შავი ხვრელი უკიდურესად მკვრივი კოსმოსური ობიექტია, რომლისგანაც სინათლეც კი ვერ აღწევს თავს. იდუმალი და ეგზოტიკური შავი ხვრელი გრავიტაციის ბუნების დემონსტრაციას წარმოადგენს: როცა დიდი რაოდენობით მასა იკუმშება საკმარისად მცირე ზომის სივრცეში, შედეგად წარმოქმნილი ობიექტი სივრცისა და დროის ქსოვილს აზიანებს და ე.წ. სინგულარობად გარდაიქმნება. შავი ხვრელის გრავიტაცია ისეთი ძლიერია, რომ შეუძლია ახლომდებარე მატერია თავისკენ მიიზიდოს და შთანთქას.
ქვემოთ განხილულია 10 კითხვა, რომლებიც შეიძლება გაგიჩნდეთ შავი ხვრელების შესახებ:
ㅤ
ㅤ
ㅤ
1. საიდან ვიგებთ ინფორმაციას შავ ხვრელებზე, თუკი ისინი სინათლესაც ამწყვდევენ და მათი დანახვა შეუძლებელია?
შავი ხვრელის მოვლენების ჰორიზონტის შიგნით მოხვედრილი სინათლე, მათ შორის რენტგენული გამოსხივებაც, გარეთ გაღწევას ვეღარ შეძლებს. მოვლენების ჰორიზონტი ის რეგიონია, საიდანაც უკან დასაბრუნებელი გზა არ არსებობს. ნასას ტელესკოპები შავ ხვრელებს იკვლევენ მათ გარემოზე დაკვირვებით, სადაც მატერია ძალიან ახლოსაა მოვლენების ჰორიზონტთან. შავი ხვრელისკენ მიზიდვის პროცესში მატერია ხურდება მილიონობით გრადუსზე და ამ დროს რენტგენის დიაპაზონში ასხივებს. შავი ხვრელების უზარმაზარი გრავიტაცია სივრცესაც ამრუდებს, ამიტომ შესაძლებელია უხილავი მიზიდულობის ძალის გავლენის დანახვა ვარსკვლავებსა და სხვა ობიექტებზე.
ㅤ
ㅤ
ㅤ
2. რა დრო სჭირდება შავი ხვრელის წარმოქმნას?
ვარსკვლავური შავი ხვრელი, რომელსაც მზეზე რამდენიმე ათეულჯერ მეტი მასა აქვს, სავარაუდოდ წამებში წარმოიქმნება მასიური ვარსკვლავის კოლაფსის შედეგად. ეს შედარებით პატარა შავი ხვრელები შეიძლება ორი ვარსკვლავური ნარჩენის, ნეიტრონული ვარსკვლავის გაერთიანებითაც გაჩნდეს. ასევე შეიძლება, ნეიტრონული ვარსკვლავი გაერთიანდეს შავ ხვრელთან და შედეგად უფრო დიდი შავი ხვრელი ჩამოყალიბდეს, ან ორი შავი ხვრელი დაეჯახოს ერთმანეთს. ასეთი შერწყმითაც სწრაფად ყალიბდება შავი ხვრელები და წარმოიქმნება სივრცე-დროის ჭავლები, რომლებსაც გრავიტაციული ტალღები ეწოდება.
კიდევ უფრო იდუმალია გიგანტური შავი ხვრელები, რომლებსაც გალაქტიკების ცენტრში ვხვდებით — ზემასიური შავი ხვრელები. ისინი მზის მასას მილიონჯერ ან მილიარდჯერ აღემატებიან. ძალიან დიდი ზომის მიღწევას მილიარდ წელზე ნაკლები ყოფნის, თუმცა ზოგადად რა დრო სჭირდება ჩამოყალიბებას, უცნობია.
ㅤ
ㅤ
ㅤ
3. როგორ ანგარიშობენ მეცნიერები ზემასიური შავი ხვრელის მასას?
კვლევა მოიცავს გალაქტიკების ცენტრებში მდებარე ვარსკვლავების მოძრაობაზე დაკვირვებას. მათი ტრაექტორია მიანიშნებს ბნელი, მასიური სხეულის არსებობაზე, რომლის მასის გამოთვლაც შესაძლებელია ვარსკვლავთა სიჩქარეების გათვალისწინებით. შავ ხვრელში ჩაცვენილი მატერია მის მასას ზრდის. თავად შავი ხვრელი უჩინარია, თუმცა მისი გრავიტაცია არ ქრება.
ㅤ
ㅤ
ㅤ
4. შესაძლებელია, შავმა ხვრელმა მთელი გალაქტიკა შთანთქას?
არა. გამორიცხულია, შავმა ხვრელმა გალაქტიკა მთლიანად შეისრუტოს. გალაქტიკის ცენტრში მოქცეული ზემასიური შავი ხვრელების გრავიტაციული გავლენა დიდია, მაგრამ არც იმდენად ძლიერი, რომ ასეთი რამ მოხდეს.
