Sorte huller er måske de underligste og mest mystiske genstande i det kendte univers. Ingen har set dem, men forskere er sikre på, at de findes. De forudsiges ikke kun af Einstein, deres tilstedeværelse bekræftes indirekte af den indflydelse, de har på rumtiden omkring dem. Vi ved noget om disse objekter, men vi ved ikke endnu mere. Ifølge forskere vil forståelse af fænomenet sorte huller og især de processer, der forekommer i deres centre, give os ikke kun forståelse, men også give os muligheden for at kontrollere de meget grundlæggende kræfter i naturen, for eksempel den samme tyngdekraft.
Hvert år rapporterer forskere opdagelser relateret til sorte huller trin for trin, hvilket fører til en nærmere forståelse af deres natur. I dag skal vi tale om de ti seneste.
Mange sorte huller med mellemmasse
Blandt familien af sorte huller er den måske mest fremtrædende de såkaldte sorte huller (eller mellemliggende) masse. Dette er sorte huller, hvis masse er væsentligt større end massen af sorte huller i stjernestørrelse (fra 10 til flere titalls solmasser), men meget mindre end for supermassive sorte huller (fra en million til hundreder af millioner af solmasser). Tidligere blev det antaget, at denne type sort hul forekommer meget sjældnere end de andre to klasser, der er angivet, men en nylig opdagelse tilbageviste denne udtalelse.
I 2018 fandt forskere et sted, hvor sådanne genstande oftest findes. Af hidtil uforklarlige grunde findes sorte huller i mellemmasse oftest i centrum af små galakser. Når forskere regnede med det, var det sjældne sorte hul ikke længere sjældent. Desuden kan denne opdagelse hjælpe med at løse et andet mysterium forbundet med sorte huller.
Et af de mest presserende spørgsmål i moderne astronomi er naturen af supermassive sorte huller. Forskere kan ikke forstå, hvordan nogle af de opdagede supermassive sorte huller i relativt kompakte galakser er vokset meget hurtigt i størrelse siden Big Bang. De samme sorte huller i medium masse kan pege på det rigtige svar. Ifølge en af antagelserne kunne supermassive sorte huller være vokset fra sorte huller med gennemsnitlig masse, ifølge en anden - de blev født på den måde helt fra begyndelsen. Men hvordan? Forskere kan endnu ikke give et nøjagtigt svar, men det ser ud til, at de begynder at bevæge sig i den rigtige retning.
Salgsfremmende video:
Mystiske genstande nær Skytten A *
Skytten A * er et supermassivt sort hul placeret i midten af vores galakse. I begyndelsen af 2000'erne opdagede forskere to mystiske objekter ved siden af. De fik tilnavnet G-klassen genstande og blev oprindeligt forvekslet med gas- og støvskyer. Mysteriet begyndte, efter at disse objekter nærmet sig det sorte hul. I stedet for at blive revet fra hinanden af den kraftige tyngde af et supermassivt sort hul, var genstande G1 og G2 på en eller anden måde i stand til at overleve.
I 2018 opdagede forskere tre flere objekter i G-klassen (G3, G4, G5) nær Skytten A *. Analyse af data indsamlet over 12 år har ikke endeligt klargjort billedet for astronomer. Objekter tiltrækker opmærksomhed for deres usædvanlige egenskaber. Alle fem G-objekter har de karakteristiske visuelle signaturer af gasskyer, men opfører sig som stjerner med enorm masse.
Baseret på dette har videnskabsmænd antaget, at de stødte på en meget sjælden type stjerner, som ikke er karakteristisk for vores galakse. Forskere forklarer udseendet af disse genstande ved de unikke forhold i nærheden af et supermassivt sort hul: her, under påvirkning af kraftig tyngdekraft, kan binære stjerner kollapse og danne en enkelt, stor genstand indkapslet i tykke gasstøvkonvolutter. Ikke desto mindre bemærker forskere, at ikke alle objekter har lignende bane rundt om det sorte hul, så de ikke kan nøjagtigt forklare arten af det fænomen, de så.
Det ældste sorte hul
Opdagelsen af det ældste sorte hul er ikke kun et spørgsmål om alder. Opdagelsen af denne gamle mand kan hjælpe os med at løse mange interessante mysterier forbundet med den æra, hvor de første stjerner i universet lige begyndte at antænde.
