როგორც კოსმოსური ბუდე თოჯინის ნაწილი, ჩვენი სამყარო შესაძლოა მდებარეობდეს შავი ხვრელის შიგნით, რომელიც თავად არის უფრო დიდი სამყაროს ნაწილი. ჩვენს სამყაროში აღმოჩენილი ყველა შავი ხვრელი - მიკროსკოპულიდან სუპერმასივამდე - შეიძლება იყოს კარი ალტერნატიული რეალობისკენ.

ერთ-ერთი უახლესი „ჰალუცინოგენური“ თეორია ამბობს, რომ შავი ხვრელი არის გვირაბი სამყაროებს შორის – რაღაც ჭიის ხვრელის მსგავსი. შავი ხვრელი არ იშლება ერთ წერტილში, როგორც მოსალოდნელი იყო, არამედ ხდება „თეთრი ხვრელი“ შავი ხვრელის მეორე ბოლოში.

ჟურნალ Physics Letters B-ში გამოქვეყნებულ ნაშრომში, ინდიანას უნივერსიტეტის ფიზიკოსმა ნიკოდემ პოპლავსკიმ წარმოადგინა შავ ხვრელში ჩავარდნილი მატერიის სპირალური მოძრაობის ახალი მათემატიკური მოდელი. მისი განტოლებები აჩვენებს, რომ ასეთი ჭიის ხვრელები სიცოცხლისუნარიანი ალტერნატივაა იმ სივრცის დროს სინგულარებისა, რომლებიც ალბერტ აინშტაინის ვარაუდით იყო შავი ხვრელების ცენტრში.

აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის განტოლებების მიხედვით, სინგულარები იქმნება, როდესაც მატერია რეგიონში ძალიან მკვრივი ხდება, როგორც შავი ხვრელის ზემკვრივ გულში.

აინშტაინის თეორია ვარაუდობს, რომ სინგულარები არ იკავებენ სივრცეს, ისინი უსასრულოდ მკვრივი და უსასრულოდ ცხელია - რაც, პრინციპში, მრავალი არაპირდაპირი მტკიცებულებით არის მხარდაჭერილი, მაგრამ ძნელად გასაგები რჩება მრავალი მეცნიერისთვის.

თუ პოპლავსკი მართალია, მას შეიძლება არ გაუგოს.

ახალი განტოლებების მიხედვით, მატერია, რომელსაც შავი ხვრელი შთანთქავს და აშკარად ანადგურებს, ხდება სხვა რეალობაში გალაქტიკების, ვარსკვლავებისა და პლანეტების სამშენებლო მასალა.

შეუძლიათ ჭიის ხვრელებს ამოხსნან დიდი აფეთქების საიდუმლო?

პოპლავსკი ამბობს, რომ შავი ხვრელების, როგორც ჭიის ხვრელების გაგებამ შეიძლება ახსნას გარკვეული საიდუმლოებები თანამედროვე კოსმოლოგიაში. მაგალითად, დიდი აფეთქების თეორია აცხადებს, რომ სამყარო დაიწყო სინგულარობით. მაგრამ მეცნიერები არ არიან კმაყოფილი იმის ახსნით, თუ როგორ შეიძლებოდა ასეთი სინგულარობის ჩამოყალიბება თავიდანვე. თუ ჩვენი სამყარო დაიბადა თეთრი ხვრელიდან და არა სინგულარულობიდან, „ეს წყვეტს შავი ხვრელის სინგულარობის და დიდი აფეთქების სინგულარობის პრობლემას“.

ჭიის ხვრელებმა ასევე შეიძლება აიხსნას გამა-სხივების აფეთქება, მეორე ყველაზე ძლიერი აფეთქება სამყაროში დიდი აფეთქების შემდეგ. გამა გამოსხივების აფეთქება ხდება პერიფერიაზე ცნობილი სამყარო. ისინი შორეულ გალაქტიკებში სუპერნოვასთან, ანუ ვარსკვლავთა სიკვდილთან არის დაკავშირებული, მაგრამ მათი ზუსტი წყარო საიდუმლოა. პოპლავსკი ვარაუდობს, რომ აფეთქებები შეიძლება იყოს მატერიის გამოდევნა ალტერნატიული სამყაროებიდან. მატერია ჩვენს სამყაროში შედის სუპერმასიური შავი ხვრელების - ჭიის ხვრელების მეშვეობით - გალაქტიკების გულებში, თუმცა გაუგებარია, როგორ არის ეს შესაძლებელი.

”იდეა გიჟურია, მაგრამ ვინ იცის?” - ამბობს მეცნიერი.
პოპლავსკის თეორიის შესამოწმებლად ერთი გზა მაინც არსებობს. ჩვენი სამყაროს ზოგიერთი შავი ხვრელი ტრიალებს და თუ ჩვენი სამყარო დაიბადა იმავე მბრუნავი შავი ხვრელის შიგნით, მაშინ მან უნდა დაიმკვიდროს თავისი მშობელი ობიექტის ბრუნვა. თუ მომავალი ექსპერიმენტები აჩვენებს, რომ ჩვენი სამყარო ბრუნავს მოსალოდნელი მიმართულებით, ეს შეიძლება იყოს ჭიის ხვრელის თეორიის არაპირდაპირი მტკიცებულება.

შეუძლიათ თუ არა ჭიის ხვრელებს "ეგზოტიკური მატერიის" წარმოქმნა?

ჭიის ხვრელის თეორიამ შეიძლება ასევე ახსნას, თუ რატომ არის ჩვენი სამყაროს ზოგიერთი მახასიათებელი გადახრილი იმისგან, რასაც თეორია წინასწარმეტყველებს, ფიზიკოსების აზრით. ფიზიკის სტანდარტული მოდელის საფუძველზე, დიდი აფეთქების შემდეგ, სამყაროს გამრუდება დროთა განმავლობაში უნდა გაიზარდოს, ამიტომ 13,7 მილიარდი წლის შემდეგ, ანუ დღეს, ჩვენ უნდა ვიჯდეთ დახურული სფერული სამყაროს ზედაპირზე.

თუმცა, დაკვირვებები აჩვენებს, რომ სამყარო ბრტყელია ყველა მიმართულებით. გარდა ამისა, ახალგაზრდა სამყაროს სინათლის მონაცემები აჩვენებს, რომ დიდი აფეთქების შემდეგ ტემპერატურა ყველგან დაახლოებით იგივე იყო. ეს ნიშნავს, რომ ყველაზე შორეული ობიექტები, რომლებსაც სამყაროს მოპირდაპირე ბოლოში ვხედავთ, იმდენად ახლოს იყვნენ ერთმანეთთან, რომ წონასწორობაში იმყოფებოდნენ, როგორც გაზის მოლეკულები დახურულ კამერაში.

ისევ და ისევ, დაკვირვებები არ ემთხვევა პროგნოზებს, რადგან ცნობილ სამყაროში საპირისპირო ობიექტები იმდენად შორს არიან ერთმანეთისგან, რომ მათ შორის სინათლის სიჩქარით მოგზაურობის დრო აჭარბებს სამყაროს ასაკს.

შეუსაბამობების ასახსნელად ასტრონომებმა შეიმუშავეს ინფლაციური თეორია.

ინფლაცია ვარაუდობს, რომ სამყაროს შექმნიდან მალევე, მან განიცადა სწრაფი ზრდა, რომლის დროსაც სივრცე გაფართოვდა სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად. სამყარო გადაჭიმული იყო ატომის ზომიდან ასტრონომიულ პროპორციებამდე წამის ნაწილად.

ამრიგად, სამყარო ბრტყელი ჩანს, რადგან ჩვენ ვიმყოფებით სფეროზე, რომელიც ძალიან დიდია ჩვენი გადმოსახედიდან; ასე რომ, დედამიწა ბრტყელად ეჩვენება ვინმეს, ვინც მინდორში დგას.

