Черна дупка

  Черната дупка е област в пространство-времето, която не може да бъде напусната от нищо, дори от светлината. Общата теория на относителността предвижда, че достатъчно компактна маса би могла да деформира пространство-времето до такава степен, че да се образува черна дупка. Около черната дупка се образува математически определима повърхнина, наречена хоризонт на събитията (геометрична граница, след която времето и пространството се изкривяват), която маркира мястото, от което връщането е невъзможно. Наименованието „черна дупка“ отразява свойството на този обект да поглъща цялата светлина, която достига до хоризонта, без да отразява част от нея, точно като абсолютно черно тяло от термодинамиката. Съгласно квантовата механика черната дупка все пак излъчва като черно тяло с крайна температура. Тази температура е обратно пропорционална на масата на черната дупка, което затруднява наблюдаването на излъчването при черни дупки със звездна или по-голяма маса. Всичко, което се намира вътре в дупката, е сингулярността. Но това не е точката, от която е започнало всичко. Все още ние не знаем всъщност каква е тази сингулярност.

Въртяща се черна дупка

 

  Нека да поговорим за падането в черна дупка. Да си представим, че злощастен космонавт пада радиално към центъра на проста невъртяща се черна дупка. Колкото повече се приближава към хоризонта на събитията, толкова по-дълго е нужно на излъчваните от него фотони да излязат от гравитационното поле на черната дупка. Далечен наблюдател би видял как спускането на космонавта се забавя, докато приближава хоризонта на събитията, като че ли без никога да го достига.

  Въпреки това в собствената си отправна система космонавтът ще пресече хоризонта на събитията и ще достигне сингулярността в краен период от време. След пресичането на хоризонта, той вече няма да може да бъде наблюдаван от външната вселена. Докато пада, той ще забележи как краката му постепенно стават все повече червено-отместени, докато станат невидими. При доближаване до сингулярността, градиентът на гравитационното поле от главата до краката му ще стане значителен и той ще се чувства разтегнат и в крайна сметка разкъсан. Този процес е известен като спагетизация. В близост до сингулярността градиентът става достатъчно голям, за да разкъсва атоми. Точката, в която тези приливни сили стават фатални, зависи от размера на черната дупка. За много голяма черна дупка, като предполагаемо намиращите се в центъра на галактиките, точката се намира доста навътре от хоризонта на събитията, така че космонавтът може да го премине безболезнено. Обратно, при малка черна дупка тези приливни ефекти могат да станат фатални дълго преди достигането на хоризонта на събитията.

Три възможни начина за смъртта на Вселената

 

Разделени частици от отделни атоми, движещи се със скоростта на светлината.

1.  Голямото разкъсване (The Big Rip) – Пространството между галактиките се разширява и скоростта на разширяването се увеличава под влияние на тъмната енергия. Тоест, галактиките се отдалечават една от друга. Пространството вътре в тях също се разширява, но там гравитацията е достатъчно силна, за да ги задържи заедно. В този сценарий пространството ще се разширява толкова бързо, че гравитацията няма да може да балансира този ефект. И така, всичко ще започне да се разширява. Първо галактиките ще се разделят на многобройни частици, които също ще се разширяват много бързо. След това черните дупки, звездите и планетите ще загинат. И така и техните компоненти ще се разширяват. Тоест, отделните частици на атомите на всички галактики, планети, звезди, черни дупки и изобщо всичко във Вселената, ще се разделят. Това продължава до момент, когато всичко ще започне да се разширява със скоростта на светлината. И тогава частиците няма да могат да взаимодействат помежду си. И резултатът – разкъсана Вселена.

2.  Топлинната смърт или Голямото замразяване („The Heat Death/ The Big Freeze“) – В този сценарий  материята ще остане цяла и след дълъг период от време ще се превърне в радиация докато Вселената се разширява. И така, докато Вселената ще става все по-голяма и по-голяма, материята бавно ще се разпръсква и разлага (под действието на радиацията). И в един момент всички газови облаци, необходими за сформирането на нови звезди, ще се изчерпят и Вселената ще стане мрачна. Черните дупки ще се разпадат и изпарят поради радиациата на Хокинг. Тогава остава само газ от фотони и светлинни частици, докато и това не се разложи. Вселената ще е мъртва завинаги. Всички атоми са се разложили все едно сме намазали масло на филия (Вселената е филията, а атомите са маслото) и тази филия е замръзнала заедно с маслото. Има теории, че след изключително дълъг период от време би могло да има спонтанно понижаване  на температурата на „замръзналата“ Вселена в резултат на нещо, наречено „Тунелен преход“което ще доведе до нов Голям взрив (това може да е част от отскачането на Вселената).

 

Свиването на Вселената

3.  Голямото свиване и Голямото отскачане (The Big Crunch and The Big Bouncе) – Както знаем разширяването се поддържа, дори скоростта му се увеличава под влиянието на тъмната енергия. Тази енергия властва във Вселената. Нека си представим, че с времето тъмната енергия започне да намалява. Тогава тя ще отстъпи първото място на гравитацията. И така тези две сили ще си разменят местата. Вече доминираща сила във Вселената ще е гравитацията. Е, не се ли досещате? Щом всичко е отстъпено на гравитацията, след трилиони години разширяването на Вселената ще намалее, докато най-накрая не спре. Не се успокоявайте. За съжаление пак сме обречени. Щом разширяването спре, ще настъпи обратното – свиването. Галактиките ще започнат да се насочват една към друга, сливайки се, докато Вселената ще става все по-малка и по-малка. Тъй като по-малка Вселена означава по-гореща такава (и обратното), температурата ще се увеличи едновременно навсякъде. Сто хиляди години преди Голямото свиване фоновата радиация ще е по-гореща от повечето здезди, което означава, че те ще бъдат изпечени отвън. Минути преди самото свиване атомите ще се разкъсат преди свръхмасивните черни дупки да погълнат всичко. Накрая всички черни дупки ще се слеят в една свръхмасивна супер черна дупка, която ще съдържа цялта маса на Вселената и в последния момент, преди Голямото свиване, ще погълне себе си заедно с цялата Вселена. И от тук може би ще започне процесът на самото отскачане, където влиза и теорията на Големия отскок. Това е процесът на създаване на вселена, когато предишна такава е умряла, по някой от тези три начина. Може би цикълът на създаване на вселени е безкраен. Никой не знае все още. Но както казах може би това е едната част от голямата тайна. Въпреки всичко, според мен, цялата тази история е много реална.

 

   Със сигурност човечеството би искало да оцелее, дори да не казвам завинаги. Представете си, че ако наистина това се приеме за даденост. Аз мисля, че може би ще бъде направен някакъв кораб, който да преживее някой от тези сценарии и да остане в нищото. Това ще е интересно. И всъщност освен другите неща, най-интересното според мен ще бъде как ли ще изглежда нищото? Какво ли ще е всичко това? И все пак това е толкова далеч в бъдещето, че звучи нереално, но все пак аз вярвам, че е възможно. Оставям всички тези неща на далечните бъдещи поколения.

 

Този сайт е част от мрежата от сайтове на училища www.daskalo.com. Направете и вие сайт на вашето училище напълно безплатно.