Lubang hitam mungkin merupakan objek yang paling tidak dapat dijelaskan di alam semesta ini: kepekatan jisim sedemikian sehingga runtuh, seperti berikut dari relativiti umum, hingga keunikan di tengahnya. Atom, nukleus dan bahkan zarah asas dimampatkan menjadi titik kecil di ruang tiga dimensi kita. Segala sesuatu yang jatuh ke dalam lubang hitam ditakdirkan untuk kekal di dalamnya hingga akhir masa, ditangkap oleh graviti, yang bahkan cahaya tidak dapat meninggalkannya. Apakah nasib bahan gelap ketika menghadapi lubang hitam?
Adakah ia akan diserap ke dalam keunikan seperti perkara biasa dan menyumbang kepada jisim lubang hitam? Sekiranya demikian, apabila lubang hitam menguap akibat sinaran Hawking, apa yang akan terjadi pada bahan gelap?
Kita harus mulakan dengan apa itu lubang hitam.
Di Bumi, jika anda ingin menghantar sesuatu ke angkasa, anda perlu mengatasi tarikan graviti Bumi. Untuk planet kita, halaju pelarian yang disebut adalah sekitar 11.2 km / s, ia dapat dikembangkan dengan menggunakan roket yang cukup kuat. Sekiranya kita berada di permukaan Matahari, halaju pelarian akan jauh lebih tinggi, 55 kali: 617.5 km / s. Apabila Matahari kita mati, ia akan menyusut menjadi kerdil putih, yang akan seukuran Bumi, tetapi akan menjadi separuh jisim Matahari semasa. Di atasnya, kelajuan pelarian adalah sekitar 4570 km / s, iaitu kira-kira 1.5% dari kelajuan cahaya.
Ini penting kerana anda menumpukan lebih banyak massa di kawasan ruang tertentu, dan halaju pelarian untuk objek itu semakin dekat dan semakin hampir dengan kelajuan cahaya. Sebaik sahaja kelajuan melarikan diri di permukaan objek mencapai atau melebihi kelajuan cahaya, bukan sahaja cahaya tidak lagi dapat meninggalkannya - sejauh yang kita fahami jirim, tenaga, ruang dan masa hari ini - keseluruhan objek ini akan runtuh menjadi satu keunikan. Sebabnya mudah: semua kekuatan asas, termasuk kekuatan yang menahan atom, proton, atau bahkan quark bersama, tidak dapat bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Oleh itu, jika anda berada pada titik tertentu dari keunikan pusat dan berusaha menjauhkan objek yang jauh dari keruntuhan graviti, anda tidak boleh; keruntuhan tidak dapat dielakkan. Dan yang anda perlukan untuk mengatasi halangan ini adalah bintang 20-40 yang lebih besar daripada Matahari.
Video promosi:
Apabila intinya kehabisan bahan bakar, pusat itu akan meletup di bawah graviti sendiri, mewujudkan bencana supernova, mengembang dan menghancurkan lapisan luar, tetapi meninggalkan lubang hitam di tengahnya. Lubang hitam seperti itu tumbuh dari masa ke masa, menyerap sebarang bahan dan tenaga yang terlalu dekat. Walaupun bergerak dengan kelajuan cahaya, anda boleh masuk ke dalamnya dan tidak pernah meninggalkan cakrawala acara. Oleh kerana kelengkungan ruang itu sendiri di dalam lubang hitam, anda juga pasti akan terganggu di tengahnya. Apabila ini berlaku, anda hanya menambahkan tenaga ke lubang hitam.
Di luar, kita tidak dapat mengatakan asal lubang hitam - proton, elektron, neutron, bahan gelap, atau antimateri secara umum. Hanya ada tiga sifat (sejauh ini) yang dapat kita perhatikan mengenai lubang hitam dari luar: jisimnya, cas elektriknya dan momentum sudutnya, ukuran gerakan putaran. Bahan gelap, sejauh yang kita ketahui, tidak mempunyai cas elektrik, serta ciri kuantum lain (cas warna, nombor baryon, nombor lepton, dll.), Yang mungkin atau tidak dapat dipelihara, atau dimusnahkan, berdasarkan paradoks maklumat dari lubang hitam.
Kerana bagaimana lubang hitam terbentuk (dari letupan dari bintang supermasif) ketika pertama kali terbentuk, lubang hitam adalah 100% bahan biasa (baryonic) dan 0% bahan gelap. Jangan lupa bahawa bahan gelap hanya berinteraksi secara graviti, tidak seperti jirim biasa, yang berinteraksi melalui daya graviti, interaksi lemah, elektromagnetik dan kuat. Ya, galaksi besar dan kelompoknya mempunyai bahan gelap lima kali lebih banyak daripada bahan biasa, tetapi ia berkumpul menjadi satu lingkaran besar. Dalam galaksi khas, lingkaran cahaya gelap ini berlangsung selama beberapa juta tahun cahaya, secara bulat, ke semua arah, sementara bahan biasa tertumpu pada cakera yang menempati 0,01% isipadu bahan gelap.
Lubang hitam cenderung terbentuk di dalam galaksi, di mana bahan biasa mendominasi bahan gelap. Bayangkan kawasan ruang di mana kita berada: mengelilingi matahari kita. Sekiranya kita melukis sfera 100 AU. e. (a.u. adalah jarak dari Bumi ke Matahari) di sekitar sistem suria kita, kita akan merangkumi semua planet, bulan, asteroid dan seluruh tali pinggang Kuiper, tetapi jisim baryonic - jirim biasa - tertutup dalam sfera kita, kebanyakan akan diwakili Cahaya matahari dan beratnya kira-kira 2 x 1030 kg. Sebaliknya, jumlah jirim gelap dalam sfera yang sama hanya 1 x 1019 kg, atau 0.0000000005% jisim jirim biasa di wilayah yang sama, sama dengan jisim asteroid sederhana dengan ukuran Juno, sekitar 200 kilometer.
Lama kelamaan, bahan gelap dan bahan biasa akan bertembung dengan lubang hitam ini, akan diserap dan menambah jisimnya. Sebilangan besar pertumbuhan massa akan datang dari bahan biasa, bukan benda gelap, tetapi pada satu ketika, bertahun-tahun ke depan, kadar kerosakan lubang hitam akhirnya akan melebihi kadar pertumbuhan lubang hitam. Proses radiasi Hawking akan menyebabkan zarah dan foton meninggalkan cakrawala peristiwa lubang hitam, menjimatkan semua tenaga, cas, dan momentum sudut dalaman lubang hitam. Proses ini akan berlangsung dari 1067 tahun (untuk lubang hitam dengan jisim suria) hingga 10100 tahun (untuk lubang hitam paling besar).
Ini bermaksud bahawa sebilangan bahan gelap akan keluar dari lubang hitam, tetapi akan sama sekali berbeza dengan jumlah bahan gelap yang memasuki lubang hitam pada mulanya. Semua lubang hitam mempunyai ingatan tentang perkara-perkara yang masuk ke dalamnya, dalam bentuk sekumpulan kecil bilangan kuantum, dan jumlah bahan gelap ini tidak termasuk di dalamnya (ingat, ia tidak mempunyai semua ciri kuantum?). Keluarannya akan sama sekali berbeza dengan input.
Oleh itu, bahan gelap adalah sumber makanan lain untuk lubang hitam, dan jauh dari yang terbaik. Lebih-lebih lagi, ia adalah sumber makanan yang sama sekali tidak menarik. Ia mempunyai kesan kecil atau tidak pada lubang hitam.
ILYA KHEL
