Бид шинжлэх ухааны нэн сонирхолтой эрин үед амьдарч байна. Сүүлийн арван жилийн хугацаанд орчин үеийн физикийн гурван том туршлагын үр дүнг хүн төрөлхтөн олж харлаа. Энэ арван жилийн эхэнд буюу 2012 оны 7-р сарын 4-нд Европын Цөмийн Судалгааны Төв (CERN)-н дэргэдэх Их Адроны Хурдасгуурт (LHC) удаан хүлээгдсэн ертөнцийн тулгуур бөөмсийн нэг болох Хигс Бозоныг олсноо зарласан бол 2016 оны 2-р сарын 11 нд Америкийн Нэгдсэн Улсад байрлах LIGO төслөөс гравитацийн долгионыг шууд бүртгэж авснаа зарласан билээ. Харин энэ жил буюу 2019 оны 4-р сарын 11-нд Event Horizon Telescope төслийн багийнхан хар нүхний хамгийн анхны зургийг боловсруулснаа ил болголоо.
Энэ гурван том үйл явдлын хоёр нь болох гравитацийн долгион болоод хар нүх нь Алберт Эйнштэний Харьцангуй Ерөнхий Онолоос шууд гарч ирсэн ойлголтууд юм. 1905 онд Алберт Эйнштэйн хоёр гайхалтай постулат дэвшүүлсэн:
1. Инерциал буюу хурдатгалгүй хөдөлж буй бүх системд
физикийн хуулиуд нэгэн адил биелэнэ.
2. Вакуум дахь гэрлийн хурд бүх ажиглагчдад нэгэн ижил буюу
гэрлийн хурд бол ертөнцийн хурдны дээд хязгаар.
Энэ нь түүний Харьцангуй тусгай онол байсан хоёр постулатын үр дүнд огторгуй ба хугацаа гэсэн хоёр тусдаа мэт зүйлийг огторгуй-хугацаа гэсэн нэгэн зүйл болохыг илтгэсэн юм. Үүнээс хойш 10 жилийг тэрээр инерциал бус буюу хурдатгалтай системийг оруулахдаа зарцуулсан бөгөөд 1915 онд өөрийн Харьцангуй ерөнхий онолоо гаргасан ба энэ онолд масстай биеийн эргэн тойронд огторгуй-хугацаа муруйдаг гэсэн содон санаа агуулагдаж байлаа.
Эйнштэйн дараах хэлбэртэй Харьцангуй ерөнхий онолын орны тэгшитгэлийг боловсруулсан
R_μν-1/2 Rgμν+Λg_μν=(8πGTμν)/c^4
Уг тэгшитгэл нь ганц тэгшитгэл мэт боловч µν индексүүдээр 0,1,2,3 гэсэн 4 тоогоор гүйж нийтдээ 16 тэгшитгэл гарч ирэх ч, 6 тэгшитгэл нь адил учир нийт 10 тэгшитгэл байгаа юм.Энд тэгшитгэлийн зүүн гар талын гишүүд болох R_μν нь Риччи тензор гэдэг бөгөөд огторгуйн-хугацааны муруйлтын чиглэлийг илтгэх бол R нь огторгуй-хугацааны скаляр муруйлт, g_μν нь метрик тензор гэдэг зүйл бөгөөд ердийн Эвклидийн огторгуйд хоёр векторыг нэмэхдээ Пифагорын зарчим ашигладаг бол муруйлттай огторгуйд Пифагорын зарчим өөрчлөлтэй гардаг учир тэрийг засах буулгалт гэж ойлгож болно. Λ нь космологийн тогтмол гэдэг нэртэй тогтмол. Харин тэгшитгэлийн баруун гар талаас G нь гравитацийн тогтмол, С нь гэрлийн хурд бол T_μν нь энерги-импульсийн тензор бөгөөд, нэг ёсондоо энерги ба материйг илтгэнэ. Ингээд нийт тэгшитгэл зүүн гар талаас огторгуй-хугацааны геометрийг баруун гар талын энерги ба материтэй тэнцүүлсэн нь хэрхэн матери огторгуй-хугацааг өөрчлөх буюу муруйлгадаг, эсрэгээрээ хэрхэн огторгуй-хугацаа материйг