საკითხავისასარგებლოუცნაური

შავი ხვრელი – სამყაროს სიღრმეში ჩასაფრებული უხილავი ურჩხულები

შავი ხვრელის მიზიდულობის ძალა იმდენად დიდია,რომ შთანთქავს არა მხოლოდ ნივთიერებასა და სინათლეს,არამედ არყევს სამყაროს სივრცობრივ-დროით საყრდენებსაც.მისი გრავიტაცია იმდენად “ამრუდებს”სივრცეს,რომ იქ სინათლე ერთი წერტილიდან მეორე წერტილამდე უსასრულოდ დიდხანს მოძრაობს,ხოლო დრო მარადიულობამდე იჭიმება.
შავი ხვრელის წარმოსაქმნელად საჭიროა,უზარმაზარი რაოდენობის მატერია ძალზე მცირე მოცულობამდე შეიკუმშოს,შედარებისთვის:ისეთი გრავიტაციული ველის მისაღებად,საიდანაც სინათლეც კი ვერ გამოაღწევს,დედამიწა რიყის ქვის ზომამდე უნდა შეიკუმშოს.

ორასი წლის განმავლობაში მეცნიერები შავი ხვრელების არსებობის ჰიპოთეზას მხოლოდ თამამ თეორიად თვლიდნენ:ის ლოგიკურად გამართლებულია,მაგრამ გარემომცველ სამყაროში ანალოგი არ გააჩნია.თუმცა დღეს ეჭვი აღარაა,რომ შავი ხვრელები მართლაც არსებობს.ახლახანს ჩატარებული გამოთვლებით მხოლოდ ჩვენს გალაქტიკაში,გარდა ზემასიური შავი ხვრელისა ცენტრში,არსებობს კიდევ მილიარდამდე სხვა,გაცილებით პატარა ზომის,რომელთა მასა მნიშვნელოვნად არ აღემატება მზის მასას.
ერთ-ერთი პირველი ვინც დაფიქრდა,რომ სამაყაროში ბევრი რამ სხვაგვარად შეიძლება ხდებოდეს,ვიდრე დედამიწაზე,იყო 18 -ე საუკუნის ფრანგი მათემატიკოსი და ფილოსოფოსი პიერ სიმონ დე ლაპლასი.მან გამოთქვა შემდეგი მოსაზრება:ნებისმიერმა ობიექტმა,რომელიც ცდილობს მოსცილდეს რომელიმე ციურ სხეულს,უნდა მიაღწიოს მოძრაობის ისეთ სიჩქარეს,რომელიც დაეხმარება დაძლიოს ამ სხეულის მიზიდულობის ძალა.ეს ე.წ. “გაქცევის სიჩქარე” იზრდება ციური სხეულის კომპაქტურობის შესაბამისად.დედამიწის შემთხვევაში ეს 11.2 კილომეტრი წამშია.
შემდეგ ლაპლასი ასე მსჯელობს:თუ რომელიმე ციურ სხეულში მაქსიმალური მასა შეფარდებულია სივრცის მინიმალურ მოცულობასთან,მაშინ გაქცევის აუცილებელმა სიჩქარემ შეიძლება სინათლის სიჩქარეს (300 ათასი კმ/სთ) გადაამეტოს,-აქედან გამომდინარე,ამ სხეულის მიზიდულობის ველს თავს ვერ დააღწევს ვერც მატერია და ვერც სინათლე.”შესაძლოა,სივრცის ყველაზე მსხვილი სხეულები.-წერდა ლაპლასი,-ჩვენთვს უხილავია”-ასე წარმოიქმნა შავი ხვრელის იდეა.

