მეცნიერებმა ზემასიური შავი ხვრელები უკვე აღმოაჩინეს და ერთი მათგანი ფოტოზეც კი აღბეჭდეს, თუმცა, ახლა მათ საინტერესო მტკიცებულება აღმოაჩინეს იმისა, რომ სამყაროში სულ პატარა — კალიუმის ატომის ზომის (რადიუსი უდრის 0.23 ნანომეტრს ან 0.23 მეტრის მემილიონედს) შავი ხვრელებიც არსებობს. მეცნიერების აზრით, ისინი დიდი აფეთქებიდან სულ რამდენიმე წამში ჩამოყალიბდნენ და, შესაძლოა, სამყაროს მთელ ბნელ მატერიასაც კი იტევდნენ.

ფოტოების გადაღება

2019 წელს მსოფლიოს სხვადასხვა ადგილას განლაგებულმა რვა ტელესკოპის კოლაბორაციის საშუალებით მეცნიერებმა შეძლეს გადაეღოთ გიგანტური შავი ხვრელის (6.5 მილიონჯერ უფრო მასიურის, ვიდრე ჩვენი მზეა) პირველი ფოტო. იგი დაახლოებით 55 მილიონი სინათლის წლითაა დაშორებული ჩვენგან (სინათლის წელი დაახლოებით 9.5 ტრილიონი კილომეტრის სიგრძისაა), რომელიც Messier 87 გალაქტიკის ცენტრშია განლაგებული.

თუმცა, როგორ შეიძლება ფოტო გადაუღონ ობიექტს, რომელიც სინათლეს შთანთქავს და შესაბამისად უხილავია კამერისთვის, რომელიც სურათის შესაქმნელად სინათლეს იყენებს? პასუხი მარტივია: ისინი არა თვითონ ობიექტს, არამედ ვარსკვლავების ნარჩენებს აკვირდებიან, რომელსაც შავი ხვრელი შთანთქავს.

ვარსკვლავური მატერია შავი ხვრელის გარშემო უდიდესი სიჩქარით ბრუნავს და მისი სიკაშკაშის დაფიქსირება მაშინაა შესაძლებელი, როდესაც მისი ტემპერატურა მილიონობით გრადუს ცელსიუსს აღწევს. მატერიის დისკს, რომელიც შავ ხვრელს არტყამს გარს, "აკრეციის დისკს" უწოდებენ და იგი შავი ხვრელის კიდედ მიიჩნევა — ამ ადგილიდან, რომელსაც მოვლენების ჰორიზონტი ჰქვია, შავ ხვრელს ვეღარაფერი გადაურჩება.

პირველადი შავი ხვრელები

შავი ხვრელების მნიშვნელოვანი ნაწილები სამყაროში ვარსკვლავების გრავიტაციული კოლაფსით შეიქმნა, რომლებიც საკუთარი საწვავის მოხმარების ბოლო ფაზაში იყვნენ: მათ "ვარსკვლავურ შავ ხვრელებს" უწოდებენ. რა თქმა უნდა, ყველა ვარსკვლავი ბოლოს შავ ხვრელად არ იქცევა. როდესაც ვარსკვლავის ბირთვი ორი ან სამ მზის მასაზე ნაკლებია, მისგან შავი ხვრელი ვერ წარმოიქმნება.

აქედან გამომდინარე, არსებობს მინიმალური ვარსკვლავური მასა, რომლის ქვემოთაც ვარსკვლავს კოლაფსი და შავ ხვრელად ქცევა არ შეუძლია. მაგალითად, ჩვენი მზე ასეთ ობიექტად ვერ იქცევა, მაგრამ სხვა მასიური ვარსკვლავები, როგორიცაა წითელი ზეგიგანტი ბეთელგეიზი, საბოლოოდ შავი ხვრელი გახდება.

არსებობს ასევე სხვა შავი ხვრელები, რომლებსაც "პრიმიტიულ" ან "პირველად" შავ ხვრელებს უწოდებენ. როგორც მათი სახელი მიანიშნებს, ისინი დიდი აფეთქების პირველ წუთებში, სამყაროს წარმოშობის დროს შეიქმნა და თეორიულად მათ ნებისმიერი მასის ფლობა შეუძლიათ. მათი ზომა, შესაძლოა, სუბატომური ნაწილაკის ზომიდან რამდენიმე ასეულ კილომეტრამდე იცვლებოდეს.

აღსანიშნავია ისიც, რომ ზემასიური შავი ხვრელები პრაქტიკულად საერთოდ არ გამოსცემენ რადიაციას, ყველაზე პატარები კი გამოსცემენ. თუმცა როგორაა ეს შესაძლებელი?

პასუხი ფიზიკოსმა სტივენ ჰოკინგმა 1970-იანებში გამოთქვა. მისი ჰიპოთეზის მიხედვით, მოვლენათა ჰორიზონტთან ახლოს კვანტურმა ეფექტებმა შესაძლოა ნაწილაკების ემისია წარმოქმნან, რომლებიც შავ ხვრელს დაუსხლტდნენ. აქედან გამომდინარე, შავი ხვრელები, რომლებიც არ იძენენ მასას, დროთა განმავლობაში კარგავენ მას და საბოლოოდ კოსმოსში გაიფქრვევიან.

ეს ჰოკინგის რადიაცია უფრო შესამჩნევია დაბალი მასის შავ ხვრელებში. აორთქლების ბოლო ეტაპებზე, ისინი ფეთქდებიან და უდიდესი რაოდენობით გამა სხივებს გამოასხივებენ.

ატომის ზომის შავი ხვრელის გადაღება

ასე რომ, როგორ შეიძლება ატომური ზომის შავი ხვრელების დაფიქსირება, სანამ ისინი საბოლოოდ გაუჩინარდებიან?

ახლანდელ კვლევაში მეცნიერებმა ასტროფიზიკური სცენარი შემოგვთავაზეს, სადაც ამ შავი ხვრელებიდან ერთ-ერთს ზემასიური შავი ხვრელი შთანთქავს. როდესაც ატომური ზომის შავი ხვრელი მოვლენათა ჰორიზონტს უახლოვდება, ჰოკინგის რადიაციის ნაწილი, რომლის დაფიქსირებაც დედამიწიდანაა შესაძლებელი, თანდათანობით იკლებს, სანამ იგი სინათლის სხივის ზომას არ მიაღწევს.

ეს სხივი თავსებადია თერმული გამა სხივების აფეთქებებთან (GRBs) რომლებიც უკვე გაზომილია ასტრონომიული დაკვირვებებით. სწორედ ეს GRB-ები გვაწვდის ექსპერიმენტულ მტკიცებულებას იმისა, რომ პატარა შავი ხვრელები მართლაც არსებობს და რომ ისინი კარგ კანდიდატს წარმოადგენენ ჯერ კიდევ აღმოუჩენელი ბნელი მატერიისა.