एक ब्लैक होल अंतरिक्ष का वह क्षेत्र है जहां गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत है कि कोई भी चीज, यहां तक कि प्रकाश भी, एक बार जब यह घटना क्षितिज को पार करता है तो बच नहीं सकता। अधिकांश तब बनते हैं जब एक विशाल तारा अपना परमाणु ईंधन खत्म कर लेता है और इसका मूल ढह जाता है; अति विशाल संस्करण अरबों वर्षों में आकाशगंगा के केंद्रों में बढ़ते हैं। प्रत्यक्ष छवियों और गुरुत्वाकर्षण तरंग पहचान ने उनके अस्तित्व की पुष्टि की है और आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता का परीक्षण किया है।
यह संस्करण मूल पाठ (English) का मशीनी अनुवाद है। मूल पाठ पढ़ें
नासा की परिभाषा के अनुसार, एक ब्लैक होल अंतरिक्ष का वह क्षेत्र है जहां गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत है कि प्रकाश सहित कोई भी चीज उस समय बच नहीं सकती जब यह घटना क्षितिज नामक सीमा को पार करती है। चूंकि कोई प्रकाश बाहर नहीं निकलता, ब्लैक होल को स्वयं सीधे नहीं देखा जा सकता; उनकी उपस्थिति निकटवर्ती पदार्थ पर उनके गुरुत्वाकर्षण प्रभावों से अनुमान लगाई जाती है और, 2019 के बाद से, उनके चारों ओर चमकते हुए पदार्थ की सीधी छवियों से।
एक ब्लैक होल कैसे बनता है
नासा के अनुसार, एक तारा अपने मूल में परमाणु संलयन के माध्यम से ऊर्जा उत्पन्न करता है, और इस ऊर्जा से बाहर की ओर का दबाव तारे के स्वयं के गुरुत्वाकर्षण के अंदर की ओर खिंचाव को संतुलित करता है। जब सूर्य से 20 गुना अधिक द्रव्यमान वाला तारा अपना परमाणु ईंधन समाप्त कर लेता है, तो वह संतुलन टूट जाता है। मूल अपने स्वयं के वजन के तहत ढह जाता है, एक सुपरनोवा विस्फोट को ट्रिगर करता है जो तारे की बाहरी परतों को उड़ाता है। यदि बचा हुआ मूल लगभग तीन सौर द्रव्यमान से अधिक है, तो नासा कहता है कि यह एक तारकीय-द्रव्यमान ब्लैक होल में ढहता रहता है।
हर ढहने वाला तारा ब्लैक होल नहीं बनाता। नासा के तारकीय विकास के विवरण के अनुसार, लगभग तीन सौर द्रव्यमान से कम मूल आमतौर पर एक न्यूट्रॉन तारा बन जाता है। एक बार ब्लैक होल मौजूद होने के बाद, यह गैस, धूल, और यहां तक कि अन्य तारों या ब्लैक होल को अपनी ओर खींच सकता है जो बहुत करीब आ जाते हैं।
तीन मुख्य प्रकार
नासा ब्लैक होल को द्रव्यमान के आधार पर तीन व्यापक श्रेणियों में वर्गीकृत करता है। तारकीय-द्रव्यमान ब्लैक होल, लगभग तीन से कई दर्जन सौर द्रव्यमान तक, मिल्की वे में बिखरे हुए हैं और ढहते हुए विशाल तारों से बनते हैं। मध्यवर्ती-द्रव्यमान ब्लैक होल, लगभग 100 से 10,000 से अधिक सौर द्रव्यमान के साथ, दुर्लभ हैं और पुष्टि करना कठिन है; नासा 2019 में पहचाने गए सबसे ठोस उदाहरणों में से एक का हवाला देता है। अति विशाल ब्लैक होल, 100,000 से अरबों सौर द्रव्यमान के साथ, अधिकांश बड़ी आकाशगंगाओं के केंद्र में स्थित हैं, जिनमें मिल्की वे भी शामिल है।
