ईथन से पूछें: डार्क पदार्थ ब्लैक होल से कैसे संपर्क करता है?

ब्लैक होल ब्रह्मांड की सबसे चरम वस्तुओं में से एक हैं: द्रव्यमान की सांद्रता इतनी विशाल है कि यह अपने केंद्र में एक विलक्षणता में ढह जाता है, सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के साथ पूर्ण समझौते में। परमाणु, नाभिक और यहां तक ​​कि मूलभूत कणों को हमारे त्रि-आयामी अंतरिक्ष में एक मनमाने ढंग से छोटी मोटाई तक कुचल दिया जाता है। उसी समय, इसमें जो कुछ भी होता है वह कभी भी वापस दिखाई नहीं देता है, लेकिन बस इसके गुरुत्वाकर्षण के आकर्षण को पूरा करने के लिए। डार्क मैटर के लिए इसका क्या मतलब है? हमारा पाठक पूछता है:

ब्लैक होल के साथ डार्क मैटर कैसे इंटरैक्ट करता है? क्या यह इसे एक विलक्षणता में, सामान्य पदार्थ की तरह चूसता है, और क्या यह एक ब्लैक होल के द्रव्यमान का पूरक है? यदि हां, तो हॉकिंग विकिरण के माध्यम से एक ब्लैक होल के वाष्पित होने के बाद उसके साथ क्या होता है?

एक उत्कृष्ट सवाल है, और आपको ब्लैक होल क्या हैं, से शुरू करना चाहिए।



हमारे देश में, अंतरिक्ष में कुछ भेजने के लिए, पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण को दूर करना आवश्यक है। हमारे ग्रह पर, जिसे हम दूसरा अंतरिक्ष वेग कहते हैं, 11.2 किमी / सेकंड है, और इसे शक्तिशाली रॉकेट लॉन्च की मदद से हासिल किया जा सकता है। यदि हम सूर्य की सतह पर होते, तो यह गति लगभग 55 गुना अधिक होती, यानी 617.5 किमी / सेकंड के बराबर। मृत्यु के बाद, हमारा सूर्य एक सफेद बौने में सिकुड़ जाएगा, जिसका द्रव्यमान सूर्य के वर्तमान द्रव्यमान के लगभग 50% के बराबर है, और आकार पृथ्वी का आकार है। इस मामले में, इसकी सतह पर दूसरा ब्रह्मांडीय वेग 4570 किमी / एस या प्रकाश की गति का 1.5% के बराबर हो जाएगा।



सिरियस ए और बी, सूर्य की तरह एक सामान्य तारा और एक सफेद बौना। यद्यपि सफेद बौना द्रव्यमान में बहुत छोटा है, इसका छोटा, स्थलीय आकार दूसरा ब्रह्मांडीय वेग बहुत अधिक बनाता है।



यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि जितना अधिक द्रव्यमान आप अंतरिक्ष के एक टुकड़े में इकट्ठा करते हैं, इस वस्तु से भागने के लिए आपको उतनी ही प्रकाश गति की आवश्यकता होती है। और जब वस्तु की सतह पर यह गति प्रकाश की गति तक पहुँच जाती है या अधिक हो जाती है, तो यहाँ यह सिर्फ प्रकाश नहीं है जो बच नहीं सकता है, यह पहले से ही अनिवार्य है - पदार्थ, ऊर्जा, अंतरिक्ष और समय की हमारी समझ के आधार पर - वस्तु के अंदर की हर चीज एक विलक्षणता में ढह जाती है। कारण सरल है: सभी मूलभूत इंटरैक्शन, जिसमें परमाणु, प्रोटॉन और यहां तक ​​कि क्वार्क धारण करने वाली ताकतें शामिल हैं, वे प्रकाश की तुलना में तेजी से आगे नहीं बढ़ सकते हैं। इसलिए यदि आप कहीं एकवचन बिंदु से बाहर हैं और वस्तु को गुरुत्वाकर्षण के पतन से थोड़ी दूर रखने की कोशिश कर रहे हैं, तो इससे कुछ नहीं होगा; पतन अपरिहार्य है। और इस सीमा को पार करने के लिए, शुरुआत के लिए, आपको 20-40 सौर द्रव्यमान से अधिक बड़े पैमाने पर एक स्टार की आवश्यकता होती है।


