एथन नंबर 15 से पूछें: यूनिवर्स में सबसे बड़ी ब्लैक होल
जैसा कि हम रसातल में उतरते हैं, हम जीवन के गहने सीखते हैं। जहां तुम ठोकर मारोगे वहां तुम्हें अपना गहना मिल जाएगा।
- जोसेफ कैंपबेल
पाठक पूछता है:दूर के क्वासरों का अवलोकन करते हुए हम देखते हैं कि उनके विशालकाय ब्लैक होल का वजन 10 9 सौर है। वे इतने कम समय में इस आकार तक पहुंचने का प्रबंधन कैसे करते हैं?
पहली नज़र में यह समस्या अधिक जटिल है। आपको खगोल भौतिकी से शुरुआत करने की आवश्यकता है।
आप पहले से ही जानते होंगे कि विभिन्न जीवन काल और द्रव्यमान के साथ तारे विभिन्न आकारों और रंगों में आते हैं, और यह कि ये सभी गुण एक-दूसरे से संबंधित हैं। जितना बड़ा तारा, उतना बड़ा उसका कोर, जिसमें परमाणु संलयन के सिद्धांतों के अनुसार उसका ईंधन जलता है। इसका मतलब है कि अधिक विशाल तारे अधिक चमकते हैं, उच्च तापमान पर, उनके पास एक बड़ा त्रिज्या होता है और वे तेजी से जलते हैं।
यदि हमारे सूर्य की तरह एक तारा, कोर में अपने सभी ईंधन को जलाने में दस अरब वर्ष से अधिक समय लगा सकता है, तो हमारे सूर्य की तुलना में तारे दसियों या उससे भी अधिक बड़े पैमाने पर हो सकते हैं, और अरबों वर्षों के बजाय, वे सभी हाइड्रोजन को हीलियम में कोर में संश्लेषित कर सकते हैं कई लाख, और कुछ मामलों में, कई सौ साल में भी।
जब यह अपना ईंधन जलाता है तो कोर का क्या होता है? यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इन प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी की जाने वाली ऊर्जा एकमात्र चीज है जो विशाल गुरुत्वाकर्षण बल के खिलाफ नाभिक रखती है, जो लगातार तारे के सभी पदार्थों को सबसे छोटी संभव मात्रा में संपीड़ित करने के लिए काम करती है। जब ये संलयन प्रतिक्रियाएं बंद हो जाती हैं, तो कोर जल्दी सिकुड़ जाता है। संपीड़न गति मायने रखती है क्योंकि यदि आप धीरे-धीरे पदार्थ को संकुचित करते हैं, तो तापमान स्थिर रहेगा, लेकिन यह एन्ट्रापी बढ़ाएगा; और यदि आप इसे जल्दी से संपीड़ित करते हैं, तो एन्ट्रापी स्थिर होगी, और तापमान में वृद्धि होगी।
बड़े पैमाने पर तारों के मामले में, तापमान में वृद्धि का मतलब है कि स्टार अधिक से अधिक भारी तत्वों को संश्लेषित करना शुरू कर सकता है, हीलियम से शुरू होकर कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, नियॉन, मैग्नीशियम, सिलिकॉन, सल्फर से गुजर सकता है, और अंत में लोहे, निकल और निकट आ सकता है कोबाल्ट। ध्यान दें कि ये तत्व 2 से परमाणु संख्या में वृद्धि के साथ बनाते हैं, इस तथ्य के कारण कि हीलियम मौजूदा तत्वों के साथ जोड़ती है। और जब आप लोहे, निकेल और कोबाल्ट, सबसे स्थिर तत्वों के पास जाते हैं, तो आगे संश्लेषण असंभव हो जाता है, और नाभिक बाहर की ओर विस्फोट करता है, एक प्रकार 2 सुपरनोवा में बदल जाता है।यदि यह बहुत बड़े स्टार में नहीं होता है, तो आपको न्यूट्रॉन स्टार का केंद्रक मिलेगा। और अगर आप एक अधिक विशाल तारा लेते हैं, एक भारी कोर के साथ, तो यह गुरुत्वाकर्षण का सामना नहीं करेगा और अपने भीतर एक ब्लैक होल बनाएगा। सूर्य के आकार से 15-20 गुना बड़े स्टार की मृत्यु के बाद केंद्र में एक ब्लैक होल बनने की संभावना है। और अधिक विशाल सितारे अधिक बड़े पैमाने पर ब्लैक होल बनाएंगे। एक बहुत बड़ी संख्या में बड़े पैमाने पर सितारों की कल्पना कर सकता है, जिसमें से ब्लैक होल पैदा होते हैं जो एक सीमित स्थान पर होते हैं। और फिर ये ब्लैक होल समय के साथ एक साथ जुड़ते हैं, या दोनों ब्लैक होल आपस में जुड़ते हैं और वे तारकीय और इंटरस्टेलर पदार्थ को खा जाते हैं, जो हमारी टिप्पणियों के अनुसार भी होता है।
