ब्लैक होल कैसे बनते हैं और वे ब्रह्मांड की सबसे चरम वस्तुएं क्यों हैं

एक ब्लैक होल अंतरिक्ष का एक क्षेत्र है जहां गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत होता है कि कुछ भी, यहां तक कि प्रकाश भी, एक बार घटना क्षितिज नामक सीमा को पार करने के बाद नहीं बच सकता, NASA के अनुसार। यह एक एकल विशेषता — अंतरिक्ष में एक तरफा सतह — वह है जो इन वस्तुओं को उनके दृश्यमान आकार के बजाय भौतिकी में सबसे चरम वातावरण बनाती है।

एक ब्लैक होल कैसे बनता है

सबसे अच्छी तरह समझा जाने वाला मार्ग तारकीय पतन है। NASA बताता है कि सूर्य के द्रव्यमान से लगभग 20 गुना अधिक वाले तारे अंततः अपने परमाणु ईंधन को समाप्त कर देते हैं; कोर तब अंदर की ओर पतन करता है जबकि बाहरी परतों को सुपरनोवा विस्फोट में उड़ा दिया जाता है। यदि कुचला हुआ कोर जो बना हुआ है अभी भी लगभग तीन सौर द्रव्यमान से अधिक रखता है, तो NASA कहता है कि कोई भी ज्ञात बल उस कोर को ब्लैक होल में पतन होने से रोक नहीं सकता।

ESA एक ही तंत्र का वर्णन करता है: एक बार जब एक तारकीय कोर उस द्रव्यमान सीमा के ऊपर पर्याप्त छोटी मात्रा में संपीड़ित होता है, तो इसका अपना गुरुत्वाकर्षण हर दूसरे भौतिक बल को हरा देता है, और वस्तु तब तक सिकुड़ती रहती है जब तक कि प्रकाश इससे बच न सके। ब्लैक होल बाद में आसपास की गैस को खींचकर और बढ़ सकते हैं, एक प्रक्रिया जिसे संचय कहा जाता है, NASA के अनुसार। ESA नोट करता है कि संचय अकेले यह समझाने के लिए संघर्ष करता है कि कुछ अतिविशाल ब्लैक होल ब्रह्मांड के इतिहास में कैसे इतने बड़े हो गए, जो एक संभावित लापता कड़ी के रूप में मध्यवर्ती-द्रव्यमान ब्लैक होल का अध्ययन करने का कारण है।

एक अलग, कम सुनिश्चित विचार ब्रह्मांड के सबसे पहले क्षणों से संबंधित है। कुछ सिद्धांत प्रस्तावित करते हैं कि प्राथमिक ब्लैक होल बिग बैंग के तुरंत बाद चरम स्थितियों से सीधे बन सकते थे, बिना किसी तारे के। ESA कहता है कि इसका Euclid मिशन परीक्षण करने में मदद दे सकता है कि क्या ऐसी वस्तुएं मौजूद हैं और क्या वे ब्रह्मांड के अंधकार पदार्थ में से कुछ के लिए जिम्मेदार हो सकती हैं।

चार वर्ग, द्रव्यमान द्वारा परिभाषित

NASA और ESA ब्लैक होल को मुख्य रूप से उनमें कितना द्रव्यमान होता है इसके आधार पर श्रेणियों में बांटते हैं, क्योंकि द्रव्यमान आकार, गुरुत्वाकर्षण की शक्ति और गठन मार्ग निर्धारित करता है।

वह क्या उन्हें चरम बनाता है

घटना क्षितिज वह विशेषता है जो ब्लैक होल को अलग करती है। NASA इसे उस बिंदु के रूप में वर्णित करता है जहां वस्तु को छोड़ने के लिए आवश्यक पलायन वेग प्रकाश की गति से अधिक होता है, इसलिए कुछ भी — प्रकाश सहित — इस सीमा के पार वापस बाहर नहीं जा सकता। क्योंकि कोई प्रकाश नहीं निकलता, ब्लैक होल स्वयं कोई प्रकाश उत्सर्जित नहीं करते; जो खगोल विज्ञानी पता लगाते हैं वह इस सीमा के ठीक बाहर पदार्थ की चमक है।

यह चमक संचय डिस्क से आती है, पास के तारों या गैस के बादलों से खींचा गया पदार्थ जो अंदर की ओर सर्पिल करता है और घटना क्षितिज के करीब पहुंचने पर गर्म हो जाता है, NASA के ब्लैक होल शरीर विज्ञान के विवरण के अनुसार। सक्रिय रूप से खिलाने वाले अतिविशाल ब्लैक होल के चारों ओर, इस क्षेत्र — कोरोना कहा जाता है — लगभग एक अरब डिग्री के तापमान तक पहुंचता है और उच्च-ऊर्जा एक्स-रे का उत्पादन करता है, कणें प्रकाश की गति के करीब वेग पर चलती हैं।

बिल्कुल केंद्र में, सामान्य सापेक्षता एक विलक्षणता की भविष्यवाणी करती है, एक बिंदु जहां पदार्थ अनंत घनत्व में संपीड़ित होता है, NASA के अनुसार। इसे घटना क्षितिज के पास गिरने वाली किसी चीज के लिए अंतिम गंतव्य के रूप में वर्णित किया जाता है, हालांकि भौतिकविद नोट करते हैं कि यह वह जगह है जहां गुरुत्वाकर्षण के वर्तमान सिद्धांत टूट जाते हैं बजाय वास्तव में वहां क्या होता है इसका पूरी तरह परीक्षणकृत विवरण देने के।

सीधे एक ब्लैक होल को देखना

क्योंकि ब्लैक होल स्वयं कोई प्रकाश उत्सर्जित नहीं करते, खगोल विज्ञानी सीधे उनकी तस्वीर नहीं ले सकते — वे वह छाया चित्रित करते हैं जो एक ब्लैक होल अपने चारों ओर चमकती गैस पर डालता है। Event Horizon Telescope (EHT), रेडियो वेधशालाओं का एक वैश्विक नेटवर्क जो बहुत लंबी आधार रेखा हस्तक्षेप कहे जाने वाली तकनीक के माध्यम से जुड़ा हुआ है, ने 2019 में अतिविशाल ब्लैक होल M87* की पहली ऐसी तस्वीर और 2022 में Sagittarius A* की, Milky Way के अपने केंद्रीय ब्लैक होल की, European Southern Observatory (ESO) के अनुसार, EHT सहयोग में एक भागीदार।

ESO बताता है कि Sagittarius A* का द्रव्यमान सूर्य का लगभग 4 मिलियन गुना है और Earth से लगभग 27,000 प्रकाश-वर्ष दूर स्थित है, फिर भी हमारे दृष्टिकोण से ESO इसे ऐसे वर्णित करता है जैसे यह Moon की सतह पर रखे एक डोनट जितना बड़ा दिखाई दे। NASA अलग से रिपोर्ट करता है कि M87*, जिसकी 2019 में EHT द्वारा तस्वीर खींची गई, 6 अरब से अधिक सौर द्रव्यमान रखता है, एक घटना क्षितिज के साथ जो NASA कहता है कि सौर मंडल के ग्रहों से अच्छी तरह आगे तक पहुंचेगा।

ESO नोट करता है कि ऐसी छवियां वैज्ञानिकों को एक ब्लैक होल की सीमा पर स्पेसटाइम के व्यवहार की सीधे जांच करने देती हैं, सामान्य सापेक्षता को सबसे चरम गुरुत्वाकर्षण स्थितियों में परीक्षण करने का एक तरीका जो अवलोकन के लिए उपलब्ध है।