1. გრავიტაციის ყველაზე საუკეთესო ახსნა - ჰიპოთეზის წარმოშობა
დავიწყოთ იქედან, რომ ფარდობითობის საერთო თეორია ყველაზე კარგად ხსნის
გრავიტაციის არსს. ნიუტონის მსოფლიო მიზიდულობის კანონი ამტკიცებს, რომ
ნებისმიერ მასიურ სხეულებს შორის მოქმედებს მიზიდულობის ძალა. ამ ძალითაა
გამოწვეული დედამიწის მზის გარშემო მოძრაობა.
პირველად ამგვარი ობიექტების არსებობა იწინასწარმეტყველა ფრანგმა მეცნიერმა
(მათემატიკოსმა) პიერ ლაპლასმა 1796 წელს. მან აღნიშნა, რომ ნიუტონის მსოფლიო
მიზიდულობის კანონის შესაბამისად, ციური სხეული საკმარისად ძლიერი
მიზიდულობის ძალით არ მისცემდა საშუალებას არაფერს, სინათლესაც კი, რომ მას
გასხლტომოდა, ამიტომაც ის უნდა გამხდარიყო აბსოლუტურად უხილავი, ანუ „შავი
ხვრელი".
1939 წელს მეცნიერთა ჯგუფმა რობერტ ოპენჰაიმერის (იგი შემდგომში ატომური
ბომბის მამა გახდა) მეთაურობით დაამტკიცა, რომ ანალოგიური დასკვნა შეგვეძლო
გამოგვეტანა ა. აინშტაინის ფარდობითობის თეორიიდანაც. ალბერტ აინშტაინი
ფიქრობდა რომ ენერგიასა და მატერიას შორის უნდა ყოფილიყო კავშირი და ამიტომ
მან ჩამოაყალიბა ფარდობითობის თეორია.
აინშტაინის ფარდობითობის საერთო თეორია მზე-დედამიწის სისტემას სხვაგვარად
წარმოგვიდგენს. ამ თეორიის მიხედვით ისეთი მასიური სხეულის, როგორიც მზეა,
გრავიტაციული ზემოქმედებით დრო-სივრცე თითქოს იზნიქება და მისი
2. ერთგვაროვნება ირღვევა. წარმოვიდგინოთ ელასტიური ბატუტი, რომელზეც დევს
მძიმე სფერო (მაგალითად ბოულინგის ბურთი). დაჭიმული ნაჭერი მის ქვეშ
ჩაიზნიქება და გარშემო უფრო გაიშვიათებულ გარემოს ქმნის ( ნაჭრის უჯრები უფრო
შორს არიან ერთმანეთისგან ვიდრე სხვა ადგილებში) ასეთნაირად აწვება მზე დრო-
სივრცეს თავის გარშემო.
ამ შემთხვევაში დედამიწა მზის გარშემო წარმოქმნილი ორმოს გვერდებზე მოძრაობს
(იმისგან განსხვავებით, რომ ასეთ ორმოზე მოძრავი პატარა ბურთულა იმოძრავებს
სპირალურად და საბოლოოდ დაეცემა დიდ ბურთულაზე). ასე რომ, ის რასაც ჩვენ
მიზიდულობის ძალას ვეძახით არის დრო-სივრცის გეომეტრიის ცვლილება და არა
ძალა ნიუტონისეული გაგებით. ამ დროისათვის გრავიტაციის ყველაზე საუკეთესო
ახსნა ფარდობითობის საერთო თეორიით ხდება, უფრო ზუსტი განმარტება ჯერ
არავის მოუგონია.
ახლა კი წარმოვიდგინოთ, რა მოხდება, თუ წარმოდგენილი სურათის ჩარჩოებში,
დავიწყებთ მასიური სფეროს კიდევ უფრო დამძიმებას ფიზიკური ზომების
ცვლილების გარეშე? არის რა აბსოლუტურად ელასტიური, ორმო კიდევ უფრო
გაღრმავდება იქამდე, სანამ მისი ნაპირები სფეროს თავზე ერთმანეთს არ
შეუერთდება და სფერო ჩვენთვის სრულიად უხილავი არ გახდება. რეალურ
სამყაროში, დააგროვა რა საჭირო მასა და სიმკვრივე, მატერია თავის გარშემო კეტავს
დრო-სივრცულ ჩაღრმავებას და კარგავს ყველანაირ კავშირს დანარჩენ სამყაროსთან,
ანუ ხდება უხილავი. ასეთნაირად ჩნდება შავი ხვრელი.
