Vil et svart hull svelge galaksen vår? En stjerne blir slukt av et massivt svart hull

merknad

Artikkelen utforsker spørsmålet om hvordan prosessen med å oppsluke en planet av et lite svart hull kan se ut for en ekstern observatør. Hullet kan dannes som et resultat av fysiske sivilisasjonseksperimenter, eller det kan komme inn på planeten fra verdensrommet. Etter å ha tatt en posisjon i midten av planeten, absorberer hullet det gradvis. Den økte frigjøringen av energi tilrettelegges av planetens magnetfelt, som i økende grad konsentreres nær hullet på grunn av fenomenet med "innfrosne" feltlinjer inn i det ledende stoffet og i samsvar med loven om bevaring av magnetisk fluks. Høyeste utvalg energi oppstår i det siste stadiet av absorpsjon av planeten, når et dipolmagnetisk felt dannes nær et hull med en radius med en induksjon ved ordenspolene . Et felt av denne størrelsesorden kontrollerer fullstendig bevegelsen av det ledende stoffet, og dets strømning inn i hullet skjer hovedsakelig i området av polene, langs feltlinjene. Noen av magnetfeltlinjene i området av polene, nær hendelseshorisonten, danner et brudd nesten nedenfor. Som et resultat endrer materie som faller med en hastighet nær lysets hastighet brått bevegelsesretningen og opplever en stor akselerasjon som kan sammenlignes med den som ville oppstå ved sammenstøt med en fast overflate. Dette fremmer overføringen av kinetisk energi til Termisk energi. Som et resultat, ved hver magnetiske pol i hullet, litt over hendelseshorisonten, et hot spot med en temperatur på ca. Ved denne temperaturen oppstår intens stråling av nøytrinoer med energi, den gjennomsnittlige frie banen i den omkringliggende nøytronvæsken med en tetthet er ca. Disse nøytrinoene varmer opp nøytronvæsken nær de varme punktene, inkludert utenfor magnetrørene som har en radius ved hullets poler. Til syvende og sist stiger den frigjorte termiske energien til overflaten av planeten gjennom strømmer av varm materie dannet på grunn av virkningen av Archimedes-styrken. Rett nær planeten sendes det ut energi i form av røntgenstråler som kommer fra det varme plasmaet. Den resulterende gasskyen som omgir planeten er ikke gjennomsiktig for røntgenstråling og energi går ut i verdensrommet fra overflaten av skyen (fotosfæren) i form av lysstråling. Beregningene utført i arbeidet viste at de observerte totale energiene til lysutslipp fra supernovaer tilsvarer planetmasser på 0,6 – 6 jordmasser. I dette tilfellet er den beregnede strålingseffekten til en "planetarisk" supernova under maksimal lysstyrke 10 36 − 10 37 W, og tiden for å nå maksimal lysstyrke er omtrent 20 dager. Resultatene som ble oppnådd samsvarer med de faktisk observerte egenskapene til supernovaer.

Stikkord: svart hull, supernova, kosmisk nøytrinofluks, gammastråleutbrudd, planetarisk magnetfelt, nøytronvæske, stjerneeksplosjon, nøytronstjerne, hvit dverg, jernmeteoritter, kondruldannelse, teori om panspermia, evolusjon av biosfærer.

Fenomenet med en supernova er at en praktisk talt punktkilde for lysstråling plutselig dukker opp i en galakse, hvis lysstyrke, når den når sin maksimale lysstyrke, kan overstige , og den totale energien til lysstråling som frigjøres i løpet av glødetiden er . Noen ganger viser lysstyrken til en supernova seg å være sammenlignbar med den integrerte lysstyrken til hele galaksen den er observert i. Supernovaen, som brøt ut i 1054 i vår galakse i stjernebildet Tyren og ble observert av kinesiske og japanske astronomer, var synlig selv på dagtid.

Supernovaer, i henhold til noen av deres funksjoner, til en første tilnærming, er delt inn i to typer. Type I supernovaer danner en ganske homogen gruppe objekter basert på formen på lyskurven deres. En karakteristisk kurve er vist i fig. 1. Lyskurvene til type II supernovaer er noe mer varierte. Deres maksimum er i gjennomsnitt noe smalere, og nedgangen av kurven i sluttfasen kan forekomme mer bratt. Type II supernovaer finnes hovedsakelig i spiralgalakser. .

Ris. 1. Lyskurve av en type I supernova.

Type I-supernovaer bryter ut i alle typer galakser - spiralformede, elliptiske, uregelmessige, og er assosiert med normale stjerner med en masse i størrelsesorden av solen. Men som nevnt i, bør slike stjerner ikke eksplodere. På det siste stadiet av utviklingen blir en slik stjerne kort til en rød gigant. Deretter kaster den skallet for å danne en planetarisk tåke, og i stedet for stjernen forblir heliumkjernen i form av en hvit dverg. Hvert år dannes det flere planetariske tåker i galaksen vår, og bare omtrent en gang hvert 100. år eksploderer en Type I supernova.

Forsøk på å forklare supernovafenomenet som et resultat av eksplosjonen av en stjerne møter visse vanskeligheter. For eksempel, i supernovaer varer den maksimale lysstyrken omtrent 1-2 dager, mens det ifølge beregninger av V.S. Imshennik. og Nadezhina D.K. Når hovedsekvensstjerner eksploderer, bør maksimal lysstyrke ikke vare mer enn 20 minutter. I tillegg viste den beregnede maksimale lysstyrken seg å være hundrevis av ganger mindre enn den observerte.

På det nåværende forskningsstadiet bygges modeller av eksploderende stjerner ved hjelp av de kraftigste datamaskinene. Det har imidlertid ennå ikke vært mulig å konstruere en modell der den gradvise utviklingen av en stjerne ville føre til generering av supernovafenomenet. Noen ganger når man bygger en slik modell i sentral del Eksplosjonsenergi tilføres kunstig til stjernen, hvoretter prosessen med utvidelse og oppvarming av stjerneskallet analyseres.

En massiv stjerne skulle begynne å trekke seg sammen (kollapse) katastrofalt etter å ha brukt opp alle reservene av kjernefysiske energikilder. Som et resultat kan det dannes en nøytronstjerne i midten. På 30-tallet av forrige århundre antydet Baade og Zwicky at prosessen med dannelsen av en nøytronstjerne eksternt kan se ut som en supernovaeksplosjon. Faktisk, under dannelsen av en nøytronstjerne, frigjøres mye energi, fordi gravitasjonsenergi er i orden . Så, med radiusen til den resulterende nøytronstjernen og massen , hvor er massen til solen, er gravitasjonsenergien . Men denne energien frigjøres hovedsakelig i form av nøytrinoer, snarere enn i form av fotoner og høyenergipartikler, slik Baade og Zwicky opprinnelig antok. I indre deler nøytronstjerne, hvor tettheten er større enn den gjennomsnittlige frie banen til nøytrinoen er kun radiusen til nøytronstjernen, dvs. . Derfor diffunderer nøytrinoer sakte til overflaten og kan ikke kaste stjernens konvolutt.

Når man konstruerer supernovamodeller basert på kollaps av stjerner, er spørsmålet fortsatt uklart om kollaps, dvs. En "eksplosjon" rettet inne i stjernen vil bli til en eksplosjon rettet ut i verdensrommet. Til tross for den sterkt økte datakraften til datamaskiner, fører simuleringer av kollapsen av en massiv stjerne alltid til det samme resultatet: ingen eksplosjon skjer. Gravitasjonskrefter beseirer alltid kreftene rettet fra stjernen og bare en "stille kollaps" observeres. Som nevnt i "... ingen av de eksisterende modellene reproduserer hele komplekset av fenomener knyttet til en supernovaeksplosjon og inneholder forenklinger."

Når det gjelder supernovaer av type I, er det antatt at de er konsekvensen av kollapsen til en nøytronstjerne til en kompakt heliumstjerne til en hvit dverg hvis masse har overskredet (Chandrasekhar-grensen). Hvis en hvit dverg er en del av et nært binært system, kan årsaken til økningen i massen være akkresjonen av materie som strømmer fra følgestjernen. I dette tilfellet blir akkresjonsskiven en kilde til røntgenstråling. Imidlertid viste målinger av røntgenbakgrunnen fra elliptiske galakser gjort ved bruk av Chandra orbitalobservatoriet at den observerte røntgenfluksen er 30-50 ganger mindre enn forventet. Derfor, ifølge forfatterne av studien, Gilfanov og Bogdan, indikerer dette til fordel for hypotesen om opprinnelsen til supernovaer basert på sammenslåingen av to hvite dverger med dannelsen av en masse på mer enn . Men få nære par hvite dverger er kjent, og det er uklart hvor utbredt de er.

I forbindelse med de eksisterende vanskelighetene med å forklare supernovaer med den ytre manifestasjonen av eksploderende eller kollapsende stjerner, er det av interesse å betrakte fenomenet en supernova som en prosess for absorpsjon av en planet av et lite svart hull. Dette hullet kan lages kunstig på planeten, eller det kan komme inn på planeten fra verdensrommet.

Som kjent er et svart hull preget av en viss kritisk radius oppnådd av Schwarzschild basert på ligningene til den generelle relativitetsteorien (GTR):

Hvor er gravitasjonskonstanten, lysets hastighet, massen til det sorte hullet. Overflaten som avgrenser et område av rommet med en radius kalles hendelseshorisonten. En partikkel som befinner seg i hendelseshorisonten har ikke mulighet til å gå til "uendelighet", fordi når den overvinner gravitasjonsfeltet, sløser den energien fullstendig.

Fra løsningene av de generelle relativitetsligningene følger det at i sentrum av det sorte hullet må det være en singularitet i rom-tid-metrikken (singularitet). Når det gjelder et Schwarzschild sort hull, er det et punkt med en uendelig stor tetthet av materie.

Hvis et sort hull kommer i kontakt med materie, begynner det å absorbere det og øke massen til alt av materie, for eksempel en planet, trekkes inn i hullet.

Mikroskopiske sorte hull kan dannes direkte på en planet, for eksempel som et resultat av akseleratoreksperimenter der høyenergipartikler kolliderer. Ifølge Hawkings teori skulle et mikroskopisk sort hull i et vakuum fordampe nesten umiddelbart. Imidlertid er det ingen eksperimentelle resultater ennå for å bekrefte disse teoretiske konklusjonene. Egenskapene til slike hull funnet i materie er heller ikke studert. Her kan de tiltrekke seg materie til seg selv og omgi seg med et skall av supertett materie. Det er mulig at det sorte hullet ikke fordamper, men gradvis øker massen. Sorte hull kan komme inn i materie, for eksempel når en stråle av akselererte partikler påvirker strukturelementene til en akselerator eller et spesielt mål. Det er også mulig at i et vakuum lever mikroskopiske sorte hull lenge nok til å fly fra kollisjonspunktet for strålene til veggen i akseleratorkammeret. Etter at hull kommer inn i stoffet, legger de seg gravitasjonsmessig mot midten av planeten.

Hastigheten som materie faller inn i et sort hull ved hendelseshorisonten er begrenset av lysets hastighet, så hastigheten som materie absorberes med er proporsjonal med overflaten til hullet. På grunn av det lille overflatearealet er veksttiden til et enkelt mikroskopisk sort hull med en masse i størrelsesorden Planck-massen opp til farlige dimensjoner veldig store og mange ganger større enn planetenes alder. Imidlertid kan mange slike hull produseres, og når de når sentrum av planeten, kan de smelte sammen til ett mer massivt hull, som kan utgjøre en fare for planeten. La det i utgangspunktet være separat eksisterende sorte hull og hver av dem har et overflateareal og masse. Tar man hensyn til (1), er deres totale overflateareal lik . Etter at N hull har slått sammen til ett, er overflatearealet til det totale hullet lik . Det kan sees at i det første tilfellet, og i det andre, følgelig øker absorpsjonshastigheten av stoffet mange ganger. I sentrum av planeten er det praktisk talt et punktområde der tyngdeakselerasjonen er null. Alle sorte hull samler seg gradvis i dette området, og de smelter sammen på grunn av gjensidig tiltrekning.

