Хар нүх гэж юу вэ, энэ нь хэрхэн ажилладаг вэ?
Хар нүх бол орчлон ертөнцийн хамгийн сонирхолтой, нууцлаг үзэгдлүүдийн нэг юм. Энэхүү ойлголтыг анх астрофизикч, онолч, математикч Карл Шварцшильд 1916 онд Альберт Эйнштейн харьцангуйн ерөнхий онолоо нийтэлсний дараахан дэвшүүлсэн. Хар нүхийг ойлгох нь бидний өдөр тутмын амьдралаас хол мэт санагдаж болох ч орчлон ертөнцийг захирдаг физикийн үндсэн хуулиудын талаар гүнзгий ойлголт өгөх боломжтой.
Хар нүх гэж юу вэ?
Энгийнээр хэлбэл, хар нүх гэдэг нь таталцлын хүч маш хүчтэй тул юу ч, тэр ч байтугай гэрэл ч зугтаж чадахгүй орон зай-цаг хугацааны бүс нутаг юм. Хар нүхнүүд нь маш том од амьдралын мөчлөгийнхөө төгсгөлд таталцлын нуралтад ороход үүсдэг. Аварга том од цөмийн түлш дуусахад түүний таталцлын хүч нь түүнийг хамтад нь барьж буй бусад хүчнээс хэт хүчтэй болж, од сингуляр гэж нэрлэгддэг цэг хүртэл нурдаг бөгөөд одны масс маш бага эзэлхүүн болж шахагддаг.
Сингуляр цэгийн эргэн тойронд "үйл явдлын хаяа" гэгддэг хил хязгаар байдаг. Үйл явдлын хаяа нь буцаж ирэхгүй цэг юм; ямар нэгэн зүйл үйл явдлын хаяаг давсны дараа хар нүх рүү сорогдож, зугтаж чадахгүй. Сингуляр цэгээс үйл явдлын хаяа хүртэлх зайг Шварцшильдын радиус (Rs) гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь хар нүхний массын шууд функц юм.
Хар нүхний бүтэц
Хар нүхийг ихэвчлэн сингуляр цэг ба үйл явдлын хаяа гэсэн хоёр үндсэн хэсэгтэй гэж тодорхойлдог.
1. Онцгой байдал:
Сингуляр цэг гэдэг нь хар нүхний төв бөгөөд бүх масс хязгааргүй жижиг орон зайд шахагддаг. Энэ үед орон зай-цаг хугацааны нягтрал ба муруйлт хязгааргүй болж, бидний мэдэх физикийн хуулиуд (үүнд Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолыг оруулаад) хүчин төгөлдөр байдлаа алддаг.
2. Үйл явдлын хүрээ:
Үйл явдлын хаяа гэдэг нь таталцал маш хүчтэй болж, гэрэл зэрэг ямар ч мэдээлэл зугтаж чадахгүй хил хязгаар юм. Үйл явдлын хаяаг гаталсан аливаа зүйл ул мөр үлдээлгүйгээр сингуляр цэгт сорогдоно.
Хар нүхний ангилал
Хар нүхнүүдийг массаас нь хамааран дараах байдлаар ангилж болно.
1. Оддын хар нүхнүүд:
Энэ төрлийн хар нүх нь асар том одны цөм нь амьдралын мөчлөгийн төгсгөлд нурах үед үүсдэг. Оддын хар нүхнүүд нь ихэвчлэн Нарны массаас 3-аас хэдэн арван дахин их масстай байдаг.
2. Завсрын хар нүхнүүд:
Энэ төрөл нь оддын хар нүхнээс том боловч хэт том хар нүхнээс жижиг юм. Завсрын хар нүхнүүдийн масс нь хэдэн зуугаас хэдэн мянган нарны масстай тэнцүү байдаг. Энэ үзэгдлийн жишээ ховор бөгөөд тэдгээр нь хэрхэн үүсдэг нь тодорхойгүй хэвээр байна.
3. Хэт том хар нүхнүүд:
Энэ төрлийн хар нүх нь ихэвчлэн манай Сүүн зам галактикийн төвд байрладаг. Тэдний масс нь Нарны массаас тэрбум дахин их байж болно. Хэт их масстай хар нүх үүсэх тухай онолуудад олон оддын хар нүхний нэгдэл, асар их хэмжээний сансрын хий, тоосны хуримтлал орно.