შავი ხვრელის უმთავრესი თვისებაა – რაც არ უნდა მოხვდეს მასში, უკან ვერ
დაბრუნდება. ეს ეხება სინათლესაც, აი რატომ მიიღეს ხვრელებმა ასეთი სახელი:
სხეული, რომელიც მთლიანად შთანთქავს მასზე დაცემულ სინათლეს, თვითონაც არ
ასხივებს, არის აბსოლუტურად შავი. ფარდობითობის საერთო თეორიის მიხედვით,
თუ სხეული მიუახლოვდება შავი ხვრელის ცენტრს კრიტიკულ მანძილამდე
(შვარცშილდის რადიუსი), ვეღარასოდეს დაბრუნდება უკან.
3. გერმანელმა მეცნიერმა კარლ შვარცშილდმა გამოიყენა აინშტაინის ფარდობითობის
საერთო თეორიის განტოლებები და გამოთვალა გრავიტაციის მნიშვნელობა
ნულოვანი მოცულობის მასის გარშემო. მზისთვის ეს
რადიუსი 3 კილომეტრის ტოლია, ანუ მზე შავ ხვრელად რომ
გადაიქცეს მისი სიმკვრივე უნდა გავზარდოთ იქამდე, სანამ
მნათობი პატარა ქალაქის ზომებს არ მიიღებს!
შვარცშილდის რადიუსს შიგნით, თეორია კიდევ უფრო
უცნაურ მოვლენებს წინასწარმეტყველებს: შავი ხვრელის
მთელი მასა უსასრულოდ პატარა წერტილში იყრის თავს –
მათემატიკოსები ასეთ ობიექტს სინგულარულ შეშფოთებას
უწოდებენ. რეალურად არ არის ცნობილი ხდება თუარა ეს
ყველაფერი ასე, რადგან ექსპერიმენტის ჩატარება
შეუძლებელია, ყველაფერი რაც შვარცშილდის რადიუსს
მიღმა მოხვდება უკან ვეღარ დაბრუნდება.
კარლ შვარცშილდი(1873–1916).
არ გვაქვს რა საშუალება დავინახოთ შავი ხვრელი ამ სიტყვის პირდაპირი გაგებით,
ჩვენ მაინც შეგვიძლია ასეთი ობიექტების აღმოჩენა ირიბი მეთოდებით. მათ
არსებობას ადასტურებს ის ზემძლავრი გარავიტაცია, რომელიც მოქმედებს შავი
ხვრელის გარშემო არსებულ
მატერიაზე.
შავი ხვრელის არსებობაზე
მის მახლობელ სივრცეში
მიმდინარე პროცესები
მიუთითებენ. ხშირად შავი
ხვრელი ორმაგ სისტემაშია
გაერთიანებული კომპანიონ
ვარსკვლავთან ერთად. ისინი
გრავიტაციით არიან
დაკავშირებულნი და საერთო
წარმოსახვითი ღერძის
გარშემო ბრუნავენ.
შავი ხვრელის არსებობას
გვატყობინებს ის მატერია, რომელიც მოყვა ხვრელის კოლოსალურ გრავიტაციულ
ველში და ჯერ კიდევ არ გადაულახავს მოვლენათა ჰორიზონტი. ეს ის გაზია,
რომელიც კომპანიონი ვარსკვლავიდან ხვრელში გადაედინება,თითქმის სინათლის
სხივის სიჩქარით მოძრაობს და რენტგენის სხივებს ასხივებს. სწორედ ეს
რენტგენის გამოსხივბა ფიქსირდება ასტრონომთა მიერ, რაც შავი ხვრელის
არსებობაზე მიუთითებს.
4. პულსარი
პულსარი ან ნეიტრონული ვარსკვლავი, არის კოსმიური წყარო რადიო, ოპტიკური,
რენდგენული და გამა გამოსხივებისა. პირველი პულსარი აღმოაჩინეს 1967 წელს. იმპულსები
რომელიც ჩვენს პლანეტაზე პერიოდულად მოდიოდა, მეცნიერები შეცდომაში შეყავდა. მათ
ეგონათ რომ ეს სიგნალები უცხოპლანეტელებისგან მოდიოდა, მაგრამ სინამდვილეში ეს
იმულსები პულსარის საოცარი თვისება აღმოჩნდა.
პულსარი, ისევე როგორც შავი ხვრელი და თეთრი ჯუჯა, ჩნდება ვარსკვლავის სიკვდილის
შემდეგ, მაგრამ განსხვავება იმაშია, რომ ზომით პატარა ვარსკვლავების (მათ შორის ჩვენი
მზის) სიკვდილის შემდეგ რჩება თეთრი ჯუჯა. გიგანტი ვარსკვლავების სიკვდილის შემდეგ
რჩება პულსარი, ხოლო სუპერ გიგანტი ვარსკლვავების სიკვდილი წარმოშობს შავ ხვრელს.
