კოსმოსში ბევრი საოცარი რამ ხდება, რის შედეგადაც ახალი ვარსკვლავები ჩნდებიან, ძველები ქრება და შავი ხვრელები წარმოიქმნება. ერთ-ერთი ბრწყინვალე და იდუმალი ფენომენი არის გრავიტაციული კოლაფსი, რომელიც ამთავრებს ვარსკვლავების ევოლუციას.
ვარსკვლავების ევოლუცია არის ცვლილებების ციკლი, რომელსაც ვარსკვლავი გადის მისი არსებობის განმავლობაში (მილიონობით ან მილიარდობით წლის განმავლობაში). როდესაც მასში წყალბადი მთავრდება და იქცევა ჰელიუმად, იქმნება ჰელიუმის ბირთვი, ხოლო თავად კოსმოსური ობიექტი იწყებს გადაქცევას წითელ გიგანტად - გვიანი სპექტრული კლასის ვარსკვლავად, რომელსაც აქვს მაღალი სიკაშკაშე. მათი მასა შეიძლება იყოს 70-ჯერ აღემატება მზის მასას. ძალიან კაშკაშა სუპერგიგანტებს ჰიპერგიგანტებს უწოდებენ. გარდა მაღალი სიკაშკაშისა, ისინი გამოირჩევიან არსებობის ხანმოკლე პერიოდით.
კოლაფსის არსი
ეს ფენომენი ითვლება ვარსკვლავების ევოლუციის ბოლო წერტილად, რომელთა წონა სამ მზის მასაზე მეტია (მზის წონა). ეს მნიშვნელობა გამოიყენება ასტრონომიასა და ფიზიკაში სხვა კოსმოსური სხეულების წონის დასადგენად. კოლაფსი ხდება მაშინ, როდესაც გრავიტაციული ძალები იწვევენ დიდი მასის მქონე უზარმაზარი კოსმოსური სხეულების ძალიან სწრაფად კოლაფსს.
ვარსკვლავები, რომლებიც იწონიან სამზე მეტ მზის მასასსაკმარისი მასალა ხანგრძლივი თერმობირთვული რეაქციებისთვის. როდესაც ნივთიერება მთავრდება, თერმობირთვული რეაქციაც ჩერდება და ვარსკვლავები წყვეტენ მექანიკურად სტაბილურობას. ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ ისინი იწყებენ შეკუმშვას ცენტრისკენ ზებგერითი სიჩქარით.
ნეიტრონული ვარსკვლავები
როდესაც ვარსკვლავები იკუმშებიან, ეს იწვევს შინაგანი წნევის დაგროვებას. თუ ის საკმარისად გაძლიერდება, რომ შეაჩეროს გრავიტაციული შეკუმშვა, მაშინ გამოჩნდება ნეიტრონული ვარსკვლავი.
ასეთ კოსმოსურ სხეულს აქვს მარტივი სტრუქტურა. ვარსკვლავი შედგება ბირთვისგან, რომელიც დაფარულია ქერქით და ის, თავის მხრივ, წარმოიქმნება ელექტრონებისა და ატომის ბირთვებისგან. დაახლოებით 1 კმ სისქით, ის შედარებით თხელია კოსმოსში ნაპოვნი სხვა სხეულებთან შედარებით.
ნეიტრონული ვარსკვლავების წონა უდრის მზის წონას. მათ შორის განსხვავება ისაა, რომ მათი რადიუსი მცირეა - არაუმეტეს 20 კმ. მათ შიგნით ატომური ბირთვები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, რითაც წარმოიქმნება ბირთვული მატერია. სწორედ მისი მხრიდან არსებული წნევა არ აძლევს ნეიტრონულ ვარსკვლავს შემდგომ შეკუმშვის საშუალებას. ამ ტიპის ვარსკვლავს აქვს ბრუნვის ძალიან მაღალი სიჩქარე. მათ შეუძლიათ ასობით რევოლუციის გაკეთება ერთ წამში. დაბადების პროცესი იწყება სუპერნოვას აფეთქებით, რომელიც ხდება ვარსკვლავის გრავიტაციული კოლაფსის დროს.
სუპერნოვა
სუპერნოვას აფეთქება არის ვარსკვლავის სიკაშკაშის მკვეთრი ცვლილების ფენომენი. შემდეგ ვარსკვლავი იწყებს ნელა და თანდათან ქრება. ასე მთავრდება გრავიტაციის ბოლო ეტაპიკოლაფსი. მთელ კატაკლიზმას თან ახლავს დიდი რაოდენობით ენერგიის გამოყოფა.
აღსანიშნავია, რომ დედამიწის მაცხოვრებლებს ამ ფენომენის დანახვა მხოლოდ ამის შემდეგ შეუძლიათ. სინათლე ჩვენს პლანეტას აფეთქების გავრცელებიდან დიდი ხნის შემდეგ აღწევს. ამან გამოიწვია სირთულეები სუპერნოვების ბუნების დადგენაში.
ნეიტრონული ვარსკვლავის გაგრილება
გრავიტაციული შეკუმშვის დასრულების შემდეგ, რომელმაც შექმნა ნეიტრონული ვარსკვლავი, მისი ტემპერატურა ძალიან მაღალია (მზის ტემპერატურაზე ბევრად მაღალი). ვარსკვლავი გაცივდა ნეიტრინო გაციების გამო.
რამდენიმე წუთში მათი ტემპერატურა შეიძლება 100-ჯერ დაეცეს. მომდევნო ასი წლის განმავლობაში - კიდევ 10-ჯერ. მას შემდეგ, რაც ვარსკვლავის სიკაშკაშე მცირდება, მისი გაგრილების პროცესი მნიშვნელოვნად შენელდება.