буюу аливаа биесийг хөдлөхийг зааж байгаа гэсэн гайхалтай санааг илтгэж байгаа юм. Энэ нь ч мөн цаагуураа огторгуй-хугацаа гэдэг зүйл бол яг л дэлгээд тависан давуутай адил, муруйж, сунаж, мушгирч, долгиолоно гэсэн санааг давхар өгүүлдэг. Ньютоны механикаар бол масстай биесийн хооронд гравитацийн хүч үйлчилж бие биесээ татлаа гэдэг бол Харьцангуй ерөнхий онолоор масстай бие огторгуй-хугацааг муруйлгаж, тэр муруйлттай огторгуйд өөр биес уг муруйлтаас үүдэн баригдаж байгаа гэсэн үг юм. Иймдээ ч тайвны массгүй фотон буюу гэрэл масс ихтэй биесийн эргэн тойронд муруйдаг нь Ньютоны механикаар тайлбарлах боломжгүй, харин Харьцангуй ерөнхийн онолоор л тайлбарлах боломжтой зүйл юм. Учир нь гэрэл гравитацийн хүчинд татагдаад байгаа бус харин гэрлийн явах дэвсгэр болсон огторгуй-хугацаа өөрөө муруйж буйгаас тэр юм.
Эйнштэйний Харьцангуй ерөнхий онолыг шалгахаар Английн астрономичид болох Артур Эддингтон болон Фрэнк Уотсон Дайсон нар 1919 оны 1 болон 2-р саруудад Hyades-ийн бүлэг оддын жинхэнэ байрлалыг тогтоон, уг оныхоо 5-р сард нарны бүтэн хиртэлтийн үеэр хэд хэдэн зураг аван, судалж үзэхэд оддын байрлал жинхэнэ байрлалаасаа өөрчлөгдсөн байхыг ажиглажээ. Энэ нь нэг ёсондоо тухайн оддын гэрэл дэлхийд ирэхдээ нарны массаас үүдэн муруйсан гэдгийг илтгэж буй бөгөөд энэ үзэгдлийг гравитацийн линзийн үзэгдэл гэдэг. Энэ бол харьцангуй ерөнхий онолыг баталсан хамгийн анхны туршлага байсан юм. Бидний өдөр тутмын амьдралдаа хэрэглэдэг GPS систем нь харьцангуй ерөнхий онолын ачаар л үнэн зөв ажиллаж байдаг. Гэхдээ уг онолыг батлах хамгийн том баталгаанууд нь гравитацийн долгион болоод хар нүх юм.
Гравитацийн долгион
Өмнө өгүүлсэнчлэн Харьцангуй ерөнхий онолд гравитаци нь огторгуй-хугацааны муруйлтаас гарч буй үр дүн бөгөөд муруйлт нь массаас үүcдэг. Масс хэр их байна муруйлт төдий чинээ их байна. Масстай бие огторуй-хугацаагаар хөдлөхөд үүний үр дүнд огторгуй-хугацааны муруйлт ч өөрчлөгддөг. Зарим онцгой тохиолдолд хурдатгалтай хөдөлж буй биет хөдлөхөд огторгуй-хугацааны муруйлтанд өөрчлөлт орж, уг өөрчлөлтийн хөдөлгөөн нь гэрлийн хурдаар долгион байдлаар тархдаг. Яг л усанд чулуу шидэхэд долгион үүсдэг шиг. Уг тархалтыг гравитацийн долгион гэдэг. Хамгийн анх 1893 онд Оливер Хевисайд таталцлын долгион байж болох тухай таамаглалыг дэвшүүлж байжээ. 1905 онд Анри Пуанкаре математик шаардлагыг Лоренц хувиргалтаас гаргаж, ийм зүйл байх ёстой гэж дэвшүүлсэн. Харин 1916 онд Альберт Эйнштэйн гравитацийн долгион байх ёстойг өөрийн Харьцангуй Ерөнхий онолоороо харуулсан ба Эйнштэйний тэгшитгэлийн шийд нь долгион тэгшитгэл хэлбэртэй бөгөөд ганцхан үүнийг батлах туршилтын үр дүн л дутаж байсан юм.
