א פולשטענדיגע דערקלערונג פון שווארצע לעכער
שוואַרצע לעכער זענען צווישן די מערסט פאַסצינירנדיקע און עקסטרעמע אָביעקטן אין דער וועלט. זיי קאָמבינירן מיסטעריע, די שיינקייט פון פיזיק, און די גרענעצן פון מענטשלעכן פארשטאנד פון פּלאַץ און צייט. אין פּשוטע ווערטער, אַ שוואַרצע לאָך איז אַ געגנט אין פּלאַץ מיט גראַוויטאַציע אַזוי שטאַרק אַז גאָרנישט - ניט אַפֿילו ליכט - קען אַנטלויפן. אָבער ווייטער פון דעם דעפֿיניציע ליגן פילע וויכטיקע קאָנצעפּטן: ווי שוואַרצע לעכער פֿאָרמירן זיך, ווי זיי זעען אויס, ווי וויסנשאַפֿטלער דעטעקטירן זיי, און וואָס בלייבט אַ מיסטעריע ביזן היינטיקן טאָג.
וואָס איז אַ שוואַרצע לאָך?
וויסנשאפטלעך, קען מען פארשטיין שווארצע לעכער אלס דער רעזולטאט פון א ריזיגער קרומונג פון צייט-רוים. אין אלבערט איינשטיין'ס טעאריע פון אלגעמיינער רעלאטיוויטעט, איז גראוויטי נישט פשוט א "אטראקטיוון קראפט", נאר גיכער דער עפעקט פון מאסע און ענערגיע וואס בייגט צייט-רוים. אויב אן אביעקט האט א גאר גרויסע מאסע קאנצענטרירט אין א גאר קליינעם פארנעם, ווערט די קרומונג פון צייט-רוים גאר שטייל - גענוג שטייל צו שאפן א גראוויטאציאנעלע "פאל".
די גרענעץ פון דעם פאַל ווערט גערופן דער געשעעניש האָריזאָנט. דער געשעעניש האָריזאָנט איז נישט קיין האַרטע ייבערפלאַך ווי די שאָל פון אַ קויל, נאָר אַן אויסגעטראַכטע גרענעץ: ווייטער פון דעם גרענעץ, פירן אַלע מעגלעכע וועגן פֿאַר ליכט אָדער מאַטעריע שטענדיק צום צענטער פֿון דעם שוואַרצן לאָך. ווײַל ליכט קען נישט אַנטלויפֿן, קען מען נישט זען שוואַרצע לעכער גלייך ווי שטערן. וואָס מען קען באַאָבאַכטן איז זייער ווירקונג אויף זייער סביבה.
סטרוקטור און וויכטיקע טיילן
עס זענען דא עטלעכע שליסל טערמינען וואָס קומען אָפט אַרויף ווען מען רעדט וועגן שוואַרצע לעכער:
1. געשעעניש האָריזאָנט
דאָס איז דער "פונקט פון קיין צוריקקער." אויב עמעצער גייט דורך דעם געשעעניש האָריזאָנט, איז טעאָרעטיש נישטאָ קיין וועג צוריקצוקומען אָדער ארויסצושיקן אַ סיגנאַל. דער געשעעניש האָריזאָנט ראַדיוס פֿאַר אַ נישט-ראָטירנדיק שוואַרצן לאָך ווערט געוויינטלעך גערופן דער שוואַרץשילד ראַדיוס.
2. איינציקייט
אין צענטער פון א שווארצן לאך, פאראויסזאגט אלגעמיינע רעלאטיוויטעט א סינגולאריטעט, א פונקט (אדער ראיאן) מיט אומענדלעכער געדיכטקייט און אומענדלעכער קרומקייט פון צייט-רוים. אבער, אסאך פיזיקער פארדעכטיגן אז די סינגולאריטעט איז א סימן אז אונזער טעאריע איז אומפארענדיגט: א טעאריע פון קוואנטום גראוויטאציע איז נויטיג צו פארשטיין וואס פאסירט דארט טאקע.
