსთვის დაკარგული ხდება, ის მაინც აგრძელებს ბრუნვას. ბოლომდე გაურკვეველია, სადამდე მიგვიყვანს ეს. იქნებ ცენტრიდანული ძალები მატერიას პლანკურ ზომებამდე შეკუმშვას ეწინააღმდეგება? ეს რთული მათემატიკაა, თუმცა არა ამოუხსნელი, და ის გვეუბნება, რომ ხვრელზე ვარდნილი მატერია, უკვე ჰორიზონტს იქეთ მოხვედრილ მატერიას ეჯახება, რომელიც კიდევ უფრო ღრმად მოხვედრას ცდილობს, თუმცა სწრაფად ბრუნვის გამო ვერ ახერხებს ამას. ხვრელს შიგნით, როგორც ჩანს, სივიწროვეა, თუმცა ჩვენ ამას ვერასოდეს დავინახავთ, რადგან ყველაფერი უსასრულობის მეორე მხარეს ხდება(თეთრი ხვრელი).

5) შავი ხვრელების ახლოს, ყველაფერი უცნაურია

 ხვრელების ბრუნვის ამბავი, სიუჟეტს კიდევ უფრო საინტერესოს ხდის. ხვრელი თვით სამყაროს „ქსოვილს“ ამახინჯებს. ბრუნვის გამო თვით დეფორმაციაც დეფორმაციას განიცდის. ხვრელის გარშემო სივრცე ისევე ჩახვეული ხდება, როგორც ვენტილატორის ფრთებში მოყოლილი ნაჭერი.

 ეს პროცესი, მოვლენათა ჰორიზონტთან, იწვევს სივრცის წარმოქმნას, რომელსაც ერგოსფერო ეწოდება. მას ოდნავ გაბრტყელებული ბურთის ფორმა აქვს. თუ თქვენ ჰორიზონტს გარეთ ხართ, ოღონდ ერგოსფეროს შიგნით, აღმოაჩენთ, რომ არ შეგიძლიათ ერთ ადგილზე გაჩერება, სივრცე მოძრაობაში გიყოლიებთ. თავისუფლად შეძლებთ ხვრელის ბრუნვის მიმართულებით მოძრაობას, ოღონდ ვერ გაჩერდებით ერთ ადგილზე. ერგოსფეროს შიგნით სივრცე სინათლეზე სწრაფად მოძრაობს! მატერიას არ შეუძლია ამ სიჩქარით მოძრაობა, თვითონ სივრცეს, აინშტაინის მიხედვით, შეუძლია. ასე რომ თუ თქვენ ხვრელზე გაჩერებას მოინდომებთ, მაშინ ხვრელის ბრუნვის საწინააღმდეგო მიმართულებით სინათლეზე მაღალი სიჩქარით მოგიწევთ მოძრაობა. ვინაიდან ამის გაკეთება შეუძლებელია, სამი ვარიანტი გრჩებათ: ბრუნვასთან ერთად უნდა იმოძრაოთ, მოშორდეთ იქაურობას, ან ხვრელში ჩავარდეთ.

 უმჯობესია, ხვრელს მოშორდეთ და რაც შეიძლება სწრაფად, რადგან…

6) ხვრელთან მიახლოებას თქვენი მრავალნაირი თავშესქაცევი მეთოდებით მოკვლა შეუძლია. „თავშესქაცევში“ იგულისხმება სისხლიანობა, საშინელება და სისასტიკე.

 სინამდვილეში, თუ თქვენ, ხვრელთან ძალიან ხლოს მიხვედით, წამიერი მოძრაობა და უკვე იქ ხართ. თუ დისტანციას იცავთ, მაინც პრობლემები გექნებათ.

 გრავიტაცია მანძილზეა დამოკიდებული. რაც უფრო შორს ხართ ობიექტისგან, მით ნაკლებია მისი მიზიდულობა. ამიტომ თუ მასიურსა და გრძელ ობიექტს მივუახლოებთ, ის ხვრელთან ახლო ბოლოზე უფრო მეტ მიზიდულობას განიცდის, ვიდრე შორეულ ბოლოზე!

