अंतरिक्ष · लेख
ब्लैक होल की व्याख्या: वे कैसे बनते हैं, वे कैसे दिखते हैं, और उनके अस्तित्व का प्रमाण
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संक्षेप में
ब्लैक होल अंतरिक्ष का वह क्षेत्र है जहां गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत है कि कोई भी चीज़, यहाँ तक कि प्रकाश भी, एक बार घटना क्षितिज को पार करने के बाद नहीं बच सकती। अधिकांश ब्लैक होल विशाल मरते हुए तारों के पतन से बनते हैं, जबकि सबसे बड़े, सुपरमेसिव ब्लैक होल्स की उत्पत्ति अभी भी ख़राब तरीके से समझी जाती है, NASA के अनुसार। उनके अस्तित्व की पुष्टि 2015 में गुरुत्वाकर्षण-तरंग का पता लगने और 2019 में सीधी छवि दोनों से हुई है।
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ब्लैक होल अंतरिक्ष के वह क्षेत्र हैं जहां गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत है कि एक निश्चित सीमा से आगे, प्रकाश भी नहीं बच सकता। यह सीमा घटना क्षितिज कहलाती है, और NASA इसे उस बिंदु के रूप में वर्णित करता है जहां बचने के लिए आवश्यक गति प्रकाश की गति से अधिक होती है।
ब्लैक होल कैसे बनते हैं
सबसे आम मार्ग एक विशाल तारे की मृत्यु है। NASA के अनुसार, 20 से अधिक सौर द्रव्यमान वाला एक तारा जब अपने कोर में परमाणु ईंधन समाप्त कर देता है, अपने स्वयं के वजन के तहत पतन कर जाता है। एक बार जब पतित कोर लगभग तीन सौर द्रव्यमान से अधिक हो जाता है, कोई ज्ञात बल पतन को रोक नहीं सकता, और एक ब्लैक होल बनता है।
सुपरमेसिव ब्लैक होल, जो बड़ी आकाशगंगाओं के केंद्रों में बैठते हैं और 100,000 से लेकर अरबों सौर द्रव्यमान का वजन रखते हैं, केवल तारकीय पतन के माध्यम से समझाना मुश्किल है। NASA बताता है कि सुपरमेसिव ब्लैक होल्स की उत्पत्ति ख़राब तरीके से समझी जाती है, भले ही यह ज्ञात है कि वे आकाशगंगा के जीवन के शुरुआती दिनों से अस्तित्व में हैं।
ब्लैक होल भी बनने के बाद बढ़ते हैं, अपने चारों ओर से गैस और धूल को खींचकर एक प्रक्रिया के माध्यम से जिसे accretion कहते हैं, और दूसरे ब्लैक होल्स के साथ विलय करके।
एक ब्लैक होल की संरचना
NASA के ब्लैक होल की शारीरिक रचना के विवरण में कई विशिष्ट भाग हैं। विलक्षणता केंद्र में सैद्धांतिक बिंदु है जहां, सामान्य सापेक्षता के अनुसार, पदार्थ अनंत घनत्व में कुचला जाता है। इसके चारों ओर घटना क्षितिज है, जो कोई वापसी का बिंदु है।
और भी दूर, गिरती हुई गैस और धूल एक accretion डिस्क बनाती है, एक घूमता हुआ ढांचा जो अंदर की ओर सर्पिल होते हुए गर्म हो जाता है, जो इसे ब्लैक होल्स का पता लगाने के मुख्य तरीकों में से एक बनाता है। ब्लैक होल के पास, प्रकाश बचने से पहले कई बार कक्षा में रह सकता है, एक पतली, विकृत वलय बनाता है जिसे फोटॉन क्षेत्र कहा जाता है। कुछ ब्लैक होल डिस्क के ऊपर एक अरब-डिग्री कोरोना भी उत्पन्न करते हैं, और कणों की जोड़ी जो प्रकाश की गति के करीब बाहर की ओर निकलती है, सुपरमेसिव ब्लैक होल्स से जेट सैकड़ों हजार प्रकाश-वर्ष तक फैलते हैं, NASA के अनुसार।
