If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ha webszűrőt használsz, győződj meg róla, hogy a *.kastatic.org és a *.kasandbox.org nincsenek blokkolva.

Fő tartalom

Fekete lyukak

A fekete lyukak. Készítette: Sal Khan.

Szeretnél részt venni a beszélgetésben?

Még nincs hozzászólás.
Tudsz angolul? Kattints ide, ha meg szeretnéd nézni, milyen beszélgetések folynak a Khan Academy angol nyelvű oldalán.

Videóátirat

Az előző videóban azt láttuk, hogy ha van egy hatalmas csillag, aminek a tömege kezdetben a Nap tömegének kb. a 9-szerese és a 20-szorosa közé esik, és amikor végül megöregszik, a csillag maradványa ‒ ez a megmaradt magja a csillagnak ‒ nagyjából 1,5 és 3 naptömeg között van, ez a maradvány itt. Hadd tisztázzak valamit: amikor a csillag tömege 9 és 20 naptömeg között van, akkor a fősorozaton van, viszont amikor lecsökken a nap tömegének 1,5-3-szorosára, akkor már eltüzelte a külső rétegek nagy részét, és lényegében ez a megmaradt tömeg nagyjából a csillag magja. Viszont amikor ebben a maradványban megszűnik a fúzió, amikor megszűnik a külső nyomás, és amikor elég sűrű lesz ‒ ezt láttuk az előző videóban ‒, akkor keletkezik a szupernova, egy lökéshullám jön létre, ami kifelé halad a többi anyagon, és lényegében felrobbantja azt, ez pedig összesűrűsödik neutroncsillaggá. Amiről viszont ebben a videóban szeretnék beszélni, az az, hogy mi történik, ha a csillag kezdeti tömege ‒ körülbelül, mivel nem ismerjük a pontos határértékeket ‒, ha a csillag tömege nagyobb, mint a Nap tömegének a 20-szorosa. Ez a csillag eredeti tömege, mielőtt teljesen kiég. Vagy amikor a csillag elérkezik öregkorához, amikor már vas magja van, akkor mondhatnám, hogy a maradvány, a sűrű maradvány tömege nagyobb, mint 3-4 naptömeg. Emlékszel, a tömege 3-4-szerese lesz a Nap tömegének, de sokkal sűrűbb lesz, ez csak a mag lesz, a vas-nikkel mag lesz, amiben már nincs többé fúzió. Szóval mi fog történni ezekkel a csillagokkal? Az történik, hogy ezek olyan nagy tömegűek, hogy még a neutronok degenerációs nyomása sem lesz elég, hogy megakadályozza a tömeg összeomlását. Ezek a csillagok, a csillagok összes tömege össze fog roppanni. Tehát úgy képzeljük, először is, hogy a Nap-szerű csillagok fehér törpévé omlanak össze ‒ talán rajzolhatnék fehérrel ‒, ezek fehér törpévé omlanak össze ‒ ez még mindig nem fehér, na végre ‒, végül fehér törpévé omlanak össze, itt egy fehér törpe. Itt a nyomás, ami megakadályozza a további összeomlást, az elektronok degenerációs nyomása. Az atomok annyira össze vannak préselődve, hogy lényegében az elektronok akadályozzák meg a további összenyomódást. De ha a nyomás elég nagy lesz, akkor neutroncsillag keletkezik. Tehát a tömege még nagyobb és a térfogata még kisebb lesz ‒ nem méretarányos a rajzom ‒, a neutroncsillagok nagyon kicsik. A fehér törpe csillagok akkora nagyságrendűek, mint a Föld-szerű bolygók. A neutroncsillagok ‒ megtanultuk az előző videóban ‒ nagyságrendileg akkorák, mint egy város, tehát ezek nagyon sűrűk és nagyon kicsik. Ennek nagyobb a tömege, mint ennek. Valójában lehet, hogy csak egy pontot kellene rajzolnom, csak hogy érzékeltessem, milyen sűrű. Ez csak olyan, mint egy nagy atommag, vagy, igen, még mindig kicsi, de akkora, mint egy