Črne luknje po svojem imenu izžarevajo skrivnostnost. So neopazni, neobvladljivi in - več kot 50 let po prvi napovedi leta 1916 - niso bili odkriti. Astronomi so od takrat našli dokaze o črnih luknjah v našem vesolju, vključno s supermasivnim v središču lastne Mlečne poti. O teh kozmičnih enigmah je še veliko neznanega, vključno s tem, kaj se točno dogaja s tistimi, ki jih sesajo s svojo titansko težo.
Sorodne vsebine
- Kako so astrofiziki našli črno luknjo, kjer je ni mogel nihče drug
- Astronomi se bližje kot kdajkoli prej vidijo črno luknjo
- Supermasivne črne luknje so lahko bolj pogoste kot prej
Pred petdesetimi leti je fizik John Wheeler pomagal popularizirati izraz "črna luknja" kot opis strnjenih ostankov supermasivnih zvezd. Po besedah Wheelerja, ki je skoval in populariziral več drugih znanih astronomskih izrazov, kot so "črvičaste luknje", je predlog prišel od člana občinstva na astronomski konferenci, kjer je govoril, potem ko je večkrat uporabil besedno zvezo "gravitacijsko zrušeni predmeti za opis kozmičnih velikani.
"No, potem ko sem štiri ali petkrat uporabil to besedno zvezo, je nekdo v občinstvu rekel:" Zakaj je ne bi imenoval črna luknja. " Tako sem to sprejel, «je Wheeler povedal pisatelju znanosti Marciji Bartusiak.
Wheeler je dal ime ideji, ki jo je Albert Einstein prvič raziskal 50 let prej, v svoji vplivni teoriji splošne relativnosti. Einsteinova teorija je pokazala, da je gravitacija posledica izkrivljanja prostora in časa s pomočjo mase predmetov. Medtem ko se je sam Einstein upiral, da bi kdaj priznal možnost nastanka črnih lukenj, so drugi fiziki uporabili njegovo podlago za izločanje galaktičnih pošasti. Fizik J. Robert Oppenheimer je o slavi atomske bombe ta telesa poimenoval "zamrznjene zvezde" glede na ključno lastnost, ki jo je fizik Karl Schwarzschild izrisal kmalu po tem, ko je Einstein objavil svojo teorijo.
Ta značilnost je bila "obzorje dogodkov": črta, ki obdaja črno luknjo, na katero je nemogoče pobegniti. Takšno obzorje obstaja, ker na določeni razdalji hitrost, ki se zahteva, da se katerikoli atom odcepi od gravitacije črne luknje, postane višja od svetlobne hitrosti - omejitve hitrosti vesolja. Ko prečkate obzorje dogodkov, je razmišljeno, da se vsa snov, ki vas sestavlja, razbije na silo z intenzivnimi gravitacijskimi silami in se na koncu zdrobi v točko neskončne gostote v središču črne luknje, ki ji rečemo singularnost. Ni ravno prijeten način.
Ta podrobna razlaga smrti s črno luknjo pa je teoretična. Intenzivna teža črnih lukenj tako izkrivlja čas, da se opazovalci zunaj črne luknje zdijo, da se predmeti, ki padejo v eno, upočasnijo in »zmrznejo« blizu obzorja dogodkov, preden preprosto zbledijo. (Kar zveni veliko lepše.)
Z drugimi besedami, znanstveniki kljub pomembnosti tega obzorja dogodkov nikoli niso neposredno dokazali njegovega obstoja. In ker težko najdemo črne luknje (ker jim svetloba ne more ubežati, so večini teleskopov nevidne), še manj pa jih opazujemo, ni bilo veliko možnosti, da bi poskusili. Ker ni prepričljivih dokazov, so nekateri astrofiziki teoretizirali, da so nekateri predmeti, ki jim rečemo črne luknje, dramatično drugačni od tistega, za kar smo verjeli, brez posebnosti in brez dogodkov. Namesto tega bi lahko bili hladni, temni, gosti predmeti s trdimi površinami.
Ta skepticizem s črno luknjo je začel privlačiti lastni skepticizem, saj so teleskopi končno ujeli črne luknje v dejanju nečesa izjemnega. V zadnjih sedmih letih so "ljudje začeli videti zvezde, ki padajo v črne luknje", pravi Pawan Kumar, astrofizik z univerze v Teksasu v Austinu, kjer je mimogrede Wheeler desetletje poučeval teoretično fiziko. "To so zelo svetle stvari, ki jih je mogoče videti od milijard svetlobnih let."
Odtlej je bilo opaziti več teh svetlih, sorazmerno hitrih zvezd. Lani se je Kumar odločil, da bodo te svetlobne emisije dober test za dokazovanje obstoja dogodkov. "Večina ljudi v skupnosti je domnevala, da ni trde površine, " pravi Kumar. Vendar poudarja, "pri znanosti je treba biti previden. Potrebujete dokaz."
Tako sta leta 2016 Kumar in njegov sodelavec Ramesh Narayan iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziko delala, da sta izračunala, kakšne učinke bi pričakovali, če bi zvezdo, ki jo pogoltne črna luknja, res trčila v trdo podlago. Kumar pravi, da bi bilo podobno treskanju predmeta ob skalo in ustvarjanje intenzivne kinetične energije, ki bi jo oddajali kot toploto in svetlobo mesece - ali celo leta.
Kljub temu pa je v treh in pol letih pregled podatkov teleskopa ugotovil, da ni nobenega primera svetlobnih podpisov, ki sta jih izračunal Narayan in ne, če bi zvezde zadele črno luknjo s trdo površino. Na podlagi verjetnosti so raziskovalci predvideli, da bi v tem časovnem obdobju morali najti vsaj 10 primerov.
Kumar to raziskavo, ki je bila letos objavljena v reviji Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, imenuje "dober korak" k dokazovanju obstoja dogodkovnega obzorja. A še vedno ni čisto dokaz. V izračunih njegove študije bi teoretično lahko še vedno obstajala črna luknja s trdo površino. Toda polmer te površine bi moral biti v približno milimetru od Schwarzschildovega polmera črne luknje oziroma točke, ko bi hitrost, potrebna za izhod iz njene gravitacije, bila enaka hitrosti svetlobe. (Upoštevajte, da polmer Schwarzschill-a ni vedno enak horizontu dogodkov, saj imajo tudi drugi zvezdni predmeti gravitacijo).
"Omejitve, ki jih ta papir postavlja na polmer možne trdne površine - 4 tisoč odstotkov od Schwarzschildovega polmera za supermasivni kompakten objekt - so impresivne, " pravi Bernard Kelly, astrofizik iz Nasine, ki ni sodeloval v tej raziskavi.
Kumar že čaka na raziskovanje, da bi to mejo še bolj zožil, do točke, ko bi bilo gotovo gotovo, da črne luknje s trdo površino ne bi mogle obstajati. To bi bilo zanj zanesljiv dokaz, da so tradicionalne črne luknje edina vrsta črnih lukenj, ki zasedajo naše vesolje. "Če bo končan, bo po mojem mnenju precej zapiral polje, " pravi Kumar. "Imeli bomo trde dokaze, da je Einsteinova teorija prava."
