W kosmosie dzieje się wiele niesamowitych rzeczy, w wyniku których pojawiają się nowe gwiazdy, stare znikają i powstają czarne dziury. Jednym ze wspaniałych i tajemniczych zjawisk jest kolaps grawitacyjny, który kończy ewolucję gwiazd.
Ewolucja gwiazdy to cykl zmian, przez które przechodzi gwiazda podczas swojego istnienia (miliony lub miliardy lat). Kiedy wodór w nim kończy się i zamienia w hel, powstaje rdzeń helowy, a sam obiekt kosmiczny zaczyna zamieniać się w czerwonego olbrzyma - gwiazdę późnych klas widmowych, która ma wysoką jasność. Ich masa może być 70 razy większa od masy Słońca. Bardzo jasne nadolbrzymy nazywane są hiperolbrzymami. Oprócz dużej jasności wyróżnia je krótki okres istnienia.
Esencja upadku
Zjawisko to jest uważane za punkt końcowy ewolucji gwiazd, których masa przekracza trzy masy Słońca (masa Słońca). Ta wartość jest używana w astronomii i fizyce do określania masy innych ciał kosmicznych. Upadek ma miejsce, gdy siły grawitacyjne powodują bardzo szybkie zapadanie się ogromnych ciał kosmicznych o dużych masach.
Gwiazdy o masie większej niż trzy masy Słońca mająwystarczająca ilość materiału do długotrwałych reakcji termojądrowych. Gdy substancja się kończy, reakcja termojądrowa również ustaje, a gwiazdy przestają być stabilne mechanicznie. Prowadzi to do tego, że zaczynają się kurczyć w kierunku środka z prędkością ponaddźwiękową.
Gwiazdy neutronowe
Kiedy gwiazdy się kurczą, powoduje to narastanie presji wewnętrznej. Jeśli stanie się wystarczająco silny, aby zatrzymać skurcz grawitacyjny, pojawi się gwiazda neutronowa.
Takie kosmiczne ciało ma prostą strukturę. Gwiazda składa się z jądra pokrytego skorupą, a ta z kolei składa się z elektronów i jąder atomowych. Grubość około 1 km jest stosunkowo cienka w porównaniu z innymi ciałami znalezionymi w kosmosie.
Waga gwiazd neutronowych jest równa masie Słońca. Różnica między nimi polega na tym, że ich promień jest niewielki - nie większy niż 20 km. Wewnątrz nich jądra atomowe oddziałują ze sobą, tworząc w ten sposób materię jądrową. To ciśnienie z jej boku nie pozwala na dalsze kurczenie się gwiazdy neutronowej. Ten rodzaj gwiazdy ma bardzo dużą prędkość obrotową. Są w stanie wykonać setki obrotów w ciągu jednej sekundy. Proces narodzin rozpoczyna się od wybuchu supernowej, która ma miejsce podczas grawitacyjnego zapadania się gwiazdy.
Supernowe
Wybuch supernowej to zjawisko gwałtownej zmiany jasności gwiazdy. Wtedy gwiazda zaczyna powoli i stopniowo zanikać. Tak kończy się ostatni etap grawitacjiupadek. Całemu kataklizmowi towarzyszy uwolnienie dużej ilości energii.
Należy zauważyć, że mieszkańcy Ziemi widzą to zjawisko dopiero po fakcie. Światło dociera do naszej planety długo po wybuchu epidemii. Spowodowało to trudności w określeniu natury supernowych.
Chłodzenie gwiazdy neutronowej
Po zakończeniu skurczu grawitacyjnego, który utworzył gwiazdę neutronową, jej temperatura jest bardzo wysoka (znacznie wyższa niż temperatura Słońca). Gwiazda stygnie z powodu chłodzenia neutrin.
W ciągu kilku minut ich temperatura może spaść 100 razy. Przez następne sto lat - kolejne 10 razy. Po spadku jasności gwiazdy proces jej stygnięcia ulega znacznemu spowolnieniu.