LIGO төсөл
Гравитацийн долгион маш сул хэмжигдэхүүн бөгөөд зайнаас урвуу хамааралтай буюу холдох тусмаа улам сулардаг. Гравитацийн долгион маш сул учир нь түүнийг мэдрэх маш нарийн мэдрэгч, мөн асар том үүсгэгч шаардлагатай. Тийм үүсгэгчид бол хар нүх, нейтрон од, суперновагийн дэлбэрэлт зэрэг сансрын хамгийн хачирхалтай биетүүд болон үзэгдлээс л гарах боломжтой юм. Ийм нарийн долгионыг бүртгэх бүртгэгч нь LIGO (Laser Interferometer Gavitational-Wave Obervatory) буюу Лазер Интерферометрээр Гравитацийн долгионыг Ажиглах төв бөгөөд анх 1992 онд Калифорнийн Технологийн Институтын эрдэмтэд болох Кип Торн, Роналд Древер ба Массачусетсийн Технологийн Институтийн эрдэмтэн болох Райнер Вейсс нар төслийг хамтран эхлүүлсэн. LIGO төсөлд Калифорний Технологийн Институт (CalTech), Массачусетсийн Технологийн Институт (MIT) зэрэг олон тооны институт, их сургуулиуд, гадаадын 15 орны 30 гаруй байгууллагын 1000 гаруй эрдэм шинжилгээний ажилтнууд ажилладаг. LIGO төслийн үндсэн хоёр ажиглах төв нь Вашингтон мужид орших Ханфорд, нөгөө нь Луизиана мужийн Ливингстонд байрлах бөгөөд хоорондоо 3002 км зайтай буюу гэрлийн хурдтай дохио ойролцоогоор 10 миллисеукунд хурдаар туулах зайд оршино. Ингэж хоёр талд байрлуулдаг нь дохионы ирж буй чиглэлийг тодорхойлох боломжийг олгоно. Ажиглалтын төв тус бүрдээ тэгш өнцөгт L-хэлбэрийн 4 км урт интерферометрийн маш өндөр вакуум хоолой, мөн толь болон лазерийн туссан ба ойсон гэрэл нааш цааш нэвтрэх зам зэргээс бүрдэнэ.
.png?w=1000)
LIGO- Лазер интерферометрийн ажиллах зарчим нь Майкельсоны интерферометрийн зарчимтай төстэй бөгөөд L_x=L_x=L=4 км харилцан перпендикуляр замын ялгаврыг хэмжихэд оршино. Интерферометр нь хоёр юм уу түүнээс дээш тооны гэрлийг нийлүүлж интерференцийн үзэгдэл үүсгэх зориулалттай. Хэрэв нэг гэрлийн долгионы доод утга, нөгөө гэрлийн долгионы дээд утгатай нийлвэл харилцан устгалцах ба үүнийг устах интерференц гэдэг. Харин хоёр гэрлийн дээд утга давхцан илүү өндөр утгатай дохио болж гарвал үүнийг үүсгэх интерференц гэдэг. LIGO–д лазер үүсгүүрээс гарч перпендикуляр хоолойгоор яван буцан ойж, бие биенээ устгах, устгах интерференц үүсгэхээр тохируулагдсан байдаг ба үр дүнд нь фотодетекторт юу ч бүртгэгдэхгүй. Хэрэв гравитацийн долгион явж өнгөрвөл, огторгуй-хугацааг агшааж эсвэл сунгаснаар уг устгах интерференц эвдэгдэн, фотодетекторт лазер бүртгэгдэнэ
.png?w=1000)
2016 оны 2-р сарын 11-д АНУ-ын Вашингтон хотноо болсон хэвлэлийн бага хурал дээр Олон улсын LIGO төслийн эрдэмтэд 2015 оны 9-р сарын 14-нд LIGO интеферометрийн өндөр мэдрэх чадвар бүхий детекторын системийн тусламжтайгаар анх удаа гравитацийн долгионыг бүртгэж авсан тухайгаа зарласан. Уг гравитацийн долгион нь 1.3 тэрбум жилийн тэртээ нарнаас 29 ба 36 дахин их масс бүхий сансрын хоёр хар нүх нэгдэх үед үүсчээ. Энэ мөргөлдөөний үр дүнд нарны массаас 3 дахин их масс гравитацийн долгионы энергид шилжсэн