ინფლაცია ასევე განმარტავს, თუ როგორ შეიძლება ოდესღაც ერთმანეთისგან შორს მდებარე ობიექტები ახლოს იყვნენ ერთმანეთთან ურთიერთობისთვის. მაგრამ მაშინაც კი, თუ ვივარაუდებთ, რომ ინფლაცია რეალურია, ასტრონომები იბრძვიან ახსნან, რამ გამოიწვია ის. და სწორედ აქ მოდის ჭიის ხვრელის ახალი თეორია სამაშველოში.

პოპლავსკის თქმით, ზოგიერთი ინფლაციური თეორია ამბობს, რომ მოვლენა გამოწვეული იყო „ეგზოტიკური მატერიით“, თეორიული სუბსტანციით, რომელიც განსხვავდება ჩვეულებრივი მატერიისგან ნაწილობრივ იმიტომ, რომ ის იზიდება და არა გრავიტაციით. ამ განტოლებებზე დაყრდნობით, პოპლავსკიმ დაასკვნა, რომ ასეთი ეგზოტიკური მატერია შეიძლებოდა წარმოშობილიყო, როდესაც ზოგიერთი პირველი მასიური ვარსკვლავი ჭიის ხვრელებად დაინგრა.

„შესაძლოა იყო გარკვეული ურთიერთქმედება ეგზოტიკურ მატერიას შორის, რომელმაც შექმნა ჭიის ხვრელები და ეგზოტიკურ მატერიას შორის, რამაც გამოიწვია ინფლაცია“, - ამბობს ის.
ჭიის ხვრელის განტოლებები - "კარგი გამოსავალი"

ახალი მოდელი არ არის პირველი, რომელიც ვარაუდობს, რომ სხვა სამყაროები არსებობს შავი ხვრელების შიგნით. არიზონას უნივერსიტეტის თეორიულმა ფიზიკოსმა დემიენ ისონმა ადრე თქვა ეს.

"Რა არის ახალი? რომ ჭიის ხვრელების გამოსავალი ზოგად ფარდობითობაში არის გადასვლა შავი ხვრელის გარედან ახალი სამყაროს შიგნით,” - ამბობს ისონი, რომელიც არ მონაწილეობდა პოპლავსკის კვლევაში. ”ჩვენ უბრალოდ ვივარაუდეთ, რომ ასეთი გამოსავალი შეიძლებოდა არსებობდეს, მაგრამ პოპლავსკიმ იპოვა იგი.”
თუმცა, იდეა ისონისთვის ძალიან საკამათო ჩანს.

"Შესაძლებელია? დიახ. ასეთი სცენარი სავარაუდოა? არც კი ვიცი. მაგრამ ეს ნამდვილად საინტერესოა. ”
მომავალი მუშაობა კვანტურ გრავიტაციაში - გრავიტაციის შესწავლა სუბატომურ დონეზე - დახვეწავს განტოლებებს და პოტენციურად დაადასტურებს ან უარყოფს პოპლავსკის თეორიას.

ჭიის ხვრელის თეორიაში გასაკვირი არაფერია

მთლიანობაში, ჭიის ხვრელის თეორია საინტერესოა, მაგრამ არა ინოვაციური და არ აშუქებს სამყაროს წარმოშობას, თქვა ანდრეას ალბრეხტმა, კალიფორნიის უნივერსიტეტის ფიზიკოსმა, დევისი, რომელიც ასევე არ იყო ჩართული კვლევაში.

იმის მტკიცებით, რომ ჩვენი სამყარო შეიქმნა მატერიის ნაწილისგან, რომელიც მშობელი სამყაროდან იყო, თეორია უბრალოდ გადააქვს ყველა ნივთის გაჩენის მოვლენას ალტერნატიულ რეალობაში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ის არ ხსნის, თუ როგორ გაჩნდა მშობელი სამყარო ან რატომ აქვს ჩვენს სამყაროს ის თვისებები, რაც მას აქვს - უფრო მეტიც, თვისებები უნდა იყოს მემკვიდრეობით მიღებული, რაც ნიშნავს, რომ მშობელი სამყარო იგივე იქნება.

„არის რამდენიმე აქტუალური პრობლემა, რომელთა გადაჭრასაც ჩვენ ვცდილობთ და გაურკვეველია, სად მიგვიყვანს ეს ყველაფერი“, ამბობს ის და აღნიშნავს პოპლავსკის კვლევას.
თუმცა, ალბრეხტს არ თვლის სამყაროების დამაკავშირებელი ჭიის ხვრელების იდეა, ვიდრე შავ ხვრელების სინგულარების იდეა, და ის არ აპირებს ახალი თეორიის გამოგდებას მხოლოდ იმიტომ, რომ ის ცოტა გიჟურად გამოიყურება.

”ყველაფერი, რასაც ადამიანები აკეთებენ ამ ინდუსტრიაში, საკმაოდ უცნაურია”, - ამბობს ის. - "თქვენ არ გაქვთ უფლება თქვათ, რომ ნაკლებად უცნაური იდეა გაიმარჯვებს, რადგან ეს არავითარ შემთხვევაში არ მოხდება."

ფიზიკისა და ასტრონომიის სფეროში უზარმაზარი მიღწევების მიუხედავად, არსებობს მრავალი ფენომენი, რომელთა არსი ბოლომდე არ არის გამოვლენილი. ასეთ ფენომენებს მიეკუთვნება იდუმალი შავი ხვრელები, რომელთა შესახებ ყველა ინფორმაცია მხოლოდ თეორიულია და პრაქტიკული გზით გადამოწმება შეუძლებელია.

არსებობს თუ არა შავი ხვრელები?

ფარდობითობის თეორიის მოსვლამდეც კი, ასტრონომებმა შემოგვთავაზეს თეორია შავი ძაბრების არსებობის შესახებ. აინშტაინის თეორიის გამოქვეყნების შემდეგ გადაიხედა გრავიტაციის საკითხი და გამოჩნდა ახალი ვარაუდები შავი ხვრელების პრობლემასთან დაკავშირებით. არარეალურია ამ კოსმოსური ობიექტის დანახვა, რადგან ის შთანთქავს მთელ სინათლეს, რომელიც შედის მის სივრცეში. მეცნიერები ადასტურებენ შავი ხვრელების არსებობას ვარსკვლავთშორისი გაზის მოძრაობისა და ვარსკვლავების ტრაექტორიების ანალიზის საფუძველზე.

შავი ხვრელების წარმოქმნა იწვევს მათ გარშემო სივრცე-დროის მახასიათებლების ცვლილებას. დრო თითქოს შეკუმშულია უზარმაზარი გრავიტაციის გავლენით და ანელებს. ვარსკვლავებს, რომლებიც აღმოჩნდებიან შავი ძაბრის გზაზე, შეუძლიათ გადაუხვიონ თავიანთი მარშრუტიდან და მიმართულებაც კი შეცვალონ. შავი ხვრელები შთანთქავენ მათი ტყუპი ვარსკვლავის ენერგიას, რაც ასევე იჩენს თავს.

რას ჰგავს შავი ხვრელი?

ინფორმაცია შავი ხვრელების შესახებ ძირითადად ჰიპოთეტურია. მეცნიერები სწავლობენ მათ კოსმოსსა და რადიაციაზე გავლენის გამო. სამყაროში შავი ხვრელების დანახვა შეუძლებელია, რადგან ისინი შთანთქავენ მთელ სინათლეს, რომელიც შედის ახლომდებარე სივრცეში. შავი ობიექტების რენტგენის სურათი გადაღებულია სპეციალური თანამგზავრებიდან, სადაც ნაჩვენებია ნათელი ცენტრი, რომელიც სხივების წყაროა.

როგორ იქმნება შავი ხვრელები?

შავი ხვრელი სივრცეში არის ცალკე სამყარო, რომელსაც აქვს თავისი უნიკალური მახასიათებლები და თვისებები. კოსმოსური ხვრელების თვისებები განისაზღვრება მათი გარეგნობის მიზეზებით. შავი ობიექტების გარეგნობასთან დაკავშირებით, არსებობს შემდეგი თეორიები:

1. ისინი კოსმოსში მომხდარი კოლაფსის შედეგია. ეს შეიძლება იყოს დიდი კოსმოსური სხეულების შეჯახება ან სუპერნოვას აფეთქება.
2. ისინი წარმოიქმნება კოსმოსური ობიექტების წონის გამო, მათი ზომის შენარჩუნებისას. ამ ფენომენის მიზეზი დადგენილი არ არის.