अपने जीवन के अंत में एक विशाल तारा, जिसके लोहे की कोर अंदर की ओर ढहती है और एक ब्लैक होल का निर्माण करती है

जब ईंधन अपने कोर में बाहर निकलता है, तो केंद्र अपने स्वयं के गुरुत्वाकर्षण के अंदर की ओर गिर जाएगा और एक भयावह सुपरनोवा का निर्माण करेगा, बाहरी परतों को छोड़ने और नष्ट कर देगा, और केंद्र में एक ब्लैक होल छोड़ देगा। "तारकीय द्रव्यमान" के ये बीएचएस, जिनमें से द्रव्यमान 10 सौर द्रव्यमानों के क्रम पर है, समय के साथ बढ़ता है, किसी भी पदार्थ या ऊर्जा को अवशोषित करता है जो उनके बहुत करीब आने का उपक्रम करता है। अगर आप प्रकाश की गति से बीएच में गिरते हैं, तो भी आप बाहर नहीं निकल सकते। अंतरिक्ष के बेहद मजबूत वक्रता के कारण, आप अनिवार्य रूप से केंद्र में विलक्षणता में गिर जाएंगे। उसके बाद, आप बस BH ऊर्जा जोड़ें।


ब्लैक होल अभिवृद्धि डिस्क को अवशोषित करता है

बाहर से यह नहीं कहा जा सकता है कि यह BH मूल रूप से प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों, न्यूट्रॉन, डार्क मैटर या एंटीमैटर से बना था। BH में, जहां तक ​​हम जानते हैं, केवल तीन गुणों को मापा जा सकता है: द्रव्यमान, विद्युत आवेश, और कोणीय गति, अर्थात इसकी घूर्णन गति। डार्क मैटर, जहां तक ​​हम जानते हैं, इसमें न तो इलेक्ट्रिक चार्ज है, न ही क्वांटम नंबर ( कलर चार्ज , बैरन नंबर , लिप्टन नंबर , आदि) जो बीएच में सूचना गायब होने के विरोधाभास के अनुसार संरक्षित या नष्ट हो सकते हैं।



बीएच गठन के सिद्धांत (सुपरमासिव सितारों के विस्फोट के कारण) के कारण, उनकी घटना के बाद पहली बार में वे लगभग 100% सामान्य (बायोरोनिक) पदार्थ, और 0% डार्क मैटर से बने होते हैं। याद रखें कि डार्क मैटर केवल गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से, सामान्य पदार्थ के विपरीत, गुरुत्वाकर्षण, कमजोर, विद्युत चुम्बकीय और मजबूत इंटरैक्शन के माध्यम से बातचीत करता है। हां, निश्चित रूप से बड़ी आकाशगंगाओं और गुच्छों में डार्क मैटर सामान्य से लगभग पांच गुना अधिक होता है, लेकिन ऐसा तब होता है जब किसी विशालकाय आकाशीय प्रभामंडल के साथ सम्‍मिलित होता है। एक साधारण आकाशगंगा में, यह प्रभामंडल कई मिलियन प्रकाश वर्ष तक, सभी दिशाओं में, गोलाकार रूप से फैला होता है, और सामान्य पदार्थ एक डिस्क में 0.01% काले पदार्थ की मात्रा के साथ केंद्रित होता है।


केंद्रीय डिस्क में सामान्य पदार्थ और एक विशिष्ट आकाशगंगा के नीले प्रभामंडल में काले पदार्थ