Det kan dannes mikroskopiske sorte hull og naturlig når planeten blir bombardert av kosmiske stråler. Det kan antas at på et eller annet stadium av utviklingen produserer sivilisasjoner sorte hull med en total masse mange ganger større enn massen deres dannet på grunn av handlingen kosmiske stråler. Som et resultat fører veksten av et hull i midten av planeten til at dens eksistens opphører. Et sort hull med betydelig masse kan skapes på en planet med det formål å generere energi i en enkelt reaktor. Prosjekter for slike enheter er allerede diskutert. Det er også en viss sannsynlighet for en slik hendelse når et tilstrekkelig massivt svart hull treffer planeten fra det omkringliggende ytre rom.

Du kan prøve å finne energifrigjøringsprosesser i rommet som tilsvarer absorpsjonen av en planet av et sort hull. Hvis slike prosesser faktisk finner sted, kan dette, spesielt, indirekte indikere eksistensen av andre sivilisasjoner.

For å beskrive effekter i nærheten av et sort hull er det i noen tilfeller tilstrekkelig å bruke en tilnærming basert på Newtonsk teori. Spesielt Newtonske tilnærminger ble vellykket brukt av Shakura og Sunyaev, samt Pringle og Rees, for å konstruere en modell av materieakkresjon ved et svart hull.

Vi vil utvide teorien til et slikt område i rommet nær hullet, når hastigheten på fallende stoff er nær lysets hastighet, men likevel skiller seg så mye fra den at ikke-relativistiske tilnærminger fører til riktige vurderinger fysiske mengder. For ikke å ta hensyn til effekten av tidsdilatasjon i et sterkt gravitasjonsfelt, vil vi vurdere prosessen med å falle materie i det medfølgende koordinatsystemet.

Hvis et testlegeme med masse kastes vertikalt oppover fra overflaten til et legeme med masse og radius, kan "flukthastigheten" bli funnet fra likheten mellom potensiell og kinetisk energi

Herfra får vi kroppens radius, som sammenfaller med radius (1) oppnådd på grunnlag av generell relativitet. Fra (2) følger det at i den newtonske tilnærmingen er gravitasjonspotensialet til et sort hull

De. Alle sorte hull har det samme potensialet.

Det skal bemerkes at det ikke er noen enkelt definisjon av et sort hull ennå. Hvis vi går ut fra Laplaces definisjon av et sort hull som et usynlig objekt, betyr det i en av tolkningene at etter å ha passert en forskjell i gravitasjonspotensialer, har fotonenergien og dens frekvens en tendens til null. Videre antas det at fotonet har en gravitasjonsmasse og deretter fra likheten det følger at det sorte hullet bør tildeles et gravitasjonspotensial. Siden vi videre vurderer prosessen med at materie faller ned i et hull, vil vi gå ut fra det faktum at, i samsvar med (3), når du bruker den Newtonske tilnærmingen, er gravitasjonspotensialet til hullet . Dette betyr at i prosessen med fritt fall inn i et sort hull med en viss masse M, arbeides det i gravitasjonsfeltet

Som går inn kinetisk energi og fallhastigheten nær hendelseshorisonten nærmer seg lysets hastighet. Noe av denne energien kan omdannes til stråling. Ved en gitt akkresjonshastighet (masseøkning) bestemmes kraften til elektromagnetisk stråling av det velkjente uttrykket:

Hvor er koeffisienten som karakteriserer effektiviteten ved å konvertere gravitasjonsenergi til elektromagnetisk energi. Ved å bruke denne koeffisienten kan forskjellen i hullets gravitasjonspotensiale ved bruk av forskjellige tilnærminger også tas i betraktning.

Det er kjent at for et ikke-roterende Schwarzschild svart hull med et sfærisk symmetrisk innfall av materie. Tilstedeværelsen av et magnetisk felt i liten skala nær en stjerne øker betraktelig koeffisienten for konvertering av gravitasjonsenergi (4) til stråling ( . En betydelig frigjøring av energi nær et Schwarzschild sort hull skjer også i akkresjonsskiven, hvor gass beveger seg langs nesten Kepler-baner med forskjellige vinkelhastigheter. Mellom gassområder med forskjellige avstander oppstår viskøs friksjon, og gassen mister orbital energi, beveger seg til en lavere bane og nærmer seg det sorte hullet. Gassen, oppvarmet på grunn av viskøs friksjon, blir en kilde til elektromagnetisk ( Den mest intense strålingen skjer fra den nedre kanten av skiven, hvor temperaturen på gassen er høyest akkresjonsskiver er preget av en gravitasjo.

Kerr fikk en løsning på de generelle relativitetsligningene for et sort hull som roterer i vakuum. Et Kerr-svart hull involverer det omkringliggende rommet i rotasjon (Lense-Thirring-effekt). Når den roterer med maksimal lyshastighet, oppnås den høyeste koeffisienten for konvertering av gravitasjonsenergi. Så i akkresjonsdisken, dvs. Opptil 42 % av massen av fallende stoff omdannes til stråling. Når det gjelder et Kerr-hull, blir energien fra rotasjonen omdannet til strålingsenergi.

Dermed kan sorte hull, under visse forhold, meget effektivt konvertere gravitasjonsenergien til massen som faller inn i dem til elektromagnetisk stråling. Til sammenligning: under termonukleære reaksjoner på solen eller under en eksplosjon hydrogenbombe.

Forfatterens beregninger viser at når en planet med et magnetfelt absorberes av et sort hull, i samsvar med loven om bevaring av magnetisk fluks, vil det dannes et supersterkt dipolmagnetisk felt ved hullet. Noen feltlinjer ved polene over hendelseshorisonten blir knekket (fig. 2). I området for denne knekken opplever et ledende stoff som faller inn i et sort hull, og endrer bevegelsesretningen brått, en stor akselerasjon, omtrent det samme som om stoffet kolliderte med en fast overflate. Som et resultat av dette kan en betydelig del av energien (4) omdannes til termisk energi og til slutt stråle ut i det omkringliggende rommet.

Spesielt taler følgende foreløpige vurdering til fordel for den "planetariske" opprinnelsen til supernovaer. La da, i samsvar med (5), fra planetens masse (eller fra kinetisk energi (4)) omdannes til ekstern stråling. Dette betyr at den observerte energien til supernova-lysutslipp fra forholdet vil tilsvare massene til planetene, hvor er jordens masse. Følgelig vil på rekkevidden av massene til planetene være . Vi ser at gitt verdiene, har rekkevidden av massene til planetene ganske akseptable verdier for eksistensen av liv. Samtidig ser ikke den gode gjensidige samsvar mellom massene av beboelige planeter og energiene til supernovastråling ut til å være tilfeldig. Dette antyder at i det minste noen typer supernovaer er av "planetarisk" opprinnelse. Estimatene ovenfor viser at vi i etterfølgende beregninger kan bruke koeffisienten.

Vi kan utføre noen andre beregninger som bekrefter hypotesen vår. Figur 1 viser at lyskurven til en type I supernova når sitt maksimum ca. 25 dager fra starten av observasjonen av utbruddet. Videre vil vi i dette arbeidet oppnå tidspunktet for å nå maksimal lysstyrke ved beregning, og også beregne strålingskraften til supernovaen.

Siden hastigheten på materie som strømmer inn i et lite svart hull er begrenset av lysets hastighet, forlenges prosessen med absorpsjon av en planet av et svart hull i tid. Det er kjent fra stjernefysikken at den siste stabile konfigurasjonen av en stjerne foran et sort hull er en nøytronstjerne, hvis stabilitet sikres av trykket fra en degenerert fermiongass som hovedsakelig består av nøytroner. Følgelig, nær hendelseshorisonten til vårt kompakte sorte hull som ligger inne på planeten, vil det svært komprimerte stoffet på planeten være en nøytronvæske. Dessuten, som forfatterens estimater har vist, med en lik hullmasse, er tykkelsen på laget av nøytroner over hendelseshorisonten omtrent 24 mm. La oss nå vurdere prosessen med nøytronvæske som strømmer inn i et objekt med små dimensjoner. Med (4) i betraktning, beregner vi først mulig temperatur fallende materie nær hendelseshorisonten fra relasjonen

Hvor er Boltzmanns konstant, hvilemassen til nøytronet. Fra (6) finner vi nøytrontemperaturen. Dette stemmer godt overens med resultatene Shvartsman har oppnådd. Med tanke på prosessen med fritt fall av gass i et sort hull, kom han til den konklusjon at temperaturen oppnådd under prosessen med adiabatisk kompresjon tilsvarer i størrelsesorden den kinetiske energien til fallet og kan utgjøre .

For at den kinetiske energien til den fallende nøytronvæsken skal omdannes til termisk energi, må stoffet nær hullet oppleve en stor akselerasjon. Som allerede nevnt, i vårt tilfelle, kan det oppstå på grunn av magnetfeltets spesielle struktur nær hendelseshorisonten, hvor feltlinjene opplever et skarpt brudd (fig. 2).

Det er av interesse å anslå den virkelige størrelsen på hullets magnetfelt. Som kjent har jorden et betydelig dipolmagnetisk felt. Ved planetens poler er induksjonsvektoren rettet vertikalt og har en modul, mens det magnetiske momentet til dipolen er . I solsystemet har Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun også sterke magnetfelt. Langsomt roterende Venus (rotasjonsperiode 243 dager), lik jorden i størrelse og indre struktur, har ikke sitt eget magnetfelt. Tilsynelatende, for ganske store og raskt roterende planeter, er eksistensen av et dipolmagnetisk felt et vanlig fenomen. I følge eksisterende ideer dannes jordens magnetfelt på grunn av strømmen av elektriske strømmer i en sterkt ledende kjerne. Ifølge tilgjengelige forskningsresultater har jorden en solid indre kjerne med en radius på , bestående av rene metaller (jern med innblanding av nikkel). Det er også en flytende ytre kjerne, som antagelig er sammensatt av jern blandet med ikke-metaller (svovel eller silisium). Den ytre kjernen begynner på en dybde på ca. I følge noen beregninger er sonen der hovedkildene til magnetfeltet er plassert i en avstand fra planetens sentrum, her er jordens gjennomsnittlige radius. Konduktiviteten til jordens kjerne er slik at under strømmen av materie blir magnetfeltet ført bort av materien praktisk talt uten å skli (fenomenet "frosset inn").

Et sort hull er et ekstremt tett objekt, så etter en tid vil det synke ned i de dype delene av planeten og nå sentrum, hvor det kan smelte sammen med andre hull. Siden et voksende sort hull arver vinkelmomentet til planeten, vil rotasjonsaksene til begge legemer være parallelle (vi neglisjerer rotasjonen av hullet i denne artikkelen). Med dette arrangementet, på grunn av "frozen-in"-effekten, blir magnetfeltet under kollapsprosessen trukket mot det sorte hullet jevnt, fra alle sider, og det vil danne sitt eget dipolmagnetiske felt med poler på rotasjonsaksen ( teorien tillater at det sorte hullet har en magnetisk ladning). I teorien refererer en magnetisk ladning til en av de magnetiske polene. Nøytronvæsken som omgir det sorte hullet bør også "fryse" magnetfeltet på grunn av dets høye ledningsevne. Således, ifølge beregningene til Harrison og Wheeler i nøytronstjerner ganske mange strømbærere, konsentrasjonene av elektroner, protoner og nøytroner er korrelert som . Ved bruk av moderne metoder Observasjoner har fastslått at nøytronstjerner inneholder dipolmagnetiske felt med induksjon. Det er generelt akseptert at disse feltene er arvet fra forgjengerstjerner under kollaps, på grunn av "innfrysing"-effekten.

Muligheten for at sorte hull har sitt eget magnetfelt bekreftes faktisk av observasjoner gjort ved hjelp av Ibis-teleskopet, som er installert på European Space Agency (ESA) Integral-satellitt. Studier av romobjektet Cygnus X-1, som er en av kandidatene til tittelen et sort hull, har avslørt polariseringen av stråling som kommer fra et område med en radius rundt dette objektet. I følge forfatterne av studien er den observerte polarisasjonen en konsekvens av tilstedeværelsen av dette sorte hullets eget magnetfelt.