város, olyan, mint egy város méretű atommag. Ez itt egy neutroncsillag. És az a meglepő ebben, amit rajzolok, hogy ezek a kisebb dolgok nagyobb tömegűek. Ezek legyőzték az elektronok degenerációs nyomását, és még jobban összeomlottak. De ha a tömeg elég nagy ‒ és erről beszélünk ebben a videóban ‒, még a neutronok degenerációs nyomása sem lesz képes megakadályozni az összeomlást. Elméletileg vannak még a kvark csillagok, ahol a kvarkok degenerációs nyomása játszik szerepet, de ha ezen is túljutunk, akkor az egész egyetlen pontba omlik össze ‒ egyszerűsítek itt ‒, egyetlen, végtelen sűrűségű pontba omlik össze, végtelen sűrűségű tömegbe. Ez valójában a tömege a fekete lyuknak. A fekete lyuk tömegének nevezem, mert többféle elképzelés van arról, hogy hol kezdődik és hol ér véget a fekete lyuk, Tehát ez a fekete lyuk összes tömege, vagy mondhatnánk az eredeti csillagét is. Tehát, amikor erről a maradványról beszélünk, ami három vagy négy naptömegnyi, ez az összes tömeget magába foglalja. Nos, nem az összeset. Egy része felszabadult energia formájában a szupernova-robbanás során, ez a neutroncsillagra is igaz volt. De ennek a tömegnek a nagy része most itt van ebben a végtelenül kicsi pontban. Hallani fogod, hogy a fizikusok és a matematikusok szingularitásokról beszélnek. A szingularitások tényleges pontok a matematikában is, ahol minden elromlik, ahol semminek sincs értelme többé, ahol a matematikai egyenleteknek nincs egyértelmű megoldása. Ez egy szingularitás, mert hatalmas tömeg van egy végtelenül kicsi helyen. Lényegében végtelen sűrűség van itt. Ezt nagyon nehéz elképzelni, de van egyfajta végtelen görbületű téridő itt, én nem tudom ezt elképzelni. Talán majd a többi videóban gondolkodunk erről. De annak az oka, amiért azt mondtam, hogy többféle elképzelés van arról, hogy hol van a fekete lyuk, ‒ arról, hogy hol kezdődik és hol ér véget ‒, az az, hogy a tömeg itt van. Ha volt körülötte valami más tömeg, annak nyilvánvalóan bele kellett olvadnia ebbe, ennek a szingularitásnak a részévé vált, hozzáadódott ehhez a tömeghez, ez már egy hatalmas tömeg egy végtelenül kicsi térfogatban. Amiért a határát nehéz értelmezni, az az, hogy vannak itt pontok a szingularitás körül a térben, nem számít, hogy mik ezek, hogy mennyi energiájuk van, ezek nem lesznek képesek megszökni a fekete lyuknak, ennek a szupersűrű anyagnak a gravitációs hatása elől. Tehát még akkor is, ha ez elektromágneses sugárzás, még ha fény is, még ha ez fény, ami világított a tömegtől távol, ennek végül vissza kell mennie, nem fog tudni megszökni a gravitációs hatás elől. Tehát van ez a határ, ha belül vagy ezen a határon ‒ ez valójában egy gömb ‒, tehát van ez a határ a szingularitás körül amin ha belül van valami, mindegy, hogy mi, lehet elektromágneses sugárzás, soha nem tud kiszökni a fekete lyukból. Ha valami ezen a határon túl van, az lehet, hogy meg tud szökni a fekete lyukból. Tehát ez a fickó meg tud szökni. Ennek a fickónak itt, mindegy, hogy kicsoda, vissza kell mennie a fekete lyukba. Ezt a határt itt eseményhorizontnak hívják. Ez itt az eseményhorizont. Egy másik szó, amit sok tudományos-fantasztikus filmben használnak, és jó okuk van rá, mert nagyon érdekes. A későbbi videókban remélhetőleg fogunk tanulni a