וואָס איז אַ שוואַרצע לאָך און ווי אַרבעט עס?
שוואַרצע לעכער זענען איינע פון די מערסט פאַסצינירנדיקע און מיסטעריעזע דערשיינונגען אין דער וועלט. דער באַגריף איז ערשט פארגעשטעלט געוואָרן דורך אַסטראָפֿיזיקער, טעאָרעטיקער און מאַטעמאַטיקער קאַרל שוואַרץשילד אין 1916, באַלד נאָכדעם וואָס אַלבערט איינשטיין האָט פאַרעפֿנטלעכט זיין אַלגעמיינע טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט. כאָטש עס שיינט ווייט פון אונדזער טעגלעך לעבן, קען פֿאַרשטיין שוואַרצע לעכער צושטעלן טיפע איינזיכטן אין די גרונטלעכע געזעצן פון פֿיזיק וואָס רעגירן דעם אוניווערס.
וואָס איז אַ שוואַרצע לאָך?
פשוט געזאגט, א שווארצע לאך איז א ראיאן אין צייט-רוים וואו גראוויטאציע איז אזוי שטארק אז גארנישט, נישט אפילו ליכט, קען אנטלויפן. שווארצע לעכער פארמען זיך ווען א זייער מאסיווער שטערן גייט אדורך א גראוויטאציאנעלן צוזאמענפאל ביים סוף פון זיין לעבנס-ציקל. ווען א מאסיווער שטערן לויפט אויס פון נוקלעארן ברענשטאף, ווערט זיין גראוויטאציע צו שטארק פאר די אנדערע כוחות וואס האלטן אים צוזאמען, וואס פירט צו דעם אז דער שטערן זאל צוזאמענפאלן צו א פונקט גערופן א סינגולאריטעט - וואו די שטערן'ס מאסע ווערט צוזאמענגעדריקט אין א זייער קליינעם פארנעם.
אַרום דער סינגולאַריטעט איז אַ גרענעץ באַקאַנט ווי דער "געשעעניש האָריזאָנט". דער געשעעניש האָריזאָנט איז דער פונקט פון קיין צוריקקער; אַמאָל עפּעס גייט אַריבער דעם געשעעניש האָריזאָנט, ווערט עס אַרײַנגעצויגן אין דעם שוואַרצן לאָך און קען נישט אַנטלויפן. די דיסטאַנץ פון דער סינגולאַריטעט צום געשעעניש האָריזאָנט ווערט גערופן דער שוואַרצשילד ראַדיוס (Rs), וואָס איז אַ דירעקטע פונקציע פון דער מאַסע פון דעם שוואַרצן לאָך.
שוואַרצע לאָך סטרוקטור
א שווארצע לאך ווערט געווענליך באשריבן אלס האבנדיק צוויי הויפט טיילן: א סינגולאריטעט און אן געשעעניש האריזאנט.
1. סינגולאַריטעט:
די סינגולאריטעט איז דער צענטער פון א שווארצן לאך, וואו די גאנצע מאסע איז צוזאמענגעדריקט אין אן אומענדלעך קליינעם פלאץ. אין דעם פונקט ווערן די געדיכטקייט און קרומקייט פון פלאץ-צייט אומענדלעך, און די געזעצן פון פיזיק ווי מיר קענען זיי (אריינגערעכנט אַלגעמיינע טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט איינשטיין) האט פארלוירן זיין גילטיקייט.
2. געשעעניש האָריזאָן:
דער געשעעניש האריזאנט איז די גרענעץ וואו גראַוויטאַציע ווערט אַזוי שטאַרק אַז קיין אינפֿאָרמאַציע, אַרייַנגערעכנט ליכט, קען נישט אַנטלויפֿן. אַלץ וואָס גייט אַריבער דעם געשעעניש האריזאנט ווערט אַרײַנגעצויגן אין דער סינגולאַריטעט אָן לאָזן אַ שפּור.
שוואַרצע לאָך קלאַסיפיקאַציע
שוואַרצע לעכער קענען קלאַסיפֿיצירט ווערן באַזירט אויף זייער מאַסע:
1. שטערן שוואַרצע לעכער:
די סארט שווארצע לאך ווערט געשאפן צוליב דעם צוזאמענפאל פונעם קערן. מאַסיווע שטערן ביים סוף פון זייער לעבן ציקל די מאַסע פון אַ שטערן-שוואַרצן לאָך איז בכלל פון 3 ביז עטלעכע צענדליקער מאָל די מאַסע פון דער זון.
2. מיטלשטע שוואַרצע לעכער:
די סארט איז גרעסער ווי א שטערן-שווארצע לאך אבער קלענער ווי א סופערמאסיווער שווארצער לאך. צווישן-שווארצע לעכער קענען זיין פון הונדערטער ביז טויזנטער זון-מאסן. ביישפילן פון דעם פענאמען זענען זעלטן, און ווי זיי פארמירן זיך בלייבט אומקלאר.
3. סופּערמאַסיווע שוואַרצע לעכער:
די סארט שווארצע לאך געפינט מען געוויינטלעך אין צענטער פון גאלאקסיעס, אריינגערעכנט אונדזער אייגענע, די מילכיקע וועג. זייערע מאסן קענען דערגרייכן ביליאנען מאל די מאסע פון דער זון. טעאָריע פון פאָרמאַציע סופּערמאַסיווע שוואַרצע לעכער אַרייַננעמען די צוזאַמענפֿלוס פֿון עטלעכע שטערן-שוואַרצע לעכער און די אָנצאַמלונג פֿון גרויסע מאָסן קאָסמישן גאַז און שטויב.
ווי אַרבעטן שוואַרצע לעכער?
ווען אביעקטן אדער מאטעריע דערנענטערן זיך צו א שווארצן לאך, דערפארן זיי א שטארקע גראוויטאציאנעלע צוגאנג. אבער, פארן דורכגיין דעם געשעעניש האריזאנט, ווערט די מאטעריע נישט גלייך אריינגעצויגן נאר פארמירט אן אקצענטאציע דיסק ארום דעם שווארצן לאך. די אקצענטאציע דיסק באשטייט פון מאטעריע וואס ווערט געהייצט צו גאר הויכע טעמפעראטורן דורך רייבונג און אינטענסיווע גראוויטאציאנעלע דרוק, און שילט אפט ארויס גרויסע מאסן ראדיאציע אין דער פארעם פון רענטגן שטראלן.
נאך א פענאמען וואס ווערט אפט פארבונדן מיט שווארצע לעכער איז די רעלאטיוויטעט פון צייט, אדער צייט אויסברייטערונג. לויט איינשטיין'ס אלגעמיינע טעאריע פון רעלאטיוויטעט , באוועגט זיך צייט שטייטער אין זייער שטארקע גראוויטאציאנעלע פעלדער. דעריבער, פאר אן אבזערוואטאר ווייט פון א שווארצן לאך, שיינט די צייט צו שטעלן זיך אפ פאר אביעקטן נאנט צום געשעעניש האריזאנט. פארקערט, פאר אביעקטן וואס דערנענטערן זיך צו א שווארצן לאך, באוועגט זיך די צייט זייער שנעל אינדרויסן פון געשעעניש האריזאנט.
עפֿעקטן אויף ארומיקע מאטעריע
שוואַרצע לעכער האָבן אַ דראַמאַטישן עפֿעקט אויף דער מאַטעריע און ענערגיע אַרום זיי. די אַקרעציע דיסקס וואָס פֿאָרמירן זיך אַרום שוואַרצע לעכער לאָזן אַרויס ריזיקע מאָסן ענערגיע אין דער פֿאָרעם פֿון עלעקטראָמאַגנעטישן ראַדיאַציע . אין עטלעכע פֿאַלן קען מאַטעריאַל פֿון דער אַקרעציע דיסק אַרויסגעוואָרפֿן ווערן אין רעלאַטיוויסטישע דזשעטס, דזשעטס פֿון הויך-ענערגיע פּאַרטיקלען וואָס פֿאָרן מיט גיכקייטן וואָס דערנענטערן זיך צו דער גיכקייט פֿון ליכט. די דזשעטס קענען אַפֿעקטירן די סטרוקטור פֿון גאַלאַקסיעס און גאַלאַקסיע קלאַסטערס אַרום דעם שוואַרצן לאָך.
דער אימפאקט פון שווארצע לעכער אויף קאסמאָלאָגיע
די שטודיע פון שוואַרצע לעכער האט טיפע אימפּליקאַציעס פֿאַר פֿאַרשידענע צווייגן פֿון וויסנשאַפֿט, פֿון קוואַנטום פֿיזיק ביז קאָסמאָלאָגיע. פֿאַרשטיין ווי שוואַרצע לעכער אינטעראַקטירן מיט מאַטעריע און ענערגיע העלפֿט וויסנשאַפֿטלער שטודירן עקסטרעמע באַדינגונגען וואָס קענען נישט רעפּליקירט ווערן אויף דער ערד. עס באַפֿלייצט אויך דעם וועג פֿאַר נײַע ענטדעקונגען וועגן דער סטרוקטור און עוואָלוציע פֿון דער אוניווערס.
איינע פון די מערסט איבעראשנדע ענטדעקונגען איז געווען די דעטעקציע פון גראַוויטאַציאָנעלע כוואַליעס פון דער צוזאַמענפֿלוס פון צוויי שוואַרצע לעכער דורך LIGO (לאַזער אינטערפֿעראָמעטער גראַוויטיישאַנאַל-כוואַליע אָבסערוואַטאָריע) אין 2015. די דעטעקציע האט נישט נאָר באַשטעטיקט די עקזיסטענץ פון שוואַרצע לעכער, נאָר אויך געעפֿנט אַ נייע עפאכע אין אַסטראָנאָמיע, וואָס האָט אונדז דערמעגלעכט צו דעטעקטירן און שטודירן קאָסמישע דערשיינונגען וואָס קענען נישט באַאָבאַכט ווערן דורך עלעקטראָמאַגנעטישע ראַדיאַציע.
קלאָוזינג
שוואַרצע לעכער זענען נאַטירלעכע לאַבאָראַטאָריעס פֿאַר פֿיזיקער צו פּרובירן גרונטלעכע טעאָריעס וועגן דעם אוניווערס. פֿון סינגולאַריטעטן ביז אַקרעציע דיסקס און רעלאַטיוויסטישע דזשעטס, יעדער אַספּעקט פֿון שוואַרצע לעכער גיט נײַע אײַנבליקן אין ווי דער אוניווערס אַרבעט אויף ביידע די גרעסטע און קלענסטע וואָג. כאָטש זייערע סודות בלייבן אומגעלייזט, גייט די פֿאָרשונג ווײַטער, און ברענגט אונדז נענטער צו אַ מער קאָמפּרעהענסיוו פֿאַרשטאַנד פֿון די פֿאַרכאַפּנדיקע קאָסמישע דערשיינונגען.