Etter å ha studert 76 supermassive sorte hull i sentrum av galakser, har forskere fra U.S. National Laboratory. Department of Energy Lawrence Berkeley National Laboratory og Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn kom til konklusjonen at de har supersterke magnetiske felt, som i styrke kan sammenlignes med tyngdekraftens effekt på materie nær hendelseshorisonten.

Fenomenet "innfrosset" fører til det faktum at under kollapsen av planetens kjerne, blir dets dipolmagnetiske felt gradvis konsentrert nær det sorte hullet i form av en kompakt dipol med poler plassert på rotasjonsaksen. Når feltet dannes, er loven om bevaring av magnetisk fluks oppfylt:

Hvor er den gjennomsnittlige magnetfeltinduksjonen i planetens kjerne, tverrsnittsarealet til kjerneområdet der hovedfeltet genereres, magnetfeltinduksjonen ved polen til det sorte hullet, det effektive området til det magnetiske polen til det sorte hullet. Ved å bruke de tilsvarende arealeradiene kan likhet (7) skrives om som

Basert på eksisterende beregninger kan vi anta at . Det er vanligvis akseptert av geofysikere at den gjennomsnittlige feltinduksjonen i kjernen . I følge (1), med masse ville radien til det sorte hullet være . Derfor kan vi akseptere radien til den magnetiske polen til hullet (vi vil få omtrent samme verdi av radien senere på en uavhengig måte). Som et resultat får vi et estimat av magnetfeltinduksjonen ved hullets poler. Dette feltet er omtrent en million ganger større enn feltet ved polene til nøytronstjerner. I dette tilfellet, i umiddelbar nærhet av det sorte hullet, er feltstyrken noe mindre, fordi Dipolfeltet endres i henhold til loven når radialkoordinaten endres.

Det er også av interesse å estimere den volumetriske energitettheten til magnetfeltet nær et sort hull fra den kjente sammenhengen:

Hvor er den magnetiske konstanten? Det er lett å regne ut at nær polene ved , . Vi må sammenligne den resulterende verdien med den volumetriske tettheten til den kinetiske energien til det innstrømmende stoffet

Hvor, men først må vi bestemme tettheten av materie.

Det er kjent at nær sentrum av en begrensende nøytronstjerne når tettheten til nøytronvæsken sin maksimale verdi ved en stjerneradius i størrelsesorden 10 km og massen opp til 2,5 solenergi (Oppenheimer–Volkov-grensen). Med ytterligere vekst av massen til nøytronstjernen (), er trykket til fermiongassen ikke lenger i stand til å begrense trykkøkningen forårsaket av tyngdekraften og et sort hull begynner å vokse i sentrum. Et sort hull som vokser inne i en planet med sin gravitasjon, bør derfor skape et trykk nær seg selv omtrent lik trykket i sentrum av den ultimate nøytronstjernen; følgelig bør stoffet ha en tetthet på ca.

Erstatter tettheten til uttrykk (10). , får vi et estimat av den volumetriske tettheten til den kinetiske energien til nøytronvæsken. Det er mer enn en størrelsesorden mindre enn den tidligere beregnede volumetriske energitettheten (9) til magnetfeltet. Derfor vil betingelsen være oppfylt i nærheten av det sorte hullet. Det er kjent at et sterkt magnetfelt har en betydelig effekt på prosessen med akkresjon av ledende materiale. Når et magnetfelt hindrer bevegelse av et ledende stoff over feltlinjene. Bevegelsen av materie blir mulig nesten bare i retning av magnetfeltet. Når man prøver å bringe magnetfeltlinjene nærmere hverandre, oppstår det et mottrykk, og når man prøver å bøye dem er trykket dobbelt så mye: . I en retning vinkelrett på feltet kan materie bare lekke ut veldig sakte. Som et resultat beveger materie seg nesten utelukkende langs feltlinjene mot de magnetiske polene og strømmer her inn i stjernen i form av to smale bekker. Spesielt når det gjelder nøytronstjerner, fører dette til dannelsen av to varme flekker ved de magnetiske polene og til utseendet til røntgenpulsareffekten. .

Ved tettheter over er Fermi-energien til nukleoner allerede så høy at "gassen" som dannes av dem faktisk oppfører seg som stråling. Trykk og tetthet bestemmes i stor grad av masseekvivalenten til den kinetiske energien til partikler og den samme forbindelsen eksisterer mellom dem som i tilfellet med en fotongass: .

Viktig rolle i dannelsen av smale strømmer av materie nær stjernens poler, vil Bernoulli-effekten spille en rolle, som, som kjent, fører til at i en væskestrøm som beveger seg med en hastighet, synker trykket med en mengde (i vårt tilfelle). Trykket i en væske i hvile, som nevnt ovenfor, er lik . Man kan se at på grunn av Bernoulli-effekten avtar trykket i strømmen betydelig. Dette kompenseres av trykket fra magnetfeltet, som er rettet på en slik måte at det hindrer feltlinjene i å nærme seg hverandre. Som et resultat blir magnetfeltet komprimert til en smal sylinder (rør) og fungerer som en slags leder for strømmen av ledende væske. Siden stoffet inne i røret er i fritt fall, er det hydrostatiske trykket til væskekolonnen i røret null. Trykk virker bare fra siden av stoffet som omgir røret. I dette tilfellet er det en sammenheng mellom trykk:

hvor er magnetfeltinduksjonen i røret, trykket utenfor røret. Vi antok at dette presset var likt. Som et resultat oppnår vi fra (11) likheten:

Derfor kl feltinduksjon inne i røret. Tidligere, basert på bevaringen av den magnetiske fluksen til en planet som ligner på Jorden, oppnådde vi uavhengig fra (8) at feltinduksjonen ved polene til et sort hull er . Sammenfallet av størrelsesordenene til feltene antyder at planetens virkelige felt er ganske tilstrekkelig for dannelse av magnetiske rør ved hullets poler med et felt som tilfredsstiller (11) og smale strømmer av materie inneholdt i dem, og denne tilfeldigheten ser ikke ut til å være tilfeldig.

Det supersterke magnetfeltet nær et sort hull har en høy tetthet, som kan finnes fra relasjonen. Med verdien av feltinduksjonen ved polene beregnet ovenfor, får vi og følgelig . Det kan sees at magnetfeltet ved polene har omtrent samme tetthet som den omkringliggende nøytronvæsken.

La oss dvele mer detaljert på årsaken til dannelsen av to varme flekker ved polene til et svart hull. Som allerede nevnt, kan det bestå av en spesifikk struktur av magnetfeltet i den nedre delen av rørene. Denne strukturen er dannet på grunn av at planetens magnetfeltlinjer nærmer seg det sorte hullet i forskjellige områder med forskjellige hastigheter. La oss forestille oss at i utgangspunktet er magnetfeltlinjene til planeten i en avstand fra hullet rettlinjede og parallelle med hullets rotasjonsakse (fig. 2). I dette tilfellet har magnetfeltet til hullet allerede nådd en slik størrelse at fallet av materie skjer hovedsakelig i området av polene. Derfor vil feltlinjen under vurdering, frosset inn i saken, nærme seg hullet raskere i polområdet enn i ekvatorialområdet. Som et resultat dannes en magnetisk feltstruktur ved det sorte hullet slik at en del av feltlinjene ved bunnen av magnetrøret, nær hendelseshorisonten, opplever en bøyning nesten i en vinkel og feltlinjene divergerer deretter til sidene av røret, går rundt hullet. Siden magnetfeltet hindrer bevegelsen av et ledende stoff over kraftlinjene, i området der de bryter, endrer det fallende stoffet brått bevegelsesretningen og opplever en stor akselerasjon, omtrent den samme som om den hadde kollidert med en solid overflate. På grunn av dette blir en betydelig del av den kinetiske energien (4) omdannet til termisk energi og det dannes kompakte varmepunkter ved polene, hvis diameter er omtrent lik diameteren til magnetrøret. Årsaken til frigjøring av varme, spesielt, kan være sterk elektromagnetisk stråling fra ladede partikler som beveger seg med høy akselerasjon, samt utseendet av turbulens i bevegelsen av materie.

Ris. 2. Skjema for dannelsen av magnetfeltet til et sort hull (sfære) ved gradvis å fange planetens magnetfelt. Korte piler viser strømningsretningen til et ledende stoff som fører med seg et magnetfelt.

Nøytrinostråling vil ha stor betydning i overføringen av termisk energi fra det varme punktet til det omkringliggende stoffet. Ved temperaturer over dette øker kraften til nøytrinostråling raskt. Så, i den sentrale delen av en nydannet nøytronstjerne, blir nøytrinoenergi omdannet til termisk energi hentet fra gravitasjonsenergi.

La oss estimere nøytrinoen betyr fri vei. Størrelsesordenen til tverrsnittet for svak interaksjon er , hvor er den karakteristiske energien til prosessen. Her , Fermi konstant. I beregninger er det praktisk å uttrykke partikkelenergien i MeV. Karakteristisk energi til partikler i hot spot-regionen. I vårt tilfelle, på energi , herfra . Nøytrino betyr fri bane, hvor er konsentrasjonen av partikler i mediet som nøytrinoer beveger seg gjennom. La oss anta at mediet består av bare nukleoner, så , hvor er resten av nukleonet, et relativistisk tillegg til massen til nukleonet. Som et resultat finner vi at når nøytrino betyr fri vei. På grunn av det faktum at nøytrinoer beveger seg med lysets hastighet, forlater termisk energi raskt hot spot utenfor magnetrøret og materialet varmes opp over hendelseshorisonten innenfor en radius lik . Utenfor røret, på grunn av tilstedeværelsen av en tverrgående komponent av magnetfeltet, er hastigheten på fallende stoff veldig lav. Dette "sparer" mesteparten av den termiske energien fra å falle ned i hullet. Det oppvarmede og derfor mindre tette stoffet utenfor røret begynner umiddelbart å flyte opp på grunn av virkningen av Arkimedes-kraften, og en strøm av varmt stoff i motsatt retning vises sannsynligvis langs ytterkanten av magnetrøret. Det flytende stoffet ekspanderer og avkjøles, og dette reduserer tap på grunn av nøytrinostråling inn i det ytre rom. Den høye termiske ledningsevnen til nøytronvæsken, der partikler beveger seg med relativistiske hastigheter, vil også ha stor betydning for forplantningen av varme. Det skal bemerkes at hvis det var mange ganger større, ville en betydelig del av energien som frigjøres på stedet i form av nøytrinoer fritt gå ut i rommet, og følgelig ville oppvarmingen av det omkringliggende materialet være mindre effektivt. Tvert imot, hvis det var mye mindre enn radiusen til røret, ville en betydelig del av den frigjorte varmen falle inn i det sorte hullet. Men det har nettopp betydningen at hullet blir til en effektiv omformer av gravitasjonsenergi (4) til termisk energi.

Den flytende gass-"boblen", økende i størrelse, skaper et stort overtrykk inne i planeten, som til slutt fører til utseendet til indre kjerne og mantelbrudd og til utslipp av stråler av varme gasser fra planeten. Individuelle kropper kan kastes ut fra planeten av gasser og falle tilbake på overflaten. Overflaten til disse kroppene kan være veldig varm og fordampe, og sendes ut i det optiske området og røntgenområdet. På grunn av lav varmeledningsevne steiner termisk energi trenger sakte inn i de indre delene av legemer og deres fordampning skjer bare fra overflaten, så den største av dem kan eksistere i ganske lang tid og avgi energi i form av stråling. Følgende faktum gir en ide om hastigheten på varmepenetrering i steinprøver. Den karakteristiske tiden for temperaturutjevning mellom overflatene til et flatt berglag med en tykkelse proporsjonal med . Så, for en dag, og for et år. På grunn av kontinuerlig utslipp av varmt materiale fra planetens tarmer, kan temperaturen på overflaten opprettholdes i lang tid kl. høy level. Beregninger har vist at for å sikre den observerte maksimale lysstyrken til en supernova, bør denne temperaturen være rundt 14 millioner grader. Hoveddelen av planetens volum kan forbli relativt kaldt i ganske lang tid.

