შავი ხვრელები და თეთრი ხვრელები: ეს ნამდვილი ხვრელები არ არის (მაგრამ უდავოდ კოსმოსური ცნობისმოყვარეობის საგნებია!)

სრული სიცხადისთვის ვთქვათ: მათი ოდნავ შეცდომაში შემყვანი სახელების მიუხედავად, არც შავი ხვრელები და არც თეთრი ხვრელები სიტყვასიტყვით „ხვრელები“ არ არის. არსებითად, ეს ობიექტებია (ხოლო თეთრი ხვრელების შემთხვევაში - ჰიპოთეტური მოვლენები), რომლებსაც ჩვენ, ადამიანებმა, „ფერადი“ სახელები შევარქვით. რატომ? იმიტომ, რომ ასტრონომიას ცოტაოდენი პოეტური ელფერი უყვარს!

შავი ხვრელები: არა ხვრელი, არამედ უკიდურესად მკვრივი ობიექტი

„შავი ხვრელის“ ტერმინმა შეიძლება შეგვიქმნას შთაბეჭდილება, თითქოს ეს კოსმოსური საკანალიზაციო მილია, რომელიც ყველაფერს შიგნით ითრევს, თუმცა სინამდვილეში ის უკიდურესად მკვრივი ფიზიკური ობიექტია. წარმოიდგინეთ, რომ მთელი ვარსკვლავის (ან რამდენიმე ვარსკვლავის, თუ უფრო დიდი რამ გსურთ) მასა იმდენად მცირე მოცულობაშია მოქცეული, რომ გრავიტაცია სინათლეს ზედაპირიდან არეკვლის საშუალებას აღარ აძლევს. ნებისმიერი ფოტონი, რომელიც ზედმეტად ახლოს მივა, უბრალოდ იჭედება.

რატომ არის სახელში სიტყვა „შავი“? მარტივია: თუ სინათლე ვერ გამოდის, ჩვენ მას არეკლილს ვერ დავინახავთ - ამიტომ ობიექტი კოსმოსურ ფონზე შავი ჩანს. ხოლო „ხვრელი“? ისტორიულად ადამიანებს მიაჩნდათ, რომ რაღაც, რასაც მატერიისა და სინათლის დატყვევება შეუძლია, უფსკრული უნდა ყოფილიყო. თუმცა დამშვიდდით, ეს არსაით მიმავალი ჯადოსნური კარიბჭე არ არის; ეს ფიზიკური ობიექტია, რომელსაც არაჩვეულებრივად ძლიერი გრავიტაცია ახასიათებს.

თეთრი ხვრელები: „ვარსკვლავის ტიპის“ ობიექტები, რომლებსაც ხვრელებს ვუწოდებთ

ახლა სიტუაცია შევაბრუნოთ: თუ „შავი ხვრელი“ მთელ სინათლესა და მატერიას შთანთქავს, „თეთრი ხვრელი“ ისეთი რამ იქნებოდა, რაც სინათლესა და მატერიას თავისუფლად ასხივებს. თუმცა სწორედ აქ ხდება საინტერესო: ეს ვარსკვლავს ჰგავს - მანათობელ აირის სფეროს, რომელიც ენერგიას გარეთ ასხივებს. სინამდვილეში შეგვიძლია თავი ისე მოვაჩვენოთ, თითქოს არ ვიცით, საიდან ჩნდება მატერია (ანუ კოსმოსური საწვავი), და უბრალოდ ვთქვათ, რომ ის ენერგიას მუდამ ასხივებს. აი, თქვენთვის „თეთრი ხვრელი“ - არსებითად, ვარსკვლავები სწორედ ასე იქცევიან.

ფორმალურად, თეორიულ ფიზიკაში „თეთრი ხვრელი“ შავი ხვრელის საინტერესო ანალოგად მიიჩნევა (ის გარკვეულ მათემატიკურ ამონახსნებში გვხვდება), თუმცა რეალურ სამყაროში ის უბრალოდ ნებისმიერი მანათობელი ვარსკვლავია, რომელიც ენერგიას ასხივებს. არანაირი ეგზოტიკური ფიზიკური ხრიკები - არანაირი განზომილებათშორისი საცხობები, რომლებიც უსასრულო კრუასანებს არიგებენ.

კოსმოსური „საცხობის“ ანალოგია (მაგრამ ბნელ ენერგიას ნუ შევეხებით)

ადამიანები ხშირად ადარებენ ჰიპოთეტურ თეთრ ხვრელს საცხობს, რომელიც სასწაულებრივად ამზადებს ფუნთუშებს ყოველგვარი ცომის გარეშე. ეს ლამაზი (და მადისაღმძვრელი) სახეა, მაგრამ არსებითად ის უფრო ბნელი ენერგიის კონცეფციას შეესაბამება - და ეს უკვე სრულიად სხვა კოსმოსური „ჭიების კოლოფია“ (ან კოსმოსური კრუასანები), რომელსაც აქ არ განვიხილავთ. ხუმრობები გვიყვარს, მაგრამ წესრიგი დავიცვათ.