პულსარის სიცოცხლე იწყება გიგანტი ვარსკვლავის სიკვდილის შემდეგ, როგორც შავი
ხვრელის შემთხვევაში, ასევე პულსარის შემთხვევაშიც მატერია არის უზარმაზარი წნევის
პირობებში დაპრესილი, სხვაგვარდ კი პულსარი არის უზარმაზარი სიმკვრივის მქონე
ობიექტი, რომლის დიამეტრი ათობით ან ასობით კილომეტრს არ აღემატება. შავი
ხვრელისგან განსხვავებით პულსარში მატერია არ არის უსაზღვროდ მკვრივი.
პულსარი თეთრი ფერის კაშკაშა პატარა ობიექტია, მაგრამ ის ძალიან მომაკვდინებელია (შავი
ხვრელის შემდეგ). პულსართან ახლოს მისვლა გარდაუალი განადგურების ტოლფასია. ის
პოლუსებიდან ისეთ რადიაციას ასხივებს, რომ ადამიანი და სხვა ცოცხალი ორგანიზმი
5. რამდენიმე წამში სრულიად გადაგვარდება. მისი სიმკვრივის და დიდი მასის გამო, მას
გააჩნია უდიდესი ელექტრომაგნიტური ველი რომელიც რადიაციას არ აძლევს იმის
საშუალებას, რომ ყველა მიართულებით გავრცელდეს, სწორედ ამიტომ მთელი რადიაცია
გამოდის 2 პოლუსიდან. ამასთან ერთად პულსარი ღერძის გარშემო ბრუნავს. უფრო კარგად
რომ მივხვდეთ, ეს სურათი დაგვეხმარებათ.
წარმოიდგინეთ ერთ მთაზე დგახართ თქვენ, ხოლო მეორე მთაზე სხვა, რომელსაც ფანარი
უჭირავს და ატრიალებს ამ ფანარს ისე, რომ მის ნათებას თქვენ ხედავთ. ცხადია იმის გამო
რომ ის ვიღაცა ფანარს ატრიალებს, მუდმივი ნათების მაგივრად ციმციმს დაინახავთ. სწორედ
ესეა პულსარის შემთხვევაში მისი ბრუნვის გამო პოლუსებიდან გამოტყორცნილი რადიაცია
ხვდება ჩვენს მხედველობის არეში.
ამასთან ერთად ის პერიოდულად ფეთქავს, როგორც ჩვენი გული. მისი უძლიერესი
ელექტრომაგნიტური ველიდან ძლიერი რადიაცია მაინც აღწევს მცირე რაოდენობით თავს,
რომელიც ყველა მიმართულებით ვრცელდება პერიოდული ტალღების სახით.
6. დედამიწის მაგნიტური ველი იცავს პლანეტას მზისგან წამოსული გამოსხივებისგან. ხოლო
დედამიწის მაგნიტური ველი პულსარისას ვერც კი შეედრება, მაგრამ ამის მიუხედავად
პულსარის რადიაციის სიძლიერე ჯობნის მის მაგნიტურ ველს, შეიძლება მთლიანად ვერა,
მაგრამ მცირე რაოდენობით მაინც აღწევს თავს პულსარის ხაფანგიდან.
7. მოსაზრებები
შავი ხვრელის მიერ ვარლსკვლავის შთანთქმის
მხატვრული წარმოდგენა XX საუკუნის შუა ხანებამდე
თვლიდნენ, რომ რადგანაც „შავი ხვრელები" უხილავი
იყო, მათი აღმოჩენა შეუძლებელი იყო, მაგრამ 1968
წელს რადიოასტრონომებმა კემბრიჯიდან აღმოაჩინეს
ნეიტრონული ვარსკვლავები, რომლებიც
წარმოადგენდნენ ციურ სხეულებს მატერიის ისეთი
დიდი კონცენტრაციით, რომ ასეთი ვარსკვლავის
ნივთიერების ლობიოს მარცვლისხელა ნატეხის წონა 1
მლნ ტონას მიაღწევდა. არსებობს მოსაზრება, რომ „შავი
ხვრელებიც" და ნეიტრონული ვარსკვლავებიც
ერთნაირი გზით წარმოიქმნენ — დიდი ვარსკვლავების სიკვდილის შედეგად.