I samsvar med (4) vil energien til fotoner i hot spot-området være i størrelsesorden halvparten av hvileenergien til nukleonet, og frekvensen til termiske strålingsfotoner vil være i gammastrålingsområdet. Hvis vi aksepterer at kinetisk energi (4) i de resulterende varmepunktene omdannes til termisk energi, tilsvarer dette verdien =0,4. I begynnelsen av artikkelen ble det vist at omtrentlig denne koeffisienten følger av de virkelige massene til planetene og de observerte energiene til den totale strålingen fra supernovaer. Etter å ha nådd planetens overflate, går den termiske energien fra flekkene til slutt til "uendelig" i form av stråling. Som allerede nevnt, kan stråler av varm gass som bryter gjennom planetens kropp og unnslipper ut i det omkringliggende rommet ha stor betydning for overføringen av varme fra et sort hull til planetens overflate. Disse gassene skyter også ut varme steinstykker på planetens overflate. Som et resultat vil den totale strålingsfluksen som kommer fra overflaten av planeten være lik fluksen av stråling som kommer fra varme flekker. En observatør som befinner seg rett i nærheten av stedet kan beregne det effektive området til flekkene basert på det kjente forholdet:

Hvor er den totale strålingskraften til to flekker, det totale arealet av flekkene, Stefan-Boltzmann-konstanten og temperaturen til flekkene. Imidlertid må en observatør som befinner seg på "uendelig" også ta hensyn til effekten av tidsutvidelse når den beregner arealet av flekker.

Det er kjent at for en uendelig fjern observatør er tidsperioden større enn for en observatør som befinner seg i kort avstand fra hullet:

Du kan angi en betinget overgangskoeffisient fra ett referansesystem til et annet. Siden hot spot er lokalisert nær hendelseshorisonten, kan vi anta at det ligger i området , så fra (14) får vi området med tilsvarende verdier. For en fjernobservatør er strålingskraften til flekkene flere ganger mindre, fordi . La toppeffekten til supernovastrålingen registrert av en ekstern observatør være lik . Deretter, i samsvar med (13) og (14), i referanserammen assosiert med punktet, er toppstrålingseffekten til flekkene . Følgelig, for områdene med flekker når vi går fra en ekstern referanseramme til en kommende ramme, får vi .

Den typiske strålingskraften til en supernova ved maksimal lysstyrke kan bli funnet ved å bruke dataene fra tabell 1, publisert i arbeidet og reflekterer fysiske egenskaper 22 ekstragalaktiske supernovaer. Fra tabell 1 er det klart at av de 22 ekstragalaktiske supernovaene som presenteres, danner 20 en ganske homogen gruppe objekter hvis lysstyrkestigetid har en gjennomsnittsverdi på 20,2 dager med et standardavvik . Supernovae 1961v og 1909a, som faller betydelig utenfor det generelle mønsteret, kan utelukkes fra vurdering. Av tabell 1 følger det at av de 20 gjenværende objektene, ved maksimal lysstyrke, har ett objekt en absolutt størrelse på –18, syv objekter –19, åtte objekter –20 og fire objekter –21. Solens absolutte bolometriske størrelse er lik strålingskraften. Forholdet mellom strålingsflukstettheter E og stjernestørrelser er kjent:

Når man beveger seg til absolutte stjernestørrelser, antas det at hvor er standardavstanden akseptert i astronomi, strålingskraften til stjernen. Dette gir oss et forhold mellom strålingskreftene til to objekter:

Hvor , . Følgelig tilsvarer de absolutte størrelsene til supernovaer gitt ovenfor: toppstrålingseffekter. For å estimere gjennomsnittsverdien, i dette tilfellet, er det tilrådelig å bruke medianen. Som et resultat får vi at i referanserammen assosiert med en ekstern observatør, er den gjennomsnittlige toppeffektverdien for en prøve på 20 supernovaer . Ved å bruke denne verdien, fra (13), finner vi at fra synspunktet til en ekstern observatør, er det totale arealet av to emitterende flekker . Imidlertid, for en observatør som befinner seg i nærheten av et punkt, den gjennomsnittlige strålingsstyrken og følgelig det totale arealet på to flekker. Spesielt når vi oppnår henholdsvis arealet av ett sted og dets radius, dvs. er ca 1 mm.

Tabell 1

Supernova-betegnelse	Type og klasse	Økningstid for lysstyrke, dager	Glans maksimalt, m		Mother Galaxy
Supernova-betegnelse	Type og klasse	Økningstid for lysstyrke, dager	Se min storhet	Absolutt verdi	Betegnelse, NGC	Type	Tilsynelatende størrelse, m
1885a	I.16	23	5	-19	224	Sb	4
1895b	I.7	18	8	-21	5253	S0	11
1972e	I.9	19	8	-21	5253	S0	11
1937c	I.11	21	8	-20	IC4182	Jeg	14
1954a	I.12	21	9	-21	4214	Jeg	10
1920a	I.5	16	11	-19	2608	SBc	13
1921c	I.6	17	11	-20	3184	Sc	10
1961h	I.8	19	11	-20	4564	E	12
1962m	II.4	20	11	-18	1313	SBc	11
1966j	I.5	16	11	-19	3198	Sc	11
1939b	I.17	24	12	-19	4621	E	11
1960f	I.8	19	11	-21	4496	Sc	13
1960r	I.8	19	12	-20	4382	S0	10
1961v	II.10	110	12	-18	1058	Sb	12
1963i	I.14	22	12	-19	4178	Sc	13
1971i	I.12	21	12	-19	5055	Sb	9
1974g	I.8	19	12	-19	4414	Sc	11
1909a	II.2	8	12	-18	5457	Sc	9
1979c	II.5	25	12	-20	4321	Sc	11
1980k	II.5	25	12	-20	6946	Sc	10
1980n	I.10	20	12	-20	1316	E	10
1981b	I.9	19	12	-20	4536	Sb	11

Estimatet som er oppnådd ovenfor stemmer godt overens med vår antagelse om at primærstrålingen kommer fra to kompakte varmepunkter plassert ved polene til et objekt med en radius på ca. 10 mm og er en annen bekreftelse på at vi mest sannsynlig har å gjøre med et sort hull som absorberer planet. Tidligere, basert på loven om bevaring av planetens magnetiske fluks (8), fant vi at når magnetfeltinduksjonen ved hullets poler vil være ca. . Samtidig følger det av (12) uavhengig at feltstyrken ved hullets poler vil være ca. . Dermed fører relasjoner (8), (12) og (13) til gjensidig konsistente resultater, som kan betraktes som et tegn på teoriens riktighet.

Av (12) følger det at magnetfeltinduksjonen i rørene ved polene til det sorte hullet er en konstant verdi. Derfor, med den gradvise absorpsjonen av planetens magnetiske fluks av det sorte hullet, oppstår økningen i den magnetiske fluksen i røret på grunn av en økning i tverrsnittsarealet. Dette fører til en proporsjonal økning i området til hot spot og, som et resultat, til en økning i supernovastrålingskraften, i samsvar med (13).

Den primære strålingen av solflekker, som er en strøm av gammastråler og nøytrinoer, varmer opp materie nær solflekkene, noe som får den til å også sende ut høyenergifotoner og nøytrinoer. Nøytrinoer har den største penetrerende kraften, men elektromagnetisk stråling, som sprer seg i materie, beveger seg gradvis bort fra det sorte hullet. I dette tilfellet opplever strålingen en kjent gravitasjonsrødforskyvning, som er en direkte konsekvens av tidsutvidelse:

hvor er bølgelengden nær det sorte hullet, i avstand fra sentrum, og bølgelengden ved "uendelig". Spesielt ved , rødforskyvning . I følge det eksisterende synspunktet er gravitasjonsrødforskyvning bare en konsekvens forskjellige hastigheter tidens gang i forskjellige punkter inhomogent gravitasjonsfelt. Energien til stråling (fotoner) endres ikke når den stiger i et gravitasjonsfelt. I vårt tilfelle betyr dette at en del av strålingsenergien i (13) vil bli bevart når vi beveger oss bort fra det sorte hullet. I samsvar med (14) konverteres tidsperioden til et lengre segment, som vil uttrykkes i en reduksjon i kraften til supernovastrålingen fra en ekstern observatørs synspunkt. Men samtidig vil varigheten av supernovagløden øke like mange ganger. Gravitasjonsrødforskyvningen endrer ikke den totale energien til stråling som kommer fra nærheten av det sorte hullet. Prosessen med å motta den av en ekstern observatør blir bare forlenget i tid med K ganger. Det som ble sagt om fotoner burde også være sant for gravitasjonsrødforskyvningen til nøytrinoer, som i likhet med fotoner har null hvilemasse og beveger seg med lysets hastighet.

Som allerede nevnt, vil det sorte hullet være plassert i den sentrale delen av planeten. I dette tilfellet er et hulrom fylt med gass med høyt trykk og høy temperatur mulig i nærheten. På et tidspunkt vil gasstrykket nå en kritisk grense og det vil dannes dype sprekker i planetens kropp, som gassen vil unnslippe. En eksplosiv utstøting av den første største delen av plasma med en temperatur kan generere et utbrudd av gammastråling (bølgelengde ). Slike utbrudd eksisterer faktisk, og deres nære forbindelse med supernovaer er oppdaget. Langt ut i verdensrommet, inkl. og utenfor planetsystemet til stjernen kan individuelle fragmenter og smeltede fragmenter av planetens dype substans også kastes ut, og deretter bli jern- og steinmeteoritter og asteroider. Etter dette vil utstrømningen av varm gass fortsette og en gassky vil begynne å dannes rundt planeten, som gradvis øker i størrelse.

I spektrene til type I supernovaer, etter å ha passert gjennom maksimal lysstyrke, oppdages mange linjer som overlapper hverandre, noe som skaper vanskeligheter med å identifisere dem. Men likevel ble noen linjer identifisert. De viste seg å være ioniserte atomer av Ca, Mg, Fe, Si, O, som er kjent for å være utbredt når det gjelder steinete planeter som Jorden. Det er karakteristisk at spekteret til type I supernovaer ikke inneholder hydrogen. Dette kan tale til fordel for en ikke-stjerne (planetarisk) opprinnelse til den primære gasskyen.

Forfatterens estimater viste at hvis omtrent planetens masse fordamper, blir gasskyen ugjennomsiktig for røntgenstråling. Denne strålingen kommer fra det sentrale området av skyen med en radius i størrelsesorden planetens radius og med en overflatetemperatur på omtrent 14 millioner Kelvin. Denne temperaturen følger av det kjente forholdet. Her, i samsvar med observasjonsdata, antas toppstrålingseffekten til en planetarisk supernova å være lik . Energi sendes ut i det ytre rom i det optiske området fra det ytre skallet til gasskyen (fotosfæren). Ved maksimal lysstyrke bør den beregnede radiusen til fotosfæren fra formelen ovenfor være omtrent 34 A.u. ved en overflatetemperatur kjent fra observasjoner.

Nå har vi kommet nær ved å beregne slike supernova-karakteristikker som strålingsstyrke og tid for å nå maksimal lysstyrke. Ovenfor kom vi til den konklusjonen at nøytronvæsken strømmer inn i det sorte hullet i form av to kjegler, som nær polene ser ut som smale stråler innelukket i magnetiske rør. I dette tilfellet, nær kontakten av røret med det sorte hullet, dannes et varmt punkt med en diameter som er omtrent lik diameteren på røret. I samsvar med dette, det totale elementære volumet ved bunnen av rørene

Hvor S er arealet av to hot spots, radiell koordinat. Følgelig er den elementære massen i rørene

Hvor er tettheten til det innstrømmende stoffet. La oss erstatte , hvor er den vertikale komponenten av materiens hastighet. Da er den elementære massen:

Fra (5) og (20) følger det at den totale strålingseffekten til to punkter i deres referanseramme

I beregninger med denne formelen kan vi anta at . I dette tilfellet er verdiene til andre parametere = 0,4, tettheten til stoffet rett over stedet , område på to flekker , hvor og K = 10. Som et resultat får vi . Nå, basert på den faktisk observerte gjennomsnittlige toppeffekten for lysutslipp fra supernovaer, på en uavhengig måte, vil vi finne emisjonskraften til flekkene. Det kan ses at det praktisk talt sammenfaller med den teoretiske verdien hentet fra (21). Merk at forholdet mellom og ikke er avhengig av K, fordi . En god overensstemmelse mellom verdiene kan betraktes som en sterk bekreftelse på teoriens riktighet. Det resulterende relativt lille avviket mellom potensene og spesielt kan forklares med en viss usikkerhet i slike parametere som og .