3. אַקרעשאַן דיסק
פילע שווארצע לעכער זענען ארומגענומען מיט א דרייענדיקן דיסק פון מאטעריע, ווי גאז און שטויב. רייבונג און קאמפרעסיע מאכן דעם דיסק גאר הייס און עס שיינט ארויס שטארקע ראדיאציע (ווי X-שטראלן). דאס איז פונקט איינער פון די הויפט וועגן ווי שווארצע לעכער זענען "זיך-באר" פאר טעלעסקאפן.
4. רעלאַטיוויסטישער דזשעט
עטלעכע שוואַרצע לעכער, באַזונדערס די העכסט אַקטיווע אין די צענטערס פון גאַלאַקסיעס, שיקן אַרויס דזשעטס פון הויך-ענערגיע פּאַרטיקלען פון נאָענט צו זייערע פּאָולן מיט גיכקייטן וואָס דערנענטערן זיך צו דער גיכקייט פון ליכט. דער גענויער מעханіזם איז קאָמפּליצירט, און נעמט אַרײַן די שוואַרצע לאָך'ס מאַגנעטישע פעלדער און ראָטאַציע.
ווי ווערן שוואַרצע לעכער געשאַפֿן?
שוואַרצע לעכער קענען זיך פֿאָרמירן דורך עטלעכע וועגן, אָבער די מערסט באַקאַנטע זענען:
1. שטערן-קאלאפס
ווען אַ שטערן מיט אַ מאַסע פיל גרעסער ווי די זון לויפט אויס פון נוקלעאַרער ברענשטאָף, ווערט דער דרוק וואָס ווערט אויסגעאיבט דורך גראַוויטאַציע שוואַכער, און זיין קערן פאַלט צוזאַמען. אויב די מאַסע פון קערן איז גרויס גענוג, קען קיין קראַפט נישט אָפּשטעלן דעם צוזאַמענברוך, און אַ שוואַרצע לאָך פאָרמירט זיך. דער פּראָצעס איז אָפט פֿאַרבונדן מיט אַ ספּעקטאַקולערער סופּערנאָוואַ עקספּלאָזיע.
2. קאָמפּאַקטע אָביעקט צונויפגיסן
צוויי נעיטראָן שטערן אדער צוויי שוואַרצע לעכער קענען זיך אַרומקרייזן איינער דעם אַנדערן און עווענטועל זיך צוזאַמענשלאָגן. דאָס געשעעניש פּראָדוצירט גראַוויטאַציאָנעלע כוואַליעס וואָס קענען דעטעקטירט ווערן אויף דער ערד. אַזעלכע צוזאַמענשלאָגן זענען איין מקור פון נייע, מער מאַסיווע שוואַרצע לעכער.
3. סופּערמאַסיווע שוואַרצע לעכער און די מיסטעריע פון זייערע אָפּשטאַמונגען
אין צענטער פון כּמעט יעדער גרויסער גאַלאַקסי, אַרייַנגערעכנט די מילכיקע וועג, געפינען זיך סופּערמאַסיווע שוואַרצע לעכער מיט מאַסעס מיליאָנען ביז ביליאָנען מאָל די מאַסע פון דער זון. זייער אָפּשטאַם בלייבט אַ הויפּט קשיא: צי זענען זיי געוואַקסן פּאַמעלעך פון קלענערע שוואַרצע לעכער וואָס "עסן" מאַטעריע און פאַרבינדן זיך, אָדער צי האָבן זיי זיך געשווינד געפאָרמט פון דעם צוזאַמענברוך פון ריזיקע גאַז וואָלקנס אין דער פרי אוניווערס?
טיפּן פון שוואַרצע לעכער
בכלל, שוואַרצע לעכער ווערן צעטיילט לויט זייער מאַסע:
– שטערנער-מאסע שווארצע לעכער:
זייערע מאסן זענען עטלעכע ביז צענדליקער מאל די מאסע פון דער זון. זיי פארמירן זיך טיפיש פון דעם צוזאמענפאל פון מאסיווע שטערן.
– מיטל-מאסע שווארצע לעכער:
זיי קענען זיין פון הונדערטער ביז הונדערטער טויזנטער זונ-מאסן. באווייזן פאר זייער עקזיסטענץ ווערן שטארקער, אבער זייער באפעלקערונג און ווי זיי האבן זיך געשאפן ווערן נאך אלץ שטודירט.
