Avaruudessa tapahtuu paljon ihmeellisiä asioita, joiden seurauksena uusia tähtiä ilmaantuu, vanhoja katoaa ja mustia aukkoja muodostuu. Yksi upeista ja salaperäisistä ilmiöistä on painovoiman romahdus, joka päättää tähtien evoluution.
Tähtien evoluutio on muutosten kiertokulku, jonka tähti käy läpi olemassaolonsa aikana (miljoonia tai miljardeja vuosia). Kun siinä oleva vety loppuu ja muuttuu heliumiksi, muodostuu heliumydin, ja itse avaruusobjekti alkaa muuttua punaiseksi jättiläiseksi - myöhäisten spektriluokkien tähdeksi, jolla on korkea valoisuus. Niiden massa voi olla 70 kertaa Auringon massa. Erittäin kirkkaita superjättiläisiä kutsutaan hyperjättiläisiksi. Korkean kirkkauden lisäksi niille on ominaista lyhyt olemassaoloaika.
Lamahduksen ydin
Tätä ilmiötä pidetään sellaisten tähtien evoluution loppupisteenä, joiden paino on enemmän kuin kolme auringon massaa (Auringon paino). Tätä arvoa käytetään tähtitieteessä ja fysiikassa muiden avaruuskappaleiden painon määrittämiseen. Romahdus tapahtuu, kun gravitaatiovoimat aiheuttavat v altavat kosmiset kappaleet, joilla on suuri massa, romahtaa hyvin nopeasti.
Tähdillä, jotka painavat yli kolme auringon massaa, ontarpeeksi materiaalia pitkäaikaisiin lämpöydinreaktioihin. Kun aine loppuu, myös lämpöydinreaktio pysähtyy ja tähdet lakkaavat olemasta mekaanisesti stabiileja. Tämä johtaa siihen, että ne alkavat kutistua keskustaa kohti yliääninopeudella.
Neutronitähdet
Kun tähdet supistuvat, se aiheuttaa sisäistä painetta. Jos se kasvaa tarpeeksi vahvaksi pysäyttääkseen painovoiman supistumisen, neutronitähti ilmestyy.
Tällaisella kosmisella keholla on yksinkertainen rakenne. Tähti koostuu ytimestä, jota peittää kuori, ja se puolestaan muodostuu elektroneista ja atomiytimistä. Noin kilometrin paksuinen se on suhteellisen ohut muihin avaruudesta löydettyihin kappaleisiin verrattuna.
Neutronitähtien paino on yhtä suuri kuin Auringon paino. Niiden välinen ero on, että niiden säde on pieni - enintään 20 km. Niiden sisällä atomiytimet ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa muodostaen siten ydinainetta. Se on sen puolelta tuleva paine, joka ei salli neutronitähden kutistua edelleen. Tämän tyyppisellä tähdellä on erittäin korkea pyörimisnopeus. Ne pystyvät tekemään satoja kierroksia yhdessä sekunnissa. Syntymäprosessi alkaa supernovaräjähdyksestä, joka tapahtuu tähden painovoiman romahtamisen aikana.
Supernovat
Supernovaräjähdys on ilmiö, jossa tähden kirkkaus muuttuu jyrkästi. Sitten tähti alkaa hiipua hitaasti ja vähitellen. Näin päättyy painovoiman viimeinen vaiheromahdus. Koko kataklysmin mukana vapautuu suuri määrä energiaa.
On huomattava, että maan asukkaat voivat nähdä tämän ilmiön vasta jälkikäteen. Valo saavuttaa planeettamme kauan taudinpurkauksen jälkeen. Tämä aiheutti vaikeuksia supernovien luonteen määrittämisessä.
Neutronitähden jäähdytys
Neutronitähden muodostaneen painovoiman supistumisen päätyttyä sen lämpötila on erittäin korkea (paljon korkeampi kuin Auringon lämpötila). Tähti jäähtyy neutriinojäähdytyksen vuoksi.
Niiden lämpötila voi laskea 100 kertaa muutamassa minuutissa. Seuraavien sadan vuoden aikana - vielä 10 kertaa. Kun tähden kirkkaus pienenee, sen jäähtymisprosessi hidastuu merkittävästi.
Oppenheimer-Volkov-raja
Yhtäältä tämä osoitin näyttää neutronitähden suurimman mahdollisen painon, jossa painovoima kompensoituu neutronikaasulla. Tämä estää painovoiman romahtamisen päättymisen mustaan aukkoon. Toisa alta niin sanottu Oppenheimer-Volkov-raja on myös tähtien evoluution aikana muodostuneen mustan aukon painon alaraja.
Tämän parametrin tarkkaa arvoa on vaikea määrittää useiden epätarkkuuksien vuoksi. Sen oletetaan kuitenkin olevan 2,5-3 auringon massaa. Tällä hetkellä tutkijat väittävät, että raskain neutronitähtion J0348+0432. Sen paino on enemmän kuin kaksi auringon massaa. Kevyimmän mustan aukon paino on 5-10 auringon massaa. Astrofyysikot väittävät, että nämä tiedot ovat kokeellisia ja koskevat vain tällä hetkellä tunnettuja neutronitähtiä ja mustia aukkoja.
Mustat aukot
Musta aukko on yksi hämmästyttävimmistä avaruudesta löytyvistä ilmiöistä. Se on aika-avaruuden alue, josta gravitaatiovoima ei päästä mitään esineitä karkaamaan sieltä. Jopa kappaleet, jotka voivat liikkua valon nopeudella (mukaan lukien itse valon kvantit), eivät pysty poistumaan siitä. Vuoteen 1967 asti mustia aukkoja kutsuttiin "jäädytetyiksi tähdiksi", "luhistuneiksi tähdiksi" ja "luhistuneiksi tähdiksi".
Mustalla aukolla on vastakohta. Sitä kutsutaan valkoiseksi aukoksi. Kuten tiedät, mustasta aukosta on mahdotonta päästä ulos. Mitä tulee valkoisiin, niihin ei voi tunkeutua.
Gravitaation romahtamisen lisäksi mustan aukon syntymisen syynä voi olla romahdus galaksin keskustassa tai protogalaktisessa silmässä. On myös teoria, jonka mukaan mustat aukot ilmestyivät alkuräjähdyksen seurauksena, kuten planeettamme. Tiedemiehet kutsuvat niitä ensisijaisiksi.
Galaksistamme on yksi musta aukko, joka astrofyysikkojen mukaan syntyi supermassiivisten esineiden painovoiman romahtamisen seurauksena. Tiedemiehet väittävät, että tällaiset reiät muodostavat monien galaksien ytimen.
Yhdysv altalaiset tähtitieteilijät ehdottavat, että suurten mustien aukkojen kokoa voidaan aliarvioida merkittävästi. Heidän oletuksensa perustuvat siihen tosiasiaan, että jotta tähdet saavuttaisivat nopeuden, jolla ne liikkuvat M87-galaksin läpi, joka sijaitsee 50 miljoonan valovuoden päässä planeetastamme, M87-galaksin keskellä olevan mustan aukon massan on oltava vähintään 6,5 miljardia auringon massaa. Tällä hetkellä on yleisesti hyväksyttyä, että suurimman mustan aukon paino on 3 miljardia auringon massaa, eli yli puolet siitä.
Mustan aukon synteesi
On olemassa teoria, jonka mukaan nämä esineet voivat ilmaantua ydinreaktioiden seurauksena. Tiedemiehet ovat antaneet heille nimen kvanttimusta lahjat. Niiden pienin halkaisija on 10-18 m ja pienin massa on 10-5 g.
Large Hadron Collider rakennettiin syntetisoimaan mikroskooppisia mustia aukkoja. Oletettiin, että sen avulla ei olisi mahdollista vain syntetisoida mustaa aukkoa, vaan myös simuloida alkuräjähdystä, mikä mahdollistaisi monien avaruusobjektien, mukaan lukien maapallon, muodostumisprosessin. Kokeilu kuitenkin epäonnistui, koska energia ei riittänyt mustien aukkojen luomiseen.