ვარსკვლავებს, ადამიანების მსგავსად, აქვს საკუთარი სიცოცხლის ციკლი. მეცნიერებმა
დაამტკიცეს, რომ მნათობი, რომელიც ჩვენს მზეს მასით ათეულობით და ზოგჯერ
ასეულობითაც კი აჭარბებს (მზის მასა კი დედამიწისაზე 333 ათასჯერ დიდია), თავისი
არსებობის ბოლო სტადიაში, მანამ, სანამ ის საბოლოოდ ჩაქრება, მოკლე დროით გადაიქცევა
ზეახალ ვარსკვლავად: ის ფეთქდება და გარშემო ყრის სხვადასხვა ნივთიერებათა ნატეხებს.
ერთი დღის განმავლობაში ზეახალი ვარსკვლავი გამოასხივებს იმდენ ენერგიას, რამდენსაც
გამოასხივებდა მზე 1 მლრდ წლის განმავლობაში, ხოლო მისი გარსის ნივთიერება სივრცეში
უზარმაზარი სიჩქარით — 10 000 კმ/წმ განიბნევა. ის, რაც აფეთქების შემდეგ რჩება, შეიძლება
შეიკუმშოს თავისივე მიზიდულობის ძალის ზემოქმედებით და გარდაიქმნეს ნეიტრონულ
ვარსკვლავად. მაგრამ თუ აფეთქების ნარჩენი საკმაოდ დიდია, და როგორც მინიმუმი სამჯერ
აღემატება ჩვენი მზის მასას, მაშინ შეკუმშვა შეიძლება იმდენად ძლიერი აღმოჩნდეს, რომ
ყოფილი ვარსკვლავი „შავ ხვრელად" გადაიქცეს.
დაკვირვებები
მეცნიერთა მოსაზრებით მხოლოდ
ჩვენს გალაქტიკაში 100 მლნ-ზე მეტი
შავი ხვრელია და თითოეული მათგანი
შორეულ წარსულში აფეთქებული
გიგანტური ვარსკვლავის ნარჩენს
წარმოადგენს. ამ „შავი ხვრელების"
მასა კოლოსალური, მზისაზე ბევრჯერ
დიდი უნდა იყოს, რადგან ის
ისრუტავს ყველაფერს, რაც კი მის
გვერდით მოხვდება —
ვარსკვლავთშორის აირებსაც და
ნებისმიერ სხვა კოსმიურ
8. ნივთიერებასა თუ სხეულს.
ასტრონომები თვლიან, რომ სამყაროს მასის უმეტესი ნაწილი სწორედ „შავ ხვრელებში"
იმალება. მათ არსებობას მხოლოდ რენტგენული გამოსხივება ადასტურებს, რომლებიც
კოსმოსის ზოგიერთ ადგილებში შეინიშნება, იქ, სადაც არც ოპტიკური და არც
რადიოტელესკოპით არაფრის დანახვა არ შეიძლება.
მაგრამ თუ „შავი ხვრელები" უხილავია, როგორ შეიძლება მათი აღმოჩენა? პროფესორ სტივენ
ჰოკინგს, XX საუკუნის 60-იანი წლების ბოლოს ერთი იდეა დაებადა. „შავი ხვრელები", მისი
აზრით, არც ისე შავია. გარკვეულ პირობებში ისინი გარემომცველ სივრცეში უნდა უშვებდნენ
ნაწილაკებს. მათი გამოშვებით „შავი ხვრელები" თანდათან კარგავენ თავიანთ ენერგიას და
ზომაში შემცირებისას შეიძლება აფეთქდნენ კიდეც. ამ მოვლენას „ჰოკინგის რადიაციას"
უწოდებენ და ასტროფიზიკოსების აზრით მისი ექსპერიმენტულად დაფიქსირება
შესაძლებელია. 1971 წელს თანამგზავრის დახმარებით გედის თანავარსკვლავედში
აღმოჩენილ იქნა რენტგენული გამოსხივების წყარო, რომლის გარშემო თავის ორბიტაზე
უდიდესი ცისფერი ვარსკვლავი ბრუნავდა. არაფერი განსაკუთრებული ამ ორმაგ
ვარსკვლავში არ იყო, გარდა ერთისა — მათი გამოსხივება ძალზე დიდი იყო — იგი 10-ჯერ
აჭარბებდა მზისას. მაშინ რა იყო ეს? შავი ხვრელი? ე. ი. შავი ხვრელებიც შეიძლება
წარმოადგენდნენ ორმაგი სისტემის ნაწილს — ისინიც შეიძლება იყვნენ ჩვეულებრივი
ვარსკვლავების „თანამგზავრები".