შავი ძაბრი არის ობიექტი სივრცეში, რომელიც შედარებით მცირე ზომისაა, მაგრამ აქვს უზარმაზარი მასა. შავი ხვრელის თეორია ამბობს, რომ ყველა კოსმოსური ობიექტი პოტენციურად შეიძლება გახდეს შავი ძაბრი, თუ ზოგიერთი ფენომენის შედეგად ის დაკარგავს ზომას, მაგრამ შეინარჩუნებს მასას. მეცნიერები კი საუბრობენ ბევრი შავი მიკროხვრელების - შედარებით დიდი მასის მქონე მინიატურული კოსმოსური ობიექტების არსებობაზე. მასასა და ზომას შორის ეს შეუსაბამობა იწვევს გრავიტაციული ველის ზრდას და ძლიერი მიზიდულობის გამოჩენას.

რა არის შავ ხვრელში?

შავ იდუმალ ობიექტს შეიძლება ეწოდოს მხოლოდ დიდი მონაკვეთის ხვრელი. ამ ფენომენის ცენტრი არის კოსმოსური სხეული გაზრდილი გრავიტაციით. ასეთი მიზიდულობის შედეგი არის ძლიერი მიზიდულობა ამ კოსმოსური სხეულის ზედაპირზე. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება მორევის ნაკადი, რომელშიც ბრუნავს აირები და კოსმოსური მტვრის მარცვლები. ამიტომ უფრო სწორია შავ ხვრელს შავი ძაბრის დარქმევა.

პრაქტიკაში შეუძლებელია იმის გარკვევა, თუ რა არის შავი ხვრელის შიგნით, რადგან კოსმოსური მორევის მიზიდულობის დონე არცერთ ობიექტს არ აძლევს გავლენის ზონიდან გაქცევის საშუალებას. მეცნიერთა აზრით, შავი ხვრელის შიგნით სრული სიბნელეა, რადგან სინათლის კვანტები მასში შეუქცევად ქრება. ვარაუდობენ, რომ სივრცე და დრო დამახინჯებულია შავი ძაბრის შიგნით, ფიზიკისა და გეომეტრიის კანონები ამ ადგილას არ ვრცელდება. შავი ხვრელების ასეთმა მახასიათებლებმა შესაძლოა გამოიწვიოს ანტიმატერიის წარმოქმნა, რაც ამჟამად უცნობია მეცნიერებისთვის.

რატომ არის შავი ხვრელები საშიში?

შავი ხვრელები ზოგჯერ აღწერილია, როგორც ობიექტები, რომლებიც შთანთქავენ მიმდებარე ობიექტებს, რადიაციას და ნაწილაკებს. ეს აზრი არასწორია: შავი ხვრელის თვისებები საშუალებას აძლევს მას აითვისოს მხოლოდ ის, რაც მის გავლენის ზონაშია. მას შეუძლია შთანთქას კოსმოსური მიკრონაწილაკები და ტყუპი ვარსკვლავებიდან წარმოქმნილი რადიაცია. მაშინაც კი, თუ პლანეტა შავ ხვრელთან ახლოს არის, ის არ შეიწოვება, მაგრამ გააგრძელებს მოძრაობას თავის ორბიტაზე.

რა მოხდება, თუ შავ ხვრელში მოხვდებით?

შავი ხვრელების თვისებები დამოკიდებულია გრავიტაციული ველის სიძლიერეზე. შავი ძაბრები იზიდავს ყველაფერს, რაც შედის მათი გავლენის ზონაში. ამ შემთხვევაში იცვლება სივრცითი-დროითი მახასიათებლები. მეცნიერები, რომლებიც სწავლობენ შავ ხვრელებს, არ ეთანხმებიან იმას, თუ რა ემართება ამ მორევის ობიექტებს:

• ზოგიერთი მეცნიერი ვარაუდობს, რომ ამ ნახვრეტებში ჩავარდნილი ყველა ობიექტი დაჭიმულია ან ნაწილებად არის გახლეჩილი და არ აქვს დრო, რომ მიაღწიოს მიზიდული ობიექტის ზედაპირს;
• სხვა მეცნიერები ამტკიცებენ, რომ ხვრელებში ყველა ჩვეულებრივი მახასიათებელი დამახინჯებულია, ამიტომ იქ ობიექტები, როგორც ჩანს, ქრება დროსა და სივრცეში. ამ მიზეზით, შავ ხვრელებს ზოგჯერ სხვა სამყაროების კარიბჭეებს უწოდებენ.

შავი ხვრელების სახეები

შავი ძაბრები იყოფა ტიპებად მათი ფორმირების მეთოდის მიხედვით:

1. ვარსკვლავური მასის შავი ობიექტები ზოგიერთი ვარსკვლავის სიცოცხლის ბოლოს იბადება. ვარსკვლავის სრული წვა და თერმოს დასასრული ბირთვული რეაქციებიიწვევს ვარსკვლავის შეკუმშვას. თუ ვარსკვლავი განიცდის გრავიტაციულ კოლაფსს, ის შეიძლება გარდაიქმნას შავ ძაბრად.
2. სუპერმასიური შავი ძაბრები. მეცნიერები ამტკიცებენ, რომ ნებისმიერი გალაქტიკის ბირთვი არის სუპერმასიური ძაბრი, რომლის ფორმირება ახალი გალაქტიკის გაჩენის დასაწყისია.
3. პირველადი შავი ხვრელები. ეს შეიძლება შეიცავდეს სხვადასხვა მასის ხვრელებს, მათ შორის მიკროხვრელებს, რომლებიც წარმოიქმნება მატერიის სიმკვრივისა და გრავიტაციის სიძლიერის შეუსაბამობის გამო. ასეთი ხვრელები არის ძაბრები, რომლებიც წარმოიქმნება სამყაროს დასაწყისში. ეს ასევე მოიცავს ობიექტებს, როგორიცაა თმიანი შავი ხვრელი. ეს ხვრელები თმების მსგავსი სხივების არსებობით გამოირჩევა. ვარაუდობენ, რომ ეს ფოტონები და გრავიტონები ინარჩუნებენ შავ ხვრელში მოხვედრილ ინფორმაციას.
4. კვანტური შავი ხვრელები. ისინი ჩნდებიან ბირთვული რეაქციების შედეგად და ცოცხლობენ მცირე ხნით. კვანტური ძაბრები ყველაზე დიდ ინტერესს იწვევს, რადგან მათი შესწავლა დაგეხმარებათ შავი კოსმოსური ობიექტების პრობლემის შესახებ კითხვებზე პასუხის გაცემაში.
5. ზოგიერთი მეცნიერი ამ ტიპის კოსმოსურ ობიექტს ასახელებს, როგორც თმიან შავ ხვრელს. ეს ხვრელები თმების მსგავსი სხივების არსებობით გამოირჩევა. ვარაუდობენ, რომ ეს ფოტონები და გრავიტონები ინარჩუნებენ შავ ხვრელში მოხვედრილ ინფორმაციას.

დედამიწასთან ყველაზე ახლოს მდებარე შავი ხვრელი

უახლოესი შავი ხვრელი დედამიწიდან 3000 სინათლის წლითაა დაშორებული. მას უწოდებენ V616 Monocerotis, ან V616 Mon. მისი წონა 9-13 მზის მასას აღწევს. ამ ხვრელის ორობითი პარტნიორი არის მზის მასის ნახევარი ვარსკვლავი. დედამიწასთან შედარებით ახლოს კიდევ ერთი ძაბრი არის Cygnus X-1. ის დედამიწიდან 6 ათასი სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობს და მზეზე 15-ჯერ მეტს იწონის. ამ კოსმოსურ შავ ხვრელს ასევე ჰყავს საკუთარი ორობითი პარტნიორი, რომლის მოძრაობა გვეხმარება Cygnus X-1-ის გავლენის კვალზე.

