ნამდვილად აღმოაჩინეს მეცნიერებმა შავი ორმოები?

თითქოს სამეცნიერო ფანტასტიკაა — ოდესღაც კაშკაშა ვარსკვლავები საკუთარი გრავიტაციული ძალის მოქმედების შედეგად იკუმშებიან, უჩინარდებიან და ვერაფერი, თვით სინათლეც კი, ვეღარ თავისუფლდება მათგან. მრავალი ასტრონომი ჩვეულებრივ მოვლენად მიიჩნევს სამყაროში ამგვარი შავი ორმოების არსებობას. გსურთ მეტი გაიგოთ მათ შესახებ? ფაქტები უკავშირდება ჩრდილოეთ ნახევარსფეროს მშვენიერ თანავარსკვლავედს, რომელსაც გედს უწოდებენ.

გედის X–1 — შავი ორმო?

მე-20 საუკუნის 60-იანი წლებიდან ასტრონომები გედის თანავარსკვლავედის ერთ-ერთი უბნით დაინტერესდნენ. დედამიწის ატმოსფეროს გარეთ გახსნილმა ორბიტულმა ობსერვატორიებმა აღმოაჩინეს, რომ ეს უბანი მძლავრი რენტგენული გამოსხივების წყაროა; მას გედის X–1 უწოდეს.

მეცნიერებმა დიდი ხანია იციან, რომ, რაც უფრო გავარვარებულია სხეული, მით უფრო მეტ ენერგიას გამოყოფს — უფრო მოკლე და უფრო ინტენსიური ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით. თუ რკინის ძელაკს გახურებულ ღუმელში მოვათავსებთ, გახურებასთან ერთად ის ჯერ წითლად, შემდეგ ყვითლად, ბოლოს კი თეთრად დაიწყებს ვარვარს. ამ მხრივ ვარსკვლავებიც რკინის ძელაკებს გვანან. შედარებით ცივი ვარსკვლავები, რომელთა ტემპერატურა დაახლოებით 3 000 K-ია, მოწითალო ფერის არიან, მზის მსგავს ვარსკვლავებს კი, რომელთა ზედაპირული ტემპერატურა 6 000 K-ს აღწევს, ყვითელი ფერი აქვთa. მაგრამ გედის X–1-დან გამოსხივებული რენტგენის სხივების მისაღებად ვარსკვლავური გაზის ტემპერატურა მილიონობით კელვინი უნდა იყოს. არც ერთ ვარსკვლავს არა აქვს ასეთი ზედაპირული ტემპერატურა.

გედის X–1-ის მახლობლად ასტრონომებმა აღმოაჩინეს ვარსკვლავი, რომლის ზედაპირული ტემპერატურა დაახლოებით 30 000 K-ია — ტემპერატურა ნამდვილად მაღალია, მაგრამ რენტგენული გამოსხივებისთვის საჭირო ტემპერატურას ვერც კი უახლოვდება. ეს ვარსკვლავი, რომელიც კატალოგში HDE 226868-ის სახელითაა შეტანილი, მზეზე 30-ჯერ მასიურია და დედამიწიდან 6 000 სინათლის წელიწადითაა დაშორებული. ზეგიგანტი ვარსკვლავი და მისი თანამგზავრი ერთმანეთის გარშემო შემობრუნებას 5,6 დღეს ანდომებენ. მეცნიერებმა გამოთვალეს, რომ HDE 226868-ისგან თანამგზავრი მხოლოდ რამდენიმე მილიონი კილომეტრითაა დაშორებული. ზოგი წყაროს თანახმად, ეს თანამგზავრი მზეზე ათჯერ მასიურია. მაგრამ უცნაურია, რომ ის არ ჩანს. წესით, დედამიწიდან ამ მანძილით დაშორებული ასეთი ვეებერთელა ვარსკვლავი უხილავი არ უნდა იყოს. მეცნიერთა აზრით, ასეთი მასიური სხეული, რომელიც სინათლეს კი არა, რენტგენის სხივებს ასხივებს, სრულიად შესაძლებელია, შავ ორმოს წარმოადგენდეს.

