Tlhaloso ea Fisiks ea Masoba a Matšo
Lesoba le letšo ke e 'ngoe ea lintho tse feteletseng ka ho fetisisa bokahohleng: sebaka sa sebaka-nako se nang le matla a khoheli a matla hoo ho seng letho—esita le leseli—le ka phonyohang ho feta ntlha e itseng. Leha li ka utloahala eka ke "masoba" a se nang letho sebakeng, masoba a matšo ha e le hantle ha se sebaka se se nang letho, empa ke phello ea ho bokellana ha boima/matla ka bongata bo bonyenyane haholo. Fisiks ea sejoale-joale , masoba a matšo a sebetsa e le lilaboratori tsa tlhaho bakeng sa ho leka kamano e akaretsang, mechine ea quantum, le kutloisiso ea rona ea sebaka le nako.
1. Tšimoloho ea khopolo ea masoba a matšo
Khopolo ea lintho tse nang le matla a khoheli a maholo e qalile lekholong la bo18 la lilemo. Leha ho le joalo, kutloisiso e tiileng ea fisiks e tlile feela ka mor'a hore Albert Einstein a thehe khopolo-taba ea hae e akaretsang ea kamano ka 1915. Ka kakaretso kamano, matla a khoheli ha a nkoe e le matla a bonolo a ho hohela, empa e le ho kobeha ha sebaka-nako ho bakoang ke boima le matla. Haeba ntho e le khōlō haholo ebile e teteaneng, ho kobeha ha sebaka-nako ho e potoloha ho ba bohale haholo.
Ka 1916, Karl Schwarzschild o ile a sibolla tharollo ea pele ea lipalo bakeng sa li-equation tsa Einstein bakeng sa nyeoe ea boima bo sa potoloheng ba chitja. Tharollo ena e ne e bolela esale pele radius e itseng eo ka hare ho eona, haeba boima bo ne bo ka bolokoa, "horizon ea ketsahalo" e neng e tla thehoa. Khopolo ena hamorao e ile ea fetoha kutloisiso ea sejoale-joale ea masoba a matšo.
2. Sebaka sa ketsahalo: moeli oa "ha ho khutle"
Senotlolo sa lesoba le letšo ke horizon ea ketsahalo, sebaka se inahaneloang se tšoaeang moeli moo lebelo la ho baleha le lekanang le lebelo la khanya. Fisiks ea khale, lebelo la ho baleha ke lebelo le fokolang leo ntho e ka phonyohang tšusumetso ea matla a khoheli ntle le ho oela hape. Lefatšeng, ke hoo e ka bang 11,2 km/s. Leha ho le joalo, haeba ntho e le khōlō haholo 'me e na le radius e nyane haholo, lebelo la eona la ho baleha le ka feta lebelo la khanya.
Hobane, ho ya ka kamano e ikgethang le e akaretsang , lesedi ke moedi o phahameng ka ho fetisisa wa lebelo bakeng sa tlhahisoleseding le dintho, ntho efe kapa efe e fetang sebakeng se hodimo sa ketsahalo e ke ke ya romela letshwao morao. Ke ka lebaka leo masoba a matsho a bonahalang a le "matsho": lesedi le kenang le ke ke la tswa, kahoo ha ho lesedi le kgutlisetswang morao ho moshebelli.
Ho ya ka dipalo, bakeng sa lesoba le letsho la Schwarzschild, radius ya sebaka sa yona sa ketsahalo e bitswa radius ya Schwarzschild:
rₛ = 2GM / c²
Moo:
– G ke ntho e sa fetoheng ya matla a khoheli,
– M boima ba ntho,
– c lebelo la khanya.
Ha boima bo le boholo, rₛ e ba kholoanyane. Hoa thahasellisa hore masoba a matšo ha a hloke ho ba "manyane"; masoba a matšo a maholohali a na le libaka tsa liketsahalo tse ka bang kholo ho feta litsela tsa lipolanete.
3. Bonngoe: ntlha e feteletseng mohlaleng oa kamano
Bohareng ba lesoba le letšo, kakaretso ea kamano e bolela esale pele bonngoe, sebaka seo ho kobeha ha sebaka sa nako ho bang ho sa feleng ka lipalo, 'me bongata ba boima bo bonahala bo sa feleng. Leha ho le joalo, litsebi tse ngata tsa fisiks li nka bonngoe e le pontšo ea hore khopolo-taba (kakaretso ea kamano) ha ea fella bakeng sa maemo a feteletseng joalo.