შავი ხვრელები - საინტერესო ფაქტები

მეცნიერები ყვებიან შემდეგ საინტერესო ფაქტებს შავი ობიექტების შესახებ:

1. თუ გავითვალისწინებთ, რომ ეს ობიექტები გალაქტიკების ცენტრია, მაშინ ყველაზე დიდი ძაბრის მოსაძებნად, უდიდესი გალაქტიკა უნდა აღმოვაჩინოთ. ამრიგად, სამყაროს ყველაზე დიდი შავი ხვრელი არის ძაბრი, რომელიც მდებარეობს გალაქტიკაში IC 1101, Abell 2029 გროვის ცენტრში.
2. შავი ობიექტები რეალურად ჰგავს მრავალფეროვან ობიექტებს. ამის მიზეზი მათ რადიომაგნიტურ გამოსხივებაშია.
3. შავი ხვრელის შუაგულში არ არსებობს მუდმივი ფიზიკური ან მათემატიკური კანონები. ეს ყველაფერი დამოკიდებულია ხვრელის მასაზე და მის გრავიტაციულ ველზე.
4. შავი ძაბრები თანდათან აორთქლდება.
5. შავი ძაბრების წონამ შეიძლება წარმოუდგენელ ზომებს მიაღწიოს. ყველაზე დიდი შავი ხვრელის მასა უდრის 30 მილიონი მზის მასას.

როგორც გასული საუკუნეების მეცნიერებისთვის, ასევე ჩვენი დროის მკვლევრებისთვის, კოსმოსის უდიდესი საიდუმლო შავი ხვრელია. რა არის ამ ფიზიკისთვის სრულიად უცნობ სისტემაში? რა კანონები მოქმედებს იქ? როგორ გადის დრო შავ ხვრელში და რატომ ვერ ახერხებს იქიდან გაქცევა სინათლის კვანტსაც? ახლა ჩვენ შევეცდებით, რა თქმა უნდა, თეორიის და არა პრაქტიკის თვალსაზრისით, გავიგოთ, რა არის შავი ხვრელის შიგნით, რატომ ჩამოყალიბდა და არსებობს ის, პრინციპში, როგორ იზიდავს მის გარშემო არსებულ ობიექტებს.

პირველ რიგში, მოდით აღვწეროთ ეს ობიექტი

ასე რომ, შავი ხვრელი არის სივრცის გარკვეული რეგიონი სამყაროში. შეუძლებელია მისი ცალკეული ვარსკვლავის ან პლანეტის გამოყოფა, რადგან ის არც მყარი და არც აირისებრი სხეულია. იმის გარეშე, თუ რა არის სივრცე დრო და როგორ შეიძლება შეიცვალოს ეს ზომები, შეუძლებელია იმის გაგება, თუ რა არის შავი ხვრელის შიგნით. საქმე იმაშია, რომ ეს ტერიტორია არ არის მხოლოდ სივრცითი ერთეული. რაც ამახინჯებს ჩვენთვის ნაცნობ სამ განზომილებას (სიგრძე, სიგანე და სიმაღლე) და ვადებს. მეცნიერები დარწმუნებულნი არიან, რომ ჰორიზონტის რეგიონში (ე.წ. ხვრელის მიმდებარე ტერიტორია) დრო იძენს სივრცულ მნიშვნელობას და შეუძლია გადაადგილება როგორც წინ, ასევე უკან.

მოდით ვისწავლოთ გრავიტაციის საიდუმლოებები

თუ გვინდა გავიგოთ რა არის შავი ხვრელის შიგნით, მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ რა არის გრავიტაცია. სწორედ ეს ფენომენია საკვანძო ეგრეთ წოდებული „ჭიახვრელების“ ბუნების გასაგებად, საიდანაც სინათლეც კი ვერ გაექცევა. გრავიტაცია არის ურთიერთქმედება ყველა სხეულს შორის, რომელსაც აქვს მატერიალური საფუძველი. ასეთი სიმძიმის სიძლიერე დამოკიდებულია სხეულების მოლეკულურ შემადგენლობაზე, ატომების კონცენტრაციაზე, ასევე მათ შემადგენლობაზე. რაც უფრო მეტი ნაწილაკი იშლება სივრცის გარკვეულ არეალში, მით მეტია გრავიტაციული ძალა. ეს განუყოფლად არის დაკავშირებული დიდი აფეთქების თეორიასთან, როდესაც ჩვენი სამყარო ბარდის ზომის იყო. ეს იყო მაქსიმალური სინგულარობის მდგომარეობა და სინათლის კვანტების ციმციმის შედეგად სივრცემ დაიწყო გაფართოება იმის გამო, რომ ნაწილაკები ერთმანეთს უკუაგდებდნენ. მეცნიერები შავ ხვრელს ზუსტად საპირისპიროდ აღწერენ. რა არის შიგნით ასეთი რამ TBZ-ის შესაბამისად? სინგულარობა, რომელიც უდრის ჩვენს სამყაროში არსებულ ინდიკატორებს მისი დაბადების მომენტში.

როგორ ხვდება მატერია ჭიის ხვრელში?

არსებობს მოსაზრება, რომ ადამიანი ვერასოდეს გაიგებს რა ხდება შავი ხვრელის შიგნით. იმის გამო, რომ მას შემდეგ, რაც იქ იქნება, ის ფაქტიურად გაანადგურებს სიმძიმის და მიზიდულობის ძალის მიერ. სინამდვილეში ეს სიმართლეს არ შეესაბამება. დიახ, მართლაც, შავი ხვრელი არის სინგულარობის რეგიონი, სადაც ყველაფერი მაქსიმალურად არის შეკუმშული. მაგრამ ეს სულაც არ არის „კოსმოსური მტვერსასრუტი“, რომელსაც შეუძლია ყველა პლანეტა და ვარსკვლავი შეწოვოს. ნებისმიერი მატერიალური ობიექტი, რომელიც აღმოჩნდება მოვლენის ჰორიზონტზე, დააკვირდება სივრცისა და დროის ძლიერ დამახინჯებას (ამჟამად ეს ერთეულები ცალკე დგას). გეომეტრიის ევკლიდური სისტემა დაიწყებს გაუმართაობას, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი იკვეთება და სტერეომეტრიული ფიგურების კონტურები აღარ იქნება ნაცნობი. რაც შეეხება დროს, ის თანდათან შენელდება. რაც უფრო უახლოვდებით ხვრელს, მით უფრო ნელა მიიწევს საათი დედამიწის დროთან შედარებით, მაგრამ თქვენ ამას ვერ შეამჩნევთ. ჭიის ხვრელში ჩავარდნისას სხეული ნულოვანი სიჩქარით დაეცემა, მაგრამ ეს ერთეული უსასრულობის ტოლი იქნება. გამრუდება, რომელიც უსასრულოს უტოლდება ნულს, რაც საბოლოოდ აჩერებს დროს სინგულარობის რეგიონში.

რეაქცია გამოსხივებულ შუქზე

სივრცეში ერთადერთი ობიექტი, რომელიც იზიდავს სინათლეს, არის შავი ხვრელი. რა არის მის შიგნით და რა ფორმით არის ის უცნობია, მაგრამ ითვლება, რომ ეს არის სიბნელე, რომლის წარმოდგენა შეუძლებელია. სინათლის კვანტები, იქ მისვლისას, უბრალოდ არ ქრება. მათი მასა მრავლდება სინგულარულობის მასაზე, რაც მას კიდევ უფრო დიდს ხდის და ადიდებს მას, ამგვარად, თუ ჭიის ხვრელის შიგნით ჩართავთ ფანარს, რომ მიმოიხედოთ, ის არ ანათებს. გამოსხივებული კვანტები მუდმივად გამრავლდება ხვრელის მასაზე და თქვენ, უხეშად რომ ვთქვათ, მხოლოდ გააუარესებთ თქვენს მდგომარეობას.

