¿Es el universo realmente infinito? ¿Qué tipo de existencia tienen los agujeros negros en el universo?
Hasta ahora, los humanos han estado explorando el universo cada vez con más frecuencia, pero el universo observable todavía tiene un alcance. En cuanto al alcance exacto del universo, actualmente no tenemos forma de saberlo y no podemos. Descartamos la posibilidad del infinito, por lo que los humanos hemos estado explorando el vasto universo. Con la mejora de la tecnología de detección, hemos descubierto la existencia de los agujeros negros. Los seres humanos siempre hemos tenido una gran curiosidad por los agujeros negros y queremos explorar qué. tipo de existencia que tienen en el universo.
Uno de los mayores misterios sobre nuestro universo es: ¿Es nuestro universo realmente infinito? El origen del universo
Esta es una cuestión que los científicos han estado discutiendo durante mucho tiempo. Primero, Newton propuso la famosa ley de la gravitación universal, pero esto no resolvió el problema del origen de nuestro universo. Más tarde, basándose en la ley de la gravitación universal, Newton creyó que todo en el universo se juntaba hacia el centro bajo la acción de la gravitación universal, y finalmente se juntaba en un punto. Creía que el universo era infinito, con un centro en todas partes. La gravedad estaba equilibrada en todas partes, por lo que el universo no convergería hacia el centro. Pero no podía explicar quién empujaba estos cuerpos celestes.
Hasta que Einstein propuso la ecuación de campo de la relatividad general, en su opinión el universo era estático y eterno, por lo que Einstein añadió una constante cosmológica a esta ecuación de campo. En otras palabras, siempre y cuando esta constante. Si toma un valor razonable, el universo puede estar en un estado estático. Sin embargo, muchos científicos de la época no estaban de acuerdo con el punto de vista de Einstein, creían que la constante cosmológica debería eliminarse y el universo debería expandirse. En el tiempo, el nacimiento del universo se originó a partir de una singularidad. Esto significa que el universo se está expandiendo con el tiempo.
Hubble logró un gran avance en este problema en la década de 1920. Gracias a su observación a largo plazo de los cuerpos celestes en la Vía Láctea, descubrió que la mayoría de los cuerpos celestes se alejan cada vez más de nosotros. Cuanto más lejos están de nosotros, más rápido es, lo que ilustra aún más que el espacio se está expandiendo, por lo que estos cuerpos celestes también se están alejando de nosotros. Esta es la primera evidencia observacional del Big Bang.
El descubrimiento de la radiación cósmica de fondo de microondas y la determinación de la abundancia de helio en la década de 1960 convencieron aún más a los científicos de la teoría del Big Bang.
Actualmente, según las observaciones del satélite Planck, sabemos que el universo nació hace aproximadamente 13.800 millones de años, y que todas las partículas materiales del universo actual se formaron dentro de los 4 minutos posteriores al Big Bang. Expansión cósmica
Se produjo una expansión violenta inmediatamente después del Big Bang A los 10^-35 segundos después del Big Bang, el universo entró en un período de inflación, y dentro de los 10^-33 segundos, el universo se expandió 2. ^100 veces a medida que el espacio se expandió, la temperatura disminuyó gradualmente. El universo continúa expandiéndose hasta el día de hoy.
En 1929, mientras observaba los corrimientos al rojo de las galaxias extragalácticas, Hubble llegó a la conclusión de que el universo se está expandiendo constantemente. Hubble también señaló: la velocidad a la que las galaxias se alejan de nosotros y su distancia. la tierra Proporcional a H, y propuso la famosa ley de Hubble: Velocidad de recesión = distancia * Constante de Hubble La constante de Hubble observada actualmente es H=67,80?0,77 km/s/Mpc, es decir, por cada millón de pársecs adicionales de distancia, La La velocidad de recesión aumenta en 67,80 kilómetros por segundo, lo que significa que la velocidad de expansión del universo ha superado la velocidad de la luz.
Según los conocimientos teóricos actuales, nuestro universo tiene un diámetro observable de 93 mil millones de años luz. Incluso si viajamos a la velocidad de la luz más rápida del universo, tardaríamos 93 mil millones de años en recorrerlo. universo y el universo observable Es un espacio esférico centrado en el observador, que incluye toda la materia actualmente observada desde la tierra. Incluye partes observables y partes no observables en todo nuestro universo. Las partes no observables no pueden ser observadas por los humanos.
En resumen, dado que la capacidad actual del ser humano para observar el universo aún es limitada, no se puede determinar el alcance no observable del universo. Por lo tanto, el tamaño del universo sigue siendo un misterio, pero sí el alcance actual. del universo observable es de 93 mil millones de años luz.
