जब आप "ब्लैक होल" वाक्यांश सुनते हैं, तो यह लगभग निश्चित रूप से रहस्य और आश्चर्य की भावना पैदा करता है, शायद खतरे के तत्व के साथ। जबकि "ब्लैक होल" शब्द रोजमर्रा की भाषा में "एक जगह कुछ जाता है, कभी नहीं देखा जा सकता" का पर्याय बन गया है फिर से," अधिकांश लोग खगोल विज्ञान की दुनिया में इसके उपयोग से परिचित हैं, यदि जरूरी नहीं कि सटीक विशेषताओं के साथ और परिभाषाएं
दशकों से, ब्लैक होल को संक्षेप में प्रस्तुत करने वाले सबसे आम परहेजों में से एक है "एक ऐसी जगह जहां गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत है, यहां तक कि नहीं प्रकाश बच सकता है।" हालांकि यह शुरू करने के लिए एक सटीक पर्याप्त सारांश है, यह आश्चर्य की बात है कि ऐसा कैसे शुरू हो सकता है साथ से।
अन्य प्रश्न लाजिमी है। ब्लैक होल के अंदर क्या है? क्या ब्लैक होल विभिन्न प्रकार के होते हैं? और एक विशिष्ट ब्लैक होल आकार क्या है, यह मानते हुए कि ऐसी कोई चीज़ मौजूद है और इसे मापा जा सकता है? हबल टेलीस्कोप के प्रक्षेपण ने क्रांति ला दी कि कैसे ब्लैक होल का अध्ययन किया जा सकता है।
मूल ब्लैक होल तथ्य
ब्लैक होल के विषय में गहराई से जाने से पहले - और बुरे वाक्य - ब्लैक होल के गुणों और ज्यामिति को परिभाषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली मूल शब्दावली पर जाना सहायक होता है।
सबसे विशेष रूप से, प्रत्येक ब्लैक होल का अपना प्रभावी केंद्र होता है, aव्यक्तित्व, जिसमें पदार्थ इतना संकुचित होता है कि यह लगभग एक बिंदु द्रव्यमान होता है। विशाल परिणामी घनत्व एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को इतना शक्तिशाली बनाता है कि एक निश्चित दूरी तक, यहां तक कि फोटॉन भी नहीं, जो कि प्रकाश के "कण" हैं, मुक्त हो सकते हैं। इस दूरी को के रूप में जाना जाता हैश्वार्जचाइल्ड त्रिज्या; एक गैर-घूर्णन ब्लैक होल में (और आप बाद के अनुभाग में अधिक गतिशील प्रकार के बारे में जानेंगे), इस त्रिज्या के साथ अदृश्य क्षेत्र जिसके केंद्र में विलक्षणता हैघटना क्षितिज.
बेशक, इनमें से कोई भी यह नहीं बताता है कि ब्लैक होल वास्तव में कहां से आते हैं। क्या वे पूरे ब्रह्मांड में अनायास और यादृच्छिक स्थानों पर दिखाई देते हैं? यदि हां, तो क्या उनकी उपस्थिति की कोई पूर्वानुमेयता है? उनकी प्रबल शक्ति को ध्यान में रखते हुए, यह जानना उपयोगी होगा कि क्या कोई ब्लैक होल पृथ्वी के सौर मंडल के सामान्य क्षेत्र में दुकान स्थापित करने की योजना बना रहा है।
ब्लैक होल का इतिहास: सिद्धांत और प्रारंभिक साक्ष्य
ब्लैक होल का अस्तित्व पहली बार 1700 के दशक में प्रस्तावित किया गया था, लेकिन उस समय के वैज्ञानिकों के पास उनके द्वारा प्रस्तावित किसी भी चीज़ की पुष्टि करने के लिए आवश्यक उपकरणों की कमी थी। 1900 की शुरुआत में, जर्मन खगोलशास्त्री कार्ल श्वार्ज़चाइल्ड (हाँ, वह एक) ने आइंस्टीन के सामान्य सिद्धांत का इस्तेमाल किया ब्लैक होल के सबसे शारीरिक रूप से प्रमुख व्यवहार को स्थापित करने के लिए सापेक्षता - प्रकाश को "ट्रैप" करने की उनकी क्षमता।
