ნამდვილად აღმოაჩინეს მეცნიერებმა შავი ორმოები?

თითქოს სამეცნიერო ფანტასტიკაა — ოდესღაც კაშკაშა ვარსკვლავები საკუთარი გრავიტაციული ძალის მოქმედების შედეგად იკუმშებიან, უჩინარდებიან და ვერაფერი, თვით სინათლეც კი, ვეღარ თავისუფლდება მათგან. მრავალი ასტრონომი ჩვეულებრივ მოვლენად მიიჩნევს სამყაროში ამგვარი შავი ორმოების არსებობას. გსურთ მეტი გაიგოთ მათ შესახებ? ფაქტები უკავშირდება ჩრდილოეთ ნახევარსფეროს მშვენიერ თანავარსკვლავედს, რომელსაც გედს უწოდებენ.

გედის X–1 — შავი ორმო?

მე-20 საუკუნის 60-იანი წლებიდან ასტრონომები გედის თანავარსკვლავედის ერთ-ერთი უბნით დაინტერესდნენ. დედამიწის ატმოსფეროს გარეთ გახსნილმა ორბიტულმა ობსერვატორიებმა აღმოაჩინეს, რომ ეს უბანი მძლავრი რენტგენული გამოსხივების წყაროა; მას გედის X–1 უწოდეს.

მეცნიერებმა დიდი ხანია იციან, რომ, რაც უფრო გავარვარებულია სხეული, მით უფრო მეტ ენერგიას გამოყოფს — უფრო მოკლე და უფრო ინტენსიური ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით. თუ რკინის ძელაკს გახურებულ ღუმელში მოვათავსებთ, გახურებასთან ერთად ის ჯერ წითლად, შემდეგ ყვითლად, ბოლოს კი თეთრად დაიწყებს ვარვარს. ამ მხრივ ვარსკვლავებიც რკინის ძელაკებს გვანან. შედარებით ცივი ვარსკვლავები, რომელთა ტემპერატურა დაახლოებით 3 000 K-ია, მოწითალო ფერის არიან, მზის მსგავს ვარსკვლავებს კი, რომელთა ზედაპირული ტემპერატურა 6 000 K-ს აღწევს, ყვითელი ფერი აქვთa. მაგრამ გედის X–1-დან გამოსხივებული რენტგენის სხივების მისაღებად ვარსკვლავური გაზის ტემპერატურა მილიონობით კელვინი უნდა იყოს. არც ერთ ვარსკვლავს არა აქვს ასეთი ზედაპირული ტემპერატურა.

გედის X–1-ის მახლობლად ასტრონომებმა აღმოაჩინეს ვარსკვლავი, რომლის ზედაპირული ტემპერატურა დაახლოებით 30 000 K-ია — ტემპერატურა ნამდვილად მაღალია, მაგრამ რენტგენული გამოსხივებისთვის საჭირო ტემპერატურას ვერც კი უახლოვდება. ეს ვარსკვლავი, რომელიც კატალოგში HDE 226868-ის სახელითაა შეტანილი, მზეზე 30-ჯერ მასიურია და დედამიწიდან 6 000 სინათლის წელიწადითაა დაშორებული. ზეგიგანტი ვარსკვლავი და მისი თანამგზავრი ერთმანეთის გარშემო შემობრუნებას 5,6 დღეს ანდომებენ. მეცნიერებმა გამოთვალეს, რომ HDE 226868-ისგან თანამგზავრი მხოლოდ რამდენიმე მილიონი კილომეტრითაა დაშორებული. ზოგი წყაროს თანახმად, ეს თანამგზავრი მზეზე ათჯერ მასიურია. მაგრამ უცნაურია, რომ ის არ ჩანს. წესით, დედამიწიდან ამ მანძილით დაშორებული ასეთი ვეებერთელა ვარსკვლავი უხილავი არ უნდა იყოს. მეცნიერთა აზრით, ასეთი მასიური სხეული, რომელიც სინათლეს კი არა, რენტგენის სხივებს ასხივებს, სრულიად შესაძლებელია, შავ ორმოს წარმოადგენდეს.