შავი ხვრელები ყოველ ნაბიჯზე

როგორც უკვე გავარკვიეთ, ფორმირების საფუძველია გრავიტაცია, რომლის სიდიდე მილიონჯერ მეტია, ვიდრე დედამიწაზე. ზუსტი წარმოდგენა იმის შესახებ, თუ რა არის შავი ხვრელი, მისცა სამყაროს კარლ შვარცშილდმა, რომელმაც, ფაქტობრივად, აღმოაჩინა მოვლენის ჰორიზონტი და უკუქცევის წერტილი და ასევე დაადგინა, რომ ნული სინგულარულ მდგომარეობაში უდრის. უსასრულობა. მისი აზრით, შავი ხვრელი შეიძლება წარმოიქმნას სივრცის ნებისმიერ წერტილში. ამ შემთხვევაში, გარკვეული მატერიალური ობიექტი, რომელსაც აქვს სფერული ფორმა, უნდა მიაღწიოს გრავიტაციულ რადიუსს. მაგალითად, ჩვენი პლანეტის მასა უნდა შეესაბამებოდეს ერთი ბარდის მოცულობას, რათა გახდეს შავი ხვრელი. მზეს კი მისი მასით 5 კილომეტრის დიამეტრი უნდა ჰქონდეს - მაშინ მისი მდგომარეობა სინგულარული გახდება.

ახალი სამყაროს ფორმირების ჰორიზონტი

ფიზიკისა და გეომეტრიის კანონები მშვენივრად მუშაობს დედამიწაზე და ქვეყანაში გარე სივრცე, სადაც სივრცე ვაკუუმს უახლოვდება. მაგრამ ისინი სრულიად კარგავენ თავიანთ მნიშვნელობას მოვლენის ჰორიზონტზე. სწორედ ამიტომ, მათემატიკური თვალსაზრისით, შეუძლებელია გამოვთვალოთ რა არის შავი ხვრელის შიგნით. ნახატები, რომლებიც შეგიძლიათ მიიღოთ, თუ სამყაროს შესახებ ჩვენი იდეების შესაბამისად გადააქცევთ სივრცეს, ალბათ შორს არის სიმართლისგან. მხოლოდ დადგინდა, რომ აქ დრო იქცევა სივრცულ ერთეულად და, სავარაუდოდ, კიდევ რამდენიმე ემატება არსებულ განზომილებებს. ეს შესაძლებელს ხდის დავიჯეროთ, რომ შავი ხვრელის შიგნით (ფოტო, როგორც მოგეხსენებათ, ამას არ აჩვენებს, რადგან იქ სინათლე თავისთავად ჭამს) სრულიად განსხვავებული სამყაროები იქმნება. ეს სამყაროები შესაძლოა შედგებოდეს ანტიმატერიისგან, რომელიც ამჟამად უცნობია მეცნიერებისთვის. ასევე არსებობს ვერსიები, რომ უბრუნების სფერო არის მხოლოდ პორტალი, რომელიც მიდის ან სხვა სამყაროში ან ჩვენი სამყაროს სხვა წერტილებში.

დაბადება და სიკვდილი

შავი ხვრელის არსებობაზე ბევრად მეტია მისი შექმნა ან გაქრობა. სფერო, რომელიც ამახინჯებს სივრცე-დროს, როგორც უკვე გავარკვიეთ, კოლაფსის შედეგად წარმოიქმნება. ეს შეიძლება იყოს დიდი ვარსკვლავის აფეთქება, სივრცეში ორი ან მეტი სხეულის შეჯახება და ა.შ. მაგრამ როგორ გახდა მატერია, რომლის შეხებაც თეორიულად შეიძლებოდა დროის დამახინჯების სფეროდ? თავსატეხი მიმდინარე სამუშაოა. მაგრამ ამას მოჰყვება მეორე კითხვა – რატომ ქრება ასეთი უკუქცევის სფეროები? და თუ შავი ხვრელები აორთქლდება, მაშინ რატომ არ გამოდის მათგან ეს სინათლე და მთელი კოსმოსური მატერია, რომელიც მათ შთანთქა? როდესაც მატერია სინგულარობის ზონაში იწყებს გაფართოებას, გრავიტაცია თანდათან მცირდება. შედეგად, შავი ხვრელი უბრალოდ იშლება და ჩვეულებრივი ვაკუუმი გარე სივრცე თავის ადგილზე რჩება. აქედან მომდინარეობს კიდევ ერთი საიდუმლო - სად წავიდა ყველაფერი, რაც მასში შევიდა?

არის თუ არა გრავიტაცია ბედნიერი მომავლის გასაღები?

მკვლევარები დარწმუნებულნი არიან, რომ კაცობრიობის ენერგეტიკული მომავალი შეიძლება ჩამოყალიბდეს შავი ხვრელის საშუალებით. რა არის ამ სისტემის შიგნით, ჯერჯერობით უცნობია, მაგრამ დადგენილია, რომ მოვლენათა ჰორიზონტზე ნებისმიერი მატერია გარდაიქმნება ენერგიად, მაგრამ, რა თქმა უნდა, ნაწილობრივ. მაგალითად, ადამიანი, რომელიც აღმოჩნდება უპასუხო წერტილთან, დათმობს თავისი მატერიის 10 პროცენტს ენერგიად გადამუშავებისთვის. ეს მაჩვენებელი უბრალოდ კოლოსალურია, ის გახდა სენსაცია ასტრონომებში. ფაქტია, რომ დედამიწაზე მატერიის მხოლოდ 0,7 პროცენტი გარდაიქმნება ენერგიად.

როგორც კოსმოსური ბუდე თოჯინის ნაწილი, ჩვენი სამყარო შესაძლოა მდებარეობდეს შავი ხვრელის შიგნით, რომელიც თავად არის უფრო დიდი სამყაროს ნაწილი. ჩვენს სამყაროში აღმოჩენილი ყველა შავი ხვრელი - მიკროსკოპულიდან სუპერმასივამდე - შეიძლება იყოს კარი ალტერნატიული რეალობისკენ.

ერთ-ერთი უახლესი „ჰალუცინოგენური“ თეორია ამბობს, რომ შავი ხვრელი არის გვირაბი სამყაროებს შორის – რაღაც ჭიის ხვრელის მსგავსი. შავი ხვრელი არ იშლება ერთ წერტილში, როგორც მოსალოდნელი იყო, არამედ ხდება „თეთრი ხვრელი“ შავი ხვრელის მეორე ბოლოში.

ჟურნალ Physics Letters B-ში გამოქვეყნებულ ნაშრომში, ინდიანას უნივერსიტეტის ფიზიკოსმა ნიკოდემ პოპლავსკიმ წარმოადგინა შავ ხვრელში ჩავარდნილი მატერიის სპირალური მოძრაობის ახალი მათემატიკური მოდელი. მისი განტოლებები აჩვენებს, რომ ასეთი ჭიის ხვრელები სიცოცხლისუნარიანი ალტერნატივაა იმ სივრცის დროს სინგულარებისა, რომლებიც ალბერტ აინშტაინის ვარაუდით იყო შავი ხვრელების ცენტრში.

აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის განტოლებების მიხედვით, სინგულარები იქმნება, როდესაც მატერია რეგიონში ძალიან მკვრივი ხდება, როგორც შავი ხვრელის ზემკვრივ გულში.

აინშტაინის თეორია ვარაუდობს, რომ სინგულარები არ იკავებენ სივრცეს, ისინი უსასრულოდ მკვრივი და უსასრულოდ ცხელია - რაც, პრინციპში, მრავალი არაპირდაპირი მტკიცებულებით არის მხარდაჭერილი, მაგრამ ძნელად გასაგები რჩება მრავალი მეცნიერისთვის.

თუ პოპლავსკი მართალია, მას შეიძლება არ გაუგოს.