მოგზაურობა შავ ორმოში

წარმოიდგინეთ, რომ შეგიძლიათ ესტუმროთ გედის X–1-ს. თუ ჩავთვლით, რომ ის ნამდვილად შავი ორმოა, თქვენ მიერ ნანახი 25-ე გვერდზე მოცემული ილუსტრაციის მსგავსი იქნება. დიდი ვარსკვლავი HDE 226868-ია. მისი დიამეტრი მილიონობით კილომეტრია, შავი ორმოს დიამეტრი კი შეიძლება მხოლოდ 60 კილომეტრამდე იყოს. პატარა შავი წერტილი, რომელიც გავარვარებული აირის მასაში შეინიშნება, შავი ორმოს საზღვარი ანუ ზედაპირია. მაგრამ ის მყარი ზედაპირი კი არ არის, არამედ უფრო ჩრდილს წააგავს. ის იმ სფეროს საზღვარია, რომლის შიგნითაც შავი ორმოს გარშემო არსებული გრავიტაციული ძალა იმდენად ძლიერია, რომ სფეროს ფარგლებს გარეთ სინათლეც კი ვერ გადის. მრავალი მეცნიერი ფიქრობს, რომ ამ ზედაპირის შიგნით, შავი ორმოს ცენტრში, მდებარეობს ზემკვრივი ნულოვანი წერტილი, რასაც სინგულარობა ეწოდება; მასში შავი ორმოს მატერია გაუჩინარებულია.

შავი ორმო შთანთქავს თავისი თანამგზავრი ვარსკვლავის გარშემო არსებულ აიროვან შრეებს. შავ ორმოსთან ხახუნის შედეგად ვარსკვლავის აიროვანი შრე უდიდესი სისწრაფით ღებულობს სპირალის ფორმას, ხურდება და, ამგვარად, წარმოქმნის გავარვარებულ დისკოს. ზემაღალი ტემპერატურის მქონე აირის დისკო შავი ორმოს გარეთ წარმოშობს რენტგენის სხივებს, რადგან მაღალი გრავიტაციული ძალის გამო აირის მოძრაობის სისწრაფე მაქსიმუმს აღწევს. როცა აირი შავ ორმოში შეაღწევს, რა თქმა უნდა, მისგან ვერც რენტგენის სხივები და ვერც სხვა რაიმე ვეღარ გამოთავისუფლდება.

მშვენიერი სანახავია გედის X–1, მაგრამ ნურც კი გაიფიქრებთ მასთან მიახლოებას! მხოლოდ მისი რენტგენის სხივები კი არა, მისი გრავიტაციაც სასიკვდილოა. დედამიწაზე თქვენს თავთან და ფეხებთან არსებული მიზიდულობის ძალა სულ ოდნავ განსხვავდება ერთმანეთისგან. ეს სხვაობა მცირე დაჭიმულობას ქმნის, რასაც ვერც კი გრძნობთ. გედის X–1-ზე კი ეს პატარა სხვაობა 150 მილიარდჯერ იზრდება და წარმოიქმნება ძალა, რომელიც ნამდვილად გაწელავდა თქვენს სხეულს თითქოს უხილავი ხელები თქვენს თავსა და ფეხებს სხვადასხვა მხარეს ქაჩავდეს!

გედის A — ზემასიური შავი ორმო?

გედის თანავარსკვლავედში კიდევ ერთი საიდუმლოებით მოცული უბანი არსებობს. გარეგნულად ამ უბანზე მხოლოდ მკრთალი ლაქის სახით აღიბეჭდება შორეული გალაქტიკა, მაგრამ ის ცაში უძლიერეს რადიოტალღებს ასხივებს. მას გედის A-ს უწოდებენ; მეცნიერებმა ის 50 წელზე მეტი ხნის წინ აღმოაჩინეს და იმ დროიდან ის მათთვის თავსატეხს წარმოადგენს.