байна. Үүгээрээ хар нүх байдаг гэсэн давхар шууд нотолгоо болсон юм. Мөн 2017 8-р сарын 17-ний өдөр LIGO дахин гравитацийн долгион бүртгэж авсан ба энэ удаад хоорондоо нэгдэж буй хос хоёр нейтрон одны мөргөлдөөнөөс үүссэн болохыг илрүүлжээ. Уг үйл явдал 130 сая гэрлийн жилийн цаана болсон бөгөөд дохио 100 сек үргэлжилсэн ба үүнээс хэдхэн секундын дараа уг нейтрон оддын мөргөлдөөнөөс үүссэн гамма туяаг бүртгэж авчээ.LIGO бүртгэгчид оруулсан хувь нэмэр болон гравитацийн долгионыг илрүүлсэнийг нь үнэлж Райнер Вейсс, Байрри Барис ,Кип Торн нар 2017 оны физикийн салбарт Нобелийн шагнал хүртсэн.
Хар нүх
Эйнштэйний Харьцангуй ерөнхий онолын орны тэгшитгэл гарснаас удалгүй физикчид уг тэгшитгэлтийн шийдүүдийг олохоор хайж эхэлжээ. Ингээд хамгийн анхны онцгой шийдийг 1916 онд Германы физикч Карл Шварцшильд олсон бөгөөд тэрээр хангалттай их масстай, нягттай гэрэл хүртэл үл зугтаж чадах одны тухай анх таамагласан бөгөөд энэ нь хожмоо хар нүх гэж нэрлэгдэх зүйлийн эхлэл байлаа.
Шварцшильдийн шийд буюу метрик нь g_μν=-c^2 dτ^2=-(1-r_s/r) c^2 dt^2+1/((1-r_s/r) ) dr^2+r^2 dΩ^2 хэлбэртэй бөгөөд хэдий хүнд мэт харагдаж байгаа ч үнэндээ 4 хэмжээст огторгуй-хугацааны Пифагорын зарчим буюу квадрат нийлбэр юм.Энд r_s=2GM/c^2 нь Шварцшильдийн радиус гэдэг хэмжигдэхүүн ба аливаа биес өөрийн Шварцшильдийн радиуст ороход тэр зүйл асар их гравитацийн улмаас хэмжээсгүй цэг буюу сингуляр цэгт төвлөрч, хар нүх болох ёстой. Уг радиусын тэгшитгэл нь сансрын хурд нь гэрлийн хурдтай тэнцүү буюу аливаа гравитацийн орноос зугтах хурд нь хамгийн багадаа гэрлийн хурдтай тэнцүү байх үеийг л харуулсан энгийн тэгшитгэл юм. Жишээ нь уг радуисын тэгшитгэлд G-гравитацийн тогтмол, С гэрлийн хурдны тогтмолыг мэдэж буй учир дэлхийн масс болох х 5.972*〖10〗^24 кг массыг тэгшитгэлийн M-н оронд орлуулж тавиад, хялбархан тооны машин дээр хийх үйлдлээр тооцоо хийвэл, дэлхийн Шварцшильдийн радиусr_s=8.77мм буюу ойролцоогоор 1cм радиустай гэдэг хариу гарах болно. Энэ нь дэлхийг ийм радиустай болгон шахаж чадвал тэр радиусаас дотогшоо байх мужид сансрын хурд нь гэрлийн хурдаар байсан ч гарч чадахгүй гэсэн тийм утгыг өгөх бөгөөд нэг ёсондоо дэлхий хар нүх болно гэсэн үг. Ердийн Ньютоны гравитацийн тэгшитгэлээс хүч нь хоёр биеийн массын үржвэрээс шууд, харин зайнаас урвуу квадрат хамааралтай байдгийг бүгд мэдэх билээ. Ердийн дэлхийд 1 кг биетэд үзүүлэх гравитацийн хүч нь ойролцоогоор 10 Н хүчээр үйлчлэх бол харин 1cм болтлоо шахагдан нягтарсан дэлхийд уг хүч ойролцоогоор 〖5x10〗^18 Н болтлоо ихсэнэ гэсэн аймшигтай тоо гарч байна. Шварцшильдийн радиус нь массаас шууд хамаарч байгаа нь радиусын тэгшитгэлээс харагдаж байгаа байх. Энэ нь масс хэдий чинээ их байх тусам уг радиус төдий чинээ их байна гэсэн үг юм. Манай нарны хувьд уг радиус ойролцоогоор 3 км. Харин хүний хувьд уг радуис 〖10〗^(-23) см буюу хүнийг ийм радиуст шахаж чадвал хар нүх болно гэсэн үг.