सिद्धांत रूप में, श्वार्ज़चाइल्ड के काम के आधार पर, कोई भी द्रव्यमान ब्लैक होल के आधार के रूप में काम कर सकता है। केवल आवश्यकता यह है कि संकुचित होने के बाद इसकी त्रिज्या इसके श्वार्ज़चाइल्ड त्रिज्या से अधिक न हो।
ब्लैक होल के अस्तित्व ने भौतिकविदों को एक पहेली के साथ प्रस्तुत किया है, हालांकि हल करने का प्रयास करने के लिए एक आकर्षक है। यह माना जाता है कि ब्लैक होल के आसपास के क्षेत्र में गुरुत्वाकर्षण के असाधारण बल के परिणामस्वरूप अंतरिक्ष-समय की वक्रता के कारण, भौतिकी के नियम प्रभावी रूप से टूट जाते हैं; क्योंकि घटना क्षितिज मानव विश्लेषण से दुर्गम है, यह संघर्ष वास्तव में खगोल भौतिकीविदों के लिए संघर्ष नहीं है।
ब्लैक होल का आकार
यदि कोई ब्लैक होल के आकार को घटना क्षितिज द्वारा गठित गोले के रूप में मानता है, तो घनत्व ब्लैक की तुलना में बहुत अलग है इसके बजाय छेद को केवल एक अजीबोगरीब छोटे से ढह चुके तारे के रूप में माना जाता है, जिसमें द्रव्यमान विलक्षणता का निर्माण करता है (इस पर एक में अधिक पल)।
वैज्ञानिकों का मानना है कि ब्लैक होल कुछ परमाणुओं जितने छोटे हो सकते हैं, फिर भी उनका द्रव्यमान पृथ्वी पर एक पर्वत जितना हो सकता है। दूसरी ओर, कुछ सूर्य से लगभग १५ या उससे भी अधिक बड़े पैमाने पर हो सकते हैं, जबकि वे अभी भी छोटे हैं (लेकिन आकार में परमाणु नहीं)। इनतारकीय ब्लैक होलआकाशगंगाओं में पाए जाते हैं, जिसमें आकाशगंगा भी शामिल है, जिसमें पृथ्वी और सौर मंडल निवास करते हैं।
फिर भी अन्य ब्लैक होल बहुत बड़े हो सकते हैं। इनसुपरमैसिव ब्लैक होलसूर्य से दस लाख गुना अधिक विशाल हो सकता है, और माना जाता है कि प्रत्येक आकाशगंगा के केंद्र में एक होता है। आकाशगंगा के केंद्र में एक, डब किया गयाधनु ए, कुछ मिलियन पृथ्वी धारण करने के लिए पर्याप्त है, लेकिन यह मात्रा वस्तु के द्रव्यमान की तुलना में कम है - अनुमानित 4 मिलियन सूर्य।
ब्लैक होल का निर्माण
अप्रत्याशित रूप से बनने और प्रकट होने के बजाय, पहले से हल्के ढंग से संकेत दिया गया खतरा, ब्लैक होल को उसी समय के रूप में माना जाता है जब बड़ी वस्तुएं होती हैं जिनमें वे रहते हैं।" माना जाता है कि कुछ छोटे ब्लैक होल उसी समय बने थे जब ब्रह्मांड अस्तित्व में आया था, बिग बैंग के समय लगभग 14 अरब वर्ष पहले।
इसी तरह, अलग-अलग आकाशगंगाओं के भीतर सुपरमैसिव ब्लैक होल उस समय बनते हैं जब वे आकाशगंगाएँ इंटरस्टेलर मैटर से अस्तित्व में आती हैं। अन्य ब्लैक होल एक हिंसक घटना के परिणाम के रूप में बनते हैं जिसे a कहा जाता हैसुपरनोवा.
