Mustad Augud (5)

Mustad augud
Mis on mustad augud?
Mustad augud koosnevad ainest, mis on ülitihedalt kokku surutud. Seepärast on mustad augud on niisugused kosmilised kehad, mis omavad väga suurt külgetõmbejõudu.
Põhimõtteliselt võiks igast kosmilisest kehast teha musta augu , kui õnnestuks nende külgetõmbejõudu suurendada.
Kui viskad palli Maa pinnalt õhku, võid kindel olla, et, kui pall jõuab teatud kõrguseni, kukub ta tagasi maapinnale. Mida kõrgemale palli visata , seda kõrgemale ta lendab, sest pall saab visates suurema kiiruse.
Kui pall saaks kiiruse 40 000 km/h, siis ületaks jõud, millega me palli üles tõukame, Maa külgetõmbejõu ja pall lendaks kosmosesse.
Kui aga Maa suruda kokku pisikeseks 1 sentimeetrise läbimõõduga keraks, ilma, et Maa ainest midagi kaotsi läheks, siis suureneb Maa külgetõmbejõud nii suureks, et Maa muutub musta augu sarnaseks. Ta hakkab ülisuure jõuga kõiki asju enda külge tõmbama. Isegi valgus ei pääseks niisugusest mustast august läbi.
Musti auke on kosmosest teleskoobiga väga raske leida. Neid avastatakse mõju järgi mida nad teistele taevakehadele avaldavad. Kuid rühm ameerika teadlasi on uurinud Kosmoseteleskoobiga ja Havai observatoorimi maapealsete teleskoopidega lähedasi galaktikaid ning tulnud järeldusele, et peaaegu kõigis galaktikates võib peituda ülimassiivne must auk kuni mitmesaja miljoni Päikese massiga.
Näiteks võib musti auke avastada kaksiktähtede korral, millest üks on muutunud mustaks auguks. Siis hakkab ta imema teise tähe gaasi endasse ja gaas kuumeneb ning hakkab helendama. Kui näha seda helendust, võib kindlaks teha musta augu
Teadlased arvavad , et kõik või enamik galaktikaid on oma arengu varasel perioodil läbinud etapi, kus nende keskel "põles" hele kvasar, mille "jõujaamaks" sai olla vaid must auk. Praeguseks ajaks on need galaktikate keskel asuvad kvasarid kustunud ja seal asuvad mustad augud on " vaiksed ".
Musta augu teke
Must auk on iseenda raskuse mõjul kokkuvarisenud täht või täheparv, mis ei kiirga valgust ega raadiolaineid . Reaalselt võivad mustad augud tekkida suurtest, oma evolutsiooni lõppstaadiumisse jõudnud tähtedest, mis on jäänud ilma oma sisemisest energiaallikast.
Kui rõhk tähe sisemuses ei ole võimeline peale tuumkütuse lõppemist tasakaalu hoidma, langeb täht kokku (kollabeerub). Must auk on raskusjõu poolt kõveraks keeratud lõks maailmaruumis, kus isegi valgus ei suuda väljuda. Et Päike muutuks mustaks auguks, peab ta kokku tõmbama kehaks, mille raadius on 3 km (praegu on 700000 km). Musta augu raadius sõltub tema massist. Mustal augul ei ole magnetvälja ja keegi ei oska öelda, millest ta koosneb. Väljaspoolt on tunda vaid musta augu tohutut raskusjõudu ja pöörlemist. Kui vastsündinud galaktika keskel moodustub ülitihe täheparv, hakkavad tähed selles kokku põrkama. Põrkunud tähed sulavad kokku üheks uueks täheks. Tekkinud supermassiivne täht põleb kiitesti ära mustaks auguks. Sellesse auku hakkab kukuma üha uusi tähti. Lõpuks moodustub galaktika keskmes must auk, mille mass on miljoneid või isegi miljardeid Päikese masse . Supermassiivne must auk on võimas kiirgusallikas, kuid ainult nii kaua, kuni tema ümbruses jätkub kütust - tähti. Auku langev täht kiirgab seda heledamalt, mida suurem on musta augu mass. Musta augu ümber moodustub pööraselt pöörlev akretsioonketas, mille sisepiiril läheneb pöörlemiskiirus valguse kiiruseni.
Mis juhtub raketiga, kui ta langeb musta augu poole?
Mis juhtub kehaga, kui ta langeb vabalt musta augu poole? Olgu selliseks kehaks rakett . Mustale augule lähenedes raketi kiirus kasvab. Kiirenduse annab talle gravitatsioonijõud, mis mustale augule lähenedes muutub järjest tugevamaks. Schwarzschildi sfääril ehk sündmuste horisondil on raketi kiirus juba võrreldav valguse kiirusega. Hakkavad ilmnema relativistlikud efektid. Kui eemalolev vaatleja näeb, et raketi langemine musta augu suunas aeglustub kuni täieliku peatumiseni vahetult enne sündmuste horisonti, siis raketis viibivad astronaudid midagi sarnast ei märka.
Tähelepanu tuleb pöörata veel ühele nähule. Musta auku langemisel hakkavad raketile ja seal viibivatele reisijatele mõjuma hiiglasuured loodejõud. Need on jõud, mis mõjuvad keha igale punktile erinevalt ja mille tagajärjel rakett koos reisijatega kistakse tükkideks. Loodejõud on seda suuremad, mida väiksem on musta augu mass.