दुर्भाग्य से, यह इतनी तेजी से नहीं होता जितना कि हमारी टिप्पणियों के साथ मेल खाता है। आप देखते हैं, अगर कोई तारा बहुत बड़ा हो जाता है, तो उसके भीतर एक ब्लैक होल दिखाई नहीं देगा! यदि हम 130 सौर के द्रव्यमान वाले तारों का निरीक्षण करते हैं, तो तारों के अंदरूनी भाग बहुत गर्म हो जाते हैं और उनमें इतनी ऊर्जा होती है कि वहां दिखाई देने वाले उच्च-ऊर्जा कण पॉज़िट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों के रूप में पदार्थ-एंटीमैटर जोड़े बना सकते हैं। पहली नज़र में, यह कोई बड़ी बात नहीं है, लेकिन याद रखें कि इन तारों के नाभिक में क्या होता है: जो उन्हें ढहने से बचाता है, वह है परमाणु संलयन के एक अध्ययन से अंदर से निकाला गया दबाव। और जब इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के जोड़े दिखाई देने लगते हैं, तो उन्हें वर्तमान विकिरण से बाहर रखा जाता है, जिससे अंदर से नाभिक पर दबाव में कमी होती है।ऐसी चीजें पहले से ही 100 सौर से वजन वाले सितारों के साथ शुरू होती हैं, लेकिन अगर आप 130 सौर के द्रव्यमान तक पहुंचते हैं, तो दबाव इतना कम हो जाता है कि तारों का पतन शुरू हो जाता है - और बहुत जल्दी!
कोर तपता है, और इसमें बड़ी संख्या में पॉज़िट्रॉन होते हैं, जो साधारण पदार्थ से अलग हो जाते हैं और गामा विकिरण का उत्पादन करते हैं, जो आगे कोर को गर्म करता है। अंत में, आपको कुछ इतना ऊर्जावान मिलता है कि यह पूरे सितारे को बहुत उज्ज्वल और सुंदर तरीके से काटता है। तो यह अस्थिर जोड़े की एक सुपरनोवा निकलता है। यह न केवल तारे की बाहरी परतों को नष्ट करता है, बल्कि कोर को भी नष्ट कर देता है, और इस विस्फोट के बाद बिल्कुल कुछ भी नहीं बचा है!यहां तक कि पर्याप्त रूप से बड़े ब्लैक होल को ध्यान में रखे बिना, जो हमारे ब्रह्मांड में जल्दी से बनते हैं, हम अभी भी सुपरमैसिव ब्लैक होल प्राप्त कर सकते हैं - जैसे कि हमारी आकाशगंगा के केंद्र में। इसके चारों ओर परिक्रमा करने वाले सितारों की कक्षाओं के अनुसार, इसका द्रव्यमान कई मिलियन सौर द्रव्यमान है।
लेकिन इस तरह से अरबों सौर द्रव्यमान वाले ब्लैक होल को प्राप्त करना असंभव है, जैसे कि काफी दूर की आकाशगंगा मेसियर 87 में स्थित है।
पाठक जो पूछ रहा है वह सुपरमैसिव ब्लैक होल है जिसका वजन कई अरब सौर द्रव्यमान है। और वे एक बड़े लाल रंग के साथ दिखाते हैं, जो बताता है कि वे लंबे समय से बहुत बड़े हैं।आप सोच सकते हैं कि शुरुआत से ही ब्रह्मांड में पहले से ही ऐसे विशाल ब्लैक होल थे, लेकिन यह इस बात से मेल नहीं खाता है कि हम पदार्थ की वर्णक्रमीय शक्ति और पृष्ठभूमि ब्रह्मांडीय विकिरण से युवा ब्रह्मांड के बारे में क्या जानते हैं। कोई फर्क नहीं पड़ता कि ये सुपरमैसिव ब्लैक होल कहां से आते हैं, यह संभावना नहीं है कि वे शुरुआत से ही यहां थे - लेकिन अब वे बहुत युवा आकाशगंगाओं में भी पाए जा सकते हैं!
