Co jest w centrum Drogi Mlecznej? W tym artykule jest powiedziane, że supermasywna czarna dziura leży w centrum galaktyki Drogi Mlecznej.

W jego centrum, otoczonym przez 200-400 miliardów gwiazd i niewykrywalnym dla ludzkiego oka oraz przez bezpośrednie pomiary, leży supermasywna czarna dziura zwana Strzelcem A * lub w skrócie Sgr A *. Droga Mleczna ma kształt spirali i obraca się wokół jej środka, a długie zwijające się ramiona otaczają lekko wybrzuszony dysk. Słońce i Ziemia znajdują się na jednym z tych ramion blisko centrum. Naukowcy szacują, że centrum galaktyki i Sgr A * znajdują się w odległości około 25 000 do 28 000 lat świetlnych od nas. Cała galaktyka ma średnicę około 100 000 lat świetlnych.

Obracamy się wokół centrum co 250 milionów lat, prawdopodobnie obracamy się z powodu BH.

Kiedy czarna dziura umiera w naszej galaktyce, czy zostaniemy wyrzuceni z obracającej się orbity?

Oczekuje się, że kształt galaktyki zmieni się, prawda? Będzie to jakiś nieregularny kształt, a nie kulisty?

Przypuszczalnie obracamy się ze względu na BH.

Nie. Galaktyka jest utrzymywana w jednym kawałku z powodu swojej całkowitej grawitacji. Czarna dziura to tylko niewielka część tego. Zasadniczo BH nie ma znaczenia.

Kiedy czarna dziura umiera w naszej galaktyce

BH będzie prawdopodobnie ostatnią rzeczą pozostającą z naszej galaktyki na końcu. I nawet wtedy odparowanie zajmie niewiarygodnie dużo czasu. Parowanie BH dla bardzo dużych BH jest zasadniczo najwolniejszym procesem, jaki można sobie wyobrazić.

Czy będzie jakiś nieregularny kształt, nie kulisty?

Galaktyka nie jest sferyczna. Jego kształt przypomina raczej okrągły dysk (z pewnymi nieregularnościami i niektórymi funkcjami, takimi jak ramiona itp.).

Odpowiedź: niewiele

Centralna czarna dziura (BH) Drogi Mlecznej ma masę około 5 milionów słońc, podczas gdy galaktyka masuje 100 miliardów do biliona słońc. W związku z tym centralny BH jest praktycznie nieistotny dla dynamiki orbit gwiezdnych, z wyjątkiem bardzo blisko centrum.

Ale co masz na myśli mówiąc, że „czarna dziura umiera”? Masz na myśli wyparowuje przez promieniowanie Hawkinga? (To jedyny znany nam proces, który może zniszczyć BH, i jest tak wolny, że galaktyka dawno zniknie, zanim centralna czarna dziura wyparuje).

Absolutnie nic nie zostało.

Mówi się, że czas wyparowania gwiazdowych czarnych dziur przekracza okres półtrwania protonu. O ile bardziej galaktyczne czarne dziury. A tak przy okazji, ten czas obecnie się wydłuża, ponieważ nawet gwiezdne czarne dziury wyrastają obecnie z samego kosmicznego promieniowania tła.

Wszechświat musi przejść przez fazę pośrednią czarnych dziur i pustej przestrzeni, zanim to nastąpi.

Aby odpowiedzieć na to pytanie, spójrzmy na kolejne kilka miliardów / trylionów / biliardów /? lat i poznaj rozmiar naszej galaktyki i jej centralnej czarnej dziury.

Pierwszą rzeczą, która dzieje się w związku z twoim pytaniem, jest to, że nasza galaktyka i Andromeda zderzają się i łączą. Dzieje się tak za kilka miliardów lat. Kiedy galaktyki się łączą, połączona galaktyka istnieje, ale może mieć inną postać, połączone centralne czarne dziury, a gwiazdy (lub w niektórych przypadkach nawet jedna lub obie czarne dziury) mogą zostać odrzucone z połączonej galaktyki. Ale galaktyka przetrwa, w takiej czy innej formie.

