Kosmose vyksta daug nuostabių dalykų, dėl kurių atsiranda naujų žvaigždžių, išnyksta senos ir susidaro juodosios skylės. Vienas iš nuostabių ir paslaptingų reiškinių yra gravitacinis žlugimas, kuris užbaigia žvaigždžių evoliuciją.
Žvaigždžių evoliucija yra pokyčių ciklas, kurį žvaigždė išgyvena per savo egzistavimą (milijonus ar milijardus metų). Kai vandenilis jame baigiasi ir virsta heliu, susidaro helio šerdis, o pats kosminis objektas pradeda virsti raudonuoju milžinu – vėlyvųjų spektrinių klasių žvaigžde, kuri pasižymi dideliu šviesumu. Jų masė gali būti 70 kartų didesnė už Saulės masę. Labai ryškūs supergiantai vadinami hipergiantais. Be didelio ryškumo, jie išsiskiria trumpu gyvavimo laikotarpiu.
Žlugimo esmė
Šis reiškinys laikomas galutiniu žvaigždžių, kurių svoris yra didesnis nei trys Saulės masės (Saulės svoris), evoliucijos taškas. Ši vertė naudojama astronomijoje ir fizikoje kitų kosminių kūnų svoriui nustatyti. Žlugimas įvyksta tada, kai dėl gravitacinių jėgų didžiuliai kosminiai kūnai su didelėmis masėmis labai greitai griūva.
Turi žvaigždės, sveriančios daugiau nei tris saulės masespakankamai medžiagos ilgalaikėms termobranduolinėms reakcijoms. Kai medžiaga baigiasi, termobranduolinė reakcija taip pat sustoja, o žvaigždės nustoja būti mechaniškai stabilios. Tai lemia tai, kad jie pradeda trauktis link centro viršgarsiniu greičiu.
Neutroninės žvaigždės
Kai žvaigždės susitraukia, atsiranda vidinis spaudimas. Jei ji auga pakankamai stipri, kad sustabdytų gravitacinį susitraukimą, tada pasirodys neutroninė žvaigždė.
Toks kosminis kūnas turi paprastą struktūrą. Žvaigždė susideda iš šerdies, kurią dengia pluta, o ji savo ruožtu susidaro iš elektronų ir atomų branduolių. Maždaug 1 km storio, palyginti su kitais kosmose rastais kūnais, jis yra gana plonas.
Neutroninių žvaigždžių svoris yra lygus Saulės svoriui. Skirtumas tarp jų yra tas, kad jų spindulys yra mažas - ne daugiau kaip 20 km. Jų viduje atomų branduoliai sąveikauja tarpusavyje ir taip susidaro branduolinė medžiaga. Būtent slėgis iš jos pusės neleidžia neutroninei žvaigždei toliau trauktis. Šio tipo žvaigždės turi labai didelį sukimosi greitį. Jie gali padaryti šimtus apsisukimų per vieną sekundę. Gimimo procesas prasideda nuo supernovos sprogimo, kuris įvyksta žvaigždės gravitacinio griūties metu.
Supernovos
Supernovos sprogimas yra staigaus žvaigždės ryškumo pasikeitimo reiškinys. Tada žvaigždė pradeda lėtai ir palaipsniui nykti. Taip baigiasi paskutinis gravitacijos etapasgriūti. Visą kataklizmą lydi didelis energijos kiekis.
Pažymėtina, kad Žemės gyventojai šį reiškinį gali pamatyti tik po to. Šviesa pasiekia mūsų planetą dar ilgai po protrūkio. Dėl to kilo sunkumų nustatant supernovų pobūdį.
Neutroninės žvaigždės aušinimas
Pasibaigus gravitaciniam susitraukimui, kuris suformavo neutroninę žvaigždę, jos temperatūra yra labai aukšta (daug aukštesnė nei Saulės). Žvaigždė vėsta dėl neutrinų aušinimo.
Per kelias minutes jų temperatūra gali nukristi 100 kartų. Per ateinantį šimtą metų – dar 10 kartų. Sumažėjus žvaigždės šviesumui, jos aušinimo procesas labai sulėtėja.