Mona ke moo tlhoko ea khopolo-taba ea matla a khoheli a quantum e hlahang: motsoako oa kakaretso ea kamano le mechine ea quantum e ka hlalosang se etsahalang ka sekala se senyenyane haholo le se matla. Ho fihlela joale, lintho tse ikhethang li ntse li le potso e tebileng—hore na li hlile li teng 'meleng, kapa ke lintho tsa khale feela tsa mehlala ea lipalo tse atolohang ka nģ'ane ho sebaka sa tsona.
4. Mefuta ea masoba a matšo
Ka kakaretso, masoba a matšo a khetholloa ho latela boima ba 'ona le mokhoa oa ho thehoa.
1. Lesoba le letšo le nang le boima ba linaleli
Li thehiloe ho tloha ha karolo e ka hare ea naleli e kholo e putlama ka mor'a ho phatloha ha supernova, boholo ba tsona hangata bo feta boima ba Letsatsi ka makhetlo a 'maloa ho isa ho a mashome.
2. Lesoba le letšo le leholo haholo
E fumaneha bohareng ba lihlopha tsa linaleli, ho kenyeletsoa le Milky Way (Sagittarius A). Boima ba tsona bo feta boima ba Letsatsi ka makhetlo a limilione ho isa ho a libilione. Mekhoa ea ho thehoa ha tsona e ntse e ithutoa; mohlomong li etsahetse ka ho kopana ha masoba a mangata a matšo le ho bokellana ha lintho tse phelang ka lilemo tse libilione.
3. Masoba a matsho a boima bo mahareng
Boima ba tsona bo tloha ho makholo ho isa ho makholo a likete a matla a letsatsi. Bopaki ba boteng ba tsona bo ntse bo eketseha, empa palo ea tsona ha e so behoe hantle.
4. Mekoti e metšo ea pele (e nahanoang)
Ho nahanoa hore e hlahile bokahohleng ba pele ka lebaka la ho feto-fetoha ha bongata haholo. Boteng ba eona ha bo so pakoe, empa hangata e tšohloa thutong ea bokahohle 'me ke mokhethoa. taba e lefifi.
5. Tšusumetso ea masoba a matšo tikolohong: ho bokellana ha lintho le li-disk
Leha masoba a matsho ka boona a sa ntshe lesedi, tikoloho ya ona e ka ba e kganyang haholo. Ha kgase le lerōle di wela lesobeng le letsho, thepa hangata e etsa disk ya ho bokellana. Kgohlano le ho futhumala ho bakwang ke motsamao wa yona o potlakileng wa ho potoloha di etsa hore disk ena e ntshe matla a mangata haholo, haholoholo ka sebopeho sa di-X-ray.
Likoti tse ntšo tse matla haholo tse sebetsang, li-disk tsa accretion li ka hlahisa li-quasar—tse ling tsa lintho tse khanyang ka ho fetisisa bokahohleng. Ho feta moo, likoti tse ling tse ntšo li ntša li-jet tse lumellanang le maemo, li-jet tsa likaroloana tse nang le matla a mangata tse thunyang lipoleiting tsa lesoba le letšo ka lebelo le batlang le khanya. Li-jet tsena li sebelisana le sebaka sa linaleli 'me li ka susumetsa ho iphetola ha lihlopha tsa linaleli.
6. Kamano ea nako haufi le lesoba le letšo
E 'ngoe ea likhakanyo tse khahlisang ka ho fetisisa tsa kamano e akaretsang ke ho atoloha ha nako ea matla a khoheli. Ha tšimo ea matla a khoheli e le matla , nako e feta butle ha e bapisoa le libaka tse nang le matla a khoheli a fokolang (mabapi le karolelano pakeng tsa bashebelli ba babeli). Haufi le moo ketsahalo e fellang teng, phello ena e ba mpe haholo.
Ho motho ea shebileng hole, ntho e oelang lesobeng le letšo e bonahala e lieha 'me e "hoama" ha e ntse e atamela pheletsong ea ketsahalo, leseli la eona le fetoha le lefubelu haholoanyane (le fetotsoeng bofubelu) le le fifalang. Leha ho le joalo, ho ntho e oelang ka boeona (foreiming ea lehae), e feta pheletsong ea ketsahalo ka nako e lekanyelitsoeng ebe e tsoela pele ho ea bohareng ntle le ho ba le "nako ea ho emisa" ea lehae. Phapang ena ponong ha se khanyetsano, empa ke phello ea sebopeho sa relativistic sa sebaka sa nako.