Хар нүхний үүсэл ба ангилал
Одод бол асар их хий тоосонцроос бүрэлдсэн, ихэнхдээ устөрөгчийн атомоос тогтох асар их масстай тэнгэрийн эрхис юм. Оддын цөмд халуун цөмийн урвалж явагдаж, устөрөгчийн атомууд урвалд орж гели болдог ба ингэхдээ гэрэл, дулаан ялагруулж, мөн бусад арай хүнд элементүүдийг үүсгэж байдаг. Оддын халуун цөмийн урвалаас үүссэн цацраг нь тэлж байдаг бол үүнийг оддын асар их массаас үүдэх гравитацийн хүч тогтоон барьж байдаг. Ийнхүү одод нь халуун цөмийн урвал ба түүний эсрэг үйлчлэх гравитацийн хүчний ачаар тэнцвэрт оршдог.
.png?w=1000)
Тухайн одны цөмд хангалттай түлш буюу устөрөгч
байгаа л бол од тэнцвэртэй байсаар л байна. Гэхдээ одод хүртэл амьдрах хугацаа
гэж байдаг ба жишээ нь жирийн дундаж од болох
манай нарны хувьд одоогоор 4.6 тэрбум жилийн настай бөгөөд устөрөгчийнхөө
хагасыг аль хэдийн зарцуулчихсан. Манай нар цаашид 5 тэрбум жил амьдрах настай
гэсэн таамаг байгаа бөгөөд эцэст нь дэлбэрэн, эргэн тойрныхоо гаргуудыг залгих
аварга улаан од болж, үүнийхээ дараа буцан агшиж цагаан одой од болно. Манай
нарнаас хавьгүй том оддын хувьд цөмд нь байгаа асар их даралт болон
температураас болж хүнд элементүүд үүсэх боломжтой болдог. Ингэж элементүүд
үүссээр хамгийн сүүлд төмөр үүснэ. Бусад элементүүдэй адилгүй нь төмөр нэгдэх
урвалаас үүсэхдээ энерги ялгаруулдаггүй ба нэгэнт төмөр үүссэн л бол нэмэгдэж
явсаар тодорхой утганд хүрэхэд, тухайн одны халуун цөмийн урвалаас үүсэх цацраг
одны асар их гравитацийг эсэргүүцэж чадахгүйн улмаас одны цөм өөрөө өөр дээрээ
унаж, харин одны гадаад давхраа нь супернова болон тэсэрдэг. Цөм нь асар их
гравитацийн улмаас шахагдаж байхад зөвхөн квант механикийн үзэгдэл болох
Паулийн хоригийн зарчим буюу химийн хичээл дээр үздэг нэг төлөвт хоёр электрон /ерөнхий тохиолдолд хоёр фермион/ байхгүй гэсэн зарчмыг санаж байгаа бол энэ л зөвхөн
зогсоох хүч нь болдог. Гэхдээ Паулийн хоригийн зарчимд ч хязгаар байгаа бөгөөд
Чандрасекарийн хязгаар буюу од тэсрэхэд үлдсэн цагаан одой од нарнаас 1.4 дахин их масстай бол хоригийн зарчмыг эвдэн нэг бол бүх
электрон нь атомын цөмрүүгээ унан протонтойгоо нэгдэж зөвхөн нейтроноос тогтох
нейтрон од эсвэл сингуляр цэгхүртлээ агшиж гэрэл хүртэл үл зугтаж чадах хар нүх
болдог.