Ifølge forskere blev det sorte hul ULAS J1342 + 0928 opdaget i 2017 kun født ca. 690 millioner år efter Big Bang. Da kosmos kun var 5 procent af dagens alder, var dette sorte hul allerede 800 millioner gange massen af vores sol i dag.
Objektet er placeret ca. 13,1 milliarder lysår fra Jorden og dannet i de tidlige dage af universet. Denne periode kaldes ofte æra for reionisering, hvor de første stjerner, galakser, klynger og superklynger af galakser begyndte at dukke op på grund af gravitationsattraktion. Det fulde billede af reionisering er stadig ikke klart for forskere, så de sorte huller, der optrådte i denne periode, kan bestemt være en af de mest interessante kilder til ny information.
Som nævnt ovenfor kan videnskabsfolk heller ikke forstå, hvordan sorte huller på så kort tid efter Big Bang var i stand til at samle en enorm mængde masse. Objekter som ULAS J1342 + 0928 kan kaste lys over dette spørgsmål, men for at drage nogen konklusioner ville det være rart at finde mindst et par flere lignende rumdinosaurier. Desværre er sorte huller i reioniseringstiden ekstremt sjældne.
Hurtigt voksende sort hul
I 2018 opdagede forskere det "sultne" sorte hul i det kendte univers. Hver dag, hvert sekund forbruger den en masse, der svarer til massen af vores sol, på grund af hvilken den også vokser hurtigt. Heldigvis for os er hun meget langt væk. Hvis dette monster var i midten af Mælkevejen, ville de røntgenstråler, det skaber, sterilisere jorden fra ethvert liv.
Da forskere opdagede det første lys fra kvasaren J2157-3602, der var forbundet med dette sorte hul, blev dens alder estimeret til 12 milliarder år. Så snart forskere bekræftede, at der virkelig er et sort hul ved siden af kvasaren, var dens masse allerede omkring 20 milliarder solmasser. I øjeblikket kan astronomer ikke forklare årsagen til den hurtige vækst af det sorte hul.
Det eneste, der vides om dette objekt, er, at dens appetit opvarmer den omgivende gas og støv til en sådan tilstand, at deres lysstyrke let vil overskygge lyset for næsten alle stjerner på himlen.
Skjult klynge
Én galakse klynge kan indeholde hundreder eller endda tusinder af galakser. Disse klynger betragtes af forskere som nogle af de største objekter i universet. Tror du, at en sådan kæmper er umulig at skjule med et enkelt rumobjekt? Du tager fejl. En kvasar viste sig ellers.
Det opdagede objekt fik navnet PKS1353-341 og var oprindeligt ment som en separat galakse med en utrolig lys central region. Astronomer ved Massachusetts Institute of Technology i 2018 opdagede imidlertid en sandhed, der var skjult i flere årtier, siden objektet blev opdaget. Det viste sig, at objektet ikke er en galakse, men en enkelt kvasar (et område med varm gas, der omgiver et supermassivt sort hul), som er placeret i midten af en hel galakse-klynge, der ligger 2,4 milliarder lysår fra Jorden.
Kvasaren var så lys, at det bogstaveligt talt formørkede hele det omkringliggende rum, der indeholdt hundreder af galakser. Forskere fra MIT beregnet dens lysstyrke, og det viste sig, at det er 46 milliarder gange lysere end Solen. Ifølge forskerne er sådan ekstrem lysstyrke forbundet med optagelsen af en stor mængde omgivende materiale af det centrale supermassive sorte hul.
Dobbelt systemer
Et andet mysterium for forskere er den såkaldte dobbelt, det vil sige parrede sorte huller, der vikles omkring hinanden. Tilfælde af kollisioner med sorte huller er allerede bemærket af forskere i fortiden. To blev identificeret i 2015 og en mere i 2017. Takket være sidstnævnte blev forskere overraskende for første gang direkte vidner om et lige så sjældent fænomen.
I det modtagne signal om kollisionen mellem to sorte huller blev der bemærket tegn på tyngdekraften i rumtiden - ændringer i tyngdefeltet, der forplantede sig som bølger. I dette tilfælde blev begge sorte huller ikke ødelagt, men i stedet fusioneret til en enkelt helhed - et supermassivt sort hul, endnu større i størrelse end dets forfædre.
Forskere har to antagelser om arten af udseendet af systemer fra binære sorte huller. Ifølge en vises binære sorte huller