Aunque los agujeros negros han sido mencionados a menudo por la gente durante casi un siglo, y Hawking también realizó una serie de estudios sobre los agujeros negros durante su vida, pero ¿qué existen exactamente los agujeros negros? La formación de agujeros negros
La mayoría de los agujeros negros evolucionan a partir de estrellas, y el factor decisivo para que puedan convertirse en agujeros negros es la masa de las estrellas. Por lo tanto, podemos entender que los agujeros negros están formados por estrellas con. masa suficiente. Se forma por colapso gravitacional después de que la reacción de fusión nuclear se queda sin combustible y muere.
Como todos sabemos, las estrellas inicialmente contienen solo elementos de hidrógeno. Dado que los átomos de hidrógeno en su interior sufren fisión y fusión en todo momento, y la estrella es muy masiva, los procesos de fisión y fusión ocurren en su interior. La energía generada es suficiente para competir con la atracción gravitacional de la estrella y mantener la estabilidad de la estructura de la estrella. Además, debido a la fisión y la fusión, la estructura interna de los átomos de hidrógeno también cambiará, se romperá y formará otros elementos nuevos hasta la formación de hierro. La estrella colapsará.
Dado que el elemento hierro es relativamente estable y no puede participar en la fisión o fusión, sólo puede existir dentro de las estrellas. Esto provoca que el interior de las estrellas no tenga suficiente energía para competir con la atracción gravitacional. de estrellas masivas, provocando así el colapso de las estrellas, lo que resulta en una explosión de supernova, y la explosión dispersará el material en el núcleo externo. Si la masa restante es mayor que 3 veces la masa del sol, la gravedad lo colapsará nuevamente. , formando finalmente un punto con densidad infinita, que es un agujero negro.
Cuando una estrella envejece gradualmente, las reacciones termonucleares también agotan el combustible central. Además, la energía generada en el centro es menor, lo que se traduce en una fuerza insuficiente para soportar la masa de la capa exterior. Debido a la presión de la capa exterior, el núcleo comenzará a colapsar hasta que finalmente forme una estrella con un volumen infinitamente pequeño y una densidad infinita. Y una vez que su radio se reduzca a menos que el radio de Schwarzschild, la enorme gravedad hará que ni siquiera la luz pueda emitirse hacia el exterior. , cortando así todas las conexiones entre la estrella y el mundo exterior, y así nació el "agujero negro".
Einstein también afirmó en "Relatividad General" que hay un misterioso cuerpo celeste en el universo. Su gravedad y densidad son tan grandes que ni siquiera la luz puede escapar de su esclavitud. ¿Se pueden observar directamente los agujeros negros?
Los agujeros negros se diferencian de otros cuerpos celestes ordinarios. Es extremadamente difícil para nosotros observar y medir directamente los agujeros negros, por lo que sólo podemos obtener información relevante sobre los agujeros negros a través de métodos indirectos. Creo que cuando una estrella con grandes masas evoluciona hasta sus últimos años y sufre una explosión de supernova, puede colapsar en un agujero negro, y también se pueden formar algunos pequeños agujeros negros en las primeras etapas del universo.
Aunque el volumen de un pequeño agujero negro es tan grande como el de un núcleo atómico, su masa es aproximadamente la misma que la de una montaña, que puede alcanzar cientos de millones de toneladas, y la energía contenida En él equivale a 10 grandes centrales eléctricas. El famoso físico Hawking cree que incluso si el universo perece algún día en el futuro, los agujeros negros seguirán existiendo en el universo y no desaparecerán con la desaparición del universo. que el poder de los agujeros negros es muy poderoso y no puede ser controlado por nosotros, los humanos.
Aunque la masa de un agujero negro es extremadamente enorme, su volumen es muy pequeño y su densidad es asombrosamente alta, con decenas de miles de millones de toneladas o más por centímetro cúbico, por lo que el campo gravitacional que genera es Extremadamente poderoso. En cuanto a cualquier materia que entre en un agujero negro, será tragada. Todos sabemos que la velocidad de la luz es la velocidad más extrema del universo, pero frente a un agujero negro, la velocidad de la luz solo puede hacerlo. Se puede considerar como una "velocidad de tortuga". Los astrónomos han afirmado que casi ningún fotón puede escapar a la atracción y persecución de un agujero negro. Desde esta perspectiva, podemos ver que un agujero negro sólo absorbe luz pero no la refleja.
Aunque los agujeros negros son como un misterio para los humanos y nadie ha demostrado su existencia a simple vista, los astrónomos han descubierto que la poderosa atracción de los agujeros negros afectará a los cuerpos celestes cercanos a ellos, es decir. que estos cuerpos celestes emitirán rayos X o rayos X cuando sean atraídos y tragados por los agujeros negros. Por lo tanto, los científicos pueden detectar rastros de agujeros negros en el universo observando estos rayos.