Қара құрдымдар неге массасына қарай үлкейеді: шексіз тығыздықтың құпиясы

Қара құрдымдар – ғарыш физикасының ең күрделі әрі жұмбақ құбылыстарының бірі. Олардың ішінде бәріміз әлдеқайда таныс сингулярлық нүкте бар. Бұл нүктеде физиктердің айтуынша, барлық масса шексіз тығыздықта жинақталған. Алайда, бұл сингулярлық нүкте шын мәнінде физикалық тұрғыда неге және қалай қара құрдымдардың жалпы өлшеміне әсер етеді?

Сингулярлық және оның қасиеттері

Сингулярлық нүкте – қара құрдымның ортасында орналасқан және оның айналасындағы кеңістік-уақытты шексіз тығыздыққа жеткен күй. Бұл нүктенің көлемі нөлге тең делінеді, алайда ол қара құрдымның барлық массасын қамти алады. Неліктен бұл құбылыс маңызды және оны қалай түсінеміз?

Оқиға көкжиегі мен өлшемі

Қара құрдымның өлшемі оның оқиға көкжиегі арқылы анықталады. Оқиға көкжиегі – бұл қара құрдымға түскен сәуленің немесе заттың қайтып шыға алмайтын шекарасы. Бұл шекара радиусы Шварцшильд радиусымен анықталады және ол қара құрдымның массасына тікелей пропорционалды. Осы жерде қызықты парадокс пайда болады: сингулярлық өзі нөлдік көлемде болғанымен, қара құрдымның сыртқы өлшемі, яғни оқиға көкжиегінің радиусы, массаның артуына байланысты өседі.

Масса мен оқиға көкжиегінің байланысы

Шварцшильд радиусының мәні қара құрдымның массасымен есептелетіндіктен, оның массасы артқан сайын радиус та артады. Мысалы, күн массалы қара құрдымның радиусы тек 3 километрді құрайды, ал галактика орталығындағы миллиард күн массасындай қара құрдымның радиусы бірнеше миллион километрге жетуі мүмкін.

Қара құрдымдардың массасының артуы олардың оқиға көкжиегі радиусының өсуіне әкеледі, ал бұл өз кезегінде сыртқы өлшемдерінің ұлғаюын байқатады. Сингулярлық нүктенің ішкі қасиеттері әлі де толық шешілмеген жұмбақ болып қалуда, алайда олардың сыртқы әсерлері ғалымдарға қара құрдымдардың құрылымын жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді.