Черни и бели дупки, квазари - ходове на дървояди

R680006-Cygnus_X-1_black_hole_candidate-SPL.jpg

Черните дупки

 

...ядрената сила, която поддържа неутрониума може да окаже съпротива на достатъчно голям гравитационен натиск, който може да накара да колапсират обикновените атоми и даже електронния флуид. Затова неутрониумът издържа теглото на маси над границата на Чандрасекар. Но ядрената сила все пак не е безкрайно голяма. Дори и неутрониумът не може да издържи теглото на една безкрайно нарастваща маса... Какво става тогава?... През 1959г., когато Опънхаймър разработвал теорията на неутронните звезди, той отчел тази възможност. Опънхаймър считал, че ако колапсиращата звезда е достатъчно масивна, тя може да се свие с такава сила, че дори неутроните ще потънат надолу под действието на падащото вещество – дори ядрените сили няма да издържат и ще се подчинят на гравитацията.

Критичната повратна точка се явява при маса 3,2 пъти по-голяма от слънчевата... Ако колапсиращата маса надвишава 3,2 пъти слънчевата, то тя не може да спре колапса си нито до стадий на образуване на бяло джудже, нито до стадий на образуване на неутронна звезда – тя трябва да продължи да се свива по-нататък. Нещо повече, всяка звезда от главната последователност с маса над 20 слънчеви маси не може да се освободи от  достатъчно маса дори и чрез взрив на свръхнова и не достига стадия на бяло джудже или неутронна звезда. Тя трябва да продължи да се свива до точка. Следователно  всяка звезда от спектрален клас О с изчерпването на ядреното й гориво, окончателната победа на гравитацията е сигурна... Какво ще стане, когато гравитацията  победи окончателно и дори неутрониумът се предаде? Какво ще стане при по-нататъшното свиване на неутронната звезда?... Повърхностната гравитация на неутронната звезда постепенно нараства, същото става и със скоростта на избягване... Ако веществото на неутронната звезда продължи да се свива, а повърхностната гравитация става по-голяма, то неизбежно ще се стигне до състояние, при което скоростта на избягване ще стане равна на скоростта на светлината. Радиусът на свиващото се тяло, при което това се случва се нарича радиус на Шварцшилд, а нулевата точка в центъра се нарича сингулярност на Шварцшилд. Върху един такъв свръхколапсирал обект могат да падат най-различни неща, но те не могат да бъдат изхвърлени обратно от него... Свръхколапсиралият обект действа не просто като дупка, а като черна дупка, тъй като той не може да излъчва нито светлина, нито каквото и да е друго излъчване. (Забележка: Доколкото си спомням, по-късно беше доказано, че черните дупки излъчват рентгенови лъчи; Eon). Това е причината описаният обект да се нарича черна дупка.Следователно само един обект, който е стабилен във вечността, и този обект е черната дупка. И тогава в края на краищата в едно много отдалечено бъдеще – ако предположим, че нещата винаги ще се развиват по този начин, по който изглежда се развиват сега – можем да направим извода, че Вселената ще представлява само една единствена черна дупка, която е погълнала всичко. Цялата Вселена ще колапсира... а може би всичко не е така просто... Например според теорията на Айнщайн увеличаването на интензитета на гравитационното поле води до забавяне на хода на времето. Именно по тези причини, ако наблюдаваме нещо, което пада върху черна дупка, ще забележим, че то се движи все по-бавно и по-бавно, приближавайки радиуса на Шварцшилд, че то дори започва да пълзи и достигайки този радиус спира. В резултат ние не можем да наблюдаваме абсолютно нищо, което е попаднало под радиуса на Шварцшилд...”

