Nevük szerint a fekete lyukak rejtélyt idéznek elő. Megfigyelhetetlenek, ellenőrizhetetlenek és - több mint 50 évig az 1916-ban történt első jóslásuk után - felfedezettek. Az csillagászok azóta bizonyítékokat találtak világegyetemünkben lévő fekete lyukakról, köztük egy szupermasszív lyukról a Tejút központjában. Még sok ismeretlen marad ezekről a kozmikus rejtélyekről, beleértve azt is, hogy mi történik pontosan azokkal a dolgokkal, amelyeket titán gravitációval szopnak.
kapcsolodo tartalom
- Hogyan találtak az asztrofizikusok egy fekete lyukat, ahol senki más nem tudna
- A csillagászok minden eddiginél közelebb kerülnek a fekete lyuk megtekintéséhez
- A szupermasszív fekete lyukak gyakoribbak lehetnek, mint ahogy azt korábban gondoltam
Ötven évvel ezelőtt, John Wheeler fizikus segített népszerűsíteni a "fekete lyuk" kifejezést a szupermasszív csillagok összeomlott maradványainak leírásaként. Wheeler szerint, aki számos más híres csillagászati kifejezést, például a „féreglyukakat” alkotott és népszerűsített, a javaslat az egyik csillagászati konferencián, amelyen beszélt, egy közönség tagja volt, miután többször is felhasználta a „gravitációs szempontból összeomlott tárgyak” kifejezést a kozmikus leíráshoz. óriások.
Nos, miután négy vagy ötször használtam ezt a kifejezést, a közönség valaki azt mondta: "Miért ne nevezzük fekete lyuknak." Tehát elfogadtam ”- mondta Wheeler Marcia Bartusiak tudományos írónak.
Wheeler nevet adott egy ötletnek, amelyet Albert Einstein 50 évvel korábban feltárt az általános relativitáselmélet befolyásos elméletében. Einstein elmélete kimutatta, hogy a gravitáció a tér és az idő torzulásának a tárgyak tömege eredménye. Miközben maga Einstein ellenállt a fekete lyukak lehetőségének elismerésének, addig más fizikusok az alapjait a galaktikus szörnyek testreszabására használta. J. Robert Oppenheimer, az atombomba hírnevét képviselő fizikus ezeket a testeket "fagyos csillagoknak" nevezte, hivatkozva egy kulcsfontosságú tulajdonságra, amelyet Karl Schwarzschild fizikus vázolt fel röviddel azután, hogy Einstein közzétette elméletét.
Ez a vonás volt az "eseményhorizont": egy fekete lyukot körülvevő vonal, ahonnan lehetetlenné válik a menekülés. Ilyen horizont létezik, mivel egy bizonyos távolságon az a sebesség, amely ahhoz szükséges, hogy bármely atom eltűnjön a fekete lyuk gravitációjától, meghaladja a fény sebességét - az univerzum sebességkorlátozását. Miután átlépte az esemény horizontját, azt gondolják, hogy az összes anyag, amely magában foglal, erőteljesen szétesik szét intenzív gravitációs erőkkel, és végül összetörik a végtelen sűrűség pontjába a fekete lyuk közepén, amelyet szingularitásnak hívnak. Nem egészen kellemes út.
A fekete lyukon keresztüli halál részletes ismertetése azonban elméleti. A fekete lyukak súlyos gravitációja annyira eltorzítja az idő múlását, hogy a fekete lyukon kívüli megfigyelők számára az egybeeső tárgyak lelassulnak és "lefagynak" az eseményhorizont közelében, mielőtt egyszerűen elhalványulnak. (Ez sokkal szebbnek hangzik.)
Más szavakkal, ezen eseményhorizont fontossága ellenére a tudósok soha nem bizonyították közvetlenül annak létezését. És mivel még a fekete lyukakat is nehéz megtalálni (mivel a fény nem tud menekülni tőlük, a legtöbb távcső számára láthatatlanok), sokkal kevésbé figyeljük meg őket, nem volt sok esély arra, hogy megpróbáljanak. Meggyőző bizonyíték hiányában egyes asztrofizikusok elméletük szerint a fekete lyukaknak nevezhető tárgyak drámai módon különbözhetnek attól, amire gondolunk, szingularitás és eseményhorizont nélkül. Ehelyett hideg, sötét, sűrű tárgyak lehetnek kemény felülettel.
