Črne luknje so morda najbolj nepopisni predmeti v vesolju: koncentracija takšne mase, ki se zruši, kot izhaja iz splošne relativnosti, do singularnosti v središču. Atomi, jedra in celo temeljni delci so stisnjeni v neskončno majhno točko našega tridimenzionalnega prostora. Vse, kar pade v črno luknjo, je obsojeno, da v njej ostane do konca časa, ujeto s svojo gravitacijo, ki je niti svetloba ne more zapustiti. Kakšna je usoda temne snovi, ko naleti na črno luknjo?
Se bo vdihnil v singularnost kot običajna snov in prispeval k masi črne luknje? Če je tako, kaj bo s temno snovjo, ko črna luknja izpari zaradi Hawkingovega sevanja?
Začeti bi morali s tem, kaj so črne luknje.
Tukaj na Zemlji, če želite nekaj poslati v vesolje, morate premagati gravitacijski vlek Zemlje. Za naš planet je tako imenovana hitrost pobega približno 11,2 km / s, razviti jo je mogoče z dovolj močno raketo. Če bi bili na površju Sonca, bi bila hitrost pobega veliko večja, 55-krat: 617,5 km / s. Ko bo naše Sonce umrlo, se bo skrčilo na belega pritlikavca, ki bo velikosti Zemlje, vendar bo polovica mase sedanjega Sonca. Na njem bo hitrost pobega približno 4570 km / s, kar je približno 1,5% svetlobne hitrosti.
To je pomembno, ker v določenem območju vesolja koncentrirate vedno več mase in hitrost uhajanja tega predmeta se vedno bolj približuje svetlobni hitrosti. In takoj, ko vaša hitrost pobega na površini predmeta doseže ali preseže svetlobno hitrost, je ne bo več mogla zapustiti le svetloba - kolikor danes razumemo materijo, energijo, prostor in čas - se bo celoten predmet zrušil v singularnost. Razlog je preprost: vse temeljne sile, vključno s silami, ki skupaj držijo atome, protone ali celo kvarke, ne morejo potovati hitreje od svetlobne hitrosti. Če ste torej na določeni točki osrednje singularnosti in poskušate oddaljeni objekt preprečiti gravitacijski kolaps, ne morete; propad je neizogiben. In za premagovanje te ovire potrebujete le zvezdo, ki je 20-40 masivnejša od Sonca.
Promocijski video:
Ko njegovemu jedru zmanjka goriva, bo središče eksplodiralo pod lastno težo, ustvarilo bo katastrofalno supernovo, napihnilo in uničilo zunanje plasti, v središču pa bo ostalo črna luknja. Takšne črne luknje sčasoma rastejo in absorbirajo vse snovi in energijo, ki se preveč približajo. Tudi če se premikate s svetlobno hitrostjo, lahko vstopite vanj in nikoli ne zapustite obzorja dogodkov. Zaradi ukrivljenosti samega prostora znotraj črne luknje boste v središču tudi neizogibno padli v singularnost. Ko se to zgodi, črni luknji preprosto dodate energijo.
Zunaj ne moremo reči, iz česa je prvotno sestavljala črna luknja - protoni, elektroni, nevtroni, temna snov ali antimaterija na splošno. Zaenkrat lahko o črni luknji opazimo le tri lastnosti: njeno maso, električni naboj in kotni moment, merilo rotacijskega gibanja. Temna snov, kolikor nam je znano, nima električnega naboja, pa tudi drugih kvantnih značilnosti (barvni naboj, barionsko število, leptonsko število itd.), Ki jih je mogoče ohraniti ali pa tudi ne uničiti ali uničiti na podlagi informacijskega paradoksa črne luknje.
Zaradi tega, kako nastanejo črne luknje (iz eksplozij supermasivnih zvezd), ko nastanejo, so črne luknje 100% pravilne (barionske) snovi in 0% temne snovi. Ne pozabite, da temna snov deluje le gravitacijsko, za razliko od navadne snovi, ki deluje preko gravitacijskih sil, šibkih, elektromagnetnih in močnih interakcij. Da, velike galaksije in njihove kopice imajo petkrat več temne snovi kot običajna snov, vendar se ta zbere v en velik halo. V tipični galaksiji se halo temne snovi širi več milijonov svetlobnih let, sferično, v vse smeri, medtem ko je navadna snov koncentrirana v disku, ki zavzema 0,01% prostornine temne snovi.
Črne luknje običajno nastajajo v galaksijah, kjer navadna snov popolnoma prevladuje nad temno snovjo. Predstavljajte si območje vesolja, v katerem smo: okoli našega sonca. Če narišemo kroglo 100 AU. e. (a.u. je razdalja od Zemlje do Sonca) okoli našega sončnega sistema bomo zaprli vse planete, lune, asteroide in celoten Kuiperjev pas, vendar bo barionska masa - navadna snov - zaprta v naši sferi, večinoma predstavljena Sonček in tehta približno 2 x 1030 kg. Po drugi strani pa bo celotna količina temne snovi v tej isti krogli le 1 x 1019 kg ali 0,0000000005% mase navadne snovi v isti regiji, kar je enako masi skromnega asteroida v velikosti Junone, približno 200 kilometrov v širini.
Sčasoma bosta temna snov in navadna snov trčili v to črno luknjo, se absorbirali in ji dodali maso. Večina množične rasti bo izhajala iz navadne snovi, ne iz temne snovi, toda na neki točki, mnogo kvadriljonov let v prihodnost, bo stopnja propadanja črne luknje končno presegla stopnjo rasti črne luknje. Hawkingov postopek sevanja bo povzročil, da bodo delci in fotoni zapustili horizont dogodkov črne luknje in tako prihranili vso energijo, naboj in kotni zagon v notranjosti črne luknje. Ta postopek bo trajal od 1067 let (za črno luknjo s sončno maso) do 10100 let (za najbolj masivne črne luknje).
To pomeni, da bo nekaj temne snovi prišlo iz črnih lukenj, vendar se bo popolnoma razlikovalo od količine temne snovi, ki je prvotno vstopila v črno luknjo. Vse črne luknje imajo spomin na stvari, ki so vanj prišle, v obliki majhnega nabora kvantnih števil in ta količina temne snovi ni vključena vanje (se spomnite, nima vseh kvantnih značilnosti?). Izhod se bo popolnoma razlikoval od vhoda.
Temna snov je torej še en vir hrane za črne luknje in še zdaleč ne najboljši. Poleg tega je povsem nezanimiv vir hrane. Na črne luknje ima majhen učinek ali pa ga sploh nima.
ILYA KHEL