მოგზაურობა შავ ორმოში

წარმოიდგინეთ, რომ შეგიძლიათ ესტუმროთ გედის X–1-ს. თუ ჩავთვლით, რომ ის ნამდვილად შავი ორმოა, თქვენ მიერ ნანახი 25-ე გვერდზე მოცემული ილუსტრაციის მსგავსი იქნება. დიდი ვარსკვლავი HDE 226868-ია. მისი დიამეტრი მილიონობით კილომეტრია, შავი ორმოს დიამეტრი კი შეიძლება მხოლოდ 60 კილომეტრამდე იყოს. პატარა შავი წერტილი, რომელიც გავარვარებული აირის მასაში შეინიშნება, შავი ორმოს საზღვარი ანუ ზედაპირია. მაგრამ ის მყარი ზედაპირი კი არ არის, არამედ უფრო ჩრდილს წააგავს. ის იმ სფეროს საზღვარია, რომლის შიგნითაც შავი ორმოს გარშემო არსებული გრავიტაციული ძალა იმდენად ძლიერია, რომ სფეროს ფარგლებს გარეთ სინათლეც კი ვერ გადის. მრავალი მეცნიერი ფიქრობს, რომ ამ ზედაპირის შიგნით, შავი ორმოს ცენტრში, მდებარეობს ზემკვრივი ნულოვანი წერტილი, რასაც სინგულარობა ეწოდება; მასში შავი ორმოს მატერია გაუჩინარებულია.

შავი ორმო შთანთქავს თავისი თანამგზავრი ვარსკვლავის გარშემო არსებულ აიროვან შრეებს. შავ ორმოსთან ხახუნის შედეგად ვარსკვლავის აიროვანი შრე უდიდესი სისწრაფით ღებულობს სპირალის ფორმას, ხურდება და, ამგვარად, წარმოქმნის გავარვარებულ დისკოს. ზემაღალი ტემპერატურის მქონე აირის დისკო შავი ორმოს გარეთ წარმოშობს რენტგენის სხივებს, რადგან მაღალი გრავიტაციული ძალის გამო აირის მოძრაობის სისწრაფე მაქსიმუმს აღწევს. როცა აირი შავ ორმოში შეაღწევს, რა თქმა უნდა, მისგან ვერც რენტგენის სხივები და ვერც სხვა რაიმე ვეღარ გამოთავისუფლდება.

მშვენიერი სანახავია გედის X–1, მაგრამ ნურც კი გაიფიქრებთ მასთან მიახლოებას! მხოლოდ მისი რენტგენის სხივები კი არა, მისი გრავიტაციაც სასიკვდილოა. დედამიწაზე თქვენს თავთან და ფეხებთან არსებული მიზიდულობის ძალა სულ ოდნავ განსხვავდება ერთმანეთისგან. ეს სხვაობა მცირე დაჭიმულობას ქმნის, რასაც ვერც კი გრძნობთ. გედის X–1-ზე კი ეს პატარა სხვაობა 150 მილიარდჯერ იზრდება და წარმოიქმნება ძალა, რომელიც ნამდვილად გაწელავდა თქვენს სხეულს თითქოს უხილავი ხელები თქვენს თავსა და ფეხებს სხვადასხვა მხარეს ქაჩავდეს!

როგორ წარმოიქმნება შავი ორმო?

დღეს მეცნიერები ვარსკვლავების ნათების მიზეზად გრავიტაციულ და ბირთვულ ძალებს შორის მიმდინარე გამუდმებულ ბრძოლას მიიჩნევენ. გრავიტაცია რომ ვარსკვლავის წიაღში აირის შეკუმშვას არ იწვევდეს, ბირთვის სინთეზი არ მოხდებოდა. მეორე მხრივ, ბირთვის სინთეზი რომ წინააღმდეგობას არ უწევდეს მიზიდულობის ძალას, ვარსკვლავებს უცნაური რამ დაემართებოდათ.