इसलिए, यदि साधारण सितारे ऐसे ब्लैक होल का उत्पादन नहीं कर सकते हैं, और ब्रह्मांड उनके साथ पैदा नहीं हुआ था, तो वे कहां से आए थे?यह पता चला है कि जिन लोगों के बारे में हम पहले ही बात कर चुके हैं, उनकी तुलना में तारे और भी बड़े पैमाने पर हो सकते हैं। और जब वे विशाल जनसमूह तक पहुँचते हैं, तो एक नई आशा प्रकट होती है। आइए पहले तारों पर वापस जाएं जो ब्रह्माण्ड में प्रागैतिहासिक हाइड्रोजन और हीलियम से बनते हैं - जो गैसें तब मौजूद थीं, जो बिग बैंग के कुछ मिलियन साल बाद ही थीं।
इस बात के बहुत से प्रमाण हैं कि उस समय बड़े क्षेत्रों में तारों का निर्माण हुआ था - न कि हमारी आकाशगंगा में आज के तारा समूहों जैसे कई सौ या हजारों तारों से। तब बड़े समूहों में लाखों या उससे भी अधिक तारे होते थे। यदि हम बड़े मैगेलैनिक क्लाउड में स्थित टारेंटुला नेबुला में स्टार बनाने के निकटतम और सबसे बड़े क्षेत्र को देखते हैं, तो हम समझ सकते हैं कि क्या हो रहा है।
अंतरिक्ष के इस क्षेत्र में 1000 प्रकाश वर्ष हैं। इसके केंद्र में एक बड़ा क्षेत्र है जहाँ नए तारे बनते हैं - R136। इसमें नए तारे शामिल हैं, जिनका कुल द्रव्यमान लगभग 450,000 सौर द्रव्यमान है। यह परिसर सक्रिय है, बड़े पैमाने पर नए सितारे बनते हैं। और मध्य क्षेत्र के केंद्र में, आप वास्तव में अद्वितीय कुछ खोज सकते हैं: ब्रह्मांड में सभी ज्ञात सितारों में से सबसे बड़ा!
क्षेत्र का सबसे बड़ा तारा सूर्य से 265 गुना भारी है, और यह एक बहुत ही उल्लेखनीय घटना है। स्मरण करो कि मैंने सुपरनोवा अस्थिर जोड़ों के बारे में बात की थी, और वे उन तारों को कैसे नष्ट करते हैं जो 130 सौर द्रव्यमान से भारी होते हैं और ब्लैक होल को पीछे नहीं छोड़ते हैं। यह सूत्र एक निश्चित क्षण तक काम करता है - केवल उन सितारों के लिए जिनका द्रव्यमान 130 से अधिक सौर है, लेकिन 250 से कम सौर। और अगर द्रव्यमान और अधिक बढ़ जाता है, तो हम इस तरह की ताकत के गामा विकिरण प्राप्त करेंगे कि एक फोटोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया होगी - जब गामा किरणें तारे के आंतरिक भाग को ठंडा करती हैं, भारी नाभिक को बाहर निकालती हैं और उन्हें प्रकाश में बदल देती हैं।
यदि किसी तारे का द्रव्यमान 250 से अधिक सौर द्रव्यमान है, तो वह पूरी तरह से ब्लैक होल में समा जाएगा। 260 सौर द्रव्यमान वाला एक तारा 260 सौर द्रव्यमान के साथ एक ब्लैक होल बना सकता है। 1000 सौर द्रव्यमानों का एक तारा 1000 सौर द्रव्यमान वाले एक ब्लैक होल का निर्माण करेगा। और चूंकि हम ब्रह्मांड के अलग-थलग कोने में विशाल द्रव्यमान वाले तारे बना सकते हैं, हम इन वस्तुओं को एक समय में बना सकते हैं जब ब्रह्मांड छोटा था। और हमने सबसे अधिक संभावना इन वस्तुओं की एक बड़ी संख्या को बनाया है - और फिर भी वे अभी भी संयुक्त होंगे।और अगर बिग बैंग के कुछ ही मिलियन या दसियों साल बाद कई हजार सौर द्रव्यमानों का एक विशाल ब्लैक होल बना तो संभव है कि इन क्षेत्रों का तेजी से एकीकरण और अभिवृद्धि जहां तारे बनते हैं, उन्हें जल्दी पता चलता है कि बड़े ब्लैक होल एक दूसरे के साथ विशिष्ट रूप से एकजुट होंगे। थोड़े समय के बाद, वे इन क्षेत्रों के केंद्रों में बड़े और बड़े ब्लैक होल बनाएंगे, जो तब ब्रह्मांड की पहली विशाल आकाशगंगाओं में बदल गए।
यह वृद्धि, समय के साथ जारी रहती है, हमें आसानी से कई सौ मिलियन वज़न वाले ब्लैक होल के मामूली अनुमानों तक ले जा सकती है, जो कि आकाशगंगा का आकार मिल्की वे उत्पन्न कर सकता है। यह कल्पना करना आसान है कि अधिक बड़े पैमाने पर आकाशगंगाएं और गैर-प्रभाव वाले प्रभाव ब्लैक होल की संभावित जनता को बिना किसी समस्या के अरबों सौर द्रव्यमान तक बढ़ा सकते हैं। और यद्यपि हम निश्चित रूप से नहीं जानते हैं, लेकिन जहाँ तक हम अपने पास मौजूद ज्ञान से न्याय कर सकते हैं, वह यह है कि इस तरह का अति सुंदर काला रंग दिखाई देता है।Source: https://habr.com/ru/post/hi381865/
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