Limit Oppenheimera-Volkova
Z jednej strony ten wskaźnik pokazuje maksymalną możliwą wagę gwiazdy neutronowej, przy której grawitacja jest kompensowana przez gaz neutronowy. Zapobiega to sytuacji, w której kolaps grawitacyjny nie kończy się w czarnej dziurze. Z drugiej strony tak zwana granica Oppenheimera-Volkova jest również dolną granicą ciężaru czarnej dziury, która powstała podczas ewolucji gwiazd.
Z powodu wielu nieścisłości trudno jest określić dokładną wartość tego parametru. Zakłada się jednak, że mieści się ona w zakresie od 2,5 do 3 mas Słońca. W tej chwili naukowcy twierdzą, że najcięższa gwiazda neutronowato J0348+0432. Jego waga to więcej niż dwie masy Słońca. Masa najlżejszej czarnej dziury to 5-10 mas Słońca. Astrofizycy twierdzą, że dane te są eksperymentalne i dotyczą tylko znanych obecnie gwiazd neutronowych i czarnych dziur oraz sugerują możliwość istnienia bardziej masywnych.
Czarne dziury
Czarna dziura to jedno z najbardziej niesamowitych zjawisk, jakie można znaleźć w kosmosie. Jest to obszar czasoprzestrzeni, w którym przyciąganie grawitacyjne nie pozwala na ucieczkę z niego żadnych obiektów. Nawet ciała poruszające się z prędkością światła (w tym kwanty samego światła) nie są w stanie go opuścić. Do 1967 czarne dziury nazywano „zamrożonymi gwiazdami”, „zapadkami” i „zapadniętymi gwiazdami”.
Czarna dziura ma swoje przeciwieństwo. To się nazywa biała dziura. Jak wiecie, z czarnej dziury nie da się wydostać. Co do białych, nie można ich przeniknąć.
Oprócz kolapsu grawitacyjnego, kolaps w centrum galaktyki lub protogalaktyczne oko może być przyczyną powstania czarnej dziury. Istnieje również teoria, że czarne dziury pojawiły się w wyniku Wielkiego Wybuchu, podobnie jak nasza planeta. Naukowcy nazywają je podstawowymi.
W naszej Galaktyce znajduje się jedna czarna dziura, która według astrofizyków powstała w wyniku grawitacyjnego kolapsu supermasywnych obiektów. Naukowcy twierdzą, że takie dziury tworzą jądro wielu galaktyk.
Astronomowie w Stanach Zjednoczonych sugerują, że rozmiar dużych czarnych dziur może być znacznie niedoszacowany. Ich założenia opierają się na fakcie, że aby gwiazdy osiągnęły prędkość, z jaką poruszają się przez galaktykę M87, położoną 50 milionów lat świetlnych od naszej planety, masa czarnej dziury w centrum galaktyki M87 musi być co najmniej 6,5 miliarda mas Słońca. Obecnie powszechnie przyjmuje się, że masa największej czarnej dziury wynosi 3 miliardy mas Słońca, czyli ponad połowę mniej.
Synteza czarnych dziur
Istnieje teoria, że obiekty te mogą pojawić się w wyniku reakcji jądrowych. Naukowcy nadali im nazwę darów czernią kwantową. Ich minimalna średnica to 10-18 m, a najmniejsza masa to 10-5 g.
Wielki Zderzacz Hadronów został zbudowany w celu syntezy mikroskopijnych czarnych dziur. Zakładano, że z jej pomocą możliwa będzie nie tylko synteza czarnej dziury, ale także symulacja Wielkiego Wybuchu, co pozwoliłoby odtworzyć proces powstawania wielu obiektów kosmicznych, w tym planety Ziemia. Jednak eksperyment się nie powiódł, ponieważ nie było wystarczającej ilości energii do wytworzenia czarnych dziur.