Hawking-sugárzásról, látjuk majd, hogy ez a sugárzás nem magából a fekete lyukból származik, ez azoknak a kvantumhatásoknak a mellékterméke, amelyek az eseményhorizonton fordulnak elő. Tehát az eseményhorizont: ez egyfajta pont a térben, vagy egy gömb a térben, vagy ez a határ a térben. Minden, ami közelebb van, ami az eseményhorizonton belül van, végül a szingularitásban végzi, beleolvad ebbe a tömegbe. Bárminek, ami ezen kívül van, van esélye a menekülésre. Szóval vajon hogy néz ki egy fekete lyuk? Igen, még a fény sem tud megszökni innen, tehát fekete lesz, a szó szoros értelmében fekete lesz. Semmilyen fajta sugárzást nem fog kibocsátani maga a fekete lyuk, maga ez a tömeg. Van itt néhány ábra ‒ a NASA-tól kaptam ‒ a fekete lyukakról. Csak hogy világos legyen, mi történik itt. Amit itt látsz, az fekete. Nézheted úgy, hogy ez egy fekete lyuk. Amikor az emberek fekete lyukról beszélnek, gyakran erről beszélnek. De van egy végtelen sűrűségű pont ennek a fekete gömbnek a közepén itt. Amit ennek a fekete gömbnek látsz, az valójában az eseményhorizont határa, tehát ez itt az eseményhorizont határa. És amit itt látunk, az az akkréciós korong a fekete lyuk körül. Ahogy ez az összes anyag egyre közelebb és közelebb kerül hozzá, az anyag egyre jobban összepréselődik, egyre gyorsabban mozog, és egyre forróbb lesz. Ezért ábrázolta a művész így, hogy úgy látszik, hogy ez az anyag vörösebb és forróbb, mint a távolabbi dolgok. Csak egyre gyorsul, amíg el nem éri az eseményhorizontot. Ha egyszer belül kerül az eseményhorizonton, még a fényt sem látjuk, amit kisugároz,annak ellenére sem, hogy hihetetlenül nagy energiájú kezdett lenni. Itt van néhány másik kép. Ez a kép egy csillag szétesését mutatja. Nem fénykép, ez valójában egy művészi ábrázolás, ezek mind művészi ábrázolások. Soha nem tudnánk ilyen jó felvételeket készíteni a valódi folyamatokról a fekete lyukak közelében, ezek művészi megjelenítések. Ez egy csillag, amit szétszakít egy fekete lyuk. Szóval ez a csillag nagyon közel került a fekete lyukhoz. Már itt kijjebb is, ahol a csillag van, nagyon erős a gravitációs vonzás. Bármilyen anyagot, amit a csillag kibocsát ebbe az irányba, lassan beszippantja a fekete lyuk. Szóval a csillagot valahogy a darabjaira szedi szét a fekete lyuk. Lehet, hogy ez jobb ábrázolása ennek. Ez itt a csillag először, majd amikor a fekete lyuk gravitációjának a hatása alá kerül, valahogy elkezd megnyúlni, és darabokra hull szét, az anyaga elkezd spirálisan mozogva egyre közelebb jutni ehhez a fekete lyukhoz, aztán ha eléri az eseményhorizontot, még csak nem is látjuk többé. Mert ennek az anyagnak ‒ ennek a rendkívül forró anyagnak, ami belép a fekete lyukba ‒ még a fénye sem tud megszökni a fekete lyukból. Nos, remélem, érdekesnek találtad ezt. Szeretném világossá tenni, hogy még sok mindent nem értünk a fekete lyukakkal kapcsolatban. Valójában ez az egész szingularitás fogalom, az a tény, hogy a matematika és az összes elmélet megszűnik működni a szingularitásban, elég jól jelzi, hogy az elméletünk még nem teljes, mert ha az elméletünk teljes lenne, talán valami értelmesebbet kapnánk, mint hogy az összes egyenletünk értelmetlen ebben a végtelenül sűrű pontban. Mindenesetre remélem, érdekesnek találtad.