1915 წელს გერმანელმა ასტრონომმა კარლ შვარცშილდმა ცოტა ხნით ადრე გამოქვეყნებული აინშტაინის ველების განტოლების საფუძველზე გამოთვალა,როგორი უნდა იყოს ციური სხეულის რადიუსი და მასა,რომ მისგან გაქცევის სიჩქარე აღემატებოდეს სინათლის სიჩქარეს.თანამედროვე მეცნიერებაში ამ საზღვარს “შვარცშილდის რადიუსს” ან “მოვლენობრივ ჰორიზონტს” უწოდებენ.
ამ ჰორიზონტის იქითა მხარეს დროსა და სივრცის ჩვენებური წარმოდგენა სრულიად გამოუსადეგარია.უფრო სწორედ ეს პარამეტრები აღარ არსებობენ ცალ-ცალკე და გარდაიქმნებიან ერთიან კომპლექსად,რომელსაც “სივრცე-დრო” ეწოდება.
შავი ხვრელის ყელთან სიახლოვეში შეუძლებელია მოძრაობა უკან როგორც დროში,ისე სივრცეში.ყველა გზა ერთი და იმავე წერტილისკენ – გრავიტაციული ცენტრისკენ – მიემართება.
ამრიგად, “მოვლენობრივი ჰორიზონტი” წარმოადგენს გადასასვლელს განსხვავებულ სივრცობრივ-დროით კატეგორიებში,რომლებიც არ ექვემდებარება ჩვენს აღქმას.ეს შეიძლება ავხსნათ შემდეგი მაგალითის საფუძველზე:ვთქვათ,შავ ხვრელთან მიახლოებისას კოსმოსური ხომალდის საათი ყოველს წამს გადასცემს რადიოსიგნალს.ამ შემთხვევაში,დედამიწაზე სიგნალებს მივიღებთ დროში მუდმივად ზრდადი ინტერვალებით,ვიდრე ხომალდი არ გადაკვეთს “მოვლენობრივ ჰორიზონტს”.მიუხედავად ამისა,რომ ამ დროს კოსმონავტისთვის მხოლოდ ერთი წამი გაივლის,პირველი სიგნალიც კი ჰორიზონტს იქითა მხრიდან არასოდეს მიაღწევს დედამიწამდე.
ყველაფერი ეს წარმოსადგენად ძალზე რთულია,მაგრამ შეიძლება დასაბუთდეს ფარდობითობის თეორიის საშუალებით:ერთი და იგივე მოვლენა შეიძლება აღიქვა სხვადასხვანაირად,იმის მიხედვით თუ რა მდგომარეობაშია სივრცისა და დროის კომპლექსი.და თუ ყოველდღიურ ცხოვრებაზე აინშტაინის კანონები არანაირად არ აისახება,მათ გარეშე შავი ხვრელის მოვლენას ვერანაირად ვერ ავხნით.
მიზიდულობის ძალა იმდენად დიდია,რომ შთანთქავს არა მხოლოდ ნივთიერებასა და სინათლეს,არამედ არყევს სამყაროს სივრცობრივ-დროით საყრდენებსაც.შავი ხვრელის გრავიტაცია იმდენად “ამრუდებს”სივრცეს,რომ იქ სინათლე ერთი წერტილიდან მეორე წერტილამდე უსასრულოდ დიდხანს მოძრაობს,ხოლო დრო მარადიულობამდე იჭიმება.

შავი ხვრელის წარმოსაქმნელად საჭიროა,უზარმაზარი რაოდენობის მატერია ძალზე მცირე მოცულობამდე შეიკუმშოს,შედარებისთვის:ისეთი გრავიტაციული ველის მისაღებად,საიდანაც სინათლეც კი ვერ გამოაღწევს,დედამიწა რიყის ქვის ზომამდე უნდა შეიკუმშოს.1938 წელს ამერიკელმა ფიზიკოსმა რობერტ ოპენგეიერმა განაცხადა,რომ მსგავსი რამ შესაძლებელია მაშინ,როდესაც დიდი ვარსკვლავი სიცოცხლის ბოლოს თავისი სიმძიმის ძალის ზემოქმედებით ჩაიქცევა თავის თავში.თანამედროვე გათვლებით ასეთი ვარსკვლავის მასა,როგორც მინიმუმ,ორმოცჯერ უნდა აღემატებოდეს მზის მასას.
მსგავსი კოლაფსის შემდეგ რჩება გამომწვარი მატერიის სფერო.იმ შემთხვევაში თუ მისი მასა ორნახევარჯერ აღემატება მზის მასას,მაშინ ეს სფერო კიდევ ერთხელ,და უკვე საბოლოოდ,შეიკუმშება და გადაიქცევა ზეკომპაქტურ წარმონაქმნად,რომელსაც ჩვენ შავ ხვრელს ვუწოდებთ.
ვარსკვლავის ჩაქრობა ევოლუციური პროცესია.თავიდან ვარსკვლავი იქცევა გაზის ნაწილაკების სფეროდ,შემდეგ ხდება კოლაფსი:კარგავს ენერგიის დიდ ნაწილს და იწყებს შეკუმშვას,შემდეგ დგება”აგონია”:დარჩენილი ენერგია ეწინააღმდეგება შეკუმშვას და ბოლოს გამაფრთოებელ იმპულსში ფეთქდება.ამ დროს დედამიწიდან ისე ჩანს,თითქოს აინთო ახალი ვარსკვლავი,მაგრამ ერთ თვეში იგი საბოლოოდ ჩაქრება.გამომწვარი ნივთიერების ნარჩენები შავ ხვრელად გადაიქცევა.
თუ დედამიწას შავი ხვრელის მასიურობა და გრავიტაციული ძალა ექნება,მაშინ ის სინათლეს კი არ აირეკლავს,არამედ მიიზიდავს,აიძულებს მას გარდატყდეს და გარს შემოერტყას მთლიანად ზედაპირს.ასე რომ იყოს,მაშინ ერთდროულად მთელ პლანეტას დავინახავდით – ჩრდილო და სამხრეთ პოლუსებს,დღის და ღამის მხარეებს.
ვარაუდი,რომ ირმის ნახტომის ზოლის,ჩვენი გალაქტიკური სამშობლოს,ცენტრში(ანუ დედამიწიდან 27 ათასი სინათლის წელიწადში)ზემასიური შავი ხვრელია,მეცნიერებს პირველად მეოცე საუკუნის 70-იან წლებში გაუჩნდათ.თუმცა ვარსკვლთშორისი მტვრის ღრუბლები მნიშვნელოვნად აძნელებდა დაკვირვებას შავი ხვრელის გარშემო მბრუნავ ციურ სხეულებზე და ამ ჰიპოტეზის დამტკიცება რთული იყო.მაგრამ უკვე 80-იან წლებში რადიო და ინფრაწითელი ტელესკოპების საშუალებით აღმოაჩინეს გაზის მასები,რომლებიც ირმის ნახტომის ზოლის ცენტრის გარშემო ბრუნავდნენ,თუმცა ეს დიფუზიურად განთავსებული მატერიაც არ აძლევდა მეცნიერებებს საკმარის ინფორმაციას.90-იანი წლების დასაწყისში გაუმჯობესებული ინფრაწითელი ტელესკოპების საშუალებით მეცნიერებმა მოახერხეს გაცილებით მკვეთრი ფოტოების მიღება.