ㅤ
ㅤ
ㅤ
5. რა მოხდება, თუკი შავ ხვრელში ჩავარდებით?
ცხადია, სასიამოვნო არ იქნება! თუმცა რაც შავი ხვრელის შიდა სივრცეზე ვიცით, აინშტაინის ფარდობითობის ზოგად თეორიაზე დაყრდნობითაა ცნობილი.
შორეული დამკვირვებელი მხოლოდ მოვლენების ჰორიზონტის გარეთ მდებარე რეგიონებს დაინახავს, მაგრამ დამკვირვებელი, რომელიც შავ ხვრელში ვარდება, სრულიად სხვაგვარ „რეალობას“ გამოცდის. მოვლენების ჰორიზონტში თუ მოხვდით, სივრცისა და დროის თქვენეული აღქმა რადიკალურად შეიცვლება. იმავდროულად შავი ხვრელის უზარმაზარი გრავიტაცია ჰორიზონტალურად შეგკუმშავთ და ვერტიკალურად გაგწელავთ ატრიასავით, რის გამოც მეცნიერები ამ მოვლენას „სპაგეტიფიკაციას“ უწოდებენ.
საბედნიეროდ, ეს არავის გამოუცდია — შავი ხვრელები ძალიან შორს არიან იმისთვის, რომ მზის სისტემის მატერია ჩაითრიონ. თუმცა მეცნიერებს დაკვირვებისას უნახავთ, როგორ გლეჯს ვარსკვლავს ნაწილებად შავი ხვრელი, რა დროსაც უზარმაზარი ენერგია გამოიყოფა.
ㅤ
ㅤ
ㅤ
6. რა მოხდება, მზე რომ შავ ხვრელად იქცეს?
მზე არასდროს იქცევა შავ ხვრელად, რადგან ასაფეთქებლად საკმარისი მასა არ გააჩნია. ამის ნაცვლად მზე გარდაიქმნება მკვრივ ვარსკვლავურ ნარჩენად, რომელსაც თეთრი ჯუჯა ეწოდება.
თუმცა თუკი ჰიპოთეტურად დავუშვებთ, რომ მზე უეცრად იგივე მასის მქონე შავ ხვრელად იქცა, ეს პლანეტების ორბიტებზე გავლენას არ იქონიებს, რადგან მზის სისტემაზე მისი გრავიტაციული ზემოქმედება იგივე იქნება. ასე რომ დედამიწა ისევ მზის გარშემო იმოძრავებს მასში ჩავარდნის გარეშე, თუმცა მზის სინათლის ნაკლებობა პლანეტაზე არსებული სიცოცხლისთვის კატასტროფული შედეგების მომტანი იქნება.
ㅤ
ㅤ
ㅤ
7. მოუხდენიათ თუ არა შავ ხვრელებს გავლენა ჩვენს პლანეტაზე?
მასიური ვარსკვლავის აფეთქების შემდეგ რჩება ვარსკვლავური შავი ხვრელი. ამ აფეთქებების შედეგად კოსმოსში იფანტება სიცოცხლის არსებობისთვის საჭირო ელემენტები, როგორიცაა ნახშირბადი, აზოტი და ჟანგბადი. ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის, ორი შავი ხვრელის ან ნეიტრონული ვარსკვლავისა და შავი ხვრელის შერწყმა ასევე უწყობს ხელს იმ მძიმე ელემენტების გავრცელებას, რომლებიც ერთხელაც შეიძლება ახალი პლანეტის ნაწილად იქცნენ. ვარსკვლავური აფეთქებების დარტყმითმა ტალღებმა შეიძლება გამოიწვიონ ახალი ვარსკვლავებისა და მზის სისტემების წარმოშობა. ამიტომ ჩვენს არსებობას გარკვეულწილად უნდა ვუმადლოდეთ დიდი ხნის წინ მომხდარ აფეთქებებსა და შეჯახებებს, რომელთა შედეგად შავი ხვრელები ჩამოყალიბდა.
უფრო ფართო მასშტაბებზე რომ გადავიდეთ, გალაქტიკათა უმეტესობას ცენტრში ზემასიური შავი ხვრელი აქვს. ამ ზემასიური შავი ხვრელების წარმოშობასა და გალაქტიკების ჩამოყალიბებას შორის კავშირი ჯერჯერობით დაზუსტებული არ არის. შესაძლოა, შავმა ხვრელმა რაღაც როლი ითამაშა ჩვენი ირმის ნახტომის გალაქტიკის წარმოქმნაში. თუმცა ეს კვერცხისა და ქათმის პრობლემა – რომელი იყო პირველი, გალაქტიკა თუ შავი ხვრელი? – ჩვენი სამყაროს ერთ-ერთი უდიდესი გამოცანაა.
ㅤ
ㅤ
ㅤ
8. რომელია ყველაზე შორეული შავი ხვრელი, რაც ოდესმე აღმოუჩენიათ?
