Fizika e vrimave të zeza

Vrimat e zeza

Një yll ekziston në një ekuilibër delikat midis forcës shtypëse të gravitetit, nga njëra anë, dhe shtytjes së gazrave tepër të nxehtë nga ana tjetër. Ky ekuilibër ekziston për aq kohë sa ka lëndë djegëse për procesin e bashkimit që fuqizon yllin.

Happensfarë ndodh kur ylli harxhon karburant? Pastaj, graviteti rrëzon yllin. Sa më masiv të jetë ylli, aq më drastik kolapsi dhe më i kondensuar objekti i mbetur.

Cas A është mbetja e një ylli që shpërtheu rreth 300 vjet më parë. Imazhi me rreze X tregon një predhë të zgjeruar të gazit të nxehtë të prodhuar nga shpërthimi. Mirësjellja e NASA / CXC / SAO

Një yll për madhësinë e diellit:

Kolapsi prodhon presion të mjaftueshëm për të shtrydhur atomet menjëherë nga ekzistenca, duke lënë elektrone dhe bërthama të paketuara fort së bashku në një objekt në lidhje me madhësinë e Tokës. Rezultati quhet një xhuxh i bardhë.

Një yll gjashtë deri tetë herë më i madh se dielli:

Me shterjen e karburantit të tij bërthamor, një yll i madh i nënshtrohet një shpërthimi katastrofik si një super supë. (Shih Astrofizikën Neutrino) Forca e gravitetit në objektin e mbetur është aq e fortë sa elektronet bllokohen në bërthamat për të bërë një yll neutron, me një diametër vetëm rreth 16 km.

Një yll dhjetë ose më shumë herë më i madh se dielli:

Në këtë madhësi, forca e gravitetit rrëzon bërthamën neutrale menjëherë jashtë ekzistencës për të formuar një vrimë të zezë. Graviteti afër vrimës së zezë është aq i fortë sa asgjë nuk mund të shpëtojë, madje as drita. Më saktësisht, çdo çështje apo rrezatim brenda një sferë të quajtur horizonti i ngjarjes bie brenda dhe nuk mund të shpëtojë. (Shih vizatimin.) Për një vrimë të zezë me dhjetë herë masën e diellit, rrezja e horizontit të ngjarjes është rreth 30 km.

Historia e vrimave të zeza

Ekzistenca e vrimave të zeza ishte parashikuar shumë përpara shekullit të 20-të. Rreth njëqind vjet pasi Njutoni përpunoi teorinë e tij të gravitetit, astronomi anglez John Michell njohu në 1784 mundësinë që graviteti i një ylli shumë të madh mund të ishte aq i madh sa asgjë, madje as drita, nuk mund t'i shpëtonte dot.

Në fakt, një përshkrim i saktë i një vrimë të zezë kërkon teorinë e përgjithshme të relativitetit të Ajnshtajnit. I armatosur me këtë teori, Karl Schwartzschild në 1916 gjeti një zgjidhje të ekuacioneve të Ajnshtajnit që korrespondojnë me llojin më të thjeshtë të vrimës së zezë. Në vitet 1930, fizikanë të tjerë, përfshirë Robert Oppenheimer, i cili më vonë u bë drejtori i Projektit të Manhattan, prodhuan llogaritje më të hollësishme. John Wheeler shënoi emrin "vrimë e zezë".

Pas kolapsit gravitacional të një Ylli

Duke parë vrimat e zeza

Mirësjellja e tekstit të NASA-s

Astrofizikantët matin se si forcat e gravitetit ekstrem veprojnë afër një vrimë të zezë duke hartuar shtrembërimet e kohës-hapësirë të paracaktuar nga Teoria e Relativitetit të Përgjithshëm të Ajnshtajnit. Ekzistojnë dy klasa të vrimave të zeza: vrimat e zeza galaktike, mbetjet e yjeve masivë 10-100 herë më të mëdha se Dielli ynë, dhe vrimat e zeza supermasive, shtëpitë e energjisë në qendrat e galaktikave që shkojnë deri në miliarda masa diellore në madhësi. Vetë Galaxy ynë ka mijëra vrima të zeza yjore dhe vëzhgimet e reja tregojnë se shumica e galaktikave, përfshirë ndoshta edhe tonën, kanë një vrimë të zezë supermasive në thelbin e tyre. Brenda të dy klasave të vrimave të zeza, hapësira dhe koha siç e dimë se shemben. Kështu, vrimat e zeza janë laboratorë kozmikë, duke na lejuar të shqyrtojmë kufijtë e fundit të ligjeve tona fizike dhe të gravitetit.

Disk rreth një vrimë të zezë në Galaxy NGC 7052. Mirësjellje me imazhin e Hubble të NASA-s

Një vrimë e zezë dhe një yll shoqërues që rrotullohen me njëri-tjetrin; vrima e zezë tërheq materien nga ylli; kjo çështje lëviz në spirale dhe jep një spektër karakteristik me rreze x; duke tërhequr mirësjelljen e NASA-s

Disku i rradhës i gazit në M87; matjet e shkallës së rrotullimit të tij sigurojnë një masë për objektin qendror, që është rreth tre miliardë masa diellore; mirësjellje e imazhit të NASA-s

Megjithatë, një sfidë e pashmangshme kur studioni vrima të zeza është se ato janë pothuajse të padukshme. Një vrimë e zezë përcaktohet nga një sipërfaqe e quajtur horizonti i ngjarjes, pika në të cilën graviteti është aq i fortë sa asgjë, madje as drita nuk mund të shpëtojë. Matterështja yjore në vetvete është grimcuar në një singularitet në qendër, e fshehur prapa horizontit të ngjarjes. Horizonti i ngjarjes së një vrimë të zezë galaktike është vetëm disa milje larg. Në vrimat e zeza supermasive, bëhet fjalë vetëm për madhësinë e sistemit tonë diellor.

Dion Mjeku