Det kan antas at planeten mister omtrent 30 % av massen til dannelsen av en varm gassky. I tillegg, ved = 0,4, går 40% av den gjenværende massen av planeten tapt i form av lysstråling. Dessuten, for de svakeste og kraftigste supernovaene, er de totale energiene til lysstråling . Når vi tar hensyn til begge disse massetapene, finner vi at rekkevidden av massene til de opprinnelige planetene er . Det er generelt akseptert at betingelsen for levedyktigheten til en planet krever at dens masse ikke kommer inn i regionen "Neptunes" med masser . Neptunene har supertette atmosfærer med vind med orkanstyrke og anses som uegnet for livets utvikling. Derfor tilsvarer den øvre verdien av massen til en bebodd planet fullt ut denne grensebetingelsen. Den lavere verdien av massen skiller seg ikke for mye fra jordens masse, så en slik planet er tilsynelatende i stand til å opprettholde en ganske tett atmosfære i lang tid og samtidig ha et magnetfelt som ligner på jordens størrelse. felt. Dermed bør den observerte gjennomsnittlige toppkraften til supernovaer tilsvare en planet med en masse på ca. Nå har vi alle de første dataene for å beregne tidspunktet for stigningen i supernovaens lysstyrke.

Når det sorte hullet vokser, øker den fangede magnetiske fluksen som passerer gjennom flekkene. Siden den magnetiske fluksinduksjonen i røret er , med en økning i den magnetiske fluksen gjennom rørets tverrsnitt, øker flekkarealet proporsjonalt, noe som igjen fører til en økning i supernovaens lysstyrke. Det ble lagt merke til at omtrent halvparten av lysenergien til en supernova frigjøres på stadiet med økende lysstyrke, og den andre halvparten på stadiet med nedgang av kurven. Spesielt dette kan sees i fig. 1. Etter å ha passert maksimumet, som varer 1-2 dager, faller lysstyrken raskt til stjernestørrelser, d.v.s. i tide. Deretter begynner en eksponentiell nedgang. Men nedgangen i lysstyrke i type I supernovaer er vanligvis mer enn 10 ganger lengre enn økningen i lysstyrke. I vår modell genereres all supernovaenergi fra gravitasjonsenergien (4) til det fallende stoffet. Det følger at i området der lysstyrken øker, absorberer det sorte hullet omtrent halvparten av planetens masse, og den andre halvdelen under nedgangsstadiet av kurven. Dette betyr at etter å ha fanget halvparten av planetens masse, fanger det sorte hullet nesten hele planetens magnetiske fluks, og tverrsnittsarealet til røret slutter å vokse. Siden hullets dipolmagnetiske felt (som planetene) opprettholdes av ringstrømmen, avtar den magnetiske fluksen med den gradvise dempningen av denne strømmen, og følgelig reduseres også tverrsnittsarealet til røret, noe som fører til til en reduksjon i lysstyrken til supernovaen. Ringstrømmen som omslutter røret kan, til en viss tilnærming, representeres som en torus med induktans L og aktiv motstand R. I en slik lukket krets skjer strømdempingen i henhold til den velkjente eksponentielle loven:

hvor er størrelsen på den opprinnelige strømmen (i vårt tilfelle ved ).

Det skal bemerkes at årsaken til frigjøring av energi i nedgangsområdet til supernova-lyskurven fortsatt er et uløst problem. Seksjonen av den jevne nedgangen av kurven (fig. 1) for type I supernovaer er preget av høy likhet. Strålingskraften under forfall er godt beskrevet av eksponentiell:

Hvor er dagene for alle type I supernovaer. Dette enkle forholdet varer til slutten av supernovaobservasjoner. En rekordvarighet av forfall på 700 dager ble observert i en supernova som brøt ut i galaksen NGC 5253 i 1972. For å forklare denne delen av kurven, i 1956, foreslo en gruppe amerikanske astronomer (Baade et al.) en hypotese som går ut på at frigjøring av energi i nedgangsdelen skjer på grunn av radioaktivt forfall av kjernene i California-254. isotop, hvis halveringstid er 55 dager, omtrent tilsvarende verdien av eksponenten . Dette krever imidlertid en urealistisk stor mengde av denne sjeldne isotopen. Det oppstår også vanskeligheter når du prøver å bruke radioaktiv isotop nikkel-56, som forfaller med en halveringstid på 6,1 dager, blir til radioaktivt kobolt-56, som forfaller med en halveringstid på 77 dager, og danner en stabil isotop jern-56. På denne forklaringsveien er et betydelig problem fraværet av sterke linjer av ionisert kobolt i spektrene til type I supernovaer etter å ha passert gjennom maksimal lysstyrke.

I vår modell er den eksponentielle reduksjonen i supernovastrålingseffekten forklart av den eksponentielle reduksjonen i verdien av ringstrømmen (22), fordi . Hvori dager. Det konvekse snittet av kurven i fig. 1 (angitt med bokstaven ) kan tolkes som følger. Ved maksimal lysstyrke fortsetter planetens magnetiske fluks å bli fanget av det sorte hullet, men økningen i magnetisk fluks er allerede lik tapet på grunn av dempningen av ringstrømmen. Når den konvekse delen av kurven avtar, absorberes restene av planetens magnetfelt. Og til slutt, etter å ha passert gjennom seksjonen, stopper strømmen av magnetisk fluks til det sorte hullet helt og en eksponentiell nedgang begynner, på grunn av dempningen av ringstrømmen som sirkulerer rundt røret.

Siden de magnetiske fluksene i rørene ved sør- og nordpolene til det sorte hullet er like, la oss vurdere prosessen med å fange magnetfeltet av hullet på en halvkule av planeten. La oss velge en ball i den sentrale delen av planeten med en radius og en gjennomsnittlig magnetfeltinduksjon inne i den lik . Da er den magnetiske fluksen som passerer gjennom tverrsnittsarealet til ballen som passerer gjennom diameteren vinkelrett på vektoren:

hvor er seksjonens radius. Etter differensiering kommer vi til ligningen:

Masse av en halvkule med radius og gjennomsnittlig materietetthet:

Derav forholdet mellom differensialene:

Fra (25) og (27) får vi:

Det siste uttrykket beskriver endringshastigheten for magnetisk fluks i en halvkule med endring i masse og betyr egentlig følgende. Hvis et svart hull absorberer masse fra en planet, vil det sammen med denne massen fange planetens magnetiske fluks lik . Videre, med tanke på at og , hvor volumet av en halvkule får vi forholdet:

Derav endringshastigheten for magnetisk fluks når massen strømmer fra planeten til det sorte hullet:

Det er klart at endringshastigheten til planetens magnetiske fluks er lik endringshastigheten til hullets magnetiske fluks. Ligningene (30) og (29) er også gyldige for verdiene og m til hullet. For å se dette kan du forestille deg at masse og magnetisk fluks flyter i motsatt retning – fra det sfæriske sorte hullet til planeten.

Når det gjelder det sorte hullet vi vurderer, er nesten hele dets magnetiske felt konsentrert i rør ved polene og for det og , hvor er tverrsnittsarealet til røret. Som et resultat kommer vi fra (29) til ligningen:

hvor tilsvarer massen som passerte gjennom røret på det tidspunktet da supernovaen allerede er synlig gjennom et teleskop, tverrsnittsarealet til røret ved . Etter å ha beregnet integralene kommer vi til relasjonen:

eller for , og :

Herfra kan du finne tidspunktet når supernovaen når sin maksimale lysstyrke fra synspunktet til en fjern observatør. Det faktum som tillater oss å ekskludere koeffisienten K:

Som allerede nevnt frigjøres omtrent halvparten av energien til lysutslipp fra en supernova på stadiet med økende lysstyrke, og den andre halvparten på stadiet av dets nedgang. Dette betyr at hele planetens magnetfelt vil bli overført til det sorte hullet når omtrent halvparten av planetens masse er absorbert. Massen, for eksempel, til jordens kjerne, hvor nesten hele dens magnetiske fluks er konsentrert, er . Dette er litt mindre enn halvparten av planetens masse. Men fig. 2 viser at strømmen av stoff inn i hullet hovedsakelig skjer i retninger nær rotasjonsaksen. Derfor, når hele kjernen er fanget, vil en del av mantelmaterialet fra de subpolare områdene også bli fanget. Det kan forventes at etter at hele magnetfeltet til planeten er absorbert, kan massen som passerer gjennom begge magnetrørene ved hullets poler utgjøre omtrent halvparten av planetens masse. Hvis vi også tar i betraktning at vi vurderte prosessen med absorpsjon av planetarisk materie av et svart hull i bare en halvkule, så for en gjennomsnittlig lysstyrke supernova . I fysiske termer representerer M 0 den totale massen som har passert gjennom tverrsnittet til ett magnetrør når toppstrålingseffekten er nådd. Massen som tilsvarer begynnelsen av supernovaobservasjon kan bli funnet som følger. Fra (13) og (31) følger forholdet:

eller etter integrering:

hvorfra følger

Det er kjent at for supernovaer er lysstyrkeamplituden (forskjellen mellom minimum og maksimum lysstyrke) en stjernestørrelse. La amplituden være lik gjennomsnittsverdien på 16 størrelser. Så følger det av (16) og så får vi fra (38). Etter å ha erstattet numeriske verdier av andre fysiske størrelser i (35) , og området til ett hot spot fra synspunktet til en ekstern observatør, finner vi tidspunktet på dagen for supernovaen for å nå maksimal lysstyrke for en ekstern observatør. Dette stemmer godt overens med observasjonsdataene som er presentert i tabell 1, hvor denne tiden er i intervallet dager. På grunn av egenskapene til logaritmen gir lysstyrkeamplitudene på 15 og 17 størrelser også akseptable verdier, henholdsvis lik 17,9 og 20,3 dager.

Dermed er supernovamodellen foreslått ovenfor, basert på absorpsjonen av en planet av et lite svart hull, i stand til å forklare alle de viktigste observerte egenskapene til supernovaer, som den totale energien til lysstråling, strålingskraft, tidspunktet for supernovaen når sin maksimale lysstyrke, og indikerer også årsaken til frigjøring av energi i nedgangsområdet supernova lysstyrke. I det innledende utviklingsstadiet av en planetarisk supernova, når en planet brister, kan en sky av varmt plasma med en temperatur på tilsynelatende skytes ut, noe som vil forårsake et utbrudd av gammastråling, observert i ekte supernovaer. Teorien forklarer også kjennetegn lyskurve (fig. 1).

Det vil også være av interesse å gjøre noen anslag angående graden av innvirkning av den planetariske supernovaen på den sentrale stjernen. Supernova-strålingsflukstetthet på avstand kl vil være . Dette er mange størrelsesordener større enn flukstettheten til sin egen stråling fra overflaten til en stjerne som Solen (). Det følger av forholdet at på grunn av supernovastrålingen ville temperaturen på soloverflaten øke fra til . Det er ikke vanskelig å beregne at bare i løpet av dagene nær den maksimale lysstyrken til den "planetariske" supernovaen, vil en stjerne som ligner på solen motta termisk energi, hvor er stjernens radius. Solen produserer selv slik energi på 577 år. Det kan antas at så høy oppvarming fører til tap av termisk stabilitet til stjernen. I følge eksisterende beregninger kan vanlige stjerner opprettholde termisk stabilitet bare med sakte temperaturøkninger, når stjernen har tid til å utvide seg og redusere temperaturen. En tilstrekkelig rask temperaturøkning kan føre til tap av stabilitet og en eksplosjon av stjernens termonukleære reaktor. I følge den eksisterende modellen, i en stjerne som Solen, skjer termonukleære reaksjoner av hydrogensyklusen i et område opptil 0,3 radius fra stjernens sentrum, hvor temperaturen varierer fra 15,5 til 5 millioner kelvin. Over en rekke radiusavstander overføres termisk energi mot overflaten ved stråling. Høyere opp, helt opp til stjernens overflate, er det en turbulent konveksjonssone, hvor termisk energi overføres på grunn av vertikale bevegelser av materie. I sola gjennomsnittshastighet vertikale konvektive bevegelser er . I vårt tilfelle vil oppvarming av stjernens overflate til en temperatur på over 100 tusen grader føre til en nedgang i konveksjonshastigheten og en økning i temperaturen på de nedadgående strømmene av materie. Som et resultat vil stjernen ligne en atomreaktor med kjøling delvis slått av. Ved den vertikale hastigheten til konveksjonsstrømmer vil den termiske energien mottatt fra den planetariske supernovaen, etter å ha passert ca , nå den nedre grensen til den konvektive sonen på bare .