7. Mahlaseli a Hawking: masoba a matšo a ka "mouoane"
Lilemong tsa bo-1970, Stephen Hawking o ile a kopanya likhopolo tsa quantum mechanics le sebaka-nako haufi le horizon ea ketsahalo mme a fumana hore masoba a matšo a lokela ho ntša mahlaseli a mocheso, ao hona joale a tsejoang e le mahlaseli a Hawking. Ha re bua ka bokhutšoanyane, ho feto-fetoha ha quantum ka har'a vacuum ho ka hlahisa lipara tsa likaroloana tse khahlanong le likaroloana. Haeba e 'ngoe e oela ka har'a lesoba le letšo 'me e 'ngoe e baleha, joale ho latela pono ea motho ea shebileng hole, lesoba le letšo le ntša karoloana.
Sephetho sea makatsa: masoba a matsho a ka lahleheloa ke boima butle-butle mme qetellong a fetoha mouoane. Leha ho le jwalo, bakeng sa masoba a matsho a nang le dinaledi kapa a maholohadi, sekgahla sena sa mouoane se senyenyane haholo—se senyenyane haholo ho feta tshebetso ya ho bokellana maemong a mangata. Mahlasedi a Hawking a bohlokwa haholo bakeng sa masoba a manyane a matsho (a inahanelwang), hobane ha boima ba lesoba le letsho bo le bonyenyane, mocheso wa mahlasedi a lona o phahame.
8. Bopaki ba boteng ba masoba a matšo
Kaha masoba a matsho ha a ntshe lesedi ka ho toba, bopaki ba boteng ba ona bo tswa ditlamoraong tsa matla a kgoheli le mahlaseli a tswang dinthong tse potileng. Tse ding tsa dintlha tse ka sehloohong tsa bopaki ke tsena:
– Motsamao oa linaleli ho potoloha bohareng ba sehlopha sa linaleli:
Litlhahlobo tsa potoloho ea linaleli haufi le Sagittarius A li bontša boteng ba boima bo boholo bo kopaneng, bo lumellanang le lesoba le letšo le leholo haholo.
– Litsamaiso tsa linaleli tse peli le mahlaseli a X:
Haeba naleli e potoloha ntho e kgolohadi e sa bonahaleng mme thepa e tswang naleding e phalla ho etsa disk ya ho bokellana ha dintho, di-X-ray tse matla di ka lemohuwa.
– Maqhubu a khoheli:
Li-detector tsa LIGO le Virgo li bone maqhubu a khoheli a tsoang masobeng a matšo a kopanang. Matšoao ana a tsamaisana le likhakanyo tsa kakaretso ea kamano.
– Setšoantšo sa moriti oa lesoba le letšo:
Telescope ea Event Horizon (EHT) e atlehile ho nka lifoto tsa "moriti" oa lesoba le letšo sehlopheng sa linaleli sa M87 ebe ho latela Sagittarius A. Se bonahalang ha se lesoba le letšo ka bolona, empa ke setšoantšo sa horizon ea ketsahalo khahlanong le khanya e tsoang khase e chesang e potolohileng.
9. Lipotso tse bulehileng: tlhahisoleseling le matla a khoheli a quantum
Masoba a matsho le ona a baka mathata a mantlha, ao e 'ngoe ea 'ona e leng pherekano ea tlhahisoleseling. Ho quantum mechanics, tlhahisoleseling mabapi le boemo ba sistimi ha ea lokela ho lahleha. Leha ho le joalo, haeba lesoba le letšo le fetoha mouoane ka mahlaseli a bonahalang a sa reroa a Hawking, tlhahisoleseling mabapi le taba e kileng ea oela e ea hokae? Phehisano ena e matlafalitse nts'etsopele khopolo-taba ea likhoele , holography, le mohopolo oa hore tlhahisoleseling e ka bolokoa pheletsong ea ketsahalo ka mokhoa o itseng.
Qetello
Masoba a matsho ha se feela dintho tse sa tlwaelehang tsa bolepi ba dinaledi, empa hape ke moo dipilara tse pedi tsa fisiks ya sejwalejwale di kopanang teng : kamano e akaretsang le quantum mechanics. Ho tloha ho di-event horizons le ho atoloha ha nako ho ya ho di-disk tse kganyang tsa ho hola le mahlaseli a poteletseng a Hawking, masoba a matsho a bontsha kamoo bokahohle bo ka sebetsang ka teng ho ya ka meedi ya dikgopolo tsa rona. Diphuputso mabapi le masoba a matsho di ntse di tswela pele ka ho shebella maqhubu a matla a kgoheli, ditelesekoupo tse nang le qeto e phahameng, le ntshetsopele ya matla a kgoheli a quantum—e fanang ka tshepo ya hore e nngwe ya diphiri tse kgolo tsa bokahohle e ka utlwisiseha butle-butle.
