Juodoji skylė

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.

Juodosios bedugnės, esančios mūsų galaktikos centre, apylinkių nuotraukos (fotografuota įvairiais teleskopais)

Juodoji skylė arba juodoji bedugnė – kosminis darinys, kurio paviršiuje traukos jėga stipresnė už kritinę reikšmę, kuriai esant šviesa dar gali palikti objekto paviršių. Gravitacinės traukos jėga tos pačios masės objektui stiprėja mažėjant jo spinduliui. Objektas nebūtinai turi būti didelis: suspaudus Žemę į kelių milimetrų skersmens kamuoliuka, ji taip pat pavirstų maža juodąja skyle.

Greitis, kuriuo reikia judėti norint palikti traukiančią žvaigždę ar planetą, pagal Niutono dėsnius yra toks, kad kinetinė energija prilygtų gravitacinio lauko sukurtai potencinei energijai:

${GMm\over r}={mv^2\over 2}$

kur G – gravitacijos konstanta, r – atstumas nuo žvaigždės ar planetos centro, M – žvaigždės ar planetos masė, m – kylančio kūno (tarkim, raketos) masė ir v – šio kūno greitis. Iš čia, reikiamas pakilti greitis (pabėgimo greitis) lygus

$v^2 = {2GM \over r}$

Kadangi šviesos greičio negali viršyti joks materialus kūnas, juodoji skylė atsiranda žvaigždės ar planetos spinduliui sumažėjus iki

$r_g = {2GM \over c^2}\,\!$ ,

čia c – šviesos greitis.

Nors juodosios skylės daugumai asocijuojasi su itin dideliu tankiu, labai didelės skylės gali tankios ir nebūti. Vidutinis skylės tankis randamas padalijus jos masę iš rutulio, turinčio anksčiau rastą kritinį spindulį, tūrio:

$\rho=\frac{3\,c^6}{32\pi M^2G^3}$

Pagal šią formulę randamas Saulės masės juodosios skylės tankis yra maždaug lygus atomo branduolio tankiui. Tuo tarpu supermasyvios (manoma, galaktikų centruose esančios) skylės, kurios masė lygi, tarkim, 10⁹ Saulės masių, tankis tėra 20 kg/m³ – tai gerokai mažiau nei vandens tankis.

Žinomos juodosios skylės paprastai gana didelės. Šia stadija užsibaigia masyvių žvaigždžių raida, manoma jog labai didelių skylių gali būti galaktikų centruose. Skylės eksperimentiškai aptinkamos stebint įvairius spinduliavimus, kurie susidaro veikiant jos galingam gravitaciniam laukui. Manoma, jog itin didelė juodoji skylė gali būti reliatyvistinio spindulio priežastis.

Priežastis, dėl kurių šviesa (taip pat ir bet kuris kitas materialus objektas) negali palikti juodosios skylės aiškina reliatyvumo teorija.

[taisyti] Aptikimas

Juodoji skylė tiesiogiai nematoma, nes šviesa negali jos palikti. Tačiau į ją krintančios dalelės spinduoliuoja stiprų rentgeno spinduliavimą, kurį galima stebėti. Viena fizikos paslapčių yra kaip skylei pavyksta „praryti“ ją supančią medžiagą: pagal įprastinius gravitacijos dėsnius, ji tiesiog turėtų suktis orbita aplinkui, nenukrisdama žemyn. Gravitacija, net ir labai stipri, pati viena „nukritimo“ paaiškinti negali. Manoma, jog arba šiame procese dalyvauja stiprūs elektriniai bei magnetiniai laukai [1], arba, galbūt, greta juodosios skylės pasireiškia specifiniai, kasdieninėje aplinkoje nestebimi fizikos dėsningumai (kūno orbita greta juodosios skylės jau nebėra elipsė).

[taisyti] Dydžiai

Žinomos nedidelės juodosios skyles (iki 20 saulės masių), susidariusios iš atgyvenusių žvaigždžių. Galaktikų centruose yra itin didelių (daugelis tūkstančių saulės masių) skylių. Nėra aišku, kaip jos atsirado – galbūt iš labai senos kartos pirmųjų žvaigždžių, kurios buvo daug didesnės už dabartines [2]. Nėra žinoma, ar egzistuoja tarpinio dydžio skylės.