To dlatego, że galaktyka nie jest utrzymywana razem przez centralną czarną dziurę.

Poczucie skali: masa

W naszej galaktyce centralna BH ma masę około 4 -4,5 miliona słońc .

Większa część to gwiazdy, gaz i inna zwykła materia barionowa (kilkaset miliardów gwiazd, choć wiele z nich to czerwone karły i mniejsze od naszego Słońca). Szacuje się, że zwykła materia wynosi około 600 miliardów słońc , czyli około 150 000 razy więcej niż masa centralnej czarnej dziury.

Ale największa część to ciemna materia. Wyjaśnione po prostu, nawet biorąc pod uwagę całą powyższą masę, galaktyka wciąż nie byłaby wystarczająco masywna, aby się obracać. Obliczenia pokazują, że około 85% całej materii w naszej galaktyce to „ciemna materia” - rodzaj materii, która nie jest zbudowana ze zwykłych atomów, ale podejrzewa się, że jest zbudowana z cząstek, które nie mogą oddziaływać zbyt wiele poza grawitacją (więc nie możemy go wykryć przez promieniowanie, nie tworzy planet, gwiazd ani czarnych dziur itp.). Ciemna materia miałaby około 3,5 biliona słońc , czyli około 850 000 razy więcej niż masa centralnego BH.

Zatem całkowita masa (zwykła + ciemna materia) wynosi około 4 bilionów słońc lub około miliona razy więcej niż masa centralnej czarnej dziury .

Poczucie skali: średnica

Biorąc pod uwagę rozmiar, a nie masę, centralny BH jest prawdopodobnie wielkości orbity Urana ( średnica około 12 godzin świetlnych ).

Widoczna galaktyka ma średnicę około 100 000 lat świetlnych , czyli około 70 milionów razy większą niż rozmiar BH.

Zasięg halo ciemnej materii jest mniej pewny (i ma mniej określonego brzegu), ale w zależności od tego, które badania są właściwe, może rozciągać się między 500 000 a 1 milionem lat świetlnych średnicy lub coś w tym zakresie (z pamięci) lub nieco mniej niż pół miliarda razy więcej niż BH.

streszczenie

Centralny BH zawiera około jednej milionowej (0,0001%) masy galaktyki i około 2 miliardowych (0,0000002%) jej średnicy.

Tak więc centralna czarna dziura jest właściwie i, co dziwne, prawie nieistotna z punktu widzenia dzisiejszej struktury naszej galaktyki. Mogło to mieć kluczowe znaczenie dla powstania galaktyki, ale to było dawno, dawno temu. To nie jest obecny powód, dla którego się obracamy, i to nie jest powód, dla którego pozostajemy na orbicie galaktycznej. Gdyby zniknął lub został wyrzucony jutro, nic by się nie zmieniło, z wyjątkiem stosunkowo niewielu gwiazd w centrum galaktyki, które bezpośrednio krążą wokół BH. Nigdzie nie jesteśmy blisko. Jesteśmy w spiralnym ramieniu.

Najważniejsze jest to, że gdyby centralny BH zniknął lub opuścił naszą galaktykę, my i nasi potomkowie nigdy byśmy nie zauważyli, z wyjątkiem zmiany emisji promieniowania rentgenowskiego z tego regionu (wykrytej przez radioteleskopy) i kilku bardzo słabych gwiazdy w tym regionie poruszały się nieco inaczej przez tysiąclecia. To wszystko.

Ale jak wyjaśniają inne odpowiedzi, czarna dziura potrzebuje ogromnego czasu, aby wyparować, więc w rzeczywistości wydarzy się dwie rzeczy:

• W skali od miliardów do trylionów lat W pewnym momencie łącząca się galaktyka Drogi Mlecznej / Andromedy (lub następcy) zachowa, scali lub wyrzuci swoje centralne BH. To wydarzenie nie będzie „końcem” galaktyki ani znajdujących się w niej gwiazd, chociaż połączona galaktyka prawdopodobnie nie będzie miała kształtu spiralnego; scalone galaktyki są powszechne. Połączona galaktyka się uspokoi i wszystko będzie kontynuowane.