ახალი განტოლებების მიხედვით, მატერია, რომელსაც შავი ხვრელი შთანთქავს და აშკარად ანადგურებს, ხდება სხვა რეალობაში გალაქტიკების, ვარსკვლავებისა და პლანეტების სამშენებლო მასალა.

შეუძლიათ ჭიის ხვრელებს ამოხსნან დიდი აფეთქების საიდუმლო?

პოპლავსკი ამბობს, რომ შავი ხვრელების, როგორც ჭიის ხვრელების გაგებამ შეიძლება ახსნას გარკვეული საიდუმლოებები თანამედროვე კოსმოლოგიაში. მაგალითად, დიდი აფეთქების თეორია აცხადებს, რომ სამყარო დაიწყო სინგულარობით. მაგრამ მეცნიერები არ არიან კმაყოფილი იმის ახსნით, თუ როგორ შეიძლებოდა ასეთი სინგულარობის ჩამოყალიბება თავიდანვე. თუ ჩვენი სამყარო დაიბადა თეთრი ხვრელიდან და არა სინგულარულობიდან, „ეს წყვეტს შავი ხვრელის სინგულარობის და დიდი აფეთქების სინგულარობის პრობლემას“.

ჭიის ხვრელებმა ასევე შეიძლება აიხსნას გამა-სხივების აფეთქება, მეორე ყველაზე ძლიერი აფეთქება სამყაროში დიდი აფეთქების შემდეგ. გამა გამოსხივების აფეთქებები ხდება ცნობილი სამყაროს პერიფერიაზე. ისინი შორეულ გალაქტიკებში სუპერნოვასთან, ანუ ვარსკვლავთა სიკვდილთან არის დაკავშირებული, მაგრამ მათი ზუსტი წყარო საიდუმლოა. პოპლავსკი ვარაუდობს, რომ აფეთქებები შეიძლება იყოს მატერიის გამოდევნა ალტერნატიული სამყაროებიდან. მატერია ჩვენს სამყაროში შედის სუპერმასიური შავი ხვრელების - ჭიის ხვრელების მეშვეობით - გალაქტიკების გულებში, თუმცა გაუგებარია, როგორ არის ეს შესაძლებელი.

”იდეა გიჟურია, მაგრამ ვინ იცის?” - ამბობს მეცნიერი.
პოპლავსკის თეორიის შესამოწმებლად ერთი გზა მაინც არსებობს. ჩვენი სამყაროს ზოგიერთი შავი ხვრელი ტრიალებს და თუ ჩვენი სამყარო დაიბადა იმავე მბრუნავი შავი ხვრელის შიგნით, მაშინ მან უნდა დაიმკვიდროს თავისი მშობელი ობიექტის ბრუნვა. თუ მომავალი ექსპერიმენტები აჩვენებს, რომ ჩვენი სამყარო ბრუნავს მოსალოდნელი მიმართულებით, ეს შეიძლება იყოს ჭიის ხვრელის თეორიის არაპირდაპირი მტკიცებულება.

შეუძლიათ თუ არა ჭიის ხვრელებს "ეგზოტიკური მატერიის" წარმოქმნა?

ჭიის ხვრელის თეორიამ შეიძლება ასევე ახსნას, თუ რატომ არის ჩვენი სამყაროს ზოგიერთი მახასიათებელი გადახრილი იმისგან, რასაც თეორია წინასწარმეტყველებს, ფიზიკოსების აზრით. ფიზიკის სტანდარტული მოდელის საფუძველზე, დიდი აფეთქების შემდეგ, სამყაროს გამრუდება დროთა განმავლობაში უნდა გაიზარდოს, ამიტომ 13,7 მილიარდი წლის შემდეგ, ანუ დღეს, ჩვენ უნდა ვიჯდეთ დახურული სფერული სამყაროს ზედაპირზე.

თუმცა, დაკვირვებები აჩვენებს, რომ სამყარო ბრტყელია ყველა მიმართულებით. გარდა ამისა, ახალგაზრდა სამყაროს სინათლის მონაცემები აჩვენებს, რომ დიდი აფეთქების შემდეგ ტემპერატურა ყველგან დაახლოებით იგივე იყო. ეს ნიშნავს, რომ ყველაზე შორეული ობიექტები, რომლებსაც სამყაროს მოპირდაპირე ბოლოში ვხედავთ, იმდენად ახლოს იყვნენ ერთმანეთთან, რომ წონასწორობაში იმყოფებოდნენ, როგორც გაზის მოლეკულები დახურულ კამერაში.

ისევ და ისევ, დაკვირვებები არ ემთხვევა პროგნოზებს, რადგან ცნობილ სამყაროში საპირისპირო ობიექტები იმდენად შორს არიან ერთმანეთისგან, რომ მათ შორის სინათლის სიჩქარით მოგზაურობის დრო აჭარბებს სამყაროს ასაკს.

შეუსაბამობების ასახსნელად ასტრონომებმა შეიმუშავეს ინფლაციური თეორია.

ინფლაცია ვარაუდობს, რომ სამყაროს შექმნიდან მალევე, მან განიცადა სწრაფი ზრდა, რომლის დროსაც სივრცე გაფართოვდა სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად. სამყარო გადაჭიმული იყო ატომის ზომიდან ასტრონომიულ პროპორციებამდე წამის ნაწილად.

ამრიგად, სამყარო ბრტყელი ჩანს, რადგან ჩვენ ვიმყოფებით სფეროზე, რომელიც ძალიან დიდია ჩვენი გადმოსახედიდან; ასე რომ, დედამიწა ბრტყელად ეჩვენება ვინმეს, ვინც მინდორში დგას.

ინფლაცია ასევე განმარტავს, თუ როგორ შეიძლება ოდესღაც ერთმანეთისგან შორს მდებარე ობიექტები ახლოს იყვნენ ერთმანეთთან ურთიერთობისთვის. მაგრამ მაშინაც კი, თუ ვივარაუდებთ, რომ ინფლაცია რეალურია, ასტრონომები იბრძვიან ახსნან, რამ გამოიწვია ის. და სწორედ აქ მოდის ჭიის ხვრელის ახალი თეორია სამაშველოში.

პოპლავსკის თქმით, ზოგიერთი ინფლაციური თეორია ამბობს, რომ მოვლენა გამოწვეული იყო „ეგზოტიკური მატერიით“, თეორიული სუბსტანციით, რომელიც განსხვავდება ჩვეულებრივი მატერიისგან ნაწილობრივ იმიტომ, რომ ის იზიდება და არა გრავიტაციით. ამ განტოლებებზე დაყრდნობით, პოპლავსკიმ დაასკვნა, რომ ასეთი ეგზოტიკური მატერია შეიძლებოდა წარმოშობილიყო, როდესაც ზოგიერთი პირველი მასიური ვარსკვლავი ჭიის ხვრელებად დაინგრა.

„შესაძლოა იყო გარკვეული ურთიერთქმედება ეგზოტიკურ მატერიას შორის, რომელმაც შექმნა ჭიის ხვრელები და ეგზოტიკურ მატერიას შორის, რამაც გამოიწვია ინფლაცია“, - ამბობს ის.
ჭიის ხვრელის განტოლებები - "კარგი გამოსავალი"

ახალი მოდელი არ არის პირველი, რომელიც ვარაუდობს, რომ სხვა სამყაროები არსებობს შავი ხვრელების შიგნით. არიზონას უნივერსიტეტის თეორიულმა ფიზიკოსმა დემიენ ისონმა ადრე თქვა ეს.

"Რა არის ახალი? რომ ჭიის ხვრელების გამოსავალი ზოგად ფარდობითობაში არის გადასვლა შავი ხვრელის გარედან ახალი სამყაროს შიგნით,” - ამბობს ისონი, რომელიც არ მონაწილეობდა პოპლავსკის კვლევაში. ”ჩვენ უბრალოდ ვივარაუდეთ, რომ ასეთი გამოსავალი შეიძლებოდა არსებობდეს, მაგრამ პოპლავსკიმ იპოვა იგი.”
თუმცა, იდეა ისონისთვის ძალიან საკამათო ჩანს.