एक सुपरनोवा एक तारे की मृत्यु, या "दर्दनाक" है, जो एक विशाल आकाशीय अंगारे की तरह जलने वाले तारे के विपरीत है। ऐसी घटनाएँ तब होती हैं जब किसी तारे का इतना ईंधन समाप्त हो जाता है कि वह अपने ही द्रव्यमान के नीचे ढहने लगता है। इस विस्फोट के परिणामस्वरूप एक रिबाउंड विस्फोट होता है जो तारे के अधिकांश अवशेषों को फेंक देता है, जिससे उसके स्थान पर एक विलक्षणता रह जाती है।
ब्लैक होल का घनत्व
भौतिकविदों के लिए उपरोक्त समस्याओं में से एक यह है कि ब्लैक होल के हिस्से के घनत्व को विलक्षणता माना जाता है अनंत के अलावा किसी भी चीज़ के रूप में गणना नहीं की जा सकती है, क्योंकि यह अनिश्चित है कि द्रव्यमान वास्तव में कितना छोटा है (उदाहरण के लिए, यह कितना कम मात्रा में है) कब्जा कर लिया)। ब्लैक होल के घनत्व की अर्थपूर्ण गणना करने के लिए, इसके श्वार्जचाइल्ड त्रिज्या का उपयोग किया जाना चाहिए।
पृथ्वी-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल का सैद्धांतिक घनत्व लगभग 2 × 10. होता है27 जी/सेमी3 (संदर्भ के लिए, पानी का घनत्व मात्र 1 ग्राम/सेमी. है3). इस तरह के परिमाण को रोजमर्रा की जिंदगी के संदर्भ में रखना व्यावहारिक रूप से असंभव है, लेकिन ब्रह्मांडीय परिणाम अनुमानित रूप से अद्वितीय हैं। इसकी गणना करने के लिए, आप ब्लैक होल और सूर्य के सापेक्ष द्रव्यमान का उपयोग करके त्रिज्या को "सही" करने के बाद द्रव्यमान को वॉल्यूम से विभाजित करते हैं, जैसा कि निम्नलिखित उदाहरण में दिखाया गया है।
नमूना समस्या:एक ब्लैक होल का द्रव्यमान लगभग 3.9 मिलियन (3.9 × 10 .) होता है6) सूर्य, सूर्य का द्रव्यमान 1.99 × 10. के साथ33 ग्राम, और 3 × 10. के श्वार्ज़चाइल्ड त्रिज्या के साथ एक गोला माना जाता है5 से। मी। इसका घनत्व क्या है?
सबसे पहले, खोजेंघटना क्षितिज बनाने वाले गोले की प्रभावी त्रिज्याश्वार्ज़चाइल्ड त्रिज्या को ब्लैक होल के द्रव्यमान के अनुपात से सूर्य के अनुपात से गुणा करके, 3.9 मिलियन के रूप में दिया गया है:
(३ \ गुना १० ^ ५) \ गुना (३.९ \ गुना १० ^ ६) = १.२ \ गुना १० ^ {१२} \ पाठ {सेमी}
फिर सूत्र V = (4/3)πr. से प्राप्त गोले के आयतन की गणना करें3:
वी=\frac{4}{3}\pi (1.2\बार 10^{12})^3=7\बार 10^{36}\पाठ{ सेमी}^3
अंत में, घनत्व प्राप्त करने के लिए गोले के द्रव्यमान को इस आयतन से विभाजित करें। चूँकि आपको सूर्य का द्रव्यमान दिया गया है और यह तथ्य कि ब्लैक होल का द्रव्यमान 3.9 मिलियन गुना अधिक है, आप इस द्रव्यमान की गणना इस प्रकार कर सकते हैं (3.9 × 10)6)(1.99 × 1033 छ) = 7.76 × 1039 जी घनत्व इसलिए है:
\frac{7.76\बार 10^{39}}{7\बार 10^{36}}=1.1\बार 10^3\पाठ{ g/cm}^3
ब्लैक होल के प्रकार
खगोलविदों ने ब्लैक होल के लिए अलग-अलग वर्गीकरण प्रणाली तैयार की है, एक अकेले द्रव्यमान के आधार पर और दूसरी चार्ज और रोटेशन के आधार पर। जैसा कि ऊपर से गुजरने में उल्लेख किया गया है, अधिकांश (यदि सभी नहीं) ब्लैक होल एक अक्ष के बारे में घूमते हैं, जैसे कि पृथ्वी ही।
द्रव्यमान के आधार पर ब्लैक होल को वर्गीकृत करने से निम्नलिखित प्रणाली प्राप्त होती है:
- आदिम ब्लैक होल:इनका द्रव्यमान पृथ्वी के समान है। ये विशुद्ध रूप से काल्पनिक हैं और हो सकता है कि बिग बैंग के तुरंत बाद क्षेत्रीय गुरुत्वाकर्षण विक्षोभों के माध्यम से बने हों।
- तारकीय द्रव्यमान ब्लैक होल:पहले उल्लेख किया गया है, इनमें लगभग 4 और 15 सौर द्रव्यमान के बीच द्रव्यमान होता है और इसके जीवन काल के टर्मिनस पर औसत से बड़े स्टार के "पारंपरिक" पतन का परिणाम होता है।
- इंटरमीडिएट मास ब्लैक होल:2019 तक अपुष्ट, ये ब्लैक होल - सूर्य से लगभग कुछ हज़ार गुना बड़े - कुछ तारा समूहों में मौजूद हो सकते हैं, और बाद में सुपरमैसिव ब्लैक होल में भी खिल सकते हैं।
- सुपरमैसिव ब्लैक होल:पहले भी उल्लेख किया गया है, ये दस लाख से एक अरब सौर द्रव्यमान के बीच हैं और बड़ी आकाशगंगाओं के केंद्रों में पाए जाते हैं।
एक वैकल्पिक योजना में, ब्लैक होल को उनके रोटेशन और चार्ज के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:
- श्वार्जस्चिल्ड ब्लैक होल:ए के रूप में भी जाना जाता हैस्थिर ब्लैक होलइस प्रकार का ब्लैक होल घूमता नहीं है और इसमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता है। इसलिए यह अकेले इसके द्रव्यमान की विशेषता है।
- केर ब्लैक होल:यह एक घूमने वाला ब्लैक होल है, लेकिन श्वार्जस्चिल्ड ब्लैक होल की तरह इसमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता है।
- चार्ज किया गया ब्लैक होल:ये दो वैरायटी में आते हैं। एक आरोपित,गैर-चक्रितब्लैक होल को a. के रूप में जाना जाता हैरीस्नर-नॉर्डस्ट्रॉम ब्लैक होल, जबकि एक आरोपित,घूर्णनब्लैक होल को a कहा जाता हैकेर-न्यूमैन ब्लैक होल.