Når det konvektive laget av stjernen varmes opp, på grunn av strålingsenergi og på grunn av varmere konveksjonsstrømmer, på siden av stjernen som vender mot supernovaen, vil gassen utvide seg og det dannes en bule. Den termiske energien mottatt av stjernen vil bli omdannet til gravitasjonspotensialenergien til den resulterende "pukkelen". Dette vil forårsake ubalanse i gravitasjonskreftene inne i stjernen. Den dype materien, inkludert kjerneregionen, vil begynne å strømme på en slik måte at den gjenoppretter gravitasjonslikevekten. Viskøs friksjon fører til at den kinetiske energien til strømmer omdannes til termisk energi til stoffet. På grunn av det faktum at stjernen roterer, beveger "pukkelen" seg konstant. Takket være dette fortsetter strømninger og varmeutvikling inne i stjernen så lenge supernovaen skinner. Som et resultat vil stjernens dype substans i løpet av kort tid motta den samme termiske energien som stjernen selv produserer over hundrevis av år. Tilsynelatende, i noen tilfeller, er dette nok til å få stjernen til å miste termisk stabilitet. En viss overdreven temperaturøkning i dypet av stjernen fører til en økning i hastigheten på termonukleære reaksjoner, som igjen fører til en enda større temperaturøkning, d.v.s. Prosessen med å brenne termonukleært brensel begynner å akselerere seg selv og dekke stadig større volumer av stjernen, noe som til slutt sannsynligvis fører til eksplosjonen.

Hvis den eksplosive prosessen begynner i lag plassert litt over stjernens kjerne, vil den oppleve sterk kompresjon. I tilfeller der stjernen har en tilstrekkelig massiv heliumkjerne (med mindre masse), kan trykket fra eksplosjonen "dytte" den til å kollapse til en nøytronstjerne. På grunn av det faktum at eksplosjonen i utgangspunktet initieres i et begrenset område av stjernen, kan den være asymmetrisk, som et resultat av at nøytronstjernen vil motta en stor impuls. Dette forklarer godt hvorfor en nøytronstjerne bokstavelig talt "skyter ut" fra stedet for en supernovaeksplosjon med en hastighet på rundt 500 km/sek og til og med opptil 1700 km/sek (pulsar i gitartåken). Energien til stjerneeksplosjonen vil spesielt bli brukt på kinetisk energi til nøytronstjernen og kinetisk energi til den utkastede gassen, som deretter danner den karakteristiske ekspanderende tåken. Disse energitypene blir vanligvis referert til som supernovaenergi. Til disse energitypene legges også energien til nøytrinostrømmen, hvis stråling skal følge prosessen med kollaps av stjernens kjerne. I denne forbindelse er den totale energien til en supernova noen ganger teoretisk estimert til eller mer enn joule. Lyseffekter under eksplosjonen av hovedsekvensstjerner, som allerede nevnt, ifølge beregninger av V.S. Imshennik. og Nadezhina D.K. , viser seg å være betydelig mindre enn de til virkelige supernovaer, så prosessen med en termonukleær eksplosjon av en stjerne kan vise seg å være praktisk talt umerkelig på bakgrunn av en planetarisk supernovaeksplosjon.

I tilfeller hvor kraften fra eksplosjonen til en normal stjerne ikke er nok til å gjøre heliumkjernen som ligger i midten til en nøytronstjerne, kan denne kjernen skytes ut i det omkringliggende rommet i form av en hvit dverg. Den hvite dvergen LP 40-365 ble nylig oppdaget med en svært høy romhastighet på ca. Denne hastigheten kan ikke forklares som en bivirkning av sammenslåingen av to hvite dverger, fordi i dette tilfellet dør begge stjernene. En annen mulig årsak til utseendet til en så høy hastighet i en hvit dverg er prosessen med akkresjon av hydrogen av den hvite dvergen fra en følgestjerne i et nært binært system. Når en viss mengde hydrogen samler seg, når trykket og temperaturen kritiske verdier, og en termonukleær eksplosjon oppstår på overflaten av dvergen. Slike eksplosjoner er kjent som nova-utbrudd og kan gjentas. Men kraften til eksplosjonene i dette tilfellet er relativt liten, og dvergen fortsetter å forbli i sin bane. Disse eksplosjonene kan ikke rive den hvite dvergen ut av det binære systemet og føre til fremkomsten av så høye romlige hastigheter som i den hvite dvergen LP 40-365. Oppdagelsen av dette objektet kan tyde på at stjerner som ligner på solen, i motsetning til alle forventninger, faktisk kan eksplodere.

Som allerede nevnt, kan utstøting av plasma fra planetens kjerne også være ledsaget av utstøting av store rusk og smeltede fragmenter av planeten, inkludert fra jernkjernen. Dette kan spesielt forklare opprinnelsen til jernmeteoritter, så vel som dannelsen av kondruler - kuler av silikatsammensetning som er tilstede i meteoritter, for eksempel kondritter. Det er også en kjent meteoritt der kondruler er kuler av jern. Ifølge noen rapporter er denne meteoritten lagret i Nikolaev Astronomical Observatory. I vår teori dannes kondruler når smelten sprøytes av stråler av varm gass. Ved null tyngdekraft tar smeltepartiklene form av kuler og stivner når de avkjøles. Hvis vi tar i betraktning at hastigheten for utstøting av materie fra planetens tarmer kan overstige flukthastigheten fra stjernen, kan noen av meteorittene og asteroidene komme inn i solsystemet fra planetsystemene til andre stjerner. Sammen med fragmenter av meteorittstoff kan gjenstander av overjordisk menneskeskapt opprinnelse av og til falle til jorden.

I mai 1931, i Eaton, Colorado, styrtet en liten metallblokk i bakken ved siden av bonden Foster mens han jobbet i hagen sin. Da bonden tok det opp, var det fortsatt så varmt at det brant i hendene hans. Eton-meteoritten ble studert av den amerikanske spesialisten H. Niniger. Han fant at meteoritten består av en Cu-Zn-legering (66,8 % Cu og 33,2 % Zn). Legeringer med lignende sammensetning er kjent på jorden som messing, så meteoritten ble klassifisert som en pseudometeoritt. Det er andre merkelige tilfeller av uvanlige prøver som falt fra himmelen. Så 5. april 1820 falt et rødglødende stykke kalkstein ned på dekket til det engelske skipet Esher. I terrestriske forhold Kjemogene og biogene kalksteiner dannes under sedimentering på havbunnen. Geologen Wikhman, som undersøkte denne prøven, uttalte at "det er kalkstein, og derfor ikke en meteoritt."

Det er også rapporter på Internett om "merkelige" funn av gjenstander av kunstig opprinnelse i geologiske forekomster som er titalls og hundrevis av millioner år gamle. I tilfeller hvor påliteligheten til et slikt funn er bevist, kan vi anta den overjordiske kunstige opprinnelsen til den funnet gjenstanden.

I sprekkene til store asteroider som kastes ut fra planeten, kan det bli liggende vann som inneholder bakterier. Disse asteroidene kan spille en rolle Kjøretøy for bakterier. Derfor kan planetariske supernovaer lette utvidelsen av liv til andre stjernesystemer, noe som styrker argumentet for panspermia-teorien. I følge denne teorien eksisterer liv i rommet nesten overalt, der det er gunstige forhold for det, og finner måter å bevege seg fra et stjernesystem til et annet.

Planetariske supernovaer, som forårsaker en eksplosjon av moderstjernen, beriker det kosmiske miljøet med elementer som er tyngre enn helium (metaller). Dette fører til dannelse av gass- og støvskyer i galakser. Det er kjent at i disse skyene moderne tid skjer aktive prosesser dannelse av nye stjerner og planeter.

Basert på resultatene som er oppnådd i arbeidet, kan vi komme til den konklusjon at sivilisasjoner, som initierer planetariske supernovaer, faktisk bidrar til spredning av liv i galakser, og også reproduserer livets habitat i dem. Takket være dette blir ikke livskjeden i galakser avbrutt. Tilsynelatende er dette det endelige målet og den kosmiske betydningen av eksistensen til de fleste sivilisasjoner. Du kan lese mer om dette i forfatterens brosjyre "Sorte hull og formålet med utviklingen av biosfærer".

Informasjonskilder

Akkresjon (http://www.astronet.ru/db/msg/1172354? text_comp=gloss_graph.msn).
Astronomer har oppdaget en hvit dverg som overlevde en supernovaeksplosjon (https://ria.ru/science/20170818/1500568296.html).
Binnikov S.I. Gammastråleutbrudd og supernovaer (www.astronet.ru/db/msg/1176534/node3.html).
Bochkarev N.G. Magnetiske felt i rommet. - M.: Nauka, 1985.
Gursky G. Neutronstjerner, sorte hull og supernovaer. – I boken: I forkant av astrofysikken. - M.: Mir, 1979.
Gehrels N., Piro L., Leonard P. De lyseste eksplosjonene i universet. - "In the world of science", 2003, nr. 4 (http://astrogalaxy.ru/286.html).
Jacobs J. Jordens kjerne. - M.: Mir, 1979.
Zeldovich Ya.B., Blinnikov S.I., Shakura N.I. Fysisk grunnlag for strukturen og utviklingen av stjerner. - M.: Forlag. Moscow State University, 1981 (www.astronet.ru/db/msg/1169513/index.html).
Siegel F.Yu. Universets sak. - M.: "Kjemi", 1982.
Kononovich E.V., Moroz V.I. Generelt kurs astronomi. - M.: Redaksjonell URSS, 2004.
Kaufman U. Relativitetsteoriens kosmiske grenser. - M.: Mir, 1981.
Kasper W. Gravity - mystisk og kjent. - M.: Mir, 1987.
Kuzmichev V.E. Fysikkens lover og formler. - Kiev: Naukova Dumka, 1989.
Müller E., Hilbrand W., Janka H-T. Hvordan sprenge en stjerne. - "I vitenskapens verden" / Astrofysikk / nr. 12, 2006.
Modell av materieakkresjon på et supermassivt sort hull/Forelesninger om generell astrofysikk for fysikere (http://www.astronet.ru/db/msg/1170612/9lec/node 3.html).
Misner Ch., Thorne K., Wheeler J. Gravitation, vol. 2, 1977.
Martynov D.Ya. Generelt kurs i astrofysikk. - M.: Nauka, 1988.
Ikke-eksploderende supernovaer: problemer i teorien (http://www.popmech.ru/article/6444-nevzryivayushiesya-sverhnovyie).
Narlikar J. Furious Universe. - M.: Mir, 1985.
Okun L.B., Selivanov K.G., Telegdi V.L. Tyngdekraft, fotoner, klokker. UFN, bd. 169, nr. 10, 1999.
Pskovsky Yu.P. Novaer og supernovaer. - M., 1985 (http://www.astronet.ru/db/msg/1201870/07).
Rees M., Ruffini R., Wheeler J. Svarte hull, gravitasjonsbølger og kosmologi. - M.: Mir, 1977.
Rybkin V.V. Svarte hull og formålet med utviklingen av biosfærer. - Novosibirsk, 2014, egenutgitt.
Stacy F. Jordens fysikk. - M.: Mir, 1972.
Det mest kjente sorte hullet viste astronomer et magnetfelt (http://lenta.ru/news/2011/03/25/magnetic/_Prited.htm).
Hoyle F., Wickramasinghe C. Comets - et kjøretøy i teorien om panspermi. – I boken: Kometer og livets opprinnelse. - M.: Mir, 1984.
Tsvetkov D.Yu. Supernovaer. (http://www.astronet.ru /db/msg/1175009).
Svart hull (https://ru.wikipedia.org/wiki/Sort hull).
Shklovsky I.S. Stjerner: deres fødsel, liv og død. - M.: Nauka, 1984.
Shklovsky I.S. Problemer med moderne astrofysikk. - M.: Nauka, 1988.
Gilfanov M., Bogdan A. En øvre grense-bidrag av accreting hvite dverger typen Ia supernova rate. - Natur, 18. februar 2010.
Zamaninasab M., Clausen-Brown E., Savolainen T., Tchekhovskoy A. Dynamisk viktige magnetiske felt nær accreting supermassive sorte hull. - Nature 510, 126–128, (5. juni 2014).

