Випромінювання чорної діри - Еволюція зірок

Чорна діра народжує частинки. Порівняно великі чорні діри масою в декілька сонячних мають настільки низькою температурою, що можуть робити тільки "безмасові" частинки - частки, що летять завжди зі швидкістю світла і не мають власної маси спокою. До них, відносяться фотони, електронні та мюонні нейтрини, їх античастинки і, нарешті, ще гравітон - кванти гравітаційних хвиль. Чорна діра масою, типовою для зірок, народжує особливо багато нейтрино (81% усього потоку) всіх сортів, потім фотонів (17%) і гравітонів (2%). Той факт, що різні частинки випромінюються в різних кількостях, пояснюється різницею їхніх властивостей. Нейтрино випромінюється більше за все, тому що їх внутрішній кутовий момент (спін) мінімальний (1 / г), а гравітонів менше за все, так як їх спін максимальний (2).

Чорні діри малої маси мають велику температуру. Так, температура чорних дір масою, меншою; 1017-1016 р, вище 109-1010 К. Ці чорні діри породжують, крім перерахованих частинок, електронно-позитронні пари. Зауважимо, що розміри таких чорних дір становлять усього 1011см (в 1000 разів менше розміру атома).

Ще менші чорні діри масою <5 * 1014 р здатні випромінювати мюони і більш важкі елементарні частинки. Чорна діра масою 1014 г випромінює 12% важких частинок і античастинок, 28% електронів і позитронів,. 48% нейтрино всіх сортів, 11% фотонів і 1% гравітонів (розмір цих чорних дір менше атомного ядра).

Особливу важливість квантові процеси набувають для первинних чорних дірок. Якщо на початку розширення Всесвіту, коли речовина була щільним, утворилися чорні діри масою, меншою 1015г, то всі вони повинні до нашого часу випаруватися. З цієї причини процес, відкритий Хоукінг, має дуже важливе значення для космології. Процес випаровування первинних чорних дірок веде до випромінювання високочастотних фотонів - гамма-випромінювання. Так, чорні діри масою близько 1015 р повинні випромінювати кванти з енергією близько 100 МеВ.

Спостереження таких квантів, що приходять з космосу, в принципі могло б допомогти виявленню первинних чорних дірок. Поки ж вони не виявлені, і можна тільки сказати, що кількість чорних дір масою близько 1015 р у Всесвіті має бути в середньому не більше, ніж десять тисяч на кожен кубічний парсек. Якщо б їх було більше, то загальна кількість гамма-квантів, з енергією близько 100 МеВ було б більше спостережуваного зараз потоку гамма-квантів з космосу.

В останні роки наші уявлення про чорні діри помітно змінилися. Ще недавно ці об'єкти вважалися екзотичними. Тепер астрономи впевнені, що Всесвіт рясніє чорними дірами. За розрахунками вчених, їх не менше 400 мільйонів. Парадоксально, але факт: майже половина всього світла у Всесвіті породжена самими похмурими космічними об'єктами - чорними дірами. Вони перетворюють речовину в енергію світла ефективніше, ніж будь-яка зірка.

Однак механізм колапсу разюче нагадує схему формування чорної діри. Коли зірка "вигорає", її руїни під дією власної ваги стискаються. На місці зірки утворюється неймовірно щільний об'єкт - чорна діра. Навіть світло не повинно вирватися з її надр. У той же час лише на її прикладі можна вивчати процеси, які передували Великого Вибуху і привели до народження нового Всесвіту. Чорна діра - їх жива модель, що замінює космологам складні математичні формули, якими вони описують Великий Вибух.

Складнішим стає і уявлення про чорних дірах. Астрономи навчилися розрізняти в цих згустках мороку кілька різновидів:

    * Мініатюрні чорні діри діаметром кілька кілометрів; вони утворюються при колапсі зірки, і їх маса незначно перевищує масу Сонця; * Чорні діри середніх розмірів; вони утворюються при злитті мініатюрних чорних дірок, і їх маса в10 - 100 тисяч разів перевищує масу Сонця; * Надмасивні чорні діри, вони в мільйони, а то і в мільярди разів важчі за Сонце; подібні прірви розверзаються в центрі галактик.

Будь-яка чорна діра здається настільки дивним об'єктом, що навіть уяви бракує нам, коли ми намагаємося подумки зазирнути в її надра, адже вона ні на що не схожа - ні на зірки, ні на комети.

Похожие статьи




Випромінювання чорної діри - Еволюція зірок

Предыдущая | Следующая