• Na skali czasowej poza ludzkie pojmowanie (quadrillions upon quadrillions lat) Jeśli nasz wszechświat nadal istnieje w obecnej strukturze i standardowy model standardowy i kosmologia są o prawo, centralny BH będzie ostatecznie odparować. Ale galaktyka (i wszystkie galaktyki oraz większość materii) ulegnie rozkładowi długo, długo, długo zanim to się stanie.

Makroskopowa czarna dziura nie może się skurczyć, dopóki jakiekolwiek źródło promieniowania (jak inne galaktyki) znajduje się w zasięgu wzroku. Promieniowanie Hawkinga jest bardzo słabe; czarne dziury są z jakiegoś powodu nazywane czarnymi. W rzeczywistości promieniowanie Hawkinga jest już ważniejsze niż samo kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła dla czarnych dziur cięższych niż księżyc. To tylko funkcja temperatury: tło wszechświata ma temperaturę 2,72 K - aby emitować więcej promieniowania niż pochłania czarna dziura musi być cieplejsza, co wymaga masy mniejszej niż księżyc . Czarne dziury masy słonecznej mają niską temperaturę rzędu 6E-8 K. Oznacza to, że nawet przy braku jakiejkolwiek materii, którą mogłaby pochłonąć i przy braku określonego źródła promieniowania, ogromna czarna dziura wciąż by się powiększała, a nie kurczyła.

W przypadku Strzelca A * wokół jest dużo materii i promieniowania, a mianowicie nasza galaktyka, która ostatecznie wpadnie do czarnej dziury, jeśli pozostanie niezakłócona przez wystarczająco długi czas. Powstała w ten sposób ogromna czarna dziura superduper byłaby superduper-zimna (około E-19K, daje lub bierze kilka rzędów wielkości) i mogłaby zasilać nawet z coraz chłodniejszego mikrofalowego tła przez długi czas. Dopiero gdy wszystko zostanie wchłonięte lub zniknie poza horyzontem zdarzeń, może w ogóle zacząć się kurczyć. A ponieważ jest bardzo, bardzo zimno, kurczy się bardzo powoli.

Bardziej prawdopodobne jest jednak, że inne zdarzenia poprzedzą to odparowanie. Ten artykuł opisuje, jak w dalekiej przyszłości - powiedzmy 100 miliardów lat - przyspieszająca ekspansja wszechświata pozostawi nas na uwięzi grawitacyjnie wyspy naszej lokalnej grupy, ponieważ wszystko inne „rozszerza się”.

W pewnym momencie czarne dziury na tej wyspie pochłoną całą otaczającą materię, dopóki nie pozostaną tylko czarne dziury na orbicie. W końcu wpadną na siebie, ponieważ tracą energię kinetyczną przez fale grawitacyjne. Końcowy scenariusz to pojedyncza gigantyczna czarna dziura, która obraca się niezwykle szybko (utrudniając oszacowanie temperatury). Można sobie wyobrazić, że w pewnym momencie tego procesu promieniowanie tła stanie się zimniejsze niż czarna dziura (y), tak że coraz bardziej masywne czarne dziury wreszcie zaczną parować. Bardzo bardzo bardzo powoli chociaż.

Odparowanie supermasywnych czarnych dziur zajmie miliardy lat, a zatem przyciąganie grawitacyjne osłabnie w bardzo długim czasie. Spowoduje to ekspansję galaktyki, a cały układ gwiazd i gazy rozprzestrzenią się we wszechświecie. Ale promieniowanie Hawkinga jest procesem bardzo powolnym, nawet możliwe jest, że do tego czasu całe paliwo gwiazd zostanie spalone (wodór), co spowoduje całkowitą ciemność.