"Შესაძლებელია? დიახ. ასეთი სცენარი სავარაუდოა? არც კი ვიცი. მაგრამ ეს ნამდვილად საინტერესოა. ”
მომავალი მუშაობა კვანტურ გრავიტაციაში - გრავიტაციის შესწავლა სუბატომურ დონეზე - დახვეწავს განტოლებებს და პოტენციურად დაადასტურებს ან უარყოფს პოპლავსკის თეორიას.

ჭიის ხვრელის თეორიაში გასაკვირი არაფერია

მთლიანობაში, ჭიის ხვრელის თეორია საინტერესოა, მაგრამ არა ინოვაციური და არ აშუქებს სამყაროს წარმოშობას, თქვა ანდრეას ალბრეხტმა, კალიფორნიის უნივერსიტეტის ფიზიკოსმა, დევისი, რომელიც ასევე არ იყო ჩართული კვლევაში.

იმის მტკიცებით, რომ ჩვენი სამყარო შეიქმნა მატერიის ნაწილისგან, რომელიც მშობელი სამყაროდან იყო, თეორია უბრალოდ გადააქვს ყველა ნივთის გაჩენის მოვლენას ალტერნატიულ რეალობაში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ის არ ხსნის, თუ როგორ გაჩნდა მშობელი სამყარო ან რატომ აქვს ჩვენს სამყაროს ის თვისებები, რაც მას აქვს - უფრო მეტიც, თვისებები უნდა იყოს მემკვიდრეობით მიღებული, რაც ნიშნავს, რომ მშობელი სამყარო იგივე იქნება.

„არის რამდენიმე აქტუალური პრობლემა, რომელთა გადაჭრასაც ჩვენ ვცდილობთ და გაურკვეველია, სად მიგვიყვანს ეს ყველაფერი“, ამბობს ის და აღნიშნავს პოპლავსკის კვლევას.
თუმცა, ალბრეხტს არ თვლის სამყაროების დამაკავშირებელი ჭიის ხვრელების იდეა, ვიდრე შავ ხვრელების სინგულარების იდეა, და ის არ აპირებს ახალი თეორიის გამოგდებას მხოლოდ იმიტომ, რომ ის ცოტა გიჟურად გამოიყურება.

”ყველაფერი, რასაც ადამიანები აკეთებენ ამ ინდუსტრიაში, საკმაოდ უცნაურია”, - ამბობს ის. - "თქვენ არ გაქვთ უფლება თქვათ, რომ ნაკლებად უცნაური იდეა გაიმარჯვებს, რადგან ეს არავითარ შემთხვევაში არ მოხდება."

ცნობილ სამეცნიერო ფანტასტიკურ ფილმში Interstellar, სიუჟეტი ვითარდება კოლოსალური "შავი ხვრელის" გარშემო. ამ კოსმოსური ობიექტების არსებობა ნამდვილად რჩება სამყაროს ერთ-ერთ ყველაზე საინტერესო საიდუმლოდ. და, შესაძლოა, იმის გაგებით, თუ როგორ მუშაობენ ისინი, კაცობრიობა მიიღებს წვდომას სამყაროებზე, რომელთა შესახებ ჯერ არც კი იციან.

ვარსკვლავის სიკვდილი

"შავი ხვრელების" აღმოჩენა პირდაპირ კავშირშია სამყაროს ფიზიკური სტრუქტურის ახალ ხედვასთან, რომელიც შემოთავაზებული იყო ალბერტ აინშტაინის მიერ 1915 წელს და აჩვენებს, რომ მასიური სხეულები ახშობენ დროსა და სივრცეს. შემდგომში მისმა თეორიამ მიიღო მრავალი ექსპერიმენტული დადასტურება. ადვილი არ არის იმის ახსნა, თუ როგორ გამოიყურება ასეთი გამრუდება, ამიტომ ფიზიკოსები მიმართავენ ანალოგიას, წარმოიდგენენ სივრცეში, როგორც ერთგვარი რეზინის ზედაპირი, რომელზედაც ლითონის ბურთები დაჭერით. უფრო მეტიც, რაც უფრო მასიურია ბურთი, მით უფრო დიდია ჩაღრმავება მის ქვეშ. რეალურ ოთხგანზომილებიან სივრცეში, „ნაკბენი“ მეხუთე განზომილების წინაშე დგას, რომლის არსებობას მხოლოდ ირიბად განვსაზღვრავთ - სხივის დამახინჯებით ან მზის ან ვარსკვლავების მახლობლად გავლის რადიოსიგნალის დაყოვნებით.

ნათელია, რომ მზის მიერ შექმნილი „ნაკვთი“ შედარებით მცირეა (მისი რადიუსი მხოლოდ 50 კილომეტრით აღემატება ჩვენი ვარსკვლავის რადიუსს), თუმცა, თითქმის მაშინვე მას შემდეგ, რაც აინშტაინმა ჩამოაყალიბა თავისი რევოლუციური თეორიის პოსტულატები, გერმანელმა ასტროფიზიკოსმა კარლ შვარცშილდმა. მათემატიკურად დაამტკიცა, რომ სადღაც სამყაროში შეიძლება არსებობდეს ისეთი მასის მქონე ობიექტები, რომლებიც სივრცეს ისე ღუნავს, რომ სინათლეც კი ვერ გაქცევა მისგან. ასეთ ობიექტებს საბოლოოდ „შავ ხვრელებს“ ეძახდნენ მსუბუქი ხელიამერიკელი ჯონ უილერი.

დიდი ხნის განმავლობაში "შავი ხვრელები" მეცნიერთა თვალში მშვენიერ ჰიპოთეზად რჩებოდა. 1939 წელს ახალგაზრდა ფიზიკოსმა რობერტ ოპენჰაიმერმა, ამერიკული ატომური ბომბის მომავალმა "მამამ", აჩვენა, რომ გარკვეულ პირობებში ვარსკვლავი შეიძლება გადაიქცეს ნამდვილ "შავ ხვრელად". მართლაც, ასტრონომებმა მალევე აღმოაჩინეს, რომ მათი "სიცოცხლის" ბოლოსკენ ვარსკვლავები განსხვავებულად იქცევიან. მაგალითად, მზე, რომელიც თანდათან იწვის, დაიწყებს გაფართოებას და შემდეგ გადაიქცევა დედამიწის ზომის თეთრ ჯუჯად, რომელიც გაცივდება მილიარდობით წლის განმავლობაში და გახდება მატერიის მუქი მკვრივი გროვა. ის ვარსკვლავები, რომელთა მასა მზეზე ბევრად მეტია, საწვავს ბევრად უფრო სწრაფად წვავს და შემდეგ იშლება (კოლაფსი) და ქმნის ნეიტრონულ ვარსკვლავს ან „შავ ხვრელს“. ნეიტრონული ვარსკვლავები თითქმის მთლიანად ატომური ბირთვებისგან შედგება, ხოლო „შავი ხვრელები“ ​​მრუდი სივრცისა და მრუდი დროისგან შედგება. მიუხედავად იმისა, რომ "შავი ხვრელი" არ შეიცავს მატერიას, მას აქვს ზედაპირი - მას უწოდებენ "მოვლენის ჰორიზონტს", რომლის მეშვეობითაც ვერაფერი გაქცევა.

დროთა განმავლობაში მათ ისწავლეს „შავი ხვრელების“ აღმოჩენა მიმდებარე სივრცეზე გავლენით. დაახლოებით ათასი ასეთი ობიექტია ნაპოვნი, მაგრამ ასტრონომები ამბობენ, რომ მათგან ასობით მილიონია. გაირკვა, რომ გალაქტიკების ცენტრებში ასევე არის გიგანტური „შავი ხვრელები“, რომლებიც შესაძლოა გაზის მასიური ღრუბლების ნგრევის შედეგად გაჩნდნენ.