– סופּערמאַסיווע שוואַרצע לעכער:
מיליאנען ביז ביליאנען זונ-מאסן געפינען זיך אין צענטער פון גאלאקסיעס. זיי באאיינפלוסן די עוואלוציע פון גאלאקסיעס דורך זייער גראוויטאציע און ענערגעטישע טעטיקייט.
ס'איז אויך דא דער באַגריף פון אור-שוואַרצע לעכער, שוואַרצע לעכער וואָס האָבן זיך מעגלעך געשאַפן באַלד נאָך דעם גרויסן קלאַפּ צוליב עקסטרעמע געדיכטקייט-פלוקטאַציעס. זייער עקזיסטענץ איז נישט באַשטעטיקט געוואָרן, אָבער זיי זענען אַן אינטערעסאַנטע טעמע ווייל זיי קענען זיין פֿאַרבונדן מיט טונקעלער מאַטעריע אין עטלעכע סצענאַרן.
ווי "זען" וויסנשאפטלער שווארצע לעכער?
זינט שוואַרצע לעכער אַליין שטראַלן נישט קיין ליכט, ווערט זייער דעטעקציע געטאָן דורך אומדירעקטע עפֿעקטן:
1. די באַוועגונג פון שטערן און דעם גאַז אַרום זיי
אויב שטערן אין א געגנט רירן זיך ווי אויב זיי דרייען זיך אַרום אַן אומגעזעענעם אביעקט מיט אַ ריזיקער מאַסע, איז דאָס אַ שטאַרקער סימן פֿון אַ שוואַרצן לאָך. אין צענטער פֿון דער מילכיקער וועג, האָבן יאָרצענדליקער אָבסערוואַציעס פֿון די שטערן'ס אָרביטן אַנטפּלעקט די אנוועזנהייט פֿון אַ מאַסיוון אביעקט איצט באַקאַנט ווי סאַגיטטאַריוס A.
2. ראַדיאַציע פֿון דער אַקרעציע דיסק
מאַטעריע וואָס פאַלט אַרײַן אין אַ שוואַרצן לאָך ווערט וואַרעם און עמיטירט X-שטראַלן. אָרביטירנדיקע X-שטראַל טעלעסקאָפּן ווי טשאַנדראַ און XMM-Newton העלפֿן שפּורן קאַנדידאַטן פֿאַר שוואַרצע לאָך.
3. גראַוויטאַציאָנעלע כוואַליעס
דעטעקטאָרן ווי LIGO און ווירגאָ מעסטן די כוואַליעס אין צייט-רוים פֿון פֿאַראייניגונגען פֿון שוואַרצע לעכער. דאָס רעפּרעזענטירט אַ רעוואָלוציאָנערער נײַער וועג צו שטודירן שוואַרצע לעכער.
4. שוואַרצע לאָך שאָטן בילד (Event Horizon Telescope)
אין 2019, האט דער איווענט האריזאן טעלעסקאפ (EHT) ארויסגעגעבן בילדער פון דעם שווארצן לאך'ס "שאטן" אין דער גאלאקסיע M87, און שפעטער אין סאַגיטטאַריוס A. וואָס איז געווען קענטיק איז נישט געווען דער איווענט האריזאנט אליין, נאר א טונקעלע סילועט פארנט פון דעם העלע ליכט פון דעם ארומיגן הייסן גאז, פארדרייט דורך זיין עקסטרעמע גראַוויטאַציע.
וואָס פּאַסירט ווען מען קומט נאָענט צו אַ שוואַרצן לאָך?
ווען אַן אָביעקט נענטערט זיך צו אַ שוואַרצן לאָך, פֿאַרגרעסערן זיך די ווירקונגען פֿון גראַוויטאַציאָנעלע גאותן. דער אונטערשייד אין גראַוויטאַציאָנעלער קראַפֿט צווישן די נאָענטע און ווײַטע זײַטן פֿונעם אָביעקט קען זײַן ריזיק, וואָס פֿאַראורזאַכט אַ פּראָצעס באַקאַנט ווי שפּאַגעטיפֿיקאַציע - דער אָביעקט ציט זיך אויס. פֿאַר סופּערמאַסיווע שוואַרצע לעכער, קענען די גאותן לעבן דעם געשעעניש האָריזאָנט זײַן מער "מילד" ווי פֿאַר קלענערע שוואַרצע לעכער, ווײַל זייערע ראַדיוסן זענען פֿיל גרעסער. אָבער, אַמאָל פֿאַרבײַ דעם געשעעניש האָריזאָנט, בלייבט דער ענדגילטיקער גורל דער זעלביקער: צו דעם צענטער.