Хар нүхийг ерөнхийд нь эргэлтгүй тогтвортой хар нүх болон эргэлдэж буй хар нүх хэмээн хоёр хуваан авч үздэг. Эргэлтгүй тогтвортой хар нүхийг Шварцшильдийн хар нүх гэдэг. Ийм хар нүх нь байгаль дээр бараг байх боломжгүй бөгөөд идеал тохиолдол юм. Ийм хар нүх зөвхөн хоёр л зүйлээс тогтоно:
1.
Cингуляр
цэг буюу хязгааргүй их нягттай хэмжээсгүй цэг
2. Үзэгдлийн хаяавч (Event Horizon).
Үзэгдлийн хаяавч нэг ёсны хил бөгөөд үүнээс дотогш нэвтэрвэл хар нүхнээс гэрлийн хурдаас илүү хурдтай байж л гарах боломжтой буюу хэзээ ч боломжгүй гэсэн үг юм. Сингуляр цэгээс үзэгдлийн хаяавч хүртэлх радиусыг өмнөх өгүүлсэнлчлэн Шварцшильдийн радиус гэдэг. Эргэлтгүй хар нүхний хувьд зөвхөн тойрсон хуйлралын диск л харагдах ба үүний хамгийн дотоод хэсгийг ISCO (Inner Most Stable Circular Orbit) буюу хамгийн тогтвортой дотоод орбит гэдэг бөгөөд хар нүхний төвөөс 3r_s буюу Шварцшильдийн радиусаас гурав дахин их зайд байна. Үүнээс дотогш 1.5r_s зайд зөвхөн гэрэл л эргэж чадах орбит байдаг ба үүнийг фотонсфер гэдэг. Гэхдээ фотонсфер нь харьцангуй тогтворгүй орбит бөгөөд энд байгаа гэрэл нэг бол хар нүхрүү унана эсвэл гадагшаа цацагдана. Хар нүхтэй чанх өөдөөс харж буй ажиглагчаас ирэх гэрэл 2.6r_s радиусын зайтай байж байж л буцан ажиглагчид харагдах боломжтой. Иймээс хар нүхний сүүдэр буюу хар хэсэг нь 2.6r_s радиус хэмжээтэй.
Харин
эргэлдэж буй хар нүхийг Керрийн хар нүх гэдэг бөгөөд Шинэ Зеландийн математикч Рой
Керр Эйнштэйний орны тэгшитгэлд бас нэгэн шийд олсон ба уг шийд нь эргэлдэж буй
хар нүхийг таамагласан. Эргэлдэж буй хар нүх нь байгаль дээр хамгийн байх
боломжтой хар нүх бөгөөд хар нүх үүсэхээс өмнөх од нь эргэлдэж байсан учир
өнцөг момент хадгалагдах хууль /физикийн
үндсэн хадгалагдах хуулиудын нэг/ ёсоор, хар нүх ч мөн эргэлдэх ёстой. Харин сингуляр буюу
хэмжээсгүй цэг яаж эргэлдэх вэ гэсэн ойлголт гарна. Эргэлдэж буй хар нүхний
хувьд сингуляр цэг нь цагираг сингуляр үүсгэх ёстой.