Хар нүхнүүд хэрхэн ажилладаг вэ?
Объектууд эсвэл бодисууд хар нүхэнд ойртох үед тэд хүчтэй таталцлын хүчийг мэдэрдэг. Гэсэн хэдий ч үйл явдлын хаяаг өнгөрөхөөс өмнө энэ бодис шууд сорогдохгүй, харин хар нүхний эргэн тойронд аккрецийн диск үүсгэдэг. Энэхүү аккрецийн диск нь үрэлт болон хүчтэй таталцлын даралтаар маш өндөр температурт халсан бодисоос бүрддэг бөгөөд ихэвчлэн рентген туяа хэлбэрээр их хэмжээний цацраг ялгаруулдаг.
Хар нүхтэй холбоотой өөр нэг үзэгдэл бол цаг хугацааны харьцангуй байдал буюу цаг хугацааны тэлэлт юм. Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолын дагуу цаг хугацаа маш хүчтэй таталцлын орон дээр илүү удаан хөдөлдөг. Тиймээс хар нүхнээс хол байгаа ажиглагчийн хувьд үйл явдлын хаяанд ойрхон объектуудын хувьд цаг хугацаа зогссон мэт санагддаг. Үүний эсрэгээр, хар нүхэнд ойртож буй объектуудын хувьд цаг хугацаа үйл явдлын хаяанаас маш хурдан гадагш хөдөлдөг.
Эргэн тойрон дахь бодист үзүүлэх нөлөө
Хар нүхнүүд нь эргэн тойрон дахь бодис болон энергид эрс нөлөөлдөг. Хар нүхний эргэн тойронд үүссэн аккрецийн дискүүд нь цахилгаан соронзон цацрагийн хэлбэрээр асар их хэмжээний энерги ялгаруулдаг. Зарим тохиолдолд аккрецийн дискнээс гарсан материалыг гэрлийн хурдад ойртох хурдтайгаар хөдөлдөг өндөр энергитэй бөөмсийн релятивист тийрэлтэт хэлбэрээр цацаж болно. Эдгээр тийрэлтэтүүд нь хар нүхний эргэн тойрон дахь галактикууд болон галактикийн бөөгнөрөлүүдийн бүтцэд нөлөөлж болно.
Хар нүхний сансар судлалд үзүүлэх нөлөө
Хар нүхийг судлах нь квант физикээс эхлээд сансар судлал хүртэл шинжлэх ухааны янз бүрийн салбарт гүн гүнзгий ач холбогдолтой юм. Хар нүхнүүд матери ба энергитэй хэрхэн харилцан үйлчилдэгийг ойлгох нь эрдэмтдэд Дэлхий дээр хуулбарлах боломжгүй эрс тэс нөхцөл байдлыг судлахад тусалдаг. Энэ нь мөн орчлон ертөнцийн бүтэц, хувьслын талаарх шинэ нээлтүүдийн замыг нээж өгдөг.
Хамгийн гайхалтай нээлтүүдийн нэг бол 2015 онд LIGO (Лазер интерферометрийн таталцлын долгионы ажиглалтын төв)-ийн тусламжтайгаар хоёр хар нүхний нийлэлтийн таталцлын долгионыг илрүүлсэн явдал юм. Энэхүү илрүүлэлт нь хар нүхний оршин тогтнолыг батлаад зогсохгүй одон орон судлалын шинэ эрин үеийг нээж, цахилгаан соронзон цацраг туяагаар ажиглагдах боломжгүй сансрын үзэгдлийг илрүүлж, судлах боломжийг олгосон юм.
Хаах
Хар нүхнүүд бол физикчдэд орчлон ертөнцийн тухай үндсэн онолыг шалгах байгалийн лаборатори юм. Сингуляр цэгүүдээс эхлээд аккрецийн диск, харьцангуйн тийрэлтэт тийрэлтэт хүртэл хар нүхний бүх тал нь орчлон ертөнц хамгийн том болон хамгийн жижиг хэмжээнд хэрхэн ажилладаг талаар шинэ ойлголтыг өгдөг. Тэдний нууцууд тайлагдаагүй хэвээр байгаа ч судалгаа үргэлжилсээр байгаа нь эдгээр гайхалтай сансрын үзэгдлүүдийн талаарх илүү цогц ойлголтод биднийг ойртуулж байна.