द्रव्यमान के आधार पर ब्लैक होल के प्रकार (नासा)
प्रकार
विशिष्ट द्रव्यमान
स्थान
तारकीय-द्रव्यमान
3 से दर्जन सौर द्रव्यमान
पूरी मिल्की वे में
मध्यवर्ती-द्रव्यमान
100 से 10,000+ सौर द्रव्यमान
दुर्लभ; पुष्टि किए गए उदाहरण सीमित
अति विशाल
100,000 से अरबों सौर द्रव्यमान
बड़ी आकाशगंगाओं के केंद्र
अदृश्य को दिखना: प्रत्यक्ष छवियां
क्योंकि प्रकाश एक ब्लैक होल से बाहर नहीं निकल सकता, खगोलविद वस्तु की तस्वीर नहीं ले सकते। इसके बजाय, इवेंट होराइजन टेलीस्कोप (EHT) — रेडियो टेलीस्कोप का एक वैश्विक नेटवर्क जो अमेरिकी राष्ट्रीय विज्ञान संस्थान (NSF) के अनुसार एक पृथ्वी-आकार के उपकरण के रूप में कार्य करता है — एक ब्लैक होल के चारों ओर चमकती गैस की छवि लेता है जो इसके घटना क्षितिज के ठीक बाहर परिक्रमा करती है। 10 अप्रैल 2019 को, EHT सहयोग ने पहली ऐसी छवि जारी की, आकाशगंगा M87 के केंद्र में अति विशाल ब्लैक होल की, जो पृथ्वी से लगभग 55 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर है और NSF सारांश के अनुसार लगभग 6.5 अरब सौर द्रव्यमान पर मापा गया।
12 मई 2022 को, EHT सहयोग ने दूसरी छवि जारी की, इस बार Sagittarius A* की, जो हमारी अपनी मिल्की वे के केंद्र में अति विशाल ब्लैक होल है। NSF इसे उस वस्तु का पहला प्रत्यक्ष दृश्य साक्ष्य मानता है, जिसका द्रव्यमान NSF लगभग सूर्य के द्रव्यमान का 4 मिलियन गुना देता है। cosmoquest.org पर निष्कर्षों का सारांश इसी तरह इसके द्रव्यमान को लगभग चार मिलियन सौर द्रव्यमान और पृथ्वी से इसक�� दूरी को लगभग 27,000 प्रकाश वर्ष बताता है। दोनों छवियां एक ही हस्ताक्षर दिखाती हैं: एक अंधेरा केंद्रीय छाया अत्यधिक गर्म परिक्रमा करती गैस से चमकदार, लेंस प्रकाश से घिरी हुई।
स्पेसटाइम में लहरें: गुरुत्वाकर्षण तरंगें
साक्ष्य की एक अलग पंक्ति गुरुत्वाकर्षण तरंगों से आती है — स्पेसटाइम में लहरें जो अल्बर्ट आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा 1915 में भविष्यवाणी की गई थीं। 14 सितंबर 2015 को, जुड़वां लेजर इंटरफेरोमीटर गुरुत्वाकर्षण-तरंग वेधशाला (LIGO) डिटेक्टर हैनफोर्ड, वाशिंगटन, और लिविंगस्टन, लुइसियाना में, एक संकेत पंजीकृत किया गया जिसे GW150914 नामित किया गया, LIGO विज्ञान सारांश के अनुसार। संकेत दो ब्लैक होल के विलय से आया, जिनके द्रव्यमान क्रमशः लगभग 36 और 29 गुना सूर्य के द्रव्यमान थे, जो लगभग 62 सौर द्रव्यमान के एक एकल ब्लैक होल में मिल गए। लापता तीन सौर द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण-तरंग ऊर्जा के रूप में विकीर्ण हुई, LIGO कहता है, एक ईवेंट से जो एक अरब प्रकाश वर्ष से अधिक दूर था।