अन्य ब्लैक होल विशेषताएं
आपने यह सोचना शुरू कर दिया होगा कि वैज्ञानिकों ने वस्तुओं के बारे में इतने भरोसेमंद निष्कर्ष कैसे निकाले हैं कि परिभाषा के अनुसार कल्पना नहीं की जा सकती है। ब्लैक होल के बारे में बहुत अधिक ज्ञान अपेक्षाकृत निकट की वस्तुओं के व्यवहार और रूप से अनुमान लगाया गया है। जब एक ब्लैक होल और एक तारा एक साथ काफी करीब होते हैं, तो एक विशेष प्रकार की उच्च-ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय विकिरण का परिणाम होता है और सतर्क खगोलविदों को चेतावनी दे सकता है।
कभी-कभी बड़े गैस जेट को ब्लैक होल के "सिरों" से प्रक्षेपित करते देखा जा सकता है; कभी-कभी, यह गैस एक अस्पष्ट गोलाकार रूप में जमा हो सकती है जिसे an के रूप में जाना जाता हैअभिवृद्धि डिस्क. आगे यह सिद्ध किया गया है कि ब्लैक होल एक प्रकार का विकिरण उत्सर्जित करते हैं, जिसे उचित रूप से कहा जाता है,ब्लैक होल विकिरण(याहॉकिंग विकिरण). यह विकिरण "मैटर-एंटीमैटर" युग्मों के बनने के कारण ब्लैक होल से बच सकता है (जैसे,इलेक्ट्रॉनोंतथापॉज़िट्रॉन) घटना क्षितिज के ठीक बाहर, और थर्मल विकिरण के रूप में इन जोड़े के केवल सकारात्मक सदस्यों के बाद के उत्सर्जन।
के शुभारंभ से पहलेहबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी1990 में, खगोलविदों ने बहुत दूर की वस्तुओं के नाम पर लंबे समय तक हैरान किया थाकैसर, "अर्ध-तारकीय वस्तुओं" का संपीड़न। सुपरमैसिव ब्लैक होल की तरह, जिसका अस्तित्व था बाद में खोजा गया, ये तेजी से घूमने वाली उच्च-ऊर्जा वस्तुएं बड़े के केंद्रों पर पाई जाती हैं आकाशगंगाएँ ब्लैक होल को अब उन संस्थाओं के रूप में माना जाता है जो क्वासर के व्यवहार को संचालित करती हैं, जो केवल विशाल दूरी पर पाए जाते हैं क्योंकि वे ब्रह्मांड के सापेक्ष शैशवावस्था में मौजूद थे; उनका प्रकाश लगभग 13 अरब वर्षों के पारगमन के बाद अभी पृथ्वी पर पहुंच रहा है।
कुछ खगोल भौतिकीविदों ने प्रस्तावित किया है कि पृथ्वी से देखने पर अलग-अलग मूल प्रकार की आकाशगंगाएं वास्तव में एक ही प्रकार की हो सकती हैं, लेकिन उनके विभिन्न पक्षों के साथ पृथ्वी की ओर प्रस्तुत किया जाता है। कभी-कभी, क्वासर ऊर्जा दिखाई देती है और पृथ्वी के संदर्भ में एक प्रकार का "लाइटहाउस" प्रभाव प्रदान करती है उपकरण क्वासर की गतिविधि को रिकॉर्ड करते हैं, जबकि अन्य समय में आकाशगंगाएं उनके कारण अधिक "शांत" दिखाई देती हैं अभिविन्यास।