Ходове на дървояди, бели дупки и квазари

...през 1964г. американският физик Робърт Хенри Дике изтъква в своята теория, че ако Големият взрив е станал преди 15 милиарда години, то той би трябвало да остави следи забележими дори и днес на разстояние 15 милиарда светлинни години. И тъй като Големият взрив е видим на разстояние 15 милиарда светлинни години във всички посоки, микровълните могат да дойдат отвсякъде във вид на фоново излъчване. През 1965г. двама учени от лабораториите Бел-Арно Пензиас и Робърт Уилсън – доказаха съществуването на слабо фоново излъчване със същите характеристики, които Дике беше предсказал. Големият взрив беше детектиран... още по-странно от начина за извличане на енергия от черната дупка е, че според анализа на Кер е възможен някакъв нов край за веществото, попаднало в черната дупка. Този нов край бе предвиден от Айнщайн и неговия автор Розен. Веществото, което се натрупва във въртящата се черна дупка теоретично може да се измъкне отново някъде другаде. Вероятно преносът на вещество може да се извършва на огромни разстояния – милиони или милиарди светлинни години – за малък период от време. Такива преноси не могат да стават по обикновен начин, тъй като ни е известно, че в космическото пространство скоростта на светлината е горна граница за скоростта на всеки обект с маса. За да се пренесе масата на разстояние милиони или милиарди светлинни години по обикновен начин ще са необходими милиони или милиарди светлинни години. Следователно трябва да се предположи, че преносът става през тунели или мостове, които казано стриктно, нямат времевите характеристики на познатата Вселена. Тези проходи понякога се наричат тунели на Айнщайн-Розен (има хипотези, които казват, че в черните дупки и гореспоменатите проходи не важат познатите ни физични закони) или образно казано – ходове на дървояди. Ако масата премине през ход на дървояд и след  милиарди светлинни години се появи внезапно отново в обикновеното пространство, отдалечено на милиард светлинни години, то нещо трябва да уравновеси този гигантски скок в разстоянието. Видимо това невъзможно бързо преминаване през пространството се балансира чрез компенсационно преминаване през времето, така че материята ще се появи не сега, а преди  един милиард светлинни години. С изплуването на веществото в другия край на хода на дървояда то внезапно се разширява и се превръща отново в обикновена материя, блясвайки от енергията, която излъчва в този момент, това е енергията, която така да се каже е била уловена в черната дупка. Това, което сякаш изплува на повърхността в обикновеното пространство се нарича бяла дупка – концепция развита през за пръв път през 1964г. Ако всичко това наистина е така, то бели дупки или поне някои от тях трябва да могат да се детектират. Естествено това зависи от големината на бялата дупка и от разстоянието, на което се намира тя от нас. Има ли някакви следи от съществуването на такива бели дупки? Възможно е такива следи да има... През 1960г. зоните, в които бяха намерени компактни радиоизточници, бяха изследвани от американския астроном Алън Рекс Съндидж и се оказа, че във всички тези зони се намира нещо приличащо на слаба звезда... тези обекти само наподобяват по външен вид звезди и в крайна сметка започнаха да ги наричат квази-звезди (т.е. звездоподобни), радиоизточници. През 1964г. Хонг Ичю съкрати думата до квазар... спектри на квазарите бяха получени през 1960г. но картината на линиите в тях беше напълно неразгадаема – сякаш квазарите са съставени от субстанция, напълно чужда на познатите ни елементи във вселената, но през 1963г. американският астроном от холандски произход Мартен Шмидт реши загадката. Линиите щяха да изглеждат напълно нормално, ако бяха в ултравиолетовия обхват на спектъра. Появяването им във видимия диапазон на електромагнитното излъчване означаваше, че те са много отместени към по-големите дължини на вълните. Най-простото обяснение беше предположението, че