განსაცვიფრებელია გედის A-ს მასშტაბი. თუკი გედის X–1 ჩვენს გალაქტიკაშია და ჩვენგან რამდენიმე ათასეული სინათლის წელიწადითაა დაშორებული, გედის A-სა და დედამიწას შორის მანძილი, როგორც ფიქრობენ, ასობით მილიონი სინათლის წელიწადია. გედის X–1-სა და მის ხილულ თანამგზავრს შორის მანძილი თუ მხოლოდ ერთ სინათლის წუთამდეა, გედის A-ში რადიოტალღების ორი ნაკადისგან ფორმირებული ღრუბლები ერთმანეთისგან ასობით ათასი სინათლის წელიწადითაა დაშორებულიb. ასობით ათასი ან იქნებ მილიონობით წლების მანძილზეც გედის A-ს ცენტრიდან კოსმოსური სხივური იარაღის მსგავსი რაღაც ძალა, როგორც ჩანს, ერთმანეთის საპირისპირო მიმართულებით ისვრის ენერგიის ამ ძლიერ ნაკადებს. რადიორუკები, რომლებზეც გედის A-ს ცენტრი დეტალურად არის ასახული, გვიჩვენებს, რომ სხივური იარაღი იმ ნაკადებთან შედარებით მეტად მცირეა; ზომით ის ერთ სინათლის თვეზე ნაკლებია. ის რომ მთელი ამ დროის განმავლობაში რხევით მდგომარეობაში ყოფილიყო, სხივები მოიღუნებოდა. მაგრამ ეს საოცარი ნაკადები აბსოლუტურად სწორია, თითქოს სხივურ იარაღს, რომელიც მას ისვრის, ვეებერთელა გიროსკოპი უნარჩუნებდეს სტაბილურობას.

რა შეიძლება იყოს ამის მიზეზი? „80-იანი წლების დასაწყისში ამ ენერგიის წყაროს შესახებ გამოთქმული მრავალი შეხედულებიდან მხოლოდ ერთი მიუთითებდა ხანგრძლივ საუცხოო გიროსკოპზე, რომელიც ზომით ერთ სინათლის თვეზე ნაკლები იყო და რომელსაც ძლიერი ნაკადების წარმოქმნა შეეძლო. ამ ერთადერთ შეხედულებაში იგულისხმებოდა გიგანტური, მბრუნავი შავი ორმო“, — ამბობს პროფესორი კიპ ს. თორნი.

სხვა სავარაუდო შავი ორმოები

1994 წელს განახლებულმა ჰაბლის ორბიტულმა ტელესკოპმა ახლოდან შეისწავლა „მეზობელი“ გალაქტიკა M87, რომელიც, როგორც ვარაუდობენ, ჩვენგან 50 მილიონი სინათლის წელიწადითაა დაშორებული. თანამედროვე ოპტიკური ხელსაწყოების დახმარებით ჰაბლის ტელესკოპმა M87-ის ცენტრში დიდი რაოდენობით აირი აღმოაჩინა, რომელიც რაღაც სხეულის გარშემო ბრუნავდა განსაცვიფრებელი — 2 000 000 კმ/სთ — სიჩქარით. რა შეიძლება ყოფილიყო აირის ასე სწრაფად მოძრაობის მიზეზი? გამოთვლებმა დაადასტურა, რომ ამ აირში არსებული სხეულის მასა მზის მასაზე ორ მილიარდჯერ მეტი მაინც უნდა იყოს. მაგრამ ამ სხეულს სივრცეში „პაწაწინა“, ჩვენი მზის სისტემის ტოლი, ადგილი უკავია. მეცნიერთა აზრით, ერთადერთი რამ, რაც შეიძლება ამ აღწერას შეესაბამებოდეს, ზემასიური შავი ორმოა.