Kui kuidagi suudetaks loodejõude vältida, näiteks langedes väga suure massiga musta auku (mille mass võrdub umbes 10 Päikese massiga), näevad astronaudid oma teekonnal järgmist pilti. Kui rakett on veel väga kaugel mustast august, siis esi-illuminaatorist avaneva vaatevälja keskpunktis on märgata vaid väikest tumedat laiku. Tumeda laigu vahetus läheduses on taevas moondunud, ülejäänud osas näeb see välja täiesti tavaline (joonis 1). Valgus galaktikatelt ja tähtedelt, mis paistavad raketi tagumisest illuminaatorist, on astronautideni jõudes tugevas punanihke seisundis (joonis 2).
Joonis 1. Vaade raketi esi-illuminaatorist.
Joonis 2. Vaade raketi tagumisest illuminaatorist.
Sündmuste horisondil täidab must auk vaid poole vaateväljast, mis avaneb esi-illuminaatorist. Seda tänu aberratsiooni efektile, mis kaasneb suurte kiirustega. Esi-illuminaatorist näha olev taevas on musta augu ümbruses tugevasti moondunud: astronaudid näevad suuremat osa meie universumi tähtedest ja galaktikatest. Tagumisest illuminaatorist paistab meie universum üha tugevnevas punanihke seisundis.
Kui rakett on jõudnud läbida sündmuste horisondi ja asub sündmuste horisondi ja singulaarsuse vahel, näevad astronaudid esi-illuminaatorist ikka veel meie universumit ja musta auku. Samal ajal näevad nad ka teist, täiesti uut universumit. Must auk paistab neile tumeda rõngana meie ja uue universumi vahel.
Mida lähemale singulaarsusele, seda rohkem äärte poole nihkununa ja kitsama rõngana must auk välja paistab. Samal ajal näevad astronaudid uut universumit järjest suuremana ja vahetult enne singulaarsust täidab uus universum terve esi-illuminaatorist avaneva välja.Tagumisest illuminaatorist paistab kogu sõidu vältel meie oma universum, aga üha rohkem moondunud kujul.
Tuleb arvestada, et kogu see vaatepilt kestab vaid lühikese aja (võibolla sekundi murdosa ) jooksul.
Reis lõpeb katastroofiga, mingit võimalust sündmuste horisondist välja ja tagasi oma universumi pääseda pole.
Pöörlevad mustad augud
Siiamaani vaadeldud musta auku ehk nn. Schwarzschildi musta auku iseloomustab ainult üks suurus - mass (M). Kuna suure tõenäosusega tekivad mustad augud massiivsetest tähtedest ja kõik tähed pöörlevad ümber oma telje, siis peavad ka mustad augud pöörlema. S.t, et peale massi iselomustab musti auke veel ka teine suurus - impulssmoment (L). Selline, pöörlev must auk erineb oluliselt mittepöörlevast mustast august. Kõigepealt ei muutu gravitatsioonijõud lõpmata suureks mitte sündmuste horisondil, vaid juba väljaspool seda - pinnal, mida kutsutakse statsionaarsusrajaks (mis on ellipsoidikujuline). Statsionaarsusraja ja sündmuste horisondi vahele jäävas piirkonnas ei saa ükski sinna tunginud keha jääda liikumatuks . Pöörisväli tõmbab keha liikuma. Keha ei pea sugugi liikuma tsentri suunas, vaid võib läheneda statsionaarsusrajale ja isegi väljuda sellest. Ka pole pöörleva musta augu singulaarsus enam punkt (nagu Schwarzschildi mustal augul), vaid on rõngakujuline, läbi mille astronaudid võivad sattuda uude universumi ehk antigravitatsioonimaailma. Sellises uues aegruumis must auk mitte ei "ime" enda sisse valgust ja (anti) ainet, vaid tõukab seda endast eemale.
Huvitavad faktid
Tänapäeva üks kuulsamaid füüsikuid Stephen William Hawking näitas teoreetiliselt, et mustad augud "auravad". Seda tuntakse Hawkingi kiirgusena. Hawkingi kiirguse käigus tekivad musta augu energiast põhjustatult osakeste paarid, millest üks langeb tagasi musta auku, aga teine osake kiirgub eemale.
On avaldatud arvamust, et must auk on värav, mille kaudu on võimalik saada mõnda teise dimensiooni . Samuti on arvatud, et mustad augud on nn. "ussiurgete" sisse- või väljapääsud. Need hüpoteesid on ilmselt tingitud sellest, et mustade aukude kohta on tänapäevalgi vähe teada.
Mitmest mustast august koosnev süsteem galaktika keskmes ei ole dünaamiliselt stabiilne. Varem või hiljem visatakse sealt üks või kaks väiksemat musta auku välja (gravitatsiooniling toimib sarnaselt linguga, mille abil heidetakse kivi). Oma teekonnal galaktika keskmest ääreni korjab must auk endale uhke gaasist ja tähtedest koosneva saatjaskonna. Kümnete tuhandete valgusaastate kaugusele lendava väljaheidetu ümber toimuvad samad protsessid, mis galaktika tuumas, vaid väiksemas mõõtkavas. Väljaheidetud must auk või augud võivad galaktika ümber pendeldada miljardeid aastaid. Galaktikate kõrvad oleksid siis mustade aukude tantsuga kaasnev nähtus.
Pildid