квазарите са много далеч от нас... оказа се, че квазарите са отдалечени от нас на милиарди светлинни години. Един от тях OQ 172... квазарът 3С 273 е 5 пъти по-ярък от нашата Галактика, а светимостта на някои квазари е над 100 пъти по-голяма от тази на една средна галактика... Това съчетание от много малки размери и огромна светимост показва, че квазарите са обекти, напълно различни от всичко, което познаваме... и наистина е възможно да има някаква връзка между черните дупки и квазарите. Руският астроном Игор Новиков и израелският астроном Ювал Ниеман предполагат, че квазарите са гигантски бели дупки, които се намират в другия край на ходовете на дървояди, които ги свързват с гигантски черни дупки, намиращи се някъде далеч във Вселената. През 1943г. студентът Карл Сифърт специализант по астрономия наблюдавал специален вид галактики наречени сега галактики на Сифърт или сифъртови галактики... тогава ние смятаме, че тази галактика е квазар, така, че силно отдалечените квазари могат да представляват просто много големи и силно активни ядра на сифъртови галактики с огромна светимост. Нека сега разгледаме ядрото на една сифъртова галактика – много компактно, много горещо и много активно. Една от сифъртовите галактики NGC 4151, има може би 10 млрд. звезди в ядрото си чиито диаметър е само 12 светлинни години. Точно такива условия способстват за образуването на черни дупки. А фактът, че в даден обем от пространството съществуват благоприятни условия за образуване на черни дупки, означава, че има също така благоприятни условия и за появата на бели дупки. Можем да си представим, че тук и там във Вселената се образували черни дупки и всяка от тях предизвикванарушаване на гладката тъкан на пространството... Може би съществуват множество бели дупки с различни размери, всяка една свързана със съответната си черна дупка, но ние ще виждаме само тези от тях, чийто размери са гигантски. Възможно е ако се вземат предвид всички двойки черни и бели дупки, да се окаже, че ходовете на дървояди, които ги свързват кръстосват доста нагъсто Вселената... така че един космически кораб може да се възползва от тези ходове и да изминава огромни разстояния в Космоса само за миг... как на теория ходовете на дървоядите могат да повлияят върху миналото и бъдещето на Вселената? Дори ако Вселената е разширяваща се възможно ли е това разширяване да се уравновеси от пренасянето на веществото през ходовете на дървоядите в миналото? Естествено, понеже десетките квазари, които детектираме се намират на милиарди светлинни години от нас, ние ги виждаме такива каквито са били преди милиарди светлинни години назад в миналото. Нещо повече, те стават все повече на още по-големи разстояния и още по-назад във времето. Ако квазарите бяха равномерно разпределени във Вселената, то трябваше да има няколкостотин по-близки и по-ярки квазари от най-близкия и най-ярък квазар в момента 3С 273. Добре може би тогава в края на краищата имаме една вечна Вселена в някакъв друг смисъл, някакъв тип непрекъснато създаване на материя? Може би Вселената се разширява вече безброй еони, фактически през цялата вечност, без да може да отиде отвъд сегашното ниво, тъй като ходовете на дървоядите образуват затворен кръг, изпращайки веществото назад към по-уплътненото минало, за да се започне отново повсеместно разширяване. Дали Вселената не е била никога в свръхплътно състояние и дали въобще някога е имал Голям взрив? Дали не смятаме, че е имало Голям взрив само защото ни е известно разширяването й (от Еон: по-късно бе намерено друго доказателство за Големия взрив – реликтовото излъчване), което може да е половината от цикъла, преживян от галактиките. Може би просто не знаем нищо за веществото, което се промъква обратно през ходовете на дървоядите. Но ако големият взрив не е съществувал, как ще обясним фоновото излъчване, което е ехо от него? Може ли това излъчване да е продукт на обратният поток материя в далечното минало?...”


