Fiziki trenutno doživljamo zlato dobo novega znanja o črnih luknjah. Od leta 2015 lahko raziskovalci sprejemajo signale neposredno iz črnih lukenj z uporabo observatorij gravitacijskih valov z laserskim interferometrom (LIGO), medtem ko observatoriji, kot je npr teleskop Event Horizon (EHT), dobite prve slike sence črne luknje. Letošnje leto ni bilo nobena izjema, s svežim pridelkom vznemirljivih in edinstvenih rezultatov, ki širijo obzorja našega znanja o črnih luknjah. Tukaj si oglejte nekaj najbolj impresivnih odkritij leta 2020.
Kot da bi potrdili, da je bilo leto 2020 leto raziskav črnih lukenj, je glavni dosežek znanosti Nobelova nagrada - je bila oktobra podeljena trem fizikom, katerih dela osvetljujejo življenje teh skrivnostnih vesoljskih objektov.
Roger Penrose z Univerze v Oxfordu v Združenem kraljestvu je prejel polovico nagrade "za odkritje, da je nastanek črne luknje robustna napoved splošne teorije relativnosti", medtem ko sta Andrea Guez z Univerze v Kaliforniji v Los Angelesu in Reinhard Hansel z Univerze v Bonnu prejela polovico nagrade. in Inštitut za zunajzemeljsko fiziko Max Planck v Nemčiji sta si razdelila drugo polovico "za odkritje supermasivnega kompaktnega objekta v središču naše galaksije," je v izjavi zapisala Kraljeva švedska akademija znanosti. Andrea Guez je šele četrta ženska, ki je prejela Nobelovo nagrado za fiziko, po Marie Curie leta 1903, Marii Heppert-Mayer leta 1963 in Donni Strickland leta 2018.
LIGO in njegov evropski dvojnik Devica opazovati črne luknje skozi gravitacijske valove v tkivu prostora-časa, ki nastanejo pri nihanju masivnih predmetov.
V objektih je bilo narejenih že več impresivnih odkritij. Toda maja je kolaboracija objavila, da je odkrila največji trk s črno luknjo v zgodovini. Ena od njiju je 85-krat večja od mase Sonca, druga pa 66-krat večja od mase Sonca.Ko trčita skupaj, tvorita črno luknjo, katere masa presega maso Sonca za 142-krat. Poleg postavljanja rekordov je bila najdba prva v tako imenovanem "prepovedanem" območju črnih lukenj srednje mase. Čeprav so astronomi videli majhne črne luknje, velike približno kot naše Sonce, in vedo, da v središčih galaksij obstajajo kolosalne, z maso milijonkrat večje od Sonca, še nihče ni našel dokazov o črnih luknjah v tem srednjem območju. Kako natančno so nastali, ostaja uganka, ki jo zdaj poskušajo razrešiti znanstveniki.
Kmalu Veliki pok Vesolje je bilo prežeto z vročim in turbulentnim sevanjem. V nekaterih regijah je bila energija dovolj gosta, da se je teoretično sesedla vase in oblikovala črno luknjo.
Čeprav fiziki še vedno ne vedo, ali te obstajajo prvobitne črne luknje (PCD), zadnje čase razmišljajo o tem, kaj bi se lahko zgodilo, če bi obstajali. Več dokumentov, vključno z enim, ki je bil objavljen novembra, nakazuje, da bi te črne luknje, od katerih bodo nekatere manjše od tistih, ki nastanejo iz umirajočih zvezd, lahko predstavljale temno snov, neznano snov, ki ima gravitacijski vpliv na celotno vesolje. V prihodnjih letih potekajo poskusi iskanja PCD, ki bodo potrdili ali zanikali njihov obstoj.
Kaj pa, če bi vzeli neverjetno masivne črne luknje v središčih galaksij in jih povečali za faktor 11? To je tisto, kar so predlagali raziskovalci v septembrskem dokumentu, v katerem so razpravljali o možnosti "neverjetno velikih črnih lukenj" (PLOŠČE).
Ti predmeti bodo tehtali vsaj 1 bilijonkrat večjo maso Sonca, kar je 10-krat več od največje trenutno znane črne luknje, pošasti s 66 milijardami sončne mase, imenovane TON 618. Nekateri SLAB so morda nastali v zgodnjem vesolju in ustvarili drug razred prvobitnih črnih lukenj, kar pomeni, da smo lahko videli njihov odtis v kozmičnem mikrovalovnem ozadju, ko je bilo naše vesolje staro samo 380 let. Druge bi lahko odkrili tako, da bi opazovali, kako ukrivljajo svetlobo oddaljenih zvezd, če bi se SLAB slučajno znašel med nami. Ta koncept še vedno ostaja hipotetičen, vendar pritegne vse večjo pozornost.
Večina parov črnih lukenj, ki sta jih zaznala instrumenta LIGO in Virgo, ima približno enako maso. Toda aprila je sodelovanje oznanilo, da gleda najbolj asimetrična katastrofa.
Predmeti, ki so trčili na razdalji približno 2,4 milijarde svetlobnih let od nas, so imeli maso približno 8 oziroma 30-krat večjo od mase našega Sonca. Takšen nepričakovan dogodek je veljal za dovolj redkega, da ga naprave z gravitacijskimi valovi ne bi opazile že po nekaj letih. Odkritje izpodbija te predpostavke in spodbudi raziskovalce k razmišljanju o hierarhičnih združitvah, pri katerih ena črna luknja trči z drugo, nastali ostanek pa se nato združi z drugo črno luknjo.
Ko se ogromen predmet približa črni luknji na določeno razdaljo, lahko tam prisotne ekstremne gravitacijske sile raztrgajo predmet na dolge niti materiala, ki se razpršijo povsod.
Ta proces, pogovorno imenovan špagetiranje, so redko opazili, ker je večina črnih lukenj obdana s prikritim oblakom plina in prahu. Toda oktobra je astronomom Evropskega južnega observatorija uspelo posneti sliko Špagetizacija zvezde v podrobnostih brez primere z uporabo zelo velikega teleskopa in teleskopa nove tehnologije. Ta dogodek, znan kot V 2019qiz, bo raziskovalcem omogočil vpogled v takšne pojave in jim pomagal bolje razumeti gravitacijo v ekstremnih razmerah.
Nihče se noče preveč približati črni luknji. Na srečo so kozmičnega Pac-Mana maja opazili v orbiti okoli para spremljevalnih zvezd, znanih kot 6819 HR, je na astronomsko varni razdalji od svojih partnerjev.
Nova črna luknja se skriva 1000 svetlobnih let od Zemlje v južnem ozvezdju Teleskopij, kar je trikrat bližje od prejšnjega rekorderja. Astronomi same črne luknje ne morejo neposredno opazovati, vendar so lahko sklepali o njeni prisotnosti na podlagi tega, kako gravitacijsko vpliva na dva druga objekta v sistemu. Opazovalci na južni polobli lahko vidijo zvezde v sistemu HR 6819 s prostim očesom, tako da pogledajo zvezdno karto in pogledajo v ozvezdje Teleskopij, blizu meje z ozvezdjem Pavo.
Da nastane črna luknja, se morata snov in energija zrušiti na majhno točko neskončne gostote. Ker bi morale biti takšne neskončnosti fizično nemogoče, so teoretiki dolgo iskali način, kako zaobiti tako čuden rezultat.
V skladu s teorijo strun, ki vse delce in sile nadomešča s subatomskimi, vibrirajočimi strunami, se lahko črne luknje izkažejo za nekaj še bolj nenavadnega – preplet temeljnih strun, kot mehka preja. Oktobra je študija pokazala, da če bi bili atomi v nevtronskih zvezdah, vrsti zvezdnega ostanka, ki ni dovolj gost, da bi tvoril črno luknjo, dejansko snop strun, potem stiskanje teh strun skupaj ne bi dejansko oblikovalo črne luknje, ampak puhasto klobčič – ki bi bil podoben prej omenjenemu klobčiču preje. Nenavadna ideja še ni v celoti uresničena, vendar je ena od možnih alternativ za delo z neskončnostjo.
Po mnenju fizikov naj bi bila vsaka črna luknja obdana s t.i obzorje dogodkov - meja, skozi katero, ko padete, ne boste nikoli izstopili. Odkar so bile črne luknje prvič postavljene, so se raziskovalci spraševali, ali je obzorje dogodkov nujno potrebno.
Ali lahko brez tega obstaja črna luknja, t.i "gola" črna luknja? To je lahko nevarno, ker so znotraj dogajalnega horizonta črne luknje kršeni znani zakoni fizike in gola črna luknja ne more zagotoviti zaščite te ovire. Medtem ko večina teoretikov verjame, da je golota za črne luknje prepovedana, je novembrski dokument dejal, da obstaja način, da to zagotovo preverimo. Trik je v iskanju razlik v akrecijskih diskih ali obročih plina in prahu, ki nastanejo pri dovajanju črne luknje, kar lahko kaže na vidno razliko med golimi in običajnimi črnimi luknjami.
Božič je letos prišel zgodaj za znanstvenike črnih lukenj. Oktobra sta opazovalna skupnost LIGO in njen evropski partner Virgo izdala velik nov katalog na desetine signalov gravitacijskih valov, odkritih v obdobju od aprila do septembra 2019.
39 dogodkov je vključevalo množico zanimivih odkritij, kot je ogromna združitev črne luknje, ki je povzročila ostanek z maso 142 Sonc, izjemno enostranski dogodek z masami predmetov, večjih od Sonca, in skrivnostni predmet, ki se je pojavil bodisi majhna črna luknja bodisi velika nevtronska zvezda. Raziskovalci so bili navdušeni nad podatki, ki so pokazali, da predmeti v povprečju prejmejo en nov signal vsakih pet dni, in nameravajo to uporabiti za boljše razumevanje vedenja in pogostosti združevanja črnih lukenj.
Preberite tudi:
Pustite Odgovori