פֿון דער פּערספּעקטיוו פֿון אַ ווײַטן באַאָבאַכטער, שיינט די צײַט צו "פֿאַרלאַנגזאַמען" זיך פֿאַר דעם אַרײַנפֿאַלנדיקן אָביעקט. זײַן סיגנאַל ווערט רויטער (רויטפֿאַרשיבט) און שוואַכער. פֿון דער פּערספּעקטיוו פֿונעם אַרײַנפֿאַלנדיקן אָביעקט (אידעאַלערװײַז), גייט ער דורך דעם געשעעניש־האָריזאָנט אָן דערפֿאַרן אַ פֿיזישע "וואַנט", אָבער דאַן קען ער נישט צוריקקומען.
האָקינג ראַדיאַציע און די גרויסע פֿראַגעס
אין די 1970ער יארן, האט סטיווען האקינג געוויזן אז קוואנטום עפעקטן נאנט צום געשעעניש האריזאנט ערלויבן שווארצע לעכער צו ארויסלאזן ראדיאציע, היינט גערופן האקינג ראדיאציע. דאס מיינט אז, איבער זייער לאנגע צייטן, קענען שווארצע לעכער "פארדאַמפּפן" און פארלירן מאַסע. פאר שטערן-מאסע שווארצע לעכער, איז די פארדאַמפּונג צייט פיל לענגער ווי די היינטיקע עלטער פון די אוניווערס, אזוי אז דער עפעקט איז כמעט נישט וויכטיק. אבער, די געדאנק האט געעפנט א גרויסע רעטעניש: דער אינפארמאציע פאראדאקס - איז אינפארמאציע וועגן אביעקטן וואס פאלן אריין אין א שווארצן לאך פארלוירן אויף אייביק אדער אויפגעהיט אין וועגן וואס מיר פארשטייען נאך נישט?
דיזער פארדאקס בארירט דעם קאנפליקט צווישן אלגעמיינע רעלאטיוויטעט און קוואנטן מעכאניק. אסאך מאדערנע פארשונג, אריינגערעכנט סטרינג טעאריע און האלאגראפיע, פרובירט צו פארבינדן די צוויי, אבער קיין דעפיניטיווע ענטפער איז נאך נישט פאראן.
קעסימפּולאַן
שוואַרצע לעכער זענען נישט נאָר "לעכער" אין קאָסמאָס, נאָר קאָסמישע אָביעקטן וואָס צווינגען אונדז צו איבערטראַכטן גראַוויטאַציע, ליכט, קאָסמאָס און צייט. דורך באַאָבאַכטן די באַוועגונג פון שטערן, ראַדיאַציע פון אַקרעשאַן דיסקס, גראַוויטאַציאָנעלע כוואַליעס און אפילו די "שאָטנס" וואָס ווערן געכאפט דורך גלאָבאַלע טעלעסקאָפּן, האָבן מענטשן איצט פילע וועגן צו שטודירן עפּעס וואָס איז אין עסענץ נישט קענטיק. אָבער פילע סודות בלייבן - ספּעציעל וועגן סינגולאַריטעטן, די אָנהייב פון סופּערמאַסיווע שוואַרצע לעכער און דעם גורל פון אינפֿאָרמאַציע. דאָס איז פּונקט פאַרוואָס שוואַרצע לעכער פאָרזעצן צו זיין אַ פאָקוס פונקט פון מאָדערנער אַסטראָנאָמיע און פיזיק: זיי זענען נאַטור'ס מערסט עקסטרעמע לאַבאָראַטאָריעס פֿאַר טעסטינג די גרענעצן פון אונדזער וויסן.