LIGO रिपोर्ट करता है कि पहचान पांच सिग्मा से अधिक सांख्यिकीय महत्व तक पहुंची, जिसका अर्थ है कि उस ताकत का एक झूठा अलर्ट तुलनीय डेटा के लगभग 200,000 वर्षों में केवल एक बार होने की उम्मीद होगी। देखी गई तरंग सामान्य सापेक्षता के भविष्यवाणियों से मेल खाती है, जिससे भौतिकविद् ब्लैक होल का अध्ययन करने का एक नया तरीका देते हैं जो प्रकाश पर निर्भर नहीं करता है।
ब्लैक होल ब्रह्मांड के बारे में क्या प्रकट करते हैं
ब्लैक होल एनाटॉमी के नासा के विवरण में तीन मुख्य क्षेत्रों की पहचान की गई है: घटना क्षितिज, कोई वापसी का बिंदु जहां पलायन वेग प्रकाश की गति से अधिक है; वर्धन डिस्क, सर्पिल पदार्थ जिसका विकिरण खगोलविद को अन्यथा अदृश्य ब्लैक होल का पता लगाने देता है; और मूल में विलक्षणता, जहां पदार्थ चरम घनत्व तक संपीड़ित होता है और वर्तमान भौतिकी, सामान्य सापेक्षता सहित, टूटने के लिए अपेक्षित है। नासा नोट करता है यह वह जगह है जहां क्वांटम प्रभाव महत्वपूर्ण माने जाते हैं, अर्थ है ब्लैक होल सीमांत हैं जहां सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी को अंततः मिलना चाहिए।
क्योंकि वे प्रकाश को मोड़ते हैं, समय को विकृत करते हैं, और आकाशगंगाओं की संरचना को एंकर करते हैं, ब्लैक होल प्राकृतिक प्रयोगशालाओं के रूप में कार्य करते हैं। प्रत्यक्ष इमेजिंग से अवलोकन और गुरुत्वाकर्षण-तरंग डिटेक्टरों से वैज्ञानिकों को दो स्वतंत्र तरीके देते हैं यह परीक्षण करने के लिए कि क्या गुरुत्वाकर्षण व्यवहार करता है जैसा कि आइंस्टीन का सिद्धांत ब्रह्मांड में ज्ञात सबसे चरम परिस्थितियों में भविष्यवाणी करता है।
LIGO ने अनुमान लगाया कि ब्लैक होल विलय के अंतिम क्षणों के दौरान गुरुत्वाकर्षण-तरंग शक्ति की चोटी अवलोकनीय ब्रह्मांड में सभी तारों और आकाशगंगाओं की संयुक्त प्रकाश शक्ति से दस गुना अधिक थी।
— LIGO विज्ञान सारांश, GW150914
प्रश्न
ब्लैक होल बनाने के लिए न्यूनतम द्रव्यमान क्या है?
नासा कहता है कि एक ढहते हुए तारकीय मूल को ब्लैक होल बनने के लिए लगभग तीन सौर द्रव्यमान से अधिक होना चाहिए; इस सीमा से कम आमतौर पर एक न्यूट्रॉन तारा बन जाता है।
क्या कभी ब्लैक होल की तस्वीर खींची गई है?
सीधे नहीं, क्योंकि प्रकाश इससे बाहर नहीं निकल सकता। इवेंट होराइजन टेलीस्कोप ने दो अति विशाल ब्लैक होल के चारों ओर चमकती गैस की छवि ली है: M87* 2019 में और Sagittarius A* 2022 में, NSF के अनुसार।
मिल्की वे के केंद्र में ब्लैक होल कितनी दूर है?
Sagittarius A* पृथ्वी से लगभग 27,000 प्रकाश वर्ष दूर है और इसका द्रव्यमान लगभग 4 मिलियन सूर्य है, EHT की 2022 छवि के बाद से रिपोर्ट किए गए आंकड़ों के आधार पर।
गुरुत्वाकर्षण तरंगें वैज्ञानिकों को ब्लैक होल का अध्ययन करने में कैसे मदद करती हैं?