ოპენჰაიმერ-ვოლკოვის ლიმიტი
ერთის მხრივ, ეს მაჩვენებელი აჩვენებს ნეიტრონული ვარსკვლავის მაქსიმალურ შესაძლო წონას, რომლის დროსაც გრავიტაცია კომპენსირდება ნეიტრონული გაზით. ეს ხელს უშლის გრავიტაციული კოლაფსის დასრულებას შავ ხვრელში. მეორე მხრივ, ეგრეთ წოდებული ოპენჰაიმერ-ვოლკოვის ზღვარი ასევე არის შავი ხვრელის წონის ქვედა ზღვარი, რომელიც ჩამოყალიბდა ვარსკვლავური ევოლუციის დროს.
რიგი უზუსტობების გამო ძნელია ამ პარამეტრის ზუსტი მნიშვნელობის დადგენა. თუმცა, ვარაუდობენ, რომ ის 2,5-დან 3 მზის მასის დიაპაზონშია. ამ დროისთვის მეცნიერები ამტკიცებენ, რომ ყველაზე მძიმე ნეიტრონული ვარსკვლავიაარის J0348+0432. მისი წონა ორ მზის მასაზე მეტია. ყველაზე მსუბუქი შავი ხვრელის წონა 5-10 მზის მასაა. ასტროფიზიკოსები ამტკიცებენ, რომ ეს მონაცემები ექსპერიმენტულია და ეხება მხოლოდ ამჟამად ცნობილ ნეიტრონულ ვარსკვლავებსა და შავ ხვრელებს და ვარაუდობენ უფრო მასიური ვარსკვლავების არსებობის შესაძლებლობას.
შავი ხვრელები
შავი ხვრელი ერთ-ერთი ყველაზე საოცარი ფენომენია, რომელიც შეიძლება კოსმოსში აღმოჩნდეს. ეს არის სივრცე-დროის რეგიონი, სადაც გრავიტაციული მიზიდულობა არ აძლევს საშუალებას რაიმე ობიექტს გაექცეს მისგან. სხეულებსაც კი, რომლებსაც შეუძლიათ სინათლის სიჩქარით მოძრაობა (მათ შორის თავად სინათლის კვანტაც) არ შეუძლიათ მისგან დატოვება. 1967 წლამდე შავ ხვრელებს უწოდებდნენ "გაყინულ ვარსკვლავებს", "კოლაფსერებს" და "ჩამოვარდნილ ვარსკვლავებს"..
შავ ხვრელს საპირისპირო აქვს. მას თეთრი ხვრელი ჰქვია. მოგეხსენებათ, შავი ხვრელიდან გამოსვლა შეუძლებელია. რაც შეეხება თეთრებს, მათში შეღწევა შეუძლებელია.
გარვიტაციული კოლაფსის გარდა, შავი ხვრელის წარმოქმნის მიზეზი შეიძლება იყოს გალაქტიკის ცენტრში ან პროტოგალაქტიკური თვალის კოლაფსი. ასევე არსებობს თეორია, რომ შავი ხვრელები გაჩნდა დიდი აფეთქების შედეგად, ისევე როგორც ჩვენი პლანეტა. მეცნიერები მათ პირველად უწოდებენ.
ჩვენს გალაქტიკაში არის ერთი შავი ხვრელი, რომელიც, ასტროფიზიკოსების აზრით, სუპერმასიური ობიექტების გრავიტაციული კოლაფსის შედეგად წარმოიქმნა. მეცნიერები ამტკიცებენ, რომ ასეთი ხვრელები ქმნიან მრავალი გალაქტიკის ბირთვს.
ასტრონომები შეერთებულ შტატებში ვარაუდობენ, რომ დიდი შავი ხვრელების ზომა შეიძლება მნიშვნელოვნად არ იყოს შეფასებული. მათი ვარაუდები ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ იმისათვის, რომ ვარსკვლავებმა მიაღწიონ იმ სიჩქარეს, რომლითაც ისინი მოძრაობენ ჩვენი პლანეტიდან 50 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე მდებარე M87 გალაქტიკაში, M87 გალაქტიკის ცენტრში შავი ხვრელის მასა უნდა იყოს მინიმუმ 6,5 მილიარდი მზის მასა. ამ დროისთვის, ზოგადად მიღებულია, რომ ყველაზე დიდი შავი ხვრელის წონა არის 3 მილიარდი მზის მასა, ანუ ნახევარზე მეტი.
შავი ხვრელების სინთეზი
არსებობს თეორია, რომ ეს ობიექტები შეიძლება გამოჩნდნენ ბირთვული რეაქციების შედეგად. მეცნიერებმა მათ დაასახელეს კვანტური შავი საჩუქრები. მათი მინიმალური დიამეტრია 10-18 მ, ხოლო ყველაზე პატარა მასა არის 10-5 გ.
დიდი ადრონული კოლაიდერი აშენდა მიკროსკოპული შავი ხვრელების სინთეზისთვის. ვარაუდობდნენ, რომ მისი დახმარებით შესაძლებელი იქნებოდა არა მხოლოდ შავი ხვრელის სინთეზირება, არამედ დიდი აფეთქების სიმულაციაც, რაც შესაძლებელს გახდის მრავალი კოსმოსური ობიექტის, მათ შორის პლანეტა დედამიწის ფორმირების პროცესის ხელახლა შექმნას. თუმცა, ექსპერიმენტი ჩაიშალა, რადგან არ იყო საკმარისი ენერგია შავი ხვრელების შესაქმნელად.