Astrofysikere har registrert den lengste døden til en stjerne i et svart hull i hele observasjonshistorien - varigheten av prosessen overskred lignende tilfeller med mer enn 10 ganger. Faktum er at det sorte hullet absorberer en stjerne som er dobbelt så stor som solens masse. Ifølge forskere, under den aktive observasjonen av universet, har døden til en så stor stjerne i et svart hull blitt observert for første gang. Les om den oppdagede prosessen kan kaste lys over dannelsen av sorte hull med enorm masse en milliard år etter universets opprinnelse.

Døden til en stjerne nær det sorte hullet XJ1500+0154 slik en kunstner har forestilt seg. Nederst er et bilde av hva som skjer: i det synlige spekteret (til venstre), i røntgenområdet
nasa.gov

Tilfeldig åpning

Prosessen ble registrert internasjonal gruppe forskere hvis arbeid ble ledet av Dachen Lin fra Space Science Center ved University of New Hampshire. Lignende hendelser i minnet til forskere tok maksimalt omtrent et år, mens prosessen som skjedde ved det sorte hullet kalt XJ1500+0154 startet tilbake i 2005. Stjernen, som døde under påvirkning av tidevannskrefter, ble revet fra hverandre, og et supermassivt svart hull fortsetter å absorbere restene.

Astrofysikere la ved et uhell merke til røntgenstråling som sendes ut av fragmenter av en stjerne oppvarmet til millioner av grader ved hjelp av romteleskop XMM-Newton. I det øyeblikket studerte de en galaksehop kalt NGC 5813 i stjernebildet Jomfruen, 105 millioner lysår fra Jorden. Den sterke strålingen tiltrakk seg oppmerksomheten til forskere på scenen med å analysere bilder av NGC 5813. I 2008 registrerte Chandra-teleskopet at intensiteten av strålingen til et objekt som ved et uhell dukket opp på bildet og var mye lenger unna galaksehopen. studert overskred de første registrerte verdiene med 100 ganger. I de påfølgende årene, inkludert 2014 og 2016, mottok Swift-teleskopet ytterligere data.

Det viktigste er å spise riktig

"Objektet vokser raskt mesteparten av tiden det blir observert," sa James Gillochon fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Dette antyder noe uvanlig: et svart hull svelger en stjerne som er dobbelt så stor som solen."

Ifølge forskere, under den aktive observasjonen av universet, har døden til en så stor stjerne i et svart hull blitt observert for første gang.

I tillegg bemerket forskerne at den registrerte røntgenstrålingen regelmessig overskrider de tillatte grensene for den såkalte Eddington-grensen. Denne parameteren indikerer forholdet mellom det oppvarmede stoffet som sendes ut og gravitasjonskraften, som tiltrekker stoffet til midten av objektet. Basert på hvordan dette forholdet brytes ned rundt det observerte sorte hullet, har astrofysikere kommet til at det vokser raskere enn det som ble ansett som normalt. Ifølge dem kan supermassive sorte hull dukke opp på lignende måte bare en milliard år etter dannelsen av universet. Dette er en viktig konklusjon, siden eldgamle gjenstander med en så enorm masse - milliarder av ganger større enn solen - allerede er registrert, men deres opprinnelse er ikke helt klar.

Siden 1990-tallet har astronomer gjentatte ganger observert forfallet av en stjerne og dens absorpsjon av et svart hull. I denne prosessen, faller under gravitasjonskraften til et massivt objekt, brytes stjernen opp i fragmenter. Stoffet som det besto av er fordelt i form av en flat skive. Det meste absorberes av det sorte hullet, og resten er spredt i verdensrommet.

I det innspilte tilfellet, i tillegg til døden til en massiv stjerne, er det et annet alternativ, ikke mindre spennende. Hvis en stjerne av mer beskjeden størrelse nærmet seg det sorte hullet og gikk helt i oppløsning, ville den observerte effekten være den samme. Fullstendig absorpsjon skjer vanligvis ikke, så denne hendelsen ville blitt sett for første gang i romutforskning.

Siste røntgenbilder

Plasseringen av det sorte hullet, som allerede spøkefullt har blitt kalt det mest glupske som noen gang er observert, faller sammen med den antatte plasseringen av et kosmisk objekt med enorm masse i sentrum av en liten galakse der stjernedannelse aktivt finner sted. Det er åpenbart ikke nødvendig å snakke om detaljerte fotografier av hva som skjer i en slik avstand fra Jorden – 1,8 milliarder lysår. Imidlertid presenterte artister sin visjon om døden til en stor stjerne på grunn av et svart hull.

I løpet av de neste årene forventer eksperter et fall i intensiteten av stråling: fragmentene av den enorme stjernen som mater det sorte hullet vil gå tom. Noen av dem vil forsvinne ut i verdensrommet. Astrofysikere bemerker at strålingen allerede har begynt å avta, men objektet beholder fortsatt utrolig lysstyrke.

Som forskerne sa, med kunnskap om muligheten for prosesser med egenskapene som ble identifisert, vil de begynne å søke etter lignende tilfeller. De bemerker imidlertid at de vil fortsette å overvåke XJ1500+0154. For det første vil de være i stand til å spore endringer i stråling, som de spår vil fortsette i rundt 10 år. For det andre krever deres egne konklusjoner fortsatt ytterligere verifisering.

Konseptet med et sort hull er kjent for alle - fra skolebarn til eldre; det brukes i vitenskaps- og fiksjonslitteratur, i gule medier og videre vitenskapelige konferanser. Men nøyaktig hva slike hull er er ikke kjent for alle.

Fra historien til sorte hull

1783 Den første hypotesen om eksistensen av et slikt fenomen som et sort hull ble fremsatt i 1783 av den engelske vitenskapsmannen John Michell. I sin teori kombinerte han to av Newtons kreasjoner - optikk og mekanikk. Michells idé var denne: hvis lys er en bekk små partikler, da, som alle andre legemer, må partikler oppleve tiltrekningen av et gravitasjonsfelt. Det viser seg enn mer massiv stjerne, jo vanskeligere er det for lys å motstå dets tiltrekning. 13 år etter Michell la den franske astronomen og matematikeren Laplace frem (mest sannsynlig uavhengig av sin britiske kollega) en lignende teori.

1915 Alle verkene deres forble imidlertid uavhentede frem til begynnelsen av 1900-tallet. I 1915 publiserte Albert Einstein den generelle relativitetsteorien og viste at tyngdekraften er krumningen av romtiden forårsaket av materie, og noen måneder senere brukte den tyske astronomen og teoretiske fysikeren Karl Schwarzschild den til å løse et spesifikt astronomisk problem. Han utforsket strukturen til buet romtid rundt solen og gjenoppdaget fenomenet sorte hull.

(John Wheeler laget begrepet "svarte hull")

1967 Amerikansk fysiker John Wheeler skisserte et rom som kan krølles, som et stykke papir, til et uendelig lite punkt og betegnet det med begrepet "Black Hole".

1974 Den britiske fysikeren Stephen Hawking beviste at sorte hull, selv om de absorberer materie uten retur, kan sende ut stråling og til slutt fordampe. Dette fenomenet kalles "Hawking-stråling".

Nå for tiden. Den siste forskningen på pulsarer og kvasarer, samt oppdagelsen av kosmisk mikrobølgebakgrunnsstråling, har endelig gjort det mulig å beskrive selve konseptet med sorte hull. I 2013 kom G2-gassskyen svært nær Black Hole og vil mest sannsynlig bli slukt av den; observasjoner av den unike prosessen vil gi enorme muligheter for nye oppdagelser av egenskapene til sorte hull.

Hva sorte hull egentlig er

En lakonisk forklaring på fenomenet er slik. Et svart hull er et rom-tid-område hvis gravitasjonsattraksjon er så sterk at ingen gjenstand, inkludert lyskvanter, kan forlate det.

Det sorte hullet var en gang en massiv stjerne. Mens termonukleære reaksjoner opprettholdes i dypet høytrykk, alt forblir normalt. Men over tid tømmes energiforsyningen og himmelsk kropp, under påvirkning av sin egen tyngdekraft, begynner å komprimere. Det siste stadiet av denne prosessen er kollapsen av stjernekjernen og dannelsen av et svart hull.

1. Et svart hull sender ut en jetstråle i høy hastighet

2. En skive av materie vokser til et sort hull

3. Svart hull

4. Detaljert diagram over området med svart hull

5. Størrelse på nye observasjoner funnet

Den vanligste teorien er at lignende fenomener finnes i hver galakse, inkludert sentrum av Melkeveien vår. Hullets enorme gravitasjonskraft er i stand til å holde flere galakser rundt seg, og hindrer dem i å bevege seg bort fra hverandre. "Dekningsområdet" kan være annerledes, alt avhenger av massen til stjernen som ble til et svart hull, og kan være tusenvis av lysår.

Schwarzschild radius

Hovedegenskapen til et sort hull er at ethvert stoff som faller ned i det, aldri kan komme tilbake. Det samme gjelder lys. I kjernen er hull kropper som fullstendig absorberer alt lys som faller på dem og ikke avgir noe av sitt eget. Slike gjenstander kan visuelt fremstå som klumper av absolutt mørke.

1. Flytte materie med halve lysets hastighet

2. Fotonring

3. Indre fotonring

4. Hendelseshorisont i et svart hull

Basert på Einsteins generelle relativitetsteori, hvis en kropp nærmer seg en kritisk avstand til midten av hullet, vil den ikke lenger kunne returnere. Denne avstanden kalles Schwarzschild-radius. Hva som nøyaktig skjer innenfor denne radiusen er ikke kjent med sikkerhet, men det er den vanligste teorien. Det antas at alt stoffet i et sort hull er konsentrert i det uendelige lite poeng, og i midten er det et objekt med uendelig tetthet, som forskerne kaller en enestående forstyrrelse.

Hvordan skjer det å falle i et svart hull?

(På bildet ser det sorte hullet Sagittarius A* ut som en ekstremt lys klynge av lys)

For ikke så lenge siden, i 2011, oppdaget forskere en gassky, og ga den det enkle navnet G2, som avgir uvanlig lys. Denne gløden kan skyldes friksjon i gassen og støvet forårsaket av det sorte hullet Sagittarius A*, som går i bane rundt det som en akkresjonsskive. Dermed blir vi observatører av det fantastiske fenomenet absorpsjon av en gassky av et supermassivt sort hull.

Av siste forskning Den nærmeste tilnærmingen til det sorte hullet vil skje i mars 2014. Vi kan gjenskape et bilde av hvordan dette spennende opptoget vil foregå.

1. Når den først vises i dataene, ligner en gassky en enorm ball av gass og støv.

2. Nå, fra juni 2013, er skyen titalls milliarder kilometer fra det sorte hullet. Den faller ned i den med en hastighet på 2500 km/s.

3. Skyen forventes å passere det sorte hullet, men tidevannskrefter forårsaket av forskjellen i tyngdekraften som virker på skyens for- og bakkant vil føre til at den får en stadig mer langstrakt form.

4. Etter at skyen er revet fra hverandre, vil mesteparten av den mest sannsynlig strømme inn i akkresjonsskiven rundt Skytten A*, og generere sjokkbølger i den. Temperaturen vil hoppe til flere millioner grader.

5. En del av skyen vil falle direkte ned i det sorte hullet. Ingen vet nøyaktig hva som vil skje med dette stoffet videre, men det forventes å avgi kraftige strømmer når det faller. røntgenstråler, og ingen vil se ham igjen.