კონკრეტული მაგალითით შავი ხვრელების არსებობის დამტკიცება პირველად კოსმოსური ფიზიკის ინსტიტუტის გერმანელმა მეცნიერებმა -რაინჰარდ გენცლერმა და ანდრეას ეკარტმა მოახერხეს.მტკიცებულება ეფუძნებოდა ციური მექანიკის უნივერსალურ კანონებს,რომლებიც ჯერ კიდევ ისააკ ნიუტონმა და იოჰან კეპლერმა აღწერეს.მათი საშუალებით გამოითვლება ზემსხვილი ობიექტების მასა,თუ ცნობილია ორბიტა და სისწრაფე შედარებით მცირე სხეულებისა,რომლებიც მის გარშემო ბრუნავენ.რაც უფრო მაღალია მათი სიჩქარე,მით უფრო დიდია მასა კოსმოსური სხეულისა,რომლის გარშემოც ისინი მოძრაობენ.
გაირკვა,რომ შავ ხვრელებთან ყველაზე ახლო განლაგებული ვარსკვლავების სიჩქარე 1000 კმ-წმ-ია(შედარებისთვის დედამიწის სიჩქარე 29,8 კმ/წმ-ია).ათი წლის დაკვირვების შედეგად მეცნიერებმა ერთ-ერთი მსგავსი ვარსკვლავის ორბიტის ორი მესამედის რეკონსტრუირება შეძლეს.ის ტრიალებს გაურკვეველი კომპაქტური ცენტრის გარშემო,საიდანაც არანაირი გამოსხივება არ შეიმჩნევა,მაგრამ გააჩნია მიზიდულობის ძალა,რომელიც 3 მილიონი მზის მასას შეეფარდება.ეკარტის თქმით “ეს ყველაზე დამაჯერებელი მტკიცებულებაა შავი ხვრელის არსებობისა”.
შავი ხვრელები არამხოლოდ შთანთქავენ,გასცემენ კიდეც ენერგიას,კოსმოსში გაზის ნაწილაკების შადრევნის ამოფრქვევით,რომლის სიჩქარე სინათლის სიჩქარეს უახლოვდება.
ახლა ჩვენ დანამდვილებით ვიცით შავი ხვრელის არსებობის შესახებ.ეს ზემძლავრი გრავიტაციის მქონე ციური სხეულებია,რომლებიც გალაქტიკური მტვერსასრუტივით ისრუტავენ ყველაფერს,რაც მათ უახლოვდება – სინათლესაც კი !

ავტორი: ბექა ლაგვილავა

თეგები

მსგავსი ამბები

Back to top button
Close
Close