ब्लैक होल के प्रकार
खगोलविद ब्लैक होल्स को द्रव्यमान द्वारा वर्गीकृत करते हैं। तारकीय-द्रव्यमान ब्लैक होल लगभग तीन से दर्जन सौर द्रव्यमान तक होते हैं और Milky Way जैसी आकाशगंगाओं में बिखरे हुए होते हैं। सुपरमेसिव ब्लैक होल बड़ी आकाशगंगाओं के केंद्रों को रोकते हैं और 100,000 से लेकर अरबों सौर द्रव्यमान का वजन रखते हैं; Messier 87 आकाशगंगा के दिल में वह 6 अरब से अधिक सौर द्रव्यमान का वजन रखता है, NASA बताता है। मध्यवर्ती-द्रव्यमान ब्लैक होल, 100 से 10,000 से अधिक सौर द्रव्यमान की सीमा में, कुछ पुष्ट उदाहरण हैं; NASA 2019 के विलय घटना GW190521 को कहता है, जिसने 142 सौर द्रव्यमान का ब्लैक होल बनाया, इस श्रेणी का अब तक सबसे सम्मोहक उदाहरण।
| प्रकार | विशिष्ट द्रव्यमान रेंज | उदाहरण |
|---|---|---|
| तारकीय-द्रव्यमान | लगभग 3 से दर्जन सौर द्रव्यमान तक | Milky Way भर में बिखरे हुए |
| मध्यवर्ती-द्रव्यमान | 100 से 10,000 से अधिक सौर द्रव्यमान तक | विलय उत्पाद GW190521 (142 सौर द्रव्यमान) |
| सुपरमेसिव | 100,000 से अरबों सौर द्रव्यमान तक | M87* (6 अरब से अधिक सौर द्रव्यमान) |
वैज्ञानिकों ने ब्लैक होल्स को कैसे सिद्ध किया
ब्लैक होल की सीधी छवियां सामान्य अर्थ में असंभव हैं, क्योंकि घटना क्षितिज के अंदर से कोई प्रकाश निकलता नहीं है। इसके बजाय, शोधकर्ता अप्रत्यक्ष प्रभाव खोजते हैं, और पिछले दशक में दो ऐतिहासिक परिणाम ब्लैक होल्स को एक सैद्धांतिक भविष्यवाणी से एक देखा गया वास्तविकता में बदल गए।
पहला 14 सितंबर, 2015 को आया जब संयुक्त राज्य में दोहरे Advanced LIGO डिटेक्टरों ने एक गुरुत्वाकर्षण-तरंग सिग्नल उठाया, बाद में GW150914 नाम दिया गया, Physics World की खोज रिपोर्ट के अनुसार। सिग्नल दो ब्लैक होल्स से आया, 36 और 29 बार सूर्य के द्रव्यमान के साथ, एक एकल घूमते हुए ब्लैक होल में विलय करते हुए 62 सौर द्रव्यमान का, लगभग 1.3 अरब प्रकाश-वर्ष दूर। अंतर, 3 सौर द्रव्यमान के बराबर, गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में विकीर्ण किया गया था। पता लगाव 5.1 सिग्मा से ऊपर सांख्यिकीय महत्व पर मापा गया और पुष्ट किया गया, अन्य बातों के अलावा, कि गुरुत्वाकर्षण तरंगें प्रकाश की गति पर यात्रा करती हैं, जैसा कि आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता द्वारा भविष्यवाणी की गई थी।
दूसरा ऐतिहासिक घटना 10 अप्रैल, 2019 को आई जब Event Horizon Telescope सहयोग ने पहली बार ब्लैक होल की परछाई की छवि जारी की, जैसा कि MIT News द्वारा रिपोर्ट किया गया। लक्ष्य M87 के केंद्र में सुपरमेसिव ब्लैक होल था, पृथ्वी से 55 लाख प्रकाश-वर्ष दूर, 6.5 अरब सूर्यों का द्रव्यमान और लगभग 40 अरब किलोमीटर का घटना क्षितिज। आठ जमीन-आधारित रेडियो टेलीस्क��प, हवाई और एरिजोना से मेक्सिको, स्पेन, चिली और अंटार्कटिका तक, एक एकल आभासी साधन के रूप में काम करते थे छवि को पकड़ने के लिए, जो एक चमकदार वलय दिखाता है एक अंधेरे केंद्रीय "छाया" को घेरते हुए।