Video: svart hull svelger en gasssky

(Datasimulering av hvordan mest av gassskyen G2 vil bli ødelagt og absorbert av det sorte hullet Skytten A*)

Hva er inne i et svart hull?

Det er en teori som sier at et svart hull er praktisk talt tomt inni, og all massen er konsentrert i et utrolig lite punkt som ligger helt i sentrum - singulariteten.

Ifølge en annen teori, som har eksistert i et halvt århundre, går alt som faller inn i et sort hull inn i et annet univers som ligger i selve det sorte hullet. Nå er ikke denne teorien den viktigste.

Og det er en tredje, mest moderne og seig teori, ifølge hvilken alt som faller inn i et svart hull oppløses i vibrasjonene av strenger på overflaten, som er utpekt som hendelseshorisonten.

Så hva er en hendelseshorisont? Det er umulig å se inn i et sort hull selv med et superkraftig teleskop, siden selv lys som kommer inn i den gigantiske kosmiske trakten, ikke har noen sjanse til å komme tilbake. Alt som i det minste på en eller annen måte kan vurderes ligger i dens umiddelbare nærhet.

Hendelseshorisonten er en konvensjonell overflatelinje som ingenting (verken gass, støv, stjerner eller lys) kan unnslippe under. Og dette er det veldig mystiske punktet uten retur i de sorte hullene i universet.

Svarte hull er de eneste kosmiske kropper, i stand til å tiltrekke seg lys med gravitasjonskraft. De er også de største objektene i universet. Det gjør vi neppe snart vi vil finne ut hva som skjer nær deres begivenhetshorisont (kjent som "point of no return"). Dette er de mest mystiske stedene i vår verden, som, til tross for tiår med forskning, fortsatt er svært lite kjent. Denne artikkelen inneholder 10 fakta som kan kalles de mest spennende.

Sorte hull suger ikke materie inn i seg selv

Mange ser for seg et sort hull som en slags "romstøvsuger", som trekker inn det omkringliggende rommet. Faktisk er sorte hull vanlige romobjekter som har et usedvanlig sterkt gravitasjonsfelt.

Hvis et svart hull av samme størrelse oppsto i stedet for Solen, ville ikke Jorden bli trukket inn, den ville rotert i samme bane som den gjør i dag. Stjerner som ligger ved siden av sorte hull mister deler av massen sin i form av stjernevind (dette skjer under eksistensen av en hvilken som helst stjerne) og sorte hull absorberer bare denne saken.

Eksistensen av sorte hull ble spådd av Karl Schwarzschild

Karl Schwarzschild var den første som brukte Einsteins generelle relativitetsteori for å bevise eksistensen av et «point of no return». Einstein selv tenkte ikke på sorte hull, selv om teorien hans forutsier deres eksistens.

Schwarzschild kom med sitt forslag i 1915, rett etter at Einstein publiserte sin generelle relativitetsteori. På den tiden oppsto begrepet "Schwarzschild-radius" - dette er en verdi som viser hvor mye du må komprimere et objekt for at det skal bli et svart hull.

Teoretisk sett kan alt bli et sort hull hvis det komprimeres nok. Jo tettere objektet er, jo sterkere gravitasjonsfelt skaper det. For eksempel ville jorden blitt et svart hull hvis den hadde massen til en gjenstand på størrelse med en peanøtt.

Sorte hull kan føde nye universer

Ideen om at sorte hull kan føde nye universer virker absurd (spesielt siden vi fortsatt ikke er sikre på eksistensen av andre universer). Likevel utvikles slike teorier aktivt av forskere.

En veldig forenklet versjon av en av disse teoriene er som følger. Vår verden har utelukkende gunstige forhold for at livet skal vises i den. Hvis noen av de fysiske konstantene endret seg litt, ville vi ikke vært i denne verden. Singulariteten til sorte hull overstyrer fysikkens normale lover og kan (i det minste i teorien) gi opphav til et nytt univers som vil være annerledes enn vårt.

Svarte hull kan gjøre deg (og alt annet) til spaghetti

Svarte hull strekker gjenstander som er i nærheten av dem. Disse gjenstandene begynner å ligne spaghetti (det er til og med et spesielt begrep - "spaghettifisering").

Dette skjer på grunn av måten tyngdekraften fungerer på. For øyeblikket er bena dine nærmere midten av jorden enn hodet ditt, så de tiltrekkes sterkere. På overflaten av et sort hull begynner forskjellen i tyngdekraften å virke mot deg. Bena blir tiltrukket av midten av det sorte hullet raskere og raskere, slik at den øvre halvdelen av kroppen ikke kan holde følge med dem. Resultat: spaghettifisering!

Svarte hull fordamper over tid

Svarte hull absorberer ikke bare stjernevind, men fordamper også. Dette fenomenet ble oppdaget i 1974 og ble kalt Hawking-stråling (etter Stephen Hawking, som gjorde oppdagelsen).

Over tid kan det sorte hullet frigjøre all sin masse til det omkringliggende rommet sammen med denne strålingen og forsvinne.

Svarte hull bremser tiden i nærheten av dem

Når du nærmer deg hendelseshorisonten, går tiden langsommere. For å forstå hvorfor dette skjer, må vi se på «tvillingparadokset», et tankeeksperiment som ofte brukes for å illustrere de grunnleggende prinsippene i Einsteins generelle relativitetsteori.

En av tvillingbrødrene forblir på jorden, og den andre flyr på en romreise og beveger seg med lysets hastighet. En tvilling som returnerer til jorden oppdager at broren hans har blitt eldre enn han har, fordi mens han reiser med nær lysets hastighet, tiden går langsommere.

Når du nærmer deg hendelseshorisonten til et sort hull, vil du bevege deg i så høy hastighet at tiden vil avta for deg.

Sorte hull er de mest avanserte energisystemene

Sorte hull genererer energi bedre enn solen og andre stjerner. Dette skyldes at saken går i bane rundt dem. Ved å overvinne hendelseshorisonten med enorm hastighet, varmes materie i banen til et sort hull opp til ekstremt høye temperaturer. høye temperaturer. Dette kalles svart kroppsstråling.

Til sammenligning omdanner kjernefysisk fusjon 0,7 % av materien til energi. I nærheten av et sort hull blir 10 % av materien til energi!

Svarte hull bøyer rommet rundt dem

Plassen kan tenkes som en strukket gummiplate med linjer tegnet på. Hvis du legger et objekt på posten, vil det endre form. Svarte hull fungerer på samme måte. Deres ekstreme masse tiltrekker seg alt, inkludert lys (hvis strålene, for å fortsette analogien, kan kalles linjer på en plate).

Svarte hull begrenser antallet stjerner i universet

Stjerner oppstår fra gassskyer. For at stjernedannelsen skal begynne, må skyen avkjøles.

Strålingen fra svarte kropper hindrer gasskyer i å avkjøles og forhindrer stjerner i å dukke opp.

Teoretisk sett kan enhver gjenstand bli et sort hull

Den eneste forskjellen mellom vår sol og et sort hull er tyngdekraften. I midten av et svart hull er det mye sterkere enn i midten av en stjerne. Hvis solen vår ble komprimert til omtrent fem kilometer i diameter, kan det være et svart hull.

Teoretisk sett kan alt bli et sort hull. I praksis vet vi at sorte hull bare oppstår som et resultat av kollapsen av enorme stjerner som overstiger Solen i masse med 20-30 ganger.

Hvis du ved et uhell kommer for nærme et sort hull, vil du strekke deg ut som spaghetti.
Kraftig stråling vil steke deg før du blir spaghettisert
Før du i det hele tatt legger merke til, vil et sort hull oppsluke jorden
Og samtidig kan et svart hull lage et hologram av hele planeten

Svarte hull har lenge vært en kilde til stor spenning og intriger.

Med oppdagelsen av gravitasjonsbølger vil interessen for sorte hull nå øke.

Ett spørsmål forblir uendret - hva vil skje med planeten og menneskeheten hvis vi teoretisk antar at et svart hull vil være nær jorden?

Den mest kjente konsekvensen av nærheten til et sort hull vil være et fenomen kalt "spaghettifisering". Kort sagt, hvis du kommer for nærme et sort hull, vil du bli strukket ut som spaghetti. Denne effekten er forårsaket av tyngdekraften som virker på kroppen din.

Tenk deg at føttene dine var først i retning av det sorte hullet.

Siden føttene dine er nærmere det sorte hullet, vil de føle et sterkere trekk enn hodet ditt.

Enda verre, armene dine, fordi de ikke er i midten av kroppen din, vil bli strukket i en annen retning enn hodet ditt. Kantene på kroppen din vil trekke innover. Til syvende og sist vil kroppen din ikke bare strekke seg ut, men også bli tynn i midten.

Følgelig vil enhver kropp eller annen gjenstand, som Jorden, ligne spaghetti lenge før den faller inn i midten av et svart hull.

Hva ville skje, hypotetisk, hvis et sort hull plutselig var nær jorden?

De samme gravitasjonseffektene som kan føre til «spaghettifisering» vil umiddelbart begynne å tre i kraft. På den siden av jorden som er nærmere det sorte hullet, vil gravitasjonskrefter virke sterkere enn på motsatt side. Dermed ville hele planetens død være uunngåelig. Den ville blitt revet i stykker.

Hvis planeten var innenfor rekkevidden til et superkraftig sort hull, ville vi ikke engang hatt tid til å legge merke til noe, siden den ville svelge oss på et øyeblikk.

Men før tordenen slår til har vi fortsatt tid.

Hvis en slik ulykke skjedde og vi falt i et svart hull, kan vi havne på en holografisk likhet med planeten vår.

Interessant nok er ikke sorte hull nødvendigvis svarte.

Kvasarer er lyse kjerner fra fjerne galakser som lever av energien fra stråling fra sorte hull.

De kan være så lyse at de overskrider strålingskraften til alle stjernene i deres egne galakser.

Slik stråling oppstår når et sort hull nyter ny materie.

For å være tydelig, det vi fortsatt kan se er materie utenfor det sorte hullets radius. Det er ingenting innenfor handlingsområdet, ikke engang lys.

Under absorpsjon av materie slippes kolossal energi ut. Det er denne gløden som er synlig når man observerer kvasarer.

Derfor vil gjenstander som befinner seg i umiddelbar nærhet av et sort hull være veldig varme.

Lenge før spaghettifisering vil den kraftige strålingen steke deg.

For de som har sett Christopher Nolans Interstellar, kan utsiktene til en planet som går i bane rundt et sort hull bare være tiltalende på én måte.

For at liv skal utvikle seg, kreves det en energikilde eller en temperaturforskjell. Og et sort hull kan være en slik kilde.

Det er imidlertid én betingelse.

Det sorte hullet må slutte å absorbere noe som helst. Ellers vil det avgi for mye energi til å støtte liv på naboverdener. Hvordan livet ville vært i en slik verden (forutsatt at det ikke er for nært, ellers blir det "spaghetisert"), men det er et annet spørsmål.

Mengden energi planeten vil motta vil sannsynligvis være liten sammenlignet med hva jorden mottar fra solen.

Og habitatet på en slik planet vil være ganske merkelig.

Derfor konsulterte Thorne, da han lagde Interstellar, forskere for å sikre at bildet av det sorte hullet var nøyaktig.

Alle disse faktorene utelukker ikke livet, det er bare at det har et ganske tøft syn og det er veldig vanskelig å forutsi hvordan det vil se ut.

Populær

Multebær (bær, begerblad) - gunstige egenskaper og kontraindikasjoner, oppskrifter

« Cloudberry er en art av urteaktige planter av Rosaceae-familien, som vokser i de nordlige regionene. De visste om dens unike helbredende egenskaper... »

Tilberedning av aubergine i moldavisk stil Auberginesalat for vinteren "Høst"

« kerescan - 24. juni 2015 Moldovisk auberginesalat tilberedt på denne måten kan brukes som tilbehør til grønnsaker eller som... »

Sunberry: gunstige egenskaper, kontraindikasjoner, beste oppskrifter for vinterpreparater

« Kanskje dette er første gang noen har hørt navnet (for de som ikke kan engelsk, "sunny berry"), men hvis vi sier at vi snakker om, er situasjonen ... »