Эргэлдэж буй хар нүх
нь дараах ерөнхий хэсгээс бүрдэнэ:
1. Цагираг сингуляр
2. Үзэгдлийн хаяавч
3. Эргосфер
4. Статик хязгаар
Эргосфер нь эргэлдэж буй хар нүх эргэн тойрныхоо огторгуй-хугацааг цугт нь чирч эргэлдэж байгаа хэсгийг хэлдэг. Эргосфер нь зуйван хэлбэртэй бөгөөд үзэгдлийн хаяавчийн хоёр туйл дээр давхцаж, харин экватороор хэтрэн гарсан байдаг. Хэрвээ эргосферийн чиглэлийн дагуу зөв өнцгөөр эргэж чадвал хар нүхний өнцөг моментийн энергиэс аван, эргосферээс гарах боломжтой. Энэ нь магадгүй холын ирээдүйд хүн төрөлхтөн мөхөлгүй, харин асар өндөр хөгжилтэй сансрын соёл иргэншил болж чадсан байвал хар нүхийг ашиглан түүнээс энерги авах нэг арга зам байж болох юм. Харин статик хязгаар гэдэг нь эргосфер болон ердийн огторгуйн заагийг хэлдэг. Эргэлдэж буй хар нүхний хувьд RISCO гэдэг радиусаар хар нүхний үзэгдлийн хаяавчруу ойртох, тогтвортой орбитыг илтгэдэг бөгөөд хар нүх хэдий чинээ хурдан эргэнэ хамгийн тогтвортой дотоод орбит нь үзэгдлийн хаяавчруу төдий чинээ ойртох болно.
Мөн хар нүхийг
массынх нь хувьд
1.Одны
масстай хар нүх
2.Супер
аварга хар нүх
3.Микро
хар нүх гэж ангилдаг.
Одны масстай хар нүхнүүд нь аварга одод сөнөхөд үүсдэг. Харин супер аварга
хар нүхнүүд нь галактикуудын төвд байдаг ба тэдний масс нь хэдэн тэрбум нарны
масстай дүйдэг. Тэднийг аварга оддын кластеруудаас эсвэл галактик үүсэхтэй зэрэгцээд
үүсдэг гэсэн таамгууд байдаг.Микро хар нүхнүүд таамаг төдий хар нүхнүүд бөгөөд
тэд нарны массаас хавьгүй бага масстай ба ертөнц анх үүсэж байхын үеийн их
нягттай орчинд үүссэн гэж таамагладаг.
Event
Horizon Telescope (EHT) төсөл
Өнөөг хүртэл бидний харж байсан хар нүхний бүх зургууд төсөөлөл, таамаглал төдий зургууд байсан бөгөөд хоёр хар нүхний мөргөлдөөнөөс үүссэн гравитацийн долгионыг эс тооцвол хар нүх байдаг гэсэн шууд баталгаа байдаггүй байв. Харин 2019 оны 4-р сарын 10-нд Event Horizon Telescope төслийнхөн хар нүхний хамгийн анхны зургийг боловсруулснаа ил болголоо.
EHT төсөл нь 7 жил үргэлжилсэн төсөл бөгөөд олон орны 60 институт, 200 гаруй эрдэмтэн, судлаачдаас бүрдсэн төсөл юм. Event Horizon Telescope гэдэг телескопийн систем нь дэлхийн 8 газарт байрлах 8 радио телескопуудаас бүрдэх ба тухайлбал: Чилийн Атакама цөлд байрлах Atacama Large Millimeter Array радио телескоп, мөн тус газар байрлах Atacama Pathfinder Experiment радио телескоп, АНУ-ын Аризонад байрлах Heinrich Hertz Submillimeter Telescope гэдэг радио телескоп, Спаний Сиерра Невадад байрлах IRAM 30m telescope гэдэг радио телескоп, Хавайд байрлах James Clerk Maxwell Telescope гэдэг радио телескоп, мөн тус газар байрлах Submillimeter Array гэдэг радио телескоп,Мексикийн Сиерра Неград байрлах Large Millimeter Telescope гэдэг радио телескоп, Өмнөд туйлд байрлах South Pole Telescope гэдэг сансрын дэвсгэр цацрагийг бүртгэх телескоп болон радио телескопууд тус тус юм.
