В космоса се случват много невероятни неща, в резултат на които се появяват нови звезди, стари изчезват и се образуват черни дупки. Едно от великолепните и мистериозни явления е гравитационният колапс, който слага край на еволюцията на звездите.
Еволюцията на звездата е цикъл от промени, през които една звезда преминава по време на своето съществуване (милиони или милиарди години). Когато водородът в него приключи и се превърне в хелий, се образува хелиево ядро, а самият космически обект започва да се превръща в червен гигант - звезда от късни спектрални класове, която има висока светимост. Тяхната маса може да бъде 70 пъти по-голяма от масата на Слънцето. Много ярки супергиганти се наричат хипергиганти. Освен с висока яркост, те се отличават с кратък период на съществуване.
Същност на колапса
Това явление се счита за крайна точка на еволюцията на звездите, чието тегло е повече от три слънчеви маси (теглото на Слънцето). Тази стойност се използва в астрономията и физиката за определяне на теглото на други космически тела. Колапс възниква, когато гравитационните сили карат огромни космически тела с големи маси да се срутят много бързо.
Звезди с тегло повече от три слънчеви маси иматдостатъчно материал за продължителни термоядрени реакции. Когато веществото приключи, термоядрената реакция също спира и звездите престават да бъдат механично стабилни. Това води до факта, че те започват да се свиват към центъра със свръхзвукова скорост.
Неутронни звезди
Когато звездите се свиват, това води до натрупване на вътрешен натиск. Ако стане достатъчно силен, за да спре гравитационното свиване, тогава се появява неутронна звезда.
Такова космическо тяло има проста структура. Звездата се състои от ядро, което е покрито с кора, а то от своя страна се образува от електрони и атомни ядра. Дебело около 1 км, той е сравнително тънък в сравнение с други тела, открити в космоса.
Теглото на неутронните звезди е равно на теглото на Слънцето. Разликата между тях е, че радиусът им е малък – не повече от 20 км. Вътре в тях атомните ядра взаимодействат помежду си, като по този начин образуват ядрена материя. Именно налягането от нейната страна не позволява на неутронната звезда да се свие допълнително. Този тип звезда има много висока скорост на въртене. Те са способни да направят стотици обороти за една секунда. Процесът на раждане започва от експлозия на свръхнова, която се случва по време на гравитационния колапс на звезда.
Супернови
Експлозията на свръхнова е феномен на рязка промяна в яркостта на звезда. Тогава звездата започва бавно и постепенно да избледнява. Така завършва последният етап на гравитациятаколапс. Целият катаклизъм е придружен от освобождаване на голямо количество енергия.
Трябва да се отбележи, че жителите на Земята могат да видят това явление едва след това. Светлината достига нашата планета дълго след избухването на епидемията. Това предизвика трудности при определянето на естеството на свръхновите.
Охлаждане на неутронна звезда
След края на гравитационното свиване, което образува неутронната звезда, нейната температура е много висока (много по-висока от температурата на Слънцето). Звездата се охлажда поради охлаждане на неутрино.
В рамките на няколко минути температурата им може да падне 100 пъти. През следващите сто години - още 10 пъти. След като светимостта на една звезда намалее, процесът на нейното охлаждане се забавя значително.
лимит на Опенхаймер-Волков
От една страна, този индикатор показва максималното възможно тегло на неутронна звезда, при което гравитацията се компенсира от неутронен газ. Това предотвратява гравитационния колапс да завърши в черна дупка. От друга страна, така наречената граница на Опенхаймер-Волков е и долната граница на теглото на черна дупка, която се е образувала по време на звездната еволюция.
Поради редица неточности е трудно да се определи точната стойност на този параметър. Предполага се обаче, че е в диапазона от 2,5 до 3 слънчеви маси. В момента учените твърдят, че най-тежката неутронна звездае J0348+0432. Теглото му е повече от две слънчеви маси. Теглото на най-леката черна дупка е 5-10 слънчеви маси. Астрофизиците твърдят, че тези данни са експериментални и засягат само известни в момента неутронни звезди и черни дупки и предполагат възможността за съществуване на по-масивни такива.
Черни дупки
Черната дупка е едно от най-невероятните явления, които могат да бъдат намерени в космоса. Това е област от пространство-време, където гравитационното притегляне не позволява на никакви обекти да избягат от него. Дори тела, които могат да се движат със скоростта на светлината (включително квантите на самата светлина), не са в състояние да я напуснат. До 1967 г. черните дупки се наричаха "замръзнали звезди", "колапси" и "срутени звезди".
Черната дупка има противоположност. Нарича се бяла дупка. Както знаете, невъзможно е да излезете от черна дупка. Що се отнася до белите, те не могат да бъдат проникнати.
В допълнение към гравитационния колапс, колапсът в центъра на галактиката или протогалактическото око може да бъде причина за образуването на черна дупка. Съществува и теория, че черните дупки са се появили в резултат на Големия взрив, подобно на нашата планета. Учените ги наричат първични.
В нашата Галактика има една черна дупка, която според астрофизиците се е образувала в резултат на гравитационния колапс на свръхмасивни обекти. Учените твърдят, че такива дупки образуват ядрото на много галактики.
Астрономите в Съединените щати предполагат, че размерът на големите черни дупки може да бъде значително подценен. Техните предположения се основават на факта, че за да могат звездите да достигнат скоростта, с която се движат през галактиката M87, разположена на 50 милиона светлинни години от нашата планета, масата на черната дупка в центъра на галактиката M87 трябва да бъде най-малко 6,5 милиарда слънчеви маси. В момента е общоприето, че теглото на най-голямата черна дупка е 3 милиарда слънчеви маси, тоест повече от половината.
Синтез на черна дупка
Има теория, че тези обекти могат да се появят в резултат на ядрени реакции. Учените са им дали името квантови черни дарове. Техният минимален диаметър е 10-18 m, а най-малката маса е 10-5 g.
Големият адронен колайдер е създаден, за да синтезира микроскопични черни дупки. Предполагаше се, че с негова помощ ще бъде възможно не само да се синтезира черна дупка, но и да се симулира Големият взрив, което ще даде възможност да се пресъздаде процесът на формиране на много космически обекти, включително планетата Земя. Експериментът обаче се провали, защото нямаше достатъчно енергия за създаване на черни дупки.