विलय होने वाले ब्लैक होल स्पेसटाइम में लहरें पैदा करते हैं जिन्हें LIGO जैसे डिटेक्टर पंजीकृत कर सकते हैं यद्यपि कोई प्रकाश शामिल नहीं है; LIGO की पहली पहचान, GW150914 सितंबर 2015 में, दो ब्लैक होल के विलय की पुष्टि की जो एक अरब प्रकाश वर्ष से अधिक दूर स्थित थे।
तारकीय-द्रव्यमान और अति विशाल ब्लैक होल के बीच क्या अंतर है?
नासा के अनुसार, तारकीय-द्रव्यमान ब्लैक होल एकल ढहते हुए तारों से बनते हैं और कुछ से दर्जन सौर द्रव्यमान तक वजन में होते हैं, जबकि अति विशाल ब्लैक होल आकाशगंगा के केंद्रों में बैठे होते हैं और 100,000 से अरबों सौर द्रव्यमान तक फैले होते हैं।
शुरुआती लोग बिना किसी उपकरण के रात के आसमान को देखना शुरू कर सकते हैं: अपनी आंखों को कम से कम 15-20 मिनट तक अंधकार में समायोजित होने दें, ग्रहों को तारों से उनकी स्थिर (गैर-टिमटिमाती) प्रकाश द्वारा बताना सीखें, और कोई भी उपकरण खरीदने से पहले एक तारा चार्ट या ऐप का उपयोग करें। दूरबीन, न कि दूरदर्शी, अनुशंसित पहली अपग्रेड है, NASA और EarthSky के अनुसार।
रेडियो दूरबीन बहुत कमजोर रेडियो तरंगों को बड़ी डिशों या एंटीना के नेटवर्क से एकत्र करती हैं, फिर संकेतों को बढ़ाती और संयोजित करती हैं—कभी-कभी परमाणु घड़ी की समय सटीकता के साथ महाद्वीपों में उपकरणों को जोड़ती हैं—सामान्य दूरबीन से अदृश्य विवरण प्रकट करने के लिए। इस दृष्टिकोण ने एक ब्लैक होल की पहली तस्वीर दी है, एक ही डिश के साथ एक हजार से अधिक पल्सारों की खोज की है, और सैकड़ों विभाजित-सेकंड तेज रेडियो फटनों को पकड़ा है।
तारे तब बनते हैं जब गुरुत्वाकर्षण ठंडी गैस और धूल के बादलों को दबाता है जब तक कि एक कोर लगभग 10 मिलियन केल्विन तक नहीं पहुंचता, जो हाइड्रोजन संलयन को प्रज्वलित करने के लिए काफी गर्म है। वहां से, एक तारे का द्रव्यमान हर चीज को निर्धारित करता है: यह कितने समय तक चमकता है, यह कैसे मर जाता है, और यह एक सफेद बौना, एक न्यूट्रॉन तारा, या एक ब्लैक होल को छोड़ता है या नहीं।
रॉकेट एक दिशा में निकास को बाहर निकालकर चलते हैं ताकि वाहन दूसरी दिशा में धकेला जाए, न्यूटन के गति के तीसरे नियम के तहत। थ्रस्ट इस बात पर निर्भर करता है कि प्रति सेकंड कितने निकास द्रव्यमान बाहर निकलते हैं और यह नोजल से कितनी तेजी से निकलते हैं, जबकि कक्षा में रहना आगे की गति को गुरुत्वाकर्षण के खिंचाव के विरुद्ध संतुलित करने पर निर्भर करता है। बहु-चरण डिज़ाइन और, कुछ मिशनों के लिए, विद्युत प्रणोदन को अंतरिक्ष उड़ान के लिए आवश्यक भारी मात्रा में ईंधन को प्रबंधित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