Ez a fekete lyuk szkepticizmus kezdett vonzani a saját szkepticizmusát, miközben a távcsövek végül a fekete lyukakat elfogták valami rendkívüli cselekményben. Az elmúlt hét évben "az emberek láthatták, hogy a csillagok fekete lyukakba esnek" - mondja Pawan Kumar, a Austini Texasi Egyetem asztrofizikusa, ahol egyébként Wheeler egy évtizeden keresztül elméleti fizikát tanított. "Ezek nagyon fényes dolgok, amelyek fénymilliárd milliárd méterre láthatók."
Az ilyen fényes, viszonylag gyors csillagnyelést azóta megfigyelték. Tavaly Kumar úgy döntött, hogy ezek a fénykibocsátások jó tesztet tesznek az eseményhorizont létezésének igazolására. "A közösség legtöbb emberének feltételezte, hogy nincs kemény felület" - mondja Kumar. Hangsúlyozza azonban, hogy "a tudományban óvatosnak kell lenni. Szüksége van bizonyítékra."
Tehát 2016-ban Kumar és munkatársa, Ramesh Narayan, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ, azon dolgozott, hogy kiszámítsa, milyen hatások várhatók el, ha egy csillag, amelyet egy fekete lyuk elnyel, valóban ütközik egy kemény felülettel. Ugyanolyan lenne, ha egy tárgyat egy szikla ellen összetörnének - mondja Kumar, intenzív kinetikus energiát teremtve, amelyet hőnek és fénynek bocsát ki hónapokig, sőt évekig is.
Ugyanakkor a távcső adatai három és fél év alatt végzett vizsgálata során nem találtak olyan fényt, amely szerint ő és Narayan kiszámították volna a fény aláírását, ha a csillagok kemény felületű fekete lyukba ütköznek. A valószínűség alapján a kutatók azt jósolták, hogy legalább tíz példát kellett volna megtalálniuk ebben az időszakban.
Kumar ezt a kutatást, amelyet ebben az évben tett közzé a Királyi Csillagászati Társaság havi értesítéseiben, "jó méretű lépésnek" tekinti az eseményhorizont létezésének bizonyítása felé. De ez még mindig nem elég bizonyíték. A kemény felületű fekete lyuk elméletileg továbbra is létezhet a tanulmány számításai között. Ennek a felületnek a sugara azonban körülbelül egy milliméternél belül kell lennie a fekete lyuk Schwarzschild sugaratól, vagy abban a pontban, ahol a gravitáció elkerüléséhez szükséges sebesség megegyezik a fénysebességgel. (Vegye figyelembe, hogy a Schwarzschild sugara nem mindig ugyanaz, mint az eseményhorizont, mivel más csillag objektumok is vannak gravitációval).
"A korlátok, amelyeket ez a papír a lehetséges szilárd felület sugarain helyezkedik el - 4 százalék ezred százaléka a Schwarzschild sugáron kívül egy szupermasszív kompakt tárgy esetében - lenyűgöző" - mondja Bernard Kelly, a NASA asztrofizikusa, aki nem vett részt ebben a kutatásban.
Kumar már dolgozott a kutatásban annak érdekében, hogy tovább szűkítse ezt a határt, egészen addig a pontig, amikor majdnem biztos lehet benne, hogy nem létezhetnek kemény felületű fekete lyukak. Ez számukra megbízható bizonyíték lenne arra, hogy a hagyományos fekete lyukak az egyetlen fajta fekete lyukak, amelyek az univerzumunkat elfoglalják. "Ha elkészül, véleményem szerint nagyjából bezárja a mezőt" - mondja Kumar. "Szilárd bizonyítékokkal kell rendelkeznünk arról, hogy Einstein elmélete helyes."
