Event Horizon Telescope პროექტის მონაწილეები (Event Horizon Telescope), დიდი ქსელირადიოტელესკოპებმა პირველად აჩვენეს შავი ხვრელის ჩრდილის რეალური სურათი - გალაქტიკაში მესიე 87 (M87) თანავარსკვლავედი ქალწულში.
მთელ მსოფლიოში ერთდროულად გაიმართა ექვსი დიდი პრესკონფერენცია, სადაც ასტროფიზიკოსები საერთაშორისო პროექტის მუშაობის შედეგებს აშუქებდნენ.
პროექტის ერთ-ერთმა ლიდერმა ლუჩიანო რეცოლმა აღნიშნა, რომ მიღებული სურათი ადასტურებს მოვლენის ჰორიზონტის არსებობას, ანუ ის ადასტურებს ალბერტ აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის სისწორეს.
მეცნიერებმა მთელს მსოფლიოში რვა გრძელი ტალღის სიგრძის რადიოტელესკოპის სიმძლავრე გააერთიანეს ერთ დიდ ინტერფერომეტრულ რადიოტელესკოპად, ვინაიდან რადიოტელესკოპების ქსელი საუკეთესოდ შეეფერება ასეთ დაკვირვებებს. რადიოტელესკოპები განლაგებულია, კერძოდ, საფრანგეთში, ჩილეში, კუნძულ ჰავაიზე, სამხრეთ პოლუსის. მოვლენის ჰორიზონტის ტელესკოპს სახელი ეწოდა სივრცე-დროის კიდეზე, რომელიც გარს აკრავს შავ ხვრელს და ცნობილია, როგორც უკუქცევის წერტილი.
სად იყურებოდა ტელესკოპი?
სუპერმასიური შავი ხვრელების უბნების შესასწავლად თითოეული გალაქტიკის ცენტრებში, მეცნიერებმა გაუგზავნეს რადიოტელესკოპების ქსელი ორ ობიექტს - Sagittarius A *, რადიო გამოსხივების კომპაქტური და ნათელი წყარო, რომელიც მდებარეობს ჩვენი ირმის ნახტომის გალაქტიკის ცენტრში დაშორებით. დედამიწიდან დაახლოებით 26 ათასი სინათლის წლის მანძილზე და ერთი შავი ხვრელი - ელიფსური გალაქტიკის მესიე 87 (M87) ცენტრში ქალწულის თანავარსკვლავედში, იგი მდებარეობს დედამიწიდან 55 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე. შავი ხვრელი M87 გალაქტიკაში დაახლოებით 6,5 მილიარდჯერ მძიმეა მზეზე და ათასჯერ უფრო მძიმე ვიდრე Sagittarius A*.
უწყვეტი დაკვირვებები გაგრძელდა 10 დღის განმავლობაში 2017 წლის აპრილში. თითოეულმა ტელესკოპმა შეაგროვა 500 ტბ ინფორმაცია. მიღებული მონაცემების გაშიფვრასა და გაანალიზებას მეცნიერებს ორი წელი დასჭირდათ. დაკვირვების შედეგების შესწავლისას მეცნიერებმა მიმართეს სუპერკომპიუტერებს ჰეისტაკის ობსერვატორიაში (MIT, აშშ) და მაქს პლანკის რადიო ასტრონომიის ინსტიტუტში ბონში (გერმანია).
პოპულარულ კულტურაში შავი ხვრელის ყველაზე ცნობილი სურათი იყო გარგანტუას გამოსახულება ფილმში Interstellar. ამერიკელი ასტროფიზიკოსი კიპ თორნი, რომელმაც მიიღო ნობელის პრემია გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენისთვის, პასუხისმგებელი იყო შავი ხვრელის ვიზუალური გამოსახულების შექმნაზე და მის მეცნიერულ სანდოობაზე. ფილმში გამოსახულება სავსეა დეტალებითა და ოპტიკური ეფექტებით.
ითვლება, რომ შავი ხვრელი ისეთი ძლიერი გრავიტაციის მქონე საგანია, რომ სინათლეც კი ვერ აშორებს მისგან უსასრულო მანძილზე და ვერც ერთი სხეული ვერ გაიქცევა შავი ხვრელიდან. ასეთი ობიექტების კონცეფცია დაკავშირებულია გრავიტაციის თანამედროვე შეხედულებასთან, აინშტაინის ფარდობითობის ზოგად თეორიასთან და მასში სიმძიმის წარმოდგენასთან სივრცე-დროის გამრუდების გზით.
რისი ცოდნა სურდათ ასტროფიზიკოსებს
ვარაუდობდნენ, რომ ტელესკოპების ერთობლივი მუშაობა ხელს შეუწყობს შავი ხვრელის ჩრდილის დანახვას. გაზომვები შესაძლებელს გახდის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის შემოწმებას და შავი ხვრელების არსებობის კიდევ ერთი მტკიცებულების მოპოვებას. შავი ხვრელები ჰიპოთეტური რჩება, მაგრამ ასტრონომებს ეჭვი არ ეპარებათ მათ არსებობაში. მათი არსებობის არაპირდაპირი მტკიცებულებების დიდი რაოდენობა უკვე მოიპოვება, დაწყებული ახლო ორობითი სისტემების დაკვირვებებიდან გრავიტაციულ ტალღებამდე. შავი ხვრელის პირველი მეცნიერულად დაფუძნებული სურათი მიიღო ფრანგმა ასტროფიზიკოსმა ჟან-პიერ ლუმინემ 1979 წელს.
თუმცა, შავ ხვრელებს პირდაპირი დაკვირვებები ჯერ არ არსებობდა - შავი ხვრელები პატარაა, მაგრამ ამავე დროს ისინი ძალიან შორს არიან.
მეცნიერებს ასევე სურდათ გაერკვიათ, რატომ არის ზოგიერთი შავი ხვრელი რადიაციის კოლოსალური წყაროების - კვაზარების ცენტრები, ხოლო სხვები, მათ შორის მშვილდოსანი A *, მშვიდად იქცევიან. გარდა ამისა, დეტალური დაკვირვებები დაგეხმარებათ ეგზოტიკური ჰიპოთეზების შემოწმებაში, როგორიცაა ჭიის ხვრელის ჰიპოთეზა.
შავი ხვრელები ერთადერთი კოსმოსური სხეულებია, რომლებსაც შეუძლიათ სინათლის მიზიდვა გრავიტაციით. ისინი ასევე არიან სამყაროს უდიდესი ობიექტები. ჩვენ არ გვეცოდინება, რა ხდება მათი მოვლენის ჰორიზონტის მახლობლად (ცნობილია როგორც "უბრუნების წერტილი") უახლოეს მომავალში. ეს არის ჩვენი სამყაროს ყველაზე იდუმალი ადგილები, რომელთა შესახებ, ათწლეულების კვლევის მიუხედავად, ჯერჯერობით ძალიან ცოტაა ცნობილი. ეს სტატია შეიცავს 10 ფაქტს, რომელსაც შეიძლება ვუწოდოთ ყველაზე დამაინტრიგებელი.
1 შავი ხვრელები არ იწოვენ მატერიას.
ბევრი ადამიანი ფიქრობს შავ ხვრელზე, როგორც ერთგვარ „კოსმოსურ მტვერსასრუტზე“, რომელიც მიმდებარე სივრცეში იზიდავს. სინამდვილეში, შავი ხვრელები ჩვეულებრივი კოსმოსური ობიექტებია, განსაკუთრებით ძლიერი გრავიტაციული ველით.
იმავე ზომის შავი ხვრელი მზის ადგილას რომ აღმოცენდეს, დედამიწა შიგნით არ გაიწევს, ის იმავე ორბიტაზე ბრუნავს, როგორც დღეს. შავი ხვრელების მახლობლად მდებარე ვარსკვლავები კარგავენ მასის ნაწილს ვარსკვლავური ქარის სახით (ეს ხდება ნებისმიერი ვარსკვლავის არსებობის დროს) და შავი ხვრელები მხოლოდ ამ მატერიას შთანთქავენ.
2 შავი ხვრელების არსებობა იწინასწარმეტყველა კარლ შვარცშილდმა
კარლ შვარცშილდი იყო პირველი, ვინც გამოიყენა აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორია „უბრუნებელი წერტილის“ არსებობის გასამართლებლად. თავად აინშტაინი არ ფიქრობდა შავ ხვრელებზე, თუმცა მისი თეორია შესაძლებელს ხდის მათი არსებობის წინასწარმეტყველებას.
შვარცშილდმა თავისი წინადადება 1915 წელს გააკეთა, სწორედ მას შემდეგ, რაც აინშტაინმა გამოაქვეყნა ფარდობითობის ზოგადი თეორია. სწორედ მაშინ გაჩნდა ტერმინი „შვარცშილდის რადიუსი“, მნიშვნელობა, რომელიც გეუბნებათ, რამდენად უნდა შეკუმშოთ ობიექტი, რომ ის შავ ხვრელად აქციოთ.
თეორიულად, ყველაფერი შეიძლება გახდეს შავი ხვრელი, საკმარისი შეკუმშვის გათვალისწინებით. რაც უფრო მკვრივია ობიექტი, მით უფრო ძლიერდება მისი გრავიტაციული ველი. მაგალითად, დედამიწა შავ ხვრელად გადაიქცევა, თუ მასა არაქისის ზომის ობიექტს ექნება.
3 შავ ხვრელს შეუძლია ახალი სამყაროს წარმოქმნა
იდეა, რომ შავ ხვრელებს შეუძლიათ ახალი სამყაროების წარმოქმნა, აბსურდულად გამოიყურება (განსაკუთრებით, რომ ჩვენ ჯერ კიდევ არ ვართ დარწმუნებული სხვა სამყაროების არსებობაში). მიუხედავად ამისა, ასეთ თეორიებს მეცნიერები აქტიურად ავითარებენ.
ერთ-ერთი ამ თეორიის ძალიან გამარტივებული ვერსია შემდეგია. ჩვენს სამყაროს აქვს განსაკუთრებით ხელსაყრელი პირობები მასში სიცოცხლის გაჩენისთვის. რომელიმე ფიზიკური მუდმივი ოდნავ მაინც რომ შეიცვალოს, ჩვენ ამ სამყაროში არ ვიქნებოდით. შავი ხვრელების სინგულარობა არღვევს ფიზიკის ჩვეულ კანონებს და შეიძლება (თეორიულად მაინც) წარმოქმნას ახალი სამყარო, რომელიც ჩვენისგან განსხვავებული იქნებოდა.
4 შავ ხვრელს შეუძლია თქვენ (და ნებისმიერს) გადააქციოთ სპაგეტად
შავი ხვრელები ჭიმავს ობიექტებს, რომლებიც მათთან ახლოსაა. ეს ობიექტები იწყებს სპაგეტის მიმსგავსებას (არსებობს სპეციალური ტერმინიც კი - „სპაგეტიფიკაცია“).
ეს გამოწვეულია გრავიტაციის მუშაობის გზით. ამ მომენტში თქვენი ფეხები უფრო ახლოს არის დედამიწის ცენტრთან, ვიდრე თქვენი თავი, ამიტომ ისინი უფრო ძლიერად იწევენ. შავი ხვრელის ზედაპირზე, გრავიტაციის სხვაობა იწყებს მუშაობას თქვენს წინააღმდეგ. ფეხები უფრო და უფრო სწრაფად იზიდავს შავი ხვრელის ცენტრს, ისე რომ ტანის ზედა ნახევარი მათთან ვერ ახერხებს. შედეგი: სპაგეტიფიკაცია!
5 შავი ხვრელი დროთა განმავლობაში აორთქლდება
შავი ხვრელები არა მხოლოდ შთანთქავენ ვარსკვლავურ ქარს, არამედ აორთქლდებიან. ეს ფენომენი აღმოაჩინეს 1974 წელს და ეწოდა ჰოკინგის რადიაცია (სტივენ ჰოკინგის სახელით, რომელმაც ეს აღმოჩენა გააკეთა).
