Gravitační kolaps. Neutronové hvězdy. Černé díry

Ve vesmíru se objevují mnohé úžasné věci, v důsledku kterých se objevují nové hvězdy, staré zmizely a vznikly černé díry. Jedním z velkolepých a tajemných jevů je gravitační kolaps, který končí vývoj hvězd.

Hvězdná evoluce je cyklus změn, které hvězda cestuje během své existence (miliony nebo miliardy let). Když vodík v něm končí a promění se v hélium, vytváří se jádro heliového a samotné prostorový objekt se začne proměňovat v červený obor - hvězdu pozdních spektrálních tříd, která má vysokou svítivost. Jejich hmotnost může být 70násobkem hmotnosti Slunce. Velmi jasné supergianty se nazývají hypergiganty. Kromě vysokého jasu se vyznačují krátkou dobou existence.

Podstata kolapsu

Tento jev je považován za konečný bod vývoje hvězd, jejichž hmotnost je více než tři sluneční hmoty (váha Slunce). Tato hodnota se používá v astronomii a fyzice pro určení hmotnosti ostatních kosmických těles. Kolaps se děje v případě, kdy gravitační síly způsobí velice rychle, že velkými kosmickými těly s velkou hmotností.

Ve hvězdách s hmotností více než 3 slunečními hmotami je dostatek materiálu pro dlouhodobé termonukleární reakce. Když látka skončí, termonukleární reakce se zastaví a hvězdy přestanou být mechanicky stabilní. To vede k tomu, že se začínají srážet do středu s nadzvukovou rychlostí.

Neutronové hvězdy

Když hvězdy kontrastem, výsledkem je vnitřní tlak. Pokud rostou s dostatečnou silou k zastavení gravitační kontrakce, objeví se neutronová hvězda.

Takové kosmické tělo má jednoduchou strukturu. Hvězda se skládá z jádra, které jádro pokrývá a je zase tvořeno z elektronů a atomových jader. Jeho tloušťka je přibližně 1 km a je relativně tenká ve srovnání s jinými tělesy, které se vyskytují v prostoru.

Hmotnost neutronových hvězd se rovná hmotnosti Slunce. Rozdíl mezi nimi je, že mají malý poloměr - ne více než 20 km. V nich atomové jádra interagují a tvoří jadernou hmotu. Je to tlak z její strany, který neumožňuje, aby se neutronová hvězda dále zmenšovala. Tento typ hvězd je velmi rychlý. Jsou schopni dělat stovky otáček za sekundu. Proces narození začíná výbuchem supernovy, ke kterému dochází během gravitačního kolapsu hvězdy.

Supernovy

Vypuknutí supernovy je fenomén prudké změny jasu hvězdy. Pak se hvězda začne pomalu a postupně ztmavovat. Tím končí poslední stupeň gravitačního kolapsu. Celá katastrofa je doprovázena přidělením velkého množství energie.

Mělo by být poznamenáno, že obyvatelé Země mohou tento jev vidět teprve po faktu. Světlo dosáhne naší planety dlouho po vypuknutí. To způsobilo vznik složitosti při určování povahy supernov.

Chlazení neutronové hvězdy

Po skončení gravitační komprese, která vedla k tvorbě neutronové hvězdy, je její teplota velmi vysoká (mnohem vyšší než teplota Slunce). Hvězda se ochlazuje kvůli ochlazení neutrin.

Během několika minut může jejich teplota klesnout 100krát. Za dalších 100 let - dalších 10krát. Po hvězdné svítivosti Proces chlazení se značně zpomaluje.

Limit Oppenheimer-Volkov

Na jedné straně, tento obrázek ukazuje maximální možnou hmotnost neutronové hvězdy, ve kterém je gravitace kompenzované neutronů plyn. To neumožňuje, aby gravitační kolaps skončil s výskytem černé díry. Na druhé straně, tzv limit-Oppenheimer Volkova se obě dolní prahová hodnota hmotnosti černé díry, které byly vytvořeny v průběhu vývoje hvězd.

Vzhledem k řadě nepřesností je obtížné určit přesnou hodnotu tohoto parametru. Předpokládá se však, že se pohybuje v rozmezí od 2,5 do 3 slunečních hmot. V současné době vědci říkají, že nejtěžší neutronová hvězda je J0348 + 0432. Jeho váha je více než dvě sluneční hmoty. Hmotnost nejsvětlejší černé díry je 5-10 slunečních hmot. Astrofyziků říci, že tyto údaje jsou experimentální a platí pouze pro aktuálně známých neutronových hvězd a černých děr, a naznačují možnost existence masivnější.

Černé díry

Černá díra je jedním z nejúžasnějších jevů, které se vyskytují ve vesmíru. Je to prostor časoprostoru, kde gravitační přitažlivost neumožňuje, aby žádné předměty opustily. Dokonce i těla, která se mohou pohybovat rychlostí světla (včetně kvantové světla sama), ji nemohou opustit. Do roku 1967 byly černé díry nazývány "zmrzlými hvězdami", "collapsary" a "zhroucenými hvězdami".

Černá díra má opak. Říká se jí bílá díra. Jak víte, není možné vyjít z černé díry. Pokud jde o bílé, nemohou proniknout.

Kromě gravitačního kolapsu může být příčinou vzniku černé díry zhroucení ve středu galaxie nebo protogalaktického oka. Tam je také teorie, že černé díry se objevily jako výsledek Velkého třesku, jako naše planeta. Vědci je nazývají primární.

V naší galaxii, je tam jeden černé díry, které se podle astrofyziků, byl tvořen z gravitačního kolapsu supermassive objektů. Vědci říkají, že takové díry tvoří jádra mnoha galaxií.

Astronomové Spojených států amerických naznačují, že velikost velkých černých děr může být značně podhodnocena. Jejich předpoklady jsou založeny na skutečnosti, že bylo dosaženo hvězdy rychlost, s jakou se pohybují přes galaxii M87 se nachází 50 milionů světelných let od naší planety, hmotnost černé díry ve středu galaxie M87 musí být nejméně 6,5 miliardy sluneční masy. V současné době se má za to, že největší černou dírou je hmotnost 3 miliard slunečních hmot, tedy více než polovina velikosti.

Syntéza černých děr

Existuje teorie, že tyto objekty se mohou objevit jako důsledek jaderných reakcí. Vědci jim dali jméno kvantových černých darů. Jejich minimální průměr je 10^-18. m a nejmenší hmotnost - 10^-5 in

Pro syntézu mikroskopických černých děr byl postaven Large Hadron Collider. Předpokládalo se, že s ním bude možné nejen syntetizovat černou díru, ale také, aby simulovaly velký třesk, který by znovu vytvořit proces vytváření většího počtu kosmických objektů, včetně planety Země. Experiment však selhal, protože nebylo dostatečné množství energie k vytvoření černých děr.