Началото, краят, Вселената

 

...когато за първи път бе изказано предположението за съществуването на космическото яйце, имало се е предвид това, което сега наричаме неутронна звезда. Проблемът е в това, че космическото яйце съдържайки масата на цялата Вселена (равна на масата на 100 000 000 000 галактики) е прекалено голямо, за да бъде неутронна звезда. Ако наистина в вярно, че всеки обект с маса 3,2 пъти по-голяма от слънчевата образува черна дупка, тогава космическото яйце ще е най-голямата възможна черна дупка. Как тогава то се е взривило и е породило големия взрив? Черните дупки не се взривяват. Да предположим, че пред нас е една свиващата се Вселена, която по време на свиването си образува черни дупки с различна големина. Черните дупки могат, разбира се да изхвърлят част от своята маса през ходовете на дървояди, като по този начин противодействат на свиването, но тази маса няма да е достатъчна, за да се спре свиването на Вселаната. Със свиването на Вселената черните дупки нарастват за сметка на веществото, което е извън тях и все по-често и по-често те се сблъскват и сливат. В края на краищата всички черни дупки се сливат в едно и образуват космическото яйце. То губи веществото си много бързо през свързания с него ход на дървояд като образува на другия му край най-голямата възможна бяла дупка. Именно бялата дупка на космическото яйце е породила големия взрив, който е създал нашата разширяваща се Вселена. Това е еднакво добро обяснение независимо дали Вселената е отворена или затворена, дали космическото яйце се е зародило само веднъж или многократно... Така съществуват и два противоположни вида материя. Електрона се уравновесява от антиелектрона или позитрона. Когато електронът и позитронът се срещнат, двете частици се анихилират в резултат на този процес изобщо не остава маса. Тя се превръща в енергия под формата на гама лъчи. По същия начин при взаимодействието на протон и антипротон масата им се превръща в енергия. Същото се отнася и за неутрона и антинеутрона. Съществува веществото изградено от протони, неутрони и електрони, и антивещество изградено от антипротони, антинеутрони и антиелектрони. В този случай всяко произволно взето количество нормално вещество, взаимодействащо с равно количество антивещество ще анихилира и при това масата ще се превърне изцяло в гама лъчи. Обратно от излъчване може да се образува вещество, но никога само от един вид частици. На всеки образуван електрон се пада и новопоявил се антиелектрон, на всеки протон – антипротон, на всеки неутрон – антинеутрон. Или казано накратно, когато излъчването се превръща във вещество винаги се образува и същото количество антивещество. Но ако това е така, къде тогава е антивеществото, което би трябвало да се е зародило с обикновеното вещество на Вселената? Сигурно е, че Земята е изградена от вещество с изключение на малките количества антивещество, образувани изкуствено в лабораториите, и на следите от антиматерия в космическите лъчи. Фактически цялата слънчева система, както и галактиката, част от която сме ние, е изградена от обикновено вещество. Къде е антивеществото?  Вероятно съществуват галактики образувани изцяло от него. Вероятно е възможно да съществуват галактики и антигалактики, които поради общото разширяване на Вселената не могат да влизат никога в контакт една с друга и да анихилират. Както веществото образува черни дупки, така и антивеществото ще образува античерни дупки. Тези два вида черни дупки са еднакви по всяко отношение, само че са образувани от противоположни видове материя. Ако Вселената в миналото е била в състояние на непрекъснато свиване, черните и античерните дупки са могли да се образуват още по-лесно. В процеса на свиване се уваличава вероятността две черни дупки с противоположна природа да се сблъскат и да последва анихилация с огромна сила. При окончателното сливане на материята от двата вида анихилацията е най-мощна. Тогава ще изчезне цялата маса на Вселената, а с нея и гравитационното поле, което поддържа черната дупка, а следователно и космическото яйце образувано от това вещество. На негово място ще се появи огромна по своята мощ радиация, която ще се разпространява разширявайки се навън. Това ще бъде Големият взрив. Известно време след Големия взрив енергията на излъчването вследствие на разширението няма да се толкова интензивна и ще се ускори до състояние, в което може да се образува вещество и антивещество. Някакъв неизвестен засега механизъм разделя галактиктичните единици от двата вида материя една от друга, после той престава да работи и разширяващата се вселена добива вида, който има сега... да предположим, че цялата маса на Вселената е 2,5 пъти повече, отколкото тя изглежда на астрономите. В такъв случай черната дупка, образувана от цялото вещество на вселената ще има диаметър 25 000 000 000 и той ще е равен приблизително на диаметъра на Вселената, в която живеем (доколкото я познаваме). Тогава е напълно възможно цялата Вселена да представлява сама по себе си черна дупка (както предполага физикът Кип Торн). Ако това е така, вероятно Вселената винаги е била черна дупка и винаги ще бъде такава. Тогава ние живеем в черна дупка и ако искаме да знаем какви са условията в нея, трябва просто да се огледаме наоколо. Можем да си представим, че когато Вселената колапсира, първоначално се образуват произволен брой относително малки по размери черни дупки (черни дупки вътре в черна дупка!). Накрая през последните няколко секунди на финалния катастрофален колапс, когато всички черни дупки колапсират до една единствена космическа черна дупка, радиусът на Шварцшилд нараства до размерите на известната ни Вселена. И тогава може би вътре в Шварцшилдовия радиус се появява възможност за взрив. Възможно е когато радиусът на Шварцшилд достигне милиарди светлинни години, да протече експлозия в същия миг да се зароди космическото яйце и точно това да е Големият взрив. Ако това е така, ние бихме могли да твърдим независимо от сегашното състояние на нашите познания, че Вселената не може да бъде никога отворена, понеже тя не може да спре по някакъв начин до този радиус и тогава Вселената неизбежно ще започне отново да се свива, повтаряйки отново и отново този цикъл. (Някои смятат, че при всеки Голям взрив винаги се заражда напълно различна от предишната разширяваща се Вселена с различни природни закони). Възможно ли е тогава всичко, което виждаме около нас да е част от невъобразимо бавен цикъл (десетки милиарди години свиване и десетки милиарди години разширяване) на една черна дупка с размерите на цялата вселена? Може ли ако по някакъв начин се отделим от нашата вселена и наблюдаваме отстрани, да се окаже така, че съществуват много черни дупки с рзлична големина – може би безкрай много – и всички те се разширяват и свиват всяка със свой собствен ритъм? И ние сме в една от тях – и чрез фантазията на мисълта, от нашето място, по-малко от прашинка, бродещо в дълбините на една от тези Вселени, ние бихме могли да си съставим една въображаема картина за съществуването и поведението на всички тези вселени...”


Айзък Азимов
Гравитационната гибел на Вселената

Фотографии:

1. Долу компютърна графика на първата открита черна дупка Cygnus X-1 (Лебед Х-1)
2. Компютърен модел на черна дупка.
3. Рентгеново изображение на квазар.
4. Централния регион на квазар.
5. Квазар.

 

 

Дизайн :