Oppenheimerio-Volkovo riba
Viena vertus, šis indikatorius rodo didžiausią galimą neutroninės žvaigždės svorį, kai gravitaciją kompensuoja neutroninės dujos. Tai neleidžia gravitaciniam kolapsui baigtis juodąja skyle. Kita vertus, vadinamoji Oppenheimerio-Volkovo riba taip pat yra apatinė juodosios skylės, susidariusios žvaigždžių evoliucijos metu, svorio riba.
Dėl daugybės netikslumų sunku nustatyti tikslią šio parametro reikšmę. Tačiau manoma, kad ji yra nuo 2,5 iki 3 saulės masių. Šiuo metu mokslininkai teigia, kad sunkiausia neutroninė žvaigždėyra J0348+0432. Jo svoris yra daugiau nei dvi saulės masės. Lengviausios juodosios skylės svoris yra 5-10 saulės masių. Astrofizikai teigia, kad šie duomenys yra eksperimentiniai ir susiję tik su šiuo metu žinomomis neutroninėmis žvaigždėmis ir juodosiomis skylėmis, ir siūlo masyvesnių žvaigždžių egzistavimą.
Juodosios skylės
Juodoji skylė yra vienas nuostabiausių reiškinių, kuriuos galima rasti kosmose. Tai erdvės laiko sritis, iš kurios gravitacinė trauka neleidžia iš jo ištrūkti jokiems objektams. Net kūnai, galintys judėti šviesos greičiu (įskaitant pačius šviesos kvantus), nepajėgūs iš jos išeiti. Iki 1967 m. juodosios skylės buvo vadinamos „užšalusiomis žvaigždėmis“, „griūvančiomis“ir „sugriuvusiomis žvaigždėmis“.
Juodoji skylė turi priešingą pusę. Tai vadinama b alta skyle. Kaip žinote, iš juodosios skylės išeiti neįmanoma. Kalbant apie b altuosius, jų negalima prasiskverbti.
Be gravitacinio kolapso, juodosios skylės susidarymo priežastis gali būti žlugimas galaktikos centre arba protogalaktinė akis. Taip pat yra teorija, kad juodosios skylės atsirado dėl Didžiojo sprogimo, kaip ir mūsų planeta. Mokslininkai juos vadina pirminiais.
Mūsų galaktikoje yra viena juodoji skylė, kuri, anot astrofizikų, susidarė dėl supermasyvių objektų gravitacinio griūties. Mokslininkai teigia, kad tokios skylės sudaro daugelio galaktikų šerdį.
Jungtinių Valstijų astronomai teigia, kad didelių juodųjų skylių dydis gali būti gerokai neįvertintas. Jų prielaidos grindžiamos tuo, kad tam, kad žvaigždės pasiektų greitį, kuriuo jos juda per M87 galaktiką, esančią 50 milijonų šviesmečių nuo mūsų planetos, juodosios skylės masė M87 galaktikos centre turi būti mažiausiai 6,5 milijardo saulės masių. Šiuo metu visuotinai priimta, kad didžiausios juodosios skylės svoris yra 3 milijardai saulės masių, tai yra daugiau nei perpus mažiau.
Juodųjų skylių sintezė
Egzistuoja teorija, kad šie objektai gali atsirasti dėl branduolinių reakcijų. Mokslininkai jas pavadino kvantinėmis juodosiomis dovanomis. Mažiausias jų skersmuo yra 10-18 m, o mažiausia masė yra 10-5 g.
Didysis hadronų greitintuvas buvo sukurtas mikroskopinėms juodosioms skylėms sintetinti. Daryta prielaida, kad jos pagalba bus galima ne tik susintetinti juodąją skylę, bet ir imituoti Didįjį sprogimą, kas leistų atkurti daugelio kosminių objektų, tarp jų ir Žemės planetos, formavimosi procesą. Tačiau eksperimentas nepavyko, nes nebuvo pakankamai energijos juodosioms skylėms sukurti.