ჰოკინგის აღმოჩენა

ბევრი ფიზიკოსი ცდილობდა გაეგო, თუ როგორ მუშაობს "შავი ხვრელები". ამ სფეროში ყველაზე დიდი წარმატება ინგლისელმა სტივენ ჰოკინგმა მიაღწია. 1975 წელს მან არა მხოლოდ მოახერხა „შავი ხვრელების“ არსებობის დაკავშირება მოდურ კვანტურ მექანიკასთან, არამედ აჩვენა, თუ როგორ უნდა ურთიერთობდეს იგი გარე სამყაროსთან.

ჰოკინგამდე ითვლებოდა, რომ „შავი ხვრელი“ მხოლოდ შთანთქავს მატერიას, არაფრის მიბრუნების გარეშე. "შავ ხვრელთან" ახლოს კვანტური ველების ქცევის შესწავლისას, ჰოკინგმა თქვა, რომ ის აუცილებლად ასხივებს ნაწილაკებს გარე სივრცეში და ამით კარგავს მასას. ამ ეფექტს ახლა "ჰოკინგის რადიაცია" (ან "ჰოკინგის აორთქლება") უწოდებენ. ჰოკინგმა გამოთვალა, რომ ასეთ გამოსხივებას ექნებოდა თერმული სპექტრი - შესაბამისად, მისი აღმოჩენა გარკვეული ტემპერატურით შეიძლებოდა. თუმცა, ეს ტემპერატურა იმდენად დაბალია, რომ ასტრონომები ვერ ამჩნევენ მას დაკვირვებულ „შავ ხვრელებს“, ამიტომ ჰოკინგის ჰიპოთეზა დაკვირვებებით არ დასტურდება.

სტივენ ჰოკინგის მიერ შექმნილი „შავი ხვრელების“ თეორიას არაერთი მეცნიერი კამათობს. ფაქტია, რომ კლასიკური თვალსაზრისით, "შავი ხვრელი" შეიძლება მხოლოდ გაიზარდოს, შთანთქავს უფრო და უფრო მეტ მასას. აქედან გამომდინარეობს, რომ ინფორმაცია, როგორც მატერიის ერთ-ერთი მახასიათებელი „შავი ხვრელის“ შიგნით, არ ნადგურდება, მაგრამ ინახება სამუდამოდ ან გადადის ჩვენი სამყაროდან სხვაში. ჰოკინგი ამტკიცებს, რომ „ხვრელი“ ყოველთვის თავდაპირველ მდგომარეობაში რჩება, ანადგურებს ინფორმაციას და აყრის ჭარბ მასას რადიაციის სახით. ამრიგად, ორი მოდელი კონფლიქტში მოდის და კვანტური გრავიტაციის მოდელის აგება დამოკიდებულია იმაზე, თუ ვინ არის მართალი, რაც პირდაპირ იწვევს ყბადაღებული „ყველაფრის თეორიის“ შექმნას, რომელიც ოდესმე რევოლუციას მოახდენს სამყაროს შესახებ ჩვენს გაგებაში.

2004 წელს სტივენ ჰოკინგმა განაცხადა, რომ მოდელებს შორის შეუსაბამობა გადაჭრა. მისი ახალი აღმოჩენა ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ "შავი ხვრელების" ფორმირებისა და აორთქლების რეალურ პროცესებში ინფორმაცია არ ნადგურდება. ეს იმიტომ ხდება, რომ ის „ხვრელები“, რომლებიც აღწერილია მრავალი თეორიის ფარგლებში, ბუნებაში უბრალოდ არ არსებობს. რასაც ასტრონომები აკვირდებიან გალაქტიკების ცენტრებში არის „მოჩვენებითი შავი ხვრელები“, ანუ ობიექტები, რომლებიც მრავალი თვალსაზრისით ჰგავს ფიზიკოსების მიერ გამოგონილ მოდელებს, მაგრამ არ გააჩნიათ რეალური „მოვლენის ჰორიზონტი“. უხეშად რომ ვთქვათ, ძველი თეორიის თანახმად (ასევე უწოდებენ "ცეცხლის კედელს"), "შავ ხვრელში" ჩავარდნილი ასტრონავტი მყისიერად აორთქლდება "მოვლენის ჰორიზონტზე" და ახლის მიხედვით, ის შეაღწევს. შიგნით, მაგრამ შეიძენს განსაკუთრებულ ფიზიკურ თვისებებს.

თუმცა ახალმა აღმოჩენამ კოლეგების მწვავე კრიტიკაც გამოიწვია. გამოდის, რომ ჰოკინგმა თავისთავად მიიღო მთელი რიგი ვარაუდები, რომლებიც ჯერ კიდევ საჭიროებს დასაბუთებას, ამიტომ ნაადრევია იმის თქმა, რომ თემა საბოლოოდ დაიხურა.

კარი სხვა სამყაროში

კრისტოფერ ნოლანის აღიარებული სამეცნიერო ფანტასტიკური ფილმი Interstellar ნათლად აჩვენებს, თუ როგორ იმოქმედებს შავ ხვრელში შესვლა და მისი შინაგანი თვისებების შესწავლა თანამედროვე ფიზიკაზე. სინამდვილეში, ჩვენ ვსაუბრობთ გრავიტაციის კონტროლის ტექნოლოგიებზე და სუპერნათურ ფრენაზე. უფრო მეტიც, ფილმში ნაჩვენებია მომავლის ადამიანებიც კი - არსებები, რომლებმაც ჩვენზე მეტი განზომილებებით აითვისეს სივრცე.

ყველა ეს იდეა ფილმში შემოიტანა ცნობილმა ფიზიკოსმა კიპ თორნმა (სხვათა შორის, ის არის ერთ-ერთი მათგანი, ვინც მოახერხა „დროის მანქანის“ აგების თეორიული შესაძლებლობის დასაბუთება). 1991 წელს მან სტივენ ჰოკინგთან დადო ფსონი „შიშველი სინგულარების“ არსებობაზე, ანუ ობიექტებზე, რომლებსაც აქვთ „შავი ხვრელის“ ცენტრის ყველა თვისება, მაგრამ არ აქვთ „მოვლენის ჰორიზონტი“. უფრო მეტიც, თორნი ამტკიცებდა, რომ ასეთი ობიექტები შეიძლება არსებობდეს სინამდვილეში, მაგრამ ჰოკინგი მათ ფანტაზიად თვლიდა. და მხოლოდ ხუთი წლის შემდეგ, დავა გადაწყდა თორნის სასარგებლოდ: ტეხასელმა მეთიუ ჩოპტიუკმა მათემატიკური მოდელირების გამოყენებით დაამტკიცა, რომ გრავიტაციული ტალღის კოლაფსის დროს შესაძლებელია ისეთი მდგომარეობის მიღწევა, სადაც ჩნდება დუღილის სივრცე და დრო. ის წარმოქმნის ახალ გრავიტაციულ ტალღებს მანამ, სანამ საბოლოოდ არ ჩამოყალიბდება უსასრულო "შიშველი სინგულარობა".

კიპ თორნი განმარტავს, რომ ბუნებაში არ არსებობს „შიშველი სინგულარები“: ფიზიკის კანონები კრძალავს მათ სპონტანურ წარმოქმნას. თუმცა, ზოგიერთი ძლიერი ცივილიზაცია, რომელმაც შეისწავლა "შავი ხვრელები" და მოახერხა თაობის ტექნოლოგიის აგება გრავიტაციული ტალღები, შესაძლოა შექმნას ხელოვნური „შიშველი სინგულარობა“. და მაშინ ასეთ ცივილიზაციას არა მხოლოდ ექნება შესაძლებლობა იმოგზაუროს ჩვენს სამყაროში სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად, არამედ შეაღწევს სხვა სამყაროებშიც. შესაძლოა, შემდგომში თორნი იუწყება, რომ ასეთი ცივილიზაცია უკვე მოქმედებს ჩვენს სივრცეში, გვიყურებს და მზადაა ჩაერიოს, თუ რამე არასწორედ შეგვემართება. მისი იდეა ფანტაზიას ჰგავს, მაგრამ ვინ იცის დანამდვილებით?..

ანტონ პერვუშინი