დროთა განმავლობაში შავ ხვრელს შეუძლია მთელი თავისი მასა მიმდებარე სივრცეში ამ გამოსხივებასთან ერთად და გაქრეს.
6 შავი ხვრელი ანელებს დროს მათ გარშემო
რაც უფრო უახლოვდებით მოვლენის ჰორიზონტს, დრო ნელდება. იმის გასაგებად, თუ რატომ ხდება ეს, უნდა მივმართოთ „ტყუპის პარადოქსს“, სააზროვნო ექსპერიმენტს, რომელიც ხშირად გამოიყენება აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ძირითადი პრინციპების საილუსტრაციოდ.
ერთი ტყუპი ძმა დედამიწაზე რჩება, მეორე კი სინათლის სიჩქარით მოძრაობს კოსმოსში მოგზაურობისას. დედამიწაზე დაბრუნებული ტყუპი აღმოაჩენს, რომ მისი ძმა მასზე მეტად დაბერდა, რადგან სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარით მოძრაობისას დრო უფრო ნელა გადის.
შავი ხვრელის მოვლენის ჰორიზონტთან მიახლოებისას თქვენ გადაადგილდებით ასეთით მაღალი სიჩქარერომ დრო შენელდება შენთვის.
7 შავი ხვრელები ყველაზე მოწინავე ელექტროსადგურებია
შავი ხვრელები მზეზე და სხვა ვარსკვლავებზე უკეთ გამოიმუშავებენ ენერგიას. ეს გამოწვეულია იმით, რომ მათ გარშემო ტრიალებს. მოვლენათა ჰორიზონტის დიდი სიჩქარით გადალახვისას შავი ხვრელის ორბიტაზე არსებული მატერია უკიდურესად მაღალ ტემპერატურამდე თბება. ამას შავი სხეულის გამოსხივება ეწოდება.
შედარებისთვის, ბირთვული შერწყმის დროს მატერიის 0,7% ენერგიად გარდაიქმნება. შავ ხვრელთან მატერიის 10% ენერგიად იქცევა!
8 შავი ხვრელი არღვევს მათ გარშემო სივრცეს
სივრცე შეიძლება მივიჩნიოთ, როგორც დაჭიმული რეზინის ზოლი მასზე დახატული ხაზებით. თუ ნივთს თეფშზე დადებთ, ის ფორმას შეიცვლის. შავი ხვრელები ასევე მუშაობენ. მათი უკიდურესი მასა თავისკენ იზიდავს ყველაფერს, მათ შორის სინათლეს (რომლის სხივებს, ანალოგიის გაგრძელება, შეიძლება ეწოდოს ხაზები ფირფიტაზე).
9 შავი ხვრელი ზღუდავს ვარსკვლავების რაოდენობას სამყაროში
ვარსკვლავები წარმოიქმნება გაზის ღრუბლებიდან. იმისათვის, რომ ვარსკვლავების ფორმირება დაიწყოს, ღრუბელი უნდა გაცივდეს.
შავი სხეულებიდან გამოსხივება ხელს უშლის გაზის ღრუბლების გაციებას და ხელს უშლის ვარსკვლავების წარმოქმნას.
10 თეორიულად, ნებისმიერი ობიექტი შეიძლება გახდეს შავი ხვრელი
ერთადერთი განსხვავება ჩვენს მზესა და შავ ხვრელს შორის არის გრავიტაციის სიძლიერე. ის ბევრად უფრო ძლიერია შავი ხვრელის ცენტრში, ვიდრე ვარსკვლავის ცენტრში. თუ ჩვენი მზე შეკუმშული იქნებოდა დაახლოებით ხუთი კილომეტრის დიამეტრზე, ეს შეიძლება იყოს შავი ხვრელი.
თეორიულად, ყველაფერი შეიძლება გახდეს შავი ხვრელი. პრაქტიკაში, ჩვენ ვიცით, რომ შავი ხვრელები წარმოიქმნება მხოლოდ უზარმაზარი ვარსკვლავების კოლაფსის შედეგად, რომლებიც აჭარბებენ მზის მასას 20-30-ჯერ.