სავარაუდო შავი ორმოები ახლომდებარე გალაქტიკების ბირთვებში — მათ შორის ჩვენგან დაახლოებით ორი მილიონი სინათლის წელიწადით დაშორებული უახლოესი, „მეზობელი“ გალაქტიკა ანდრომედას ბირთვშიც — აღმოაჩინეს. მაგრამ გიგანტური შავი ორმო შეიძლება ანდრომედაზე ახლოსაც იყოს! უახლესი გამოკვლევების თანახმად, სრულიად შესაძლებელია, რომ უზარმაზარი შავი ორმო ჩვენი გალაქტიკის, ირმის ნახტომის, ცენტრში მდებარეობდეს. მზეზე 2,4 მილიონჯერ მასიური, მცირე ზომის რაღაც სხეული უდიდესი სისწრაფით ატრიალებს თავის გარშემო ჩვენი გალაქტიკის ცენტრის მახლობლად მდებარე ვარსკვლავებს. ფიზიკოსი თორნი აღნიშნავს: „მონაცემები, რომლებიც 80-იანი წლებიდან გროვდებოდა, იმაზე მეტყველებს, რომ ამგვარი ორმოები მხოლოდ კვაზარებისა და რადიოგალაქტიკების უმრავლესობის გულებში კი არ არსებობს, არამედ გიგანტური ჩვეულებრივი (არა რადიო) გალაქტიკების გულებშიც, მაგალითად ისეთებში, როგორებიცაა ირმის ნახტომი და ანდრომედა“.

ნამდვილად აღმოაჩინეს მეცნიერებმა შავი ორმოები? შეიძლება. ცხადია, რომ მათ აღმოაჩინეს რაღაც ძალიან უცნაური სხეულები გედის თანავარსკვლავედსა და სხვა ადგილებში, რომლებიც დღეს ყველაზე იოლი გზით შავ ორმოებად განიმარტება. მაგრამ ახალმა მონაცემებმა შეიძლება ეჭვქვეშ დააყენოს დღევანდელი თეორიები.

3 500-ზე მეტი წლის წინ ღმერთმა იობს ჰკითხა: „თუ იცი ცათა კანონები?“ (იობი 38:33). უდიდესი მეცნიერული პროგრესის მიუხედავად, ეს კითხვა დღესაც დროულია. სხვა თუ არაფერი, როგორც კი ადამიანი ჩათვლის, რომ სამყაროს ჩასწვდა, თავს იჩენს ხოლმე ახალი, მოულოდნელი აღმოჩენები და ფუშავს გულმოდგინებით შექმნილ თეორიებს. ჯერჯერობით შეგვიძლია გაკვირვებით ვუცქიროთ ამ თანავარსკვლავედებს და დავტკბეთ მათი სილამაზით!

[სქოლიოები]

[ჩარჩო 24, 25 გვერდებზე]

როგორ წარმოიქმნება შავი ორმო?

დღეს მეცნიერები ვარსკვლავების ნათების მიზეზად გრავიტაციულ და ბირთვულ ძალებს შორის მიმდინარე გამუდმებულ ბრძოლას მიიჩნევენ. გრავიტაცია რომ ვარსკვლავის წიაღში აირის შეკუმშვას არ იწვევდეს, ბირთვის სინთეზი არ მოხდებოდა. მეორე მხრივ, ბირთვის სინთეზი რომ წინააღმდეგობას არ უწევდეს მიზიდულობის ძალას, ვარსკვლავებს უცნაური რამ დაემართებოდათ.

მეცნიერთა აზრით, როცა მზის ზომის ვარსკვლავებს წყალბადისა და ჰელიუმისგან შემდგარი ბირთვული საწვავი გამოელევათ, გრავიტაცია მათ კუმშავს და დედამიწის ზომის გავარვარებულ სხეულებად აქცევს, რომლებსაც თეთრ ჯუჯებს უწოდებენ. თეთრ ჯუჯას შეიძლება მზის მასა ჰქონდეს, მაგრამ ეს მასა მზეზე რამდენიმე მილიონჯერ პატარა ადგილს იკავებს.