 საქმე იმაშია, რომ შავი ხვრელები(შ.ხ.) შეიძლება ძალიან მცირე ზომების იყოს –  მზეზე სამჯერ მძიმე შ.ხ.-ის მოვლენათა რადიუსი სულ რაღაც რამდენიმე კილომეტრია – ანუ მასთან საკმაოდ ახლოს მისვლაა შესაძლებელი. ეს თავის მხრივ იმაზე მეტყველებს, რომ მისი მხრიდან მოქმედი მიზიდულობა ძალიან ძლიერია.

 დავუშვათ, ვარსკვლავური მასების შ.ხ-ზე ფეხებით ეცემით. მიახლოებასთან ერთად თავსა და ფეხებზე მოქმედ გრავიტაციის ძალებს შორის სხვაობა უზარმაზარი იქნება. იმდენად ძლიერი, რომ ფეხები მოგწყდებათ ძალით, რომელიც მილიონჯერ აჭარბებს დედამიწის მიზიდულობის ძალას. ჯერ უთხელეს ძაფად გაიწელებით, შემდეგ კი გაწყდებით.

 ასტრონომები ამას „სპაგეტიფიკაციას“ უწოდებენ .

 ასე რომ, ჩავარდებით თუ არა ხვრელში, მასთან ახლოს მისვლა მაინც საშიშია.

7) შავი ხვრელები არ არის ყოველთვის ბნელი

 შავ ხვრელებს მოკვლა დიდ მანძილებზეც შეუძლიათ.

 ხვრელში ვარდნილი მატერია იშვიათად ეცემა მასზე სწორხაზოვნად, როგორც მბრუნავ სხეულს შეეფერება, ის ხვრელის გარშემო დისკოში იყრის თავს და უზარმაზარი სიჩქარით მოძრაობს. ცენტრთან მიახლოებასთან ერთად, სიჩქარე კიდევ უფრო იზრდება. კიდეზე და ცენტრთან ახლოს მდებარე მატერია განსხვავებული სიჩქარით მოძრაობს, რაც მათ შორის ხახუნის მიზეზი ხდება. ასეთ სიჩქარეებზე ხახუნი იმდენად ძლიერია, რომ გავარვარებამდე გაცხელებული მატერია მილიონობით გრადუსამდე ცხელდება. ცხელი მატერია კი სინათლეს(რენტგენი, გამა…) ასხივებს.

 უფრო მეტიც, მაგნიტური და სხვა ძალები, ხვრელის პოლუსებთან ენერგიის ორი სხივის ვიწრო კონად ფოკუსირებას ახდენს. ხვრელიდან დაწყებული, ეს სხივები(ე.წ. ჯეტი) მილიონობით და მილიარდობით სინათლის წლის იქეთაც ჩანს.

 მატერიის შთანთქმის პროცესში მყოფი შავი ხვრელი იმდენად ელვარე შეიძლება გახდეს, რომ სამყაროს ყველაზე კაშკაშა ობიექტადაც იქცეს, მათ აქტიურ შავ ხვრელებს უწოდებენ(კვაზარი(1)).

 შორეული შავი ხვრელი საშიში არ არის, მის მიერ შთანთქმული ნივთიერებები კი იმდენად ცხელდება, რომ რენტგენისა და მაღალი ენერგიების სინათლეს ასხივებს. თუ თქვენ კოსმოსური ხომალდით მასთან ახლოს მისვლა მაინც მოახერხეთ და მისი მოქმედების რადიუსის გარეთ იმყოფებით, მაინც ვერ გადაურჩებით, რადგან მიიღებთ რადიაციის დოზას, რომელიც სტომატოლოგის მიერ რენტგენში გადაღებული წარმოუდგენლად ბევრი სურათის ექვივალენტური იქნება.

8) შავი ხვრელი ზოგჯერ საშიში არ არის

 რა მოხდება თუ მზეს იმავე მასის შავი ხვრელით შევცვლით? დედამიწა მიიზიდება, სისტემიდან ამოვარდება თუ გააგრძელებს ბრუნვას თითქოს არაფერი მომხდარა?

