juodoji skylė

pirmoji juodosios skylės nuotrauka

juodóji skyl, juodóji bedùgnė, erdvėlaikio sritis, apribota įvykių horizonto. Dėl labai stipraus (antrasis kosminis greitis viršija šviesos greitį) gravitacijos lauko iš jos negali ištrūkti nei medžiaga (pvz., elementariosios dalelės), nei elektromagnetinės bangos (pvz., šviesa). Pirmieji juodąją skylę 1783 aprašė anglų geologas Johnas Mitchellis, 1796 – P. S. de Laplace’as. Juodosios skylės buvimą numato bendroji reliatyvumo teorija. K. Schwarzschildas išsprendė taškinės masės gravitacijos lauko Einsteino lygtis ir nustatė nesisukančios ir neturinčios krūvio juodosios skylės erdvėlaikio metriką. Pagal šį sprendinį, objektas virsta juodąja skyle, jei jo spindulys sumažėja iki būdingojo dydžio – Schwarzschildo spindulio r_g = 2GM/c² ≈ 3M/M_⨀ km (c – šviesos greitis vakuume, M – kūno masė, G – Newtono gravitacijos konstanta, M_⨀ – Saulės masė), tokio spindulio sfera vadinama juodosios skylės įvykių horizontu.

Pvz., Saulės masės objekto Schwarzschildo spindulys – apie 3 km, Žemės masės objekto – apie 1 cm. Be Schwarzschildo sprendinio, yra Kerro (juodoji skylė sukasi), Reissnerio ir Nordstrømo (juodoji skylė turi elektros krūvį), Kerro ir Newmano (juodoji skylė turi elektros krūvį ir sukasi) sprendiniai. Juodosios skylės susidarymą bendrosios reliatyvumo teorijos požiūriu 1939 paaiškino J. R. Oppenheimeris ir Hartlandas Snyderis (Jungtinės Amerikos Valstijos). Pagal šiuolaikinę sampratą, juodoji skylė gali susidaryti masyvios žvaigždės gravitacinio kolapso metu, pirminė juodoji skylė gali atsirasti ankstyvojoje Visatos plėtimosi stadijoje, labai masyvi juodoji skylė gali susidaryti susiliejant milijonams žvaigždžių arba mažesnių juodųjų skylių. Bendruoju atveju juodoji skylė apibūdinama mase M, judesio kiekio momentu ir elektros (magnetiniu) krūviu (Werneris Israelis, 1967). 1974 S. W. Hawkingas įrodė, kad M masės juodoji skylė turi baigtinę entropiją, proporcingą jos įvykių horizonto plotui. Schwarzschildo juodosios skylės temperatūra (K) T_H = h c³/16π²GkM ≈ 6⋅10^–8 M_⨀M (ħ – Plancko, k – Boltzmanno konstantos). Ji spinduliuoja šilumą kaip T_H temperatūros absoliučiai juodas kūnas. Šis reiškinys aiškinamas kvantiniu juodosios skylės garavimo mechanizmu (ties įvykių horizontu savaime susidarant dalelės ir antidalelės porai viena poros dalelė gali įkristi į juodąją skylę, o kita nuskrieti tolyn nuo jos). Juodosios skylės gali būti aptinkamos pagal jų gravitacinį poveikį kitiems objektams (pvz., pagal gravitacinio lęšio efektą, dvinarės sistemos regimojo nario judėjimą orbita aplink nematomąjį narį – juodąją skylę, pagal į juodąją skylę krintančios medžiagos skleidžiamą rentgeno ir gama spinduliuotę). Dvinarių sistemų Gulbės X1, Didžiojo Magelano Debesies X3 nematomieji nariai yra tikimiausios žvaigždinės masės juodosios skylės. Manoma, didelės masės (10⁶–10⁹ M_⨀) juodųjų skylių yra daugumos masyvių spiralinių ir elipsinių galaktikų centruose. Mūsų Galaktikos centre gali būti milijonų Saulės masių juodųjų skylių. Terminą juodoji skylė (angl. black hole) 1968 pirmasis pavartojo J. A. Wheeleris. 2019 04 10 paviešinta pirmoji juodosios skylės nuotrauka.

1257

-kolapsaras