BH आमतौर पर आकाशगंगा के अंदर बनता है, जहां सामान्य पदार्थ अंधेरे पर हावी होता है। उस स्थान अनुभाग पर विचार करें जहां हम और हमारे सूर्य स्थित हैं। यदि आप इसे त्रिज्या 100 एयू के एक गोले के साथ सर्कल करते हैं सौर मंडल के चारों ओर, हम सभी ग्रहों, चंद्रमाओं, क्षुद्रग्रहों और लगभग पूरे क्विपर बेल्ट को शामिल करेंगे, लेकिन बायोरोनिक द्रव्यमान - सामान्य पदार्थ - जो अंदर होगा वह मुख्य रूप से सूर्य के द्रव्यमान द्वारा दर्शाया जाएगा और 2 या 10 से ³⁰ किलोग्राम तक होगा। दूसरी ओर, इस क्षेत्र में काले पदार्थ की कुल मात्रा 1 * 10 ¹⁹ किग्रा होगी, अर्थात समान क्षेत्र के सामान्य द्रव्यमान का द्रव्यमान लगभग 0.0000000005%, जो कि लगभग 200 किमी के पार मामूली ग्रह जूनो जैसे एक मामूली क्षुद्रग्रह के द्रव्यमान के बराबर होता है।



समय के साथ, काले पदार्थ और सामान्य पदार्थ इस ब्लैक होल से टकराएंगे, और यह उनके द्रव्यमान को जोड़ते हुए उन्हें अवशोषित कर लेगा। BH द्रव्यमान की अधिकांश वृद्धि सामान्य द्रव्य के कारण होगी, न कि काले पदार्थ की, हालाँकि, कुछ बिंदु पर, कुछ वर्षों के बाद, BH क्षय दर अभी भी इसकी वृद्धि दर से अधिक होगी। हॉकिंग विकिरण ब्लैक होल इवेंट क्षितिज के बाहर कणों और फोटोन के उत्सर्जन को बढ़ावा देगा, जिससे बीएच अंदरूनी के सभी ऊर्जा, चार्ज और कोणीय गति का संरक्षण होगा। इस प्रक्रिया में 10 ⁶⁷ साल (सूर्य से द्रव्यमान के साथ एक बीएच के लिए) से 10 ¹⁰⁰ साल (सबसे बड़े बीएचएस के लिए, जिसका द्रव्यमान सौर की तुलना में अरबों गुना अधिक हो सकता है) से लिया जा सकता है, लेकिन परिणाम सब कुछ का मिश्रण है जो संभव है।



इसका मतलब यह है कि BH काले पदार्थ को भी उत्सर्जित करेगा, लेकिन यह इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि क्या एक विशेष BH एक बार अंधेरे पदार्थ को अवशोषित करता है। ब्लैक होल केवल क्वांटम संख्याओं का एक छोटा सा सेट याद करता है जो इसमें गिर गया है, और जिस काले पदार्थ की मात्रा में गिरावट आई है वह इस सेट में शामिल नहीं है। इससे बाहर आना बिल्कुल भी नहीं है जो इसमें आया है!


घटना क्षितिज (केवल एक गुणात्मक चित्रण!) के पास के क्षेत्रों से बीएच को छोड़कर हॉकिंग विकिरण का एक उदाहरण!

तो, अंत में, बीएच के लिए डार्क मैटर सिर्फ एक और खाद्य स्रोत है, और बहुत अच्छा नहीं है। यह विशेष रूप से दिलचस्प खाद्य स्रोत भी नहीं है। डार्क मैटर के BH में प्राप्त होने के परिणाम उस प्रयोग के परिणामों से भिन्न नहीं होंगे जिसमें आप BH में एक टॉर्च के साथ चमकेंगे, और यह आपके फोटॉनों को अवशोषित करेगा। यह इसमें डालने के लिए पर्याप्त है, समीकरण E = mc ^{2 के} अनुसार, द्रव्यमान के मामले में उतनी ही ऊर्जा जितनी डार्क पदार्थ इसमें गिर गई। डार्क मैटर में कोई अन्य शुल्क नहीं हैं, और इसलिए, BH के केंद्र के बाहर गिरने के कारण प्राप्त कोणीय गति को छोड़कर (जो फोटॉन पर भी लागू होता है), BH पर इसका कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा।