Qora tuynuklar

Qora tuynukning tarixdagi ilk suratini olishga muvaffaq bo‘lindi
10 aprelda butun dunyo bo‘ylab bir vaqtda bo‘lib o‘tgan 6 ta matbuot-anjumanda qora tuynukning tarixdagi ilk surati dunyoga taqdim qilindi. Suratda sayyoramizdan 55 yorug‘lik yili uzoqligida joylashgan M87 (Messe 87) deb ataluvchi elliptik galaktika markazida joylashgan o‘ta massiv qora tuynuk tasvirlangan. Bu obekt aqlbovar qilmas o‘lchamlarga ega – u Quyoshdan 6,5 mlrd marta hamda galaktikamiz markazidagi Kamonchi A qora tuynugidan ming marta kattaroqdir. 

Foto: EHT Collaboration/UCL

Suratning o‘ziga xosligi shundaki, bungacha qora tuynukning har bir tasviri simulyatsiya yoki nazariy ma'lumotlarga asoslangan rasm bo‘lgan. Qora tuynukning batafsil surati 8 ta kuchli radioteleskopni birlashtirgan Event Horizon Telescope loyihasi doirasida olindi. Bu surat ushbu astrofizik obektlar mavjudligining 100 foizlik isboti hisoblanadi – avval qora tuynuklarni juda olisda joylashgani sababli ko‘rishning iloji bo‘lmagan, ularning qanday ko‘rinishini faqatgina taxmin qilish mumkin bo‘lgan. Shuningdek, qora tuynuk atrofidagi hodisalar gorizonti yorug‘ halqa yoki yarimoyga o‘xshashligi haqida nazariya mavjud bo‘lgan.

Zamonamizning eng buyuk fiziklari Albert Eynshteyn va Stiven Xoking uchun adog‘i yo‘q mavzu bo‘lgan qora tuynukning real tasviri haqiqatga aylandi. Bu obektlarning o‘ziga xosligi shundaki, ular ichida fizikaning barcha qonunlari amal qilishdan to‘xtaydi, vaqt to‘xtab qoladi, istalgan materiya va nur izsiz yo‘qoladi.
Suratdagi qora tuynuk ortidan kuzatuv 2017 yil bahorida olib borilgan, biroq olingan suratlarni qayta ishlash uchun olimlarga 2 yil vaqt talab etilgan.
Qora tuynukni aslida ko‘rib bo‘lmaydi va shu sababli suratda uning atrofidagi soyani ko‘rish mumkin. Markazdagi obekt esa aynan qora tuynuk hisoblanadi.
Qora tuynuklar zamon-makon uyg‘unligining singulyar og‘ishini namoyon qiladi.

Amalda kashf etilishidan ancha avval mavjudligi ilmiy nazariyalar tomonidan taxmin qilingan obyektlar orasida ehtimolki qora tuynuklar eng qiziqarli, g‘ayritabiiy va shu bilan birga, olimlarda ham, oddiy odamlarda ham vahimali taassurot uyg‘otgan obyektlar bo‘lsa kerak. Qora tuynuklarning mavjudligi haqidagi ilk ilmiy asoslangan taxminlar - Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi e'lon qilinishidan deyarli bir yarim asr avval yangray boshlagan. Shunga qaramay, Koinotda qora tuynuklarning haqiqatan ham mavjudligi amaliy jihatdan qat'iy isbotlanganiga unchalik ham ko‘p bo‘lmadi. Biz hozirda qora tuynuklar - Koinotda hukmron bo‘lgan eng asosiy obyektlardan biri ekanini yaxshi bilamiz. Biroq, XX-asrning 70-80 yillarida ham, qora tuynuklar hali faqat gipotetik obyektlar sifatida qaralardi va hatto fizika-texnika oliygohlarida ham, qora tuynuklarning real borliqda mavjud bo‘lishiga shubha bildirilgan nazariy darsliklarni mutolaa qilish mumkin edi.

Keling, gapni cho‘zmay, asosiy masalaga o‘tamiz va umumiy nisbiylik nazariyasi gravitatsiyaning tabiati haqidagi masalaga qanday yondoshishini ko‘rib chiqamiz. Isaak Nyuton zo‘r berib uqtirib ketgan Butun olam tortishish qonuniga binoan, Koinotdagi istalgan ikkita ulkan massali jismlar orasida o‘zaro tortishish kuchi mavjud bo‘ladi. Ushbu gravitatsion tortishish sababidan Yer Quyoshatrofida aylanadi. Umumiy nisbiylik nazariyasi esa bizni ushbu ko‘rinishdagi Quyosh-Yer sistemasiga boshqacharoq yondoshishga majbur qiladi. Ushbu nazariya uqtirish berishicha, Quyosh singari favqulodda ulkan massali jismning yaqin atrofida zamon-makon uyg‘unligi, ya'ni, fazo-vaqt strukturasi egrilanadi (qiyshayadi) va o‘zining ravonligini yo‘qotadi. Bu holatni, yupqa mato, aytaylik, oddiy ayollar ro‘molini to‘rt tomonidan tarang qilib tortib bog‘langan va o‘rtasiga og‘ir shar, masalan, bouling shari qo‘yib qo‘yilgan vaziyat bilan o‘xshatish mumkin. Sharning og‘irligi sababidan ro‘mol matosi shar yaqinida g‘ijimlanib, bukilib, pastga (ichkariga) botib turadi. Quyosh ham xuddi shu tarzda, o‘z yaqin-atrofidagi fazoni egrilantiradi.

Ushbu bir qarashda g‘ayrioddiy g‘alati nazariyaga ko‘ra, Quyosh o‘z atrofida xuddi voronka singari fazo hosil qilgan bo‘lib, Yer go‘yoki ushbu voronka chetlarida aylanadi. Nazariyadan kelib chiquvchi xulosalarga ko‘ra, yuqoridagi misolga o‘xshash, bizni Yerga mahkamlab turgan Yerning tortishish kuchi ham aslida Nyuton ta'kidlagandek gravitatsion kuch emas, balki, zamon-makon geometriyasining o‘zgarishidan boshqa narsa emas. Albatta, tushunish biroz qiyin, lekin, hozircha gravitatsiya tabiatini bayon qilishda eng muvaffaqiyatli nazariya bu umumiy nisbiylik nazariyasi bo‘lib qolmoqda. Olimlar bundan yaxshirog‘ini hozircha o‘ylab topishmadi.

Endi tasavvur qiling, yuqorida taklif etilgan misoldagi og‘ir sharning massasini borgan sari orttirib boraveramiz. Bunda faqat va faqat massa ortadi, lekin sharning geometrik o‘lchamlari o‘zgarmay qoladi. Massa ortib boravergach, ro‘mol matosi ham borgan sari cho‘kib, chuqurroq botib boradi. Oxiri vaziyat nima bilan tugaydi? Albatta, og‘irligi keskin kattalashib ketgan bouling shari o‘zi turgan ro‘molning tarangligini yumshatib-yumshatib boraveradi va oqibatda ro‘mol uni o‘rab, atrofiga yopishib boradi. Eng oxirida, sharning hamma tomonidan ro‘mol to‘liq o‘rab oladi va sharning o‘zi jismonan ko‘rinmay qoladi. Chunki, u o‘zi botib turgan matoga butunlar o‘ralib qoldi. Real olamda ham materiyaning massasi favqulodda ulkanlashib ketishi natijasida shunga o‘xshash jarayon yuz beradi. Materiya yetarlicha massa va zichlik yig‘ib olgani hamonoq, o‘z atrofidagi zamon-makon matosini o‘rab oladi va boyagi obyekt Koinotning qolgan qismi bilan aloqani yo‘qotadi. Ya'ni, u ko‘rinmas bo‘lib qoladi. Qora tuynuklar shu tarzda vujudga keladi.
Qora tuynuklar haqidagi eng vahimali gaplardan biri shuki, qora tuynukka nimaiki tushmasin, u undan qaytib chiqa olmaydi. Bu hatto yorug‘lik nurlariga ham taalluqli gap bo‘lib, aynan shu xossasi tufayli ham bunday obyektlar "Qora tuynuk" nomini olgan: o‘ziga kelib tushayotgan nurni butunlay yutib yuboradigan va o‘zidan hech qanday nur chiqarmaydigan jism - mutlaq qora jism bo‘ladi.
Umumiy nisbiylik nazariyasiga ko‘ra, obyekt qora tuynuk markazigacha bo‘lgan muayyan chegaraviy - kritik masofaga yetib kelgach, u endi hech qachon ortga qayta olmaydi. Ushbu chegaraviy - kritik masofani ilm-fanda Shvartsshild radiusi deyiladi. Shvartsshild - 1873-1916 yillarda yashab o‘tgan nemis astronomi bo‘lib, u umrining so‘nggi yillarini Eynshteynning o‘sha payt uchun inqilobiy g‘oyalari, ya'ni, nisbiylik nazariyasini tahlil qilish bilan o‘tkazgan. Chunonchi u, Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi tenglamasidan foydalanib, nolinchi hajmga ega bo‘lgan massa atrofidagi gravitatsiya maydonini hisoblab chiqqan. Shvartsshild uslubi bilan istalgan ulkan massali obyektlar uchun Shvartsshild radiusini hisoblab chiqish mumkin. Masalan, bizning yulduzimiz - Quyosh uchun Shvartsshild radiusi 3 km ni tashkil qiladi. Ya'ni, agar Quyoshning hozirgi massasini saqlagan holda, uning hajmini radiusi 3 km bo‘lgan shargacha kichraytirib zichlanlsa, u qora tuynukka aylanadi.
Shvartsshild radiusi ichkarisida esa, yanada g‘ayrioddiy, aql bovar qilmas narsalar yuz beradi: qora tuynukni tashkil qiluvchi materiyaning barchasi cheksiz zichlikka intilgan holda va cheksiz kichik o‘lcham bilan qora tuynukning qoq markazida to‘plana boshlaydi. Matematiklar bunday obyektni singulyar qo‘zg‘alish deb yuritishadi. Materiyaning massasi chekli bo‘lgan holatda uning zichligi cheksizlikka intilishi natijasidan, ushbu materiya fazoga nisbatan nolinchi hajmga ega bo‘lib qoladi. Bu hodisa qora tuynukning ichkarisida haqiqatan ham ro‘y beradimi-yo‘qmi, tabiiyki biz buni eksperimental tajribalar bilan aniqlay olmaymiz. Chunki, Shvartsshild radiusi ichkarisida nima bo‘layotganini bilishning iloji yo‘q va ushbu radius ichkarisiga kirgan har qanday narsa ortga hech qachon qaytmaydi.
Shu tariqa, biz qora tuynuklarni ko‘z bilan ko‘rib kuzata olmaymiz ham. Shunga qaramay, qora tuynukning mavjudligini boshqa bir belgilarga, xususan, uning yaqinidagi gravitatsiya maydonining favqulodda kuchliligi va o‘z yaqin atrofidagi materiyaga nisbatan noodatiy ulkan tortishish kuchi namoyon qilayotgani kabi bilvosita belgilariga ko‘ra aniqlashimiz mumkin.