Радио телескоп ашигладаг учир нь оптик телескоп зөвхөн үзэгдэх гэрлийн
мужид л ажиглалт хийх боломжтой бол харин радио телескоп нь илүү өргөн мужид
ажиглалт хийх боломжтой байдаг. Мөн олон радио телескопуудыг интерферометр
үүсгэх буюу цуваа хэлбэртэй байрлуулж, бүх өгөгдлийг нэгтэх замаар ажиллах нь
телескопуудын авч буй зургийн нягтралыг үлэмж сайжруулдаг.
Эдгээр ажиглалтын төвүүд нь very-long-baseline interferometry (VLBI) буюу маш урт баазлайны интерферометр гэдэг аргачлалыг ашигладаг бөгөөд энэ аргачлалаар 8 байрлалд байгаа бүх бүлэг телескопуудыг синхронд оруулж, дэлхийн өөрийнх нь эргэлтийг ашиглан дэлхийн хэмжээтэй аварга телескоп үүсгэсэн ба ажиглах долгионы урт нь 1.3 мм. Уг аргачлал нь EHT телескопийг 20 микро-арксекундийн өнцөг нягтралтай болох боломжтой болгосон бөгөөд энэ нь Парисаас Нью-Иоркод байгаа сонинг уншиж болмоор өндөр нягтралтай гэсэн үг.
Ийм хүчирхэг телескопийн системийн ачаар маш удаан хүлээсэн хар нүхний шууд нотолгоо болсон зургийг харах боломжтой болсон. Уг зурган дээрх хар нүх нь Вирго буюу охины ордод байх аварга эллиптик галактикийн төвд байрлах супер хар нүх болох Messier 87 бөгөөд манай нарнаас 6.5 тэрбум дахин их масстай ба биднээс 55 сая гэрлийн жилийн алсад байгаа юм. Уг хар нүхний сүүдэр буюу харанхуй хэсэг нь хэмжээгээрээ манай нарны аймагтай дүйнэ.
Зургаас харахад яг л Харьцангуй ерөнхий онолын таамаглаж байсан шиг хар нүхний сүүдэр хэсэг буюу төв хэсэг нь харанхуй байгаа бөгөөд харин гэрэл гарч буй хэсэг нь хар нүхэнд татагдсан асар их хий тоосонцроос тогтох хуйлралын диск маш хурдтай эргэлдснээс болж ялгарч буй цацраг юм. Зургийн нэг хэсэг нь илүү тод нөгөө хэсэг нь бүдэг байгаа нь эргэлдэж буй хар нүхнээс үүдэн нааш цацагдсан асар хурдтай цацрагууд ийнхүү тодорч харагдаж байгаа юм.
Уг хар нүхний зургийн дата нь 5 петабайт буюу 5x1015 байт хэмжээний асар их өгөгдөл бөгөөд үүнийг интернетээр дамжуулах ямар ч боломжгүй учир хагас тонн гаруй хатуу дискэнд хуулан 2017 онд Германы Макс Планкийн Институт болон АНУ-ын Массачусетсийн Технологийн Институтэд тус тус аваачин суперкомпьютераар 2 жил гарй боловсруулан нэгтгэж, ийнхүү хар нүхний хамгийн анхны зургийг хүргэж байгаа билээ.
Ингэж Алберт Эйнштэйний Харьцангуй ерөнхий онол хоорондоо гурван жилийн
зайтай хоёр ч том туршлагыг амжилттай даван гарлаа.Хамгийн гайхалтай энэ бүхэн
тэртээ 100-аад жилийн өмнө математик тэгшитгэлээс л гарч ирсэн таамаглал,
төсөөлөл мэт зүйл байсан хэдий ч, яг үнэндээ бодит байдал болохыг бид харж
байна.
Нийтлэлийг бичсэн:
ФТХ Эгэл бөөм цөмийн физикийн салбар
Эх сурвалж:
Observation of
Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger B. P. Abbott et al.* (LIGO
Scientific Collaboration and Virgo Collaboration) (Received 21 January 2016;
published 11 February 2016)
https://eventhorizontelescope.org/
https://astronomy.com/news/2019/04/event-horizon-telescope-releases-first-ever-black-hole-image
https://en.wikipedia.org/wiki/Event_Horizon_Telescope
https://en.wikipedia.org/wiki/Innermost_stable_circular_orbit