მეცნიერთა აზრით, როცა მზის ზომის ვარსკვლავებს წყალბადისა და ჰელიუმისგან შემდგარი ბირთვული საწვავი გამოელევათ, გრავიტაცია მათ კუმშავს და დედამიწის ზომის გავარვარებულ სხეულებად აქცევს, რომლებსაც თეთრ ჯუჯებს უწოდებენ. თეთრ ჯუჯას შეიძლება მზის მასა ჰქონდეს, მაგრამ ეს მასა მზეზე რამდენიმე მილიონჯერ პატარა ადგილს იკავებს.

თქვენ შეგიძლიათ ჩვეულებრივი მატერია ძირითადად ცარიელ სივრცედ წარმოიდგინოთ, სადაც თითოეული ატომის თითქმის სრული მასა ელექტრონების შედარებით დიდი ღრუბლებით გარშემორტყმულ პაწაწინა ბირთვშია მოქცეული. თეთრი ჯუჯის წიაღში გრავიტაცია ისე კუმშავს ელექტრონულ ღრუბელს, რომ ის თავისი პირვანდელი მოცულობის პაწაწინა ნაწილი ხდება და ვარსკვლავი პლანეტის ზომამდე იკუმშება. მაგრამ ვარსკვლავებში, რომლებიც დაახლოებით მზის ზომის არიან, გრავიტაციული და ელექტრონული ძალები ერთმანეთს აწონასწორებენ და ხელს უშლიან შემდგომ შეკუმშვას.

მაგრამ რა შეიძლება ითქვას იმ ვარსკვლავების შესახებ, რომლებიც მზეზე მასიურები არიან და რომელთა გრავიტაციაც უფრო მეტია? მზეზე 1,4-ჯერ მასიური ვარსკვლავების გრავიტაციული ძალა იმდენად დიდია, რომ ელექტრონულ ღრუბელს გაქრობამდე კუმშავს. შემდეგ პროტონებისა და ელექტრონების შეერთების შედეგად ნეიტრონები წარმოიქმნება. ნეიტრონები ხელს უშლიან შემდგომ შეკუმშვას იმ შემთხვევაში, თუ გრავიტაციული ძალა ძალიან ძლიერი არ არის. პლანეტის ზომის თეთრი ჯუჯის ნაცვლად წარმოიქმნება მცირე ასტეროიდის ზომის ნეიტრონული ვარსკვლავი. ნეიტრონული ვარსკვლავები სამყაროში ცნობილი ყველაზე მკვრივი მატერიისგან შედგებიან.

მაგრამ რა ხდება, როცა გრავიტაცია კიდევ უფრო იზრდება? მეცნიერთა აზრით, ვარსკვლავებში, რომლებიც მზეზე სამჯერ მასიურები არიან, გრავიტაციული ძალა იმდენად ძლიერია, რომ მას ნეიტრონები ვერ უძლებენ. ფიზიკოსებისთვის ცნობილი ვერც ერთი მატერია ვერ უძლებს გრავიტაციის ასეთ ძლიერ ძალას. როგორც ჩანს, ასტეროიდის ზომის ნეიტრონული სფერო შეკუმშვის შედეგად უფრო პატარა სფეროდ კი არ გადაიქცევა, არამედ ქრება, აღწევს სინგულარობის ან რაიმე სხვა ჯერ კიდევ ამოუხსნელი თეორიული არსებობის მდგომარეობას. როგორც ჩანს, ვარსკვლავი უჩინარდება და მის ადგილას მხოლოდ გრავიტაცია და შავი ორმო რჩება. შავი ორმო ვარსკვლავის ადგილზე გრავიტაციულ ჩრდილს ქმნის. ეს არის არე, რომლის ფარგლებს გარეთ ძლიერი გრავიტაციის გამო ვერაფერი — თვით სინათლეც კი — ვერ გადის.