Juodosios skylės yra bene labiausiai nenusakomi visatos objektai: tokios masės koncentracija, kad ji žlunga, kaip matyti iš bendro reliatyvumo, iki singuliarumo centre. Atomai, branduoliai ir net pagrindinės dalelės yra suspaustos į begalinį tašką mūsų trimatėje erdvėje. Viskas, kas patenka į juodąją skylę, pasmerkta joje išlikti iki laiko pabaigos, užfiksuota jos sunkumo, kurio net šviesa negali palikti. Koks yra tamsiosios materijos likimas, kai ji susiduria su juodąja skylė?
Ar jis bus įsiurbtas į unikalumą kaip įprasta materija ir prisidės prie juodosios skylės masės? Jei taip, kai juodoji skylė išgaruoja dėl Hawkingo radiacijos, kas nutiks tamsiajai medžiagai?
Turėtume pradėti nuo to, kas yra juodosios skylės.
Čia, Žemėje, jei norite ką nors išsiųsti į kosmosą, turite įveikti Žemės traukos trauką. Mūsų planetai vadinamasis pabėgimo greitis yra apie 11,2 km / s, jį galima išvystyti naudojant pakankamai galingą raketą. Jei būtume Saulės paviršiuje, pabėgimo greitis būtų daug didesnis, 55 kartus: 617,5 km / s. Mirus mūsų Saulei, ji sumažės iki balto nykštuko, kuris bus Žemės dydis, bet bus pusė dabartinės Saulės masės. Jame pabėgimo greitis bus apie 4570 km / s, tai yra apie 1,5% šviesos greičio.
Tai svarbu, nes jūs sutelkiate vis daugiau ir daugiau masės tam tikrame kosmoso regione, o to objekto pabėgimo greitis vis artėja prie šviesos greičio. Ir kai tik jūsų pabėgimo greitis objekto paviršiuje pasieks arba viršys šviesos greitį, ne tik šviesa nebegalės jos palikti - kiek šiandien suprantame materiją, energiją, erdvę ir laiką - visas šis objektas subyrės į singuliarumą. Priežastis paprasta: visos pagrindinės jėgos, įskaitant jėgas, kurios kartu laiko atomus, protonus ar net kvarkus, negali važiuoti greičiau nei šviesos greitis. Todėl, jei esate tam tikrame taške nuo centrinio singuliarumo ir bandote išlaikyti tolimą objektą nuo gravitacinio žlugimo, negalite; žlugimas neišvengiamas. Ir viskas, ko jums reikia norint įveikti šį barjerą, yra 20–40 masyvesnė už Saulę žvaigždė.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kai jo šerdyje baigsis kuras, centras sprogs savo jėgomis, sukurdamas katastrofišką supernovą, išpūsdamas ir sunaikindamas išorinius sluoksnius, tačiau centre palikdamas juodąją skylę. Tokios juodosios skylės laikui bėgant auga, sugerdamos bet kokias medžiagas ir energiją, kurios per daug priartėja. Net judėdamas šviesos greičiu, galite į jį patekti ir niekada nepalikti įvykio horizonto. Dėl pačios erdvės kreivumo juodosios skylės viduje jūs taip pat neišvengiamai pateksite į singuliarumą centre. Kai tai atsitiks, paprasčiausiai pridedate energijos prie juodosios skylės.
Lauke negalime pasakyti, iš ko iš pradžių susidarė juodoji skylė - protonai, elektronai, neutronai, tamsioji materija ar apskritai antimaterija. Yra tik trys savybės (kol kas), kurias galime pastebėti apie juodąją skylę iš išorės: jos masė, elektros krūvis ir kampinis impulsas, sukimosi judesio matas. Tamsioji materija, kiek žinome, neturi elektrinio krūvio, taip pat neturi kitų kvantinių charakteristikų (spalvos krūvis, bariono skaičius, leptono skaičius ir kt.), Kurios gali būti išsaugotos arba nesaugomos, arba gali būti sunaikintos, remiantis juodosios skylės informaciniu paradoksu.
Dėl to, kaip susidaro juodosios skylės (iš supermasyvių žvaigždžių sprogimų), kai jos susidaro, juodosios skylės yra 100% taisyklingos (barioninės) medžiagos ir 0% tamsiosios. Nepamirškite, kad tamsioji materija sąveikauja tik gravitacijos būdu, skirtingai nei įprasta materija, kuri sąveikauja per gravitacijos jėgas, silpną, elektromagnetinę ir stiprią sąveiką. Taip, didelėse galaktikose ir jų sankaupose yra penkis kartus daugiau tamsiosios medžiagos nei paprastoje medžiagoje, tačiau ji kaupiasi į vieną didelę aureolę. Tipiškoje galaktikoje ši tamsiosios materijos aureolė tęsiasi kelis milijonus šviesmečių, sferiškai, į visas puses, o paprastoji materija yra sutelkta diske, kuris užima 0,01% tamsiosios materijos tūrio.
Juodosios skylės linkusios susidaryti galaktikų viduje, kur tamsiojoje medžiagoje visiškai dominuoja įprasta materija. Įsivaizduokite kosmoso regioną, kuriame esame: aplink mūsų saulę. Jei nupiešsime 100 AU sferą. e. (dar žinomas kaip atstumas nuo Žemės iki Saulės) aplink mūsų Saulės sistemą, mes uždarysime visas planetas, mėnulius, asteroidus ir visą Kuiperio juostą, tačiau bariono masė - įprasta materija - uždara mūsų sferoje. Saulė ir sveria apie 2 x 1030 kg. Kita vertus, bendras tamsiosios medžiagos kiekis toje pačioje sferoje bus tik 1 x 1019 kg, arba 0,0000000005% paprastųjų medžiagų masės tame pačiame regione, lygus maždaug 200 kilometrų skersmens kuklaus asteroido, kurio dydis yra „Juno“, masei.
Laikui bėgant tamsioji materija ir įprasta medžiaga susidurs su šia juodąja skylute, susigers ir papildys jos masę. Didžiąją masės dalį atneš įprasta, o ne tamsioji medžiaga, tačiau tam tikru momentu, praėjus daugeliui kvadrilijonų metų į priekį, juodosios skylės irimo greitis pagaliau viršys juodosios skylės augimo greitį. Hawkingo radiacijos procesas paskatins daleles ir fotonus išeiti iš juodosios skylės įvykių horizonto, išsaugodamas visą juodosios skylės interjero energiją, krūvį ir kampinį impulsą. Šis procesas užtruks nuo 1067 metų (juodajai skylei su saulės mase) iki 10100 metų (masyviausioms juodosioms skylėms).
Tai reiškia, kad tamsioji materija išeis iš juodųjų skylių, tačiau visiškai skirsis nuo tamsiosios medžiagos, kuri iš pradžių pateko į juodąją skylę, tūrio. Visos juodosios skylės atsimena daiktus, kurie į ją pateko, mažo kvantinių skaičių rinkinio pavidalu, ir šis tamsiosios medžiagos kiekis nėra į jas įtrauktas (atminkite, kad jis neturi visų kvantinių charakteristikų?). Išvestis visiškai skirsis nuo įvesties.
Taigi tamsioji medžiaga yra dar vienas juodųjų skylių maisto šaltinis ir toli gražu ne pats geriausias. Be to, tai yra visiškai neįdomus maisto šaltinis. Juodosioms skylėms jis daro mažai arba neturi jokio poveikio.
ILYA KHEL