თქვენ შეგიძლიათ ჩვეულებრივი მატერია ძირითადად ცარიელ სივრცედ წარმოიდგინოთ, სადაც თითოეული ატომის თითქმის სრული მასა ელექტრონების შედარებით დიდი ღრუბლებით გარშემორტყმულ პაწაწინა ბირთვშია მოქცეული. თეთრი ჯუჯის წიაღში გრავიტაცია ისე კუმშავს ელექტრონულ ღრუბელს, რომ ის თავისი პირვანდელი მოცულობის პაწაწინა ნაწილი ხდება და ვარსკვლავი პლანეტის ზომამდე იკუმშება. მაგრამ ვარსკვლავებში, რომლებიც დაახლოებით მზის ზომის არიან, გრავიტაციული და ელექტრონული ძალები ერთმანეთს აწონასწორებენ და ხელს უშლიან შემდგომ შეკუმშვას.

მაგრამ რა შეიძლება ითქვას იმ ვარსკვლავების შესახებ, რომლებიც მზეზე მასიურები არიან და რომელთა გრავიტაციაც უფრო მეტია? მზეზე 1,4-ჯერ მასიური ვარსკვლავების გრავიტაციული ძალა იმდენად დიდია, რომ ელექტრონულ ღრუბელს გაქრობამდე კუმშავს. შემდეგ პროტონებისა და ელექტრონების შეერთების შედეგად ნეიტრონები წარმოიქმნება. ნეიტრონები ხელს უშლიან შემდგომ შეკუმშვას იმ შემთხვევაში, თუ გრავიტაციული ძალა ძალიან ძლიერი არ არის. პლანეტის ზომის თეთრი ჯუჯის ნაცვლად წარმოიქმნება მცირე ასტეროიდის ზომის ნეიტრონული ვარსკვლავი. ნეიტრონული ვარსკვლავები სამყაროში ცნობილი ყველაზე მკვრივი მატერიისგან შედგებიან.

მაგრამ რა ხდება, როცა გრავიტაცია კიდევ უფრო იზრდება? მეცნიერთა აზრით, ვარსკვლავებში, რომლებიც მზეზე სამჯერ მასიურები არიან, გრავიტაციული ძალა იმდენად ძლიერია, რომ მას ნეიტრონები ვერ უძლებენ. ფიზიკოსებისთვის ცნობილი ვერც ერთი მატერია ვერ უძლებს გრავიტაციის ასეთ ძლიერ ძალას. როგორც ჩანს, ასტეროიდის ზომის ნეიტრონული სფერო შეკუმშვის შედეგად უფრო პატარა სფეროდ კი არ გადაიქცევა, არამედ ქრება, აღწევს სინგულარობის ან რაიმე სხვა ჯერ კიდევ ამოუხსნელი თეორიული არსებობის მდგომარეობას. როგორც ჩანს, ვარსკვლავი უჩინარდება და მის ადგილას მხოლოდ გრავიტაცია და შავი ორმო რჩება. შავი ორმო ვარსკვლავის ადგილზე გრავიტაციულ ჩრდილს ქმნის. ეს არის არე, რომლის ფარგლებს გარეთ ძლიერი გრავიტაციის გამო ვერაფერი — თვით სინათლეც კი — ვერ გადის.

[სურათები 24 გვერდზე]

გედის თანავარსკვლავედის ნისლეულებს შორის არის ჩრდილოეთ ამერიკის ნისლეული (1) და თევზის ბადე (2). გედის X–1 (3) გედის კისრის ქვედა ნაწილში მდებარეობს.

გედი

[საავტორო უფლება]

Tony and Daphne Hallas/Astro Photo

Tony and Daphne Hallas/Astro Photo

[სურათები 25 გვერდზე]

გედის X–1 თეორიულად

შავი ორმოების აღმოჩენა ხდება სხვა სხეულებზე მათი ზეგავლენის შედეგად. ეს სურათი გვიჩვენებს, თუ როგორ შთაინთქმება შავ ორმოში ვარსკვლავის აირი.

შავი ორმო მხატვრის წარმოდგენით (ჟოლოსფერ მართკუთხედში), გადიდებული (ქვემოთ).

[სურათის საავტორო უფლება 22 გვერდზე]

Einstain: U.S. National Archives photo