რეალურად, ვარსკვლავს (ენერგიის ამ გამომსხივებელს) საწვავის საკუთარი შიდა მარაგი აქვს - წყალბადი, ჰელიუმი და ა. შ. - ამიტომ ის ენერგიას ex nihilo („არაფრისგან“) არ ქმნის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს ფქვილის გარეშე მოქმედი საცხობი კი არა, კარგად მომარაგებული კოსმოსური სამზარეულოა. ასე რომ, თეთრი ხვრელი თავისი სუფთა თეორიული მნიშვნელობით კვლავ უფრო მათემატიკურ ცნობისმოყვარეობად რჩება, ვიდრე ყოველდღიურ ასტროფიზიკურ ობიექტად.

რატომ არის ეს ერთდროულად სასაცილოც და უაღრესად მნიშვნელოვანიც

სახალისო ნაწილი: ადამიანებს უყვართ საგნებისთვის დრამატული სახელების დარქმევა. „შავი ხვრელები“ ნამდვილი ხვრელები არ არის, „თეთრი ხვრელები“ შეიძლება უცნაურად აღწერდეს მანათობელ ვარსკვლავებს, ხოლო „ბნელი ენერგია“ ზოგჯერ ფუნთუშების ანალოგიებში ხვდება. ასტრონომებს ნამდვილად აქვთ თეატრალურობისკენ მიდრეკილება - დაელოდეთ, სანამ „სპაგეტიფიკაციის“ შესახებ გაიგებთ.

მნიშვნელოვანი ნაწილი: ამ კოსმოსური ფაქტების გაცნობიერებით, ჩვენ სამყაროს საიდუმლოს ვფანტავთ. როცა გვესმის, რომ შავი ხვრელები უკიდურესად მკვრივი ციური სხეულებია და არა ფანტასტიკური პორტალები, ხოლო თეთრი ხვრელები არსებითად ენერგიის თეორიული გამომსხივებლებია (რომლებიც არსებითად ვარსკვლავებს ჰგავს), შეგვიძლია ყურადღება ნამდვილ მეცნიერებაზე გადავიტანოთ: გრავიტაციული ტალღების გაზომვაზე, შავი ხვრელების „ჩრდილების“ გადაღებაზე და სამყაროს ენერგიის დიდი მიმოქცევის გამოცანის ამოხსნაზე.

დასკვნითი მოსაზრებები: ამ ისტორიაში ნამდვილი ხვრელები არ არის

საბოლოოდ, შავი ხვრელები არის უკიდურესად კომპაქტური ობიექტები, რომლებშიც გრავიტაციული ძალები დომინირებს და რომლებიც სინათლეს გაქცევის საშუალებას არ აძლევს, ხოლო თეთრი ხვრელები (თუ მკაცრად თეორიაზე ვსაუბრობთ) უფრო ელეგანტურ მათემატიკურ ვარსკვლავებს ჰგავს, ვიდრე ნამდვილ ხვრელებს. ჩვენმა საყვარელმა „საცხობის ანალოგიამ“ შეიძლება ბნელ ენერგიაზე დაგვაფიქროს, მაგრამ ეს უკვე სხვა კოსმოსური ისტორიაა.

ამრიგად, შავ და თეთრ ხვრელებს შეიძლება შეცდომაში შემყვანი სახელები ჰქონდეთ, თუმცა ისინი შესანიშნავად ავლენენ სამყაროს უკიდურესობებს: ერთ მხარეს - მატერიაა დატყვევებული, მეორე მხარეს - ენერგია ასხივებს. განა ეს სრულყოფილი კოსმოსური კომედია არ არის? ჩვენ სამყაროს უდიდეს საიდუმლოებებს ვხსნით, მხოლოდ იმის გასაგებად, რომ „ხვრელი“ უბრალოდ მეტაფორაა. მეცნიერება შეიძლება წარმოუდგენლად სახალისო იყოს - და სწორედ ამიტომ არის ის ასეთი მნიშვნელოვანი.

დამატებითი წყაროები & კოსმოსური ხუმრობები

• Event Horizon Telescope: შავი ხვრელების ნამდვილი გამოსახულებები (ნახეთ, დედა - არანაირი არეკლილი სინათლე!)
• LIGO Scientific Collaboration: შეჯახებული „არახვრელებიდან“ მიღებული გრავიტაციული ტალღები
• ვარსკვლავების ძირითადი ფიზიკა: ნებისმიერი ვარსკვლავი არსებითად „თეთრი ხვრელია“ ბირთვული „სამზარეულოთი“
• ბნელი ენერგია: სამყაროს „უფსკრული საცხობი“, მაგრამ მოდი, გვერდზე გადავდოთ!