 ბევრი ფიქრობს, რომ ხვრელი დედამიწას შთანთქავს. თუმცა გავიხსენოთ, რომ მიზიდულობის ძალა ობიექტის მასზე და ამ ობიექტამდე მანძილზეა დამოკიდებული. ხსენებული ხვრელის მასა კი ჩვენ, მზის ტოლფასი ავიღეთ, მანძილიც იგივე დავტოვეთ. ამის გამო მიზიდულობა, რომელსაც ჩვენ მზიდან 150 მილიონი კილომეტრის მანძილზე ვგრძნობთ ამ ხვრელის შემთხვევაშიც იგივე იქნება!

 ასეთი ცვლილებით დედამიწა გაიყინება, შეუძლებელია გვქონდეს ყველაფერი ერთბშად.

9) დიდი შავი ხვრელები

 რა მოხდება თუ ორი შავი ხვრელი ერთმანეთს შეეჯახება? ერთ ხვრელს მივიღებთ.

 სამყაროს ევოლუციის ადრეულ ეტპებზე ფორმირებადი გალაქტიკების ცენტრებში ძალიან დიდი შავი ხვრელები წარმოიქმნა. დროთა განმავლობაში ისინი მატერიის შთანთქმას აგრძელებდნენ და ზემასიურ ხვრელებად გადაიქცნენ.  თითქმის ყველა გალაქტიკის ცენტრში არის ასეთი გიგანტი აღმოჩენილი, მათ შორის ირმის ნახტომის ცენტრშიც(მშვილდოსნის A).

 1) ის ძალიან შორსაა – დაახლოებით 26 000 სინათლის წელი(260 კვადრილიონი კილომეტრი);

2) ის გალაქტიკაზე(200 მილიარდი მზის მასა) ჯერ კიდევ მსუბუქია;

3) ჩვენთვის საშიშროებას არ წარმოადგენს.

 თუ არ დაიწყო აქტიური კვება, რაც არ ხდება. თუმცა, ეს ოდესმე შეიძლება მაინც მოხდეს, თუ მასში რამე ჩავარდა. ყოველ შემთხვევაში, ასტრონომთათვის არაფერია ცნობილი ისეთი, რაც უახლოეს მომავალში ხვრელის „საკვებად“ შეიძლება იქცეს.

 იმედია ასტრონომებს არაფერი გამორჩათ.

 როგორც არ უნდა იყოს, ხვრელების დამანგრეველი ბუნების მიუხედავად, ისინი ხელს უწყობენ გალქტიკების ფორმირებას! ასე რომ ჩვენი არსებობა მათი არსებობითაც არის განპირობებული.

10) ხვრელებს მცირე სიმკვრივეც შეიძლება ჰქონდეს

 შავი ხვრელის მასის ზრდასთან ერთად, მოვლენათა ჰორიზონტის რადიუსიც იზრდება. თუ მასას კიდევ დავამატებთ, მაშინ მიზიდულობის ძალაც გაიზრდება, ანუ გაიზრდება მოვლენათა ჰორიზინტიც. ჰორიზონტი მასის მიმართ წრფივად იზრდება, ანუ თუ ხვრელი ორჯერ დამძიმდა მოვლენათა ჰორიზონტიც ორჯერ გაიზრდება. სიმკვრივე კი რა არის? მასის რაოდენობა ერთეულ მოცულობაში.

 საშუალო მასის შავ ხვრელს, ისეთი, როგორიც სამი მზის მასისაა, 9 კილომეტრის რადიუსის მოვლენათა ჰორზონტი აქვს. ანუ მას გიგანტური სიმკვრივე აქვს, დაახლოებით 2 კვადრილიონი გრამი კუბურ სანტიმეტრზე(2×10¹⁵). თუ მასას ორჯერ გავზრდით, სიმკვრივე ოთხჯერ შემცირდება. მასის 10-ჯერ გაზრდით სიმკვრივე 100-ჯერ შემცირდება. მილიარდი მზის მასის შავი ხვრელი(როგორიცაა გალაქტიკური ზემასიური ხვრელი) სიმკვრივეს  1×10¹⁸-ჯერ დააგდებს. ანუ დაახლოებით 1/1000 გრამი კუბურ სანტიმეტრზე… ეს კი ჰაერის სიმკვრივეა!