यह छाया, गुरुत्वाकर्षण बंकन और घटना क्षितिज द्वारा प्रकाश की कब्जा के कारण, इन आकर्षक वस्तुओं की प्रकृति के बारे में बहुत कुछ प्रकट करती है।
200 से अधिक शोधकर्ता 13 भागीदार संस्थानों से 2019 के परिणाम में योगदान दिए, MIT News के अनुसार, और देखी गई छाया सामान्य सापेक्षता से भविष्यवाणियों से मेल खाती थी।
आसपास के अंतरिक्ष पर गुरुत्वाकर्षण प्रभाव
ब्लैक होल के करीब, गिरता हुआ पदार्थ accretion डिस्क में सर्पिल करता है, जिसे NASA एक "गर्म, चमकदार, तेजी से घूमती डिस्क" के रूप में वर्णित करता है — यह ब्लैक होल्स का पता लगाने के मुख्य तरीकों में से एक है भले ही ब्लैक होल स्वयं कोई प्रकाश उत्सर्जित नहीं करता। यही गुरुत्वाकर्षण प्रभाव पास से गुजरने वाले प्रकाश के मार्ग को बांकता है, जो EHT छवियों में सरल अंधेरे वृत्त के बजाय चमकदार वलय पैदा करता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्रश्न
- क्या कोई ब्लैक होल से बच सकता है?
- नहीं। NASA घटना क्षितिज को उस सीमा के रूप में परिभाषित करता है जिसके आगे बचने का वेग प्रकाश की गति से अधिक है, जिसका अर्थ है कि कुछ भी नहीं, प्रकाश सहित, एक बार उस बिंदु को पार करने के बाद बच सकता है।
- ब्लैक होल कैसे बनते हैं?
- तारकीय-द्रव्यमान ब्लैक होल तब बनते हैं जब 20 से अधिक सौर द्रव्यमान वाला एक तारा अपना परमाणु ईंधन समाप्त कर लेता है और इसका कोर, यदि लगभग तीन सौर द्रव्यमान से अधिक हो, अपनी गुरुत्वाकर्षण के तहत पतन कर जाता है, NASA के अनुसार। सुपरमेसिव ब्लैक होल्स की उत्पत्ति कम स्पष्ट है; NASA बताता है कि यह ख़राब तरीके से समझी जाती है, भले ही यह ज्ञात है कि ये वस्तुएं आकाशगंगा के जीवन के शुरुआती दिनों से अस्तित्व में हैं।
- क्या कभी ब्लैक होल की फोटोग्राफी की गई है?
- अप्रैल 2019 में Event Horizon Telescope सहयोग ने पहली छवि जारी की जो ब्लैक होल की परछाई और चारों ओर चमकती गैस की वलय दिखाती है, M87 आकाशगंगा के केंद्र में सुपरमेसिव ब्लैक होल के लिए, जैसा कि MIT News द्वारा रिपोर्ट किया गया था।
- ब्लैक होल्स के विलय का पहला सीधा साक्ष्य क्या था?
- 14 सितंबर, 2015 को, LIGO ने दो ब्लैक होल्स से, 36 और 29 सौर द्रव्यमान के साथ, 62-सौर-द्रव्यमान ब्लैक होल में विलय करते हुए गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया, लगभग 1.3 अरब प्रकाश-वर्ष दूर, Physics World की खोज कवरेज के अनुसार।
- सबसे बड़ी ज्ञात ब्लैक होल श्रेणी कितनी बड़ी है?
- सुपरमेसिव ब्लैक होल लगभग 100,000 से अरबों सौर द्रव्यमान तक होते हैं और बड़ी आकाशगंगाओं के केंद्रों में बैठते हैं; M87 में वह 6 अरब से अधिक सौर द्रव्यमान का वजन रखता है, NASA के अनुसार।
स्रोत
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