ყველაზე შორეული შავი ხვრელი მდებარეობს დედამიწიდან დაახლოებით 13.1 მილიარდი სინათლის წლის (მიმყოლი მანძილი – 29.3 მილიარდი სინათლის წელი) მოშორებით მდებარე გალაქტიკაში. თანამედროვე გამოთვლების თანახმად, სამყაროს ასაკი დაახლოებით 13.8 მილიარდი წელია, ამიტომ ეს იმას ნიშნავს, რომ ეს შავი ხვრელი დიდი აფეთქებიდან 690 მილიონი წლის შემდეგ წარმოიქმნა.
ეს ზემასიური შავი ხვრელი წარმოადგენს ობიექტს, რომელსაც ასტრონომები „კვაზარს“ უწოდებენ. ამ დროს შავ ხვრელში ისე სწრაფად იღვრება დიდი რაოდენობით აირები, რომ გამოსხივებული ენერგია ათასჯერ აღემატება თავად გალაქტიკისას. ამ განსაკუთრებული სიკაშკაშის შედეგია ის, რომ ასტრონომები მათ ასეთ შორეულ რეგიონებშიც კი აფიქსირებენ.
ㅤ
ㅤ
ㅤ
9. თუკი შავი ხვრელიდან თავს ვერაფერი აღწევს, განა მთელ სამყაროს საბოლოოდ შავი ხვრელები არ შთანთქავენ?
სამყარო დიდი ზომისაა. კერძოდ, იმ რეგიონის ზომა, სადაც შავ ხვრელს განსაკუთრებული გრავიტაციული გავლენა გააჩნია, საკმაოდ შეზღუდულია გალაქტიკის სრულ ზომასთან შედარებით. ეს ეხება ზემასიურ შავ ხვრელებსაც, რომელთაგან ერთ-ერთი ირმის ნახტომის ცენტრშია. ამ შავმა ხვრელმა ალბათ უკვე „ამოჭამა“ მის სიახლოვეს წარმოქმნილი ვარსკვლავების უმეტესობა, ხოლო მოშორებით მდებარე ვარსკვლავები მეტწილად უსაფრთხოდ არიან. ეს შავი ხვრელი უკვე რამდენიმე მილიონჯერ აღემატება მზის მასას, ამიტომ თუკი მზის მსგავს რამდენიმე ვარსკვლავს შთანთქავს, მისი მასა მხოლოდ მცირედით გაიზრდება. დედამიწას (რომელიც ირმის ნახტომის შავი ხვრელიდან 26000 სინათლის წლის მოშორებითაა) მასში ჩავარდნა არ ემუქრება.
მომავალში გალაქტიკები ერთმანეთს შეეჯახება, რაც შავი ხვრელების ზომაში ზრდას გამოიწვევს, მაგალითად ორი შავი ხვრელის გაერთიანებით. თუმცა შეჯახებები უსასრულოდ არ გაგრძელდება, რადგან სამყარო დიდი ზომისაა და ფართოვდება, ამიტომ ნაკლებად მოსალოდნელია, შავი ხვრელების უკონტროლო ზრდას ჰქონდეს ადგილი.
ㅤ
ㅤ
ㅤ
10. შეიძლება შავი ხვრელი დაპატარავდეს?
დიახ. ფიზიკოსმა სტივენ ჰოკინგმა ივარაუდა, რომ თუმცა შავი ხვრელები მატერიის შთანთქმით ზომაში იზრდებიან, ისინი ასევე პატარავდებიან, რადგან მცირე დოზებით კარგავენ ენერგიას, რასაც „ჰოკინგის გამოსხივება“ ეწოდება.
ჰოკინგის გამოსხივება ხდება იმის გამო, რომ ცარიელი სივრცე, ანუ ვაკუუმი სინამდვილეში ცარიელი არ არის. რეალურად ის წარმოადგენს ისეთი ნაწილაკების ზღვას, რომლებიც მუდმივად ჩნდებიან და ქრებიან. ჰოკინგმა აჩვენა, რომ თუკი შავი ხვრელის სიახლოვეს წარმოიქმნება ასეთი ნაწილაკების წყვილი, არსებობს შანსი, რომ ერთ-ერთი მათგანი განადგურებამდე შავ ხვრელში ჩავარდება. ამის პარალელურად მისი მეწყვილე ნაწილაკი კოსმოსში გააღწევს. ამ პროცესის განხორციელებისთვის საჭირო ენერგია შავი ხვრელიდან მოდის, ამიტომ შავი ხვრელი ნელ-ნელა კარგავს ენერგიას და მასას.
საბოლოოდ, თეორიის თანახმად, შავი ხვრელები ჰოკინგის გამოსხივების შედეგად აორთქლდებიან. თუმცა ჩვენთვის ცნობილი შავი ხვრელები რომ საგრძნობლად დაპატარავდნენ, ამას სამყაროს ასაკზე მეტი დრო დაჭირდება. შავი ხვრელები, მათ შორის მზეზე რამდენჯერმე მასიურები, ძალიან, ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში იარსებებენ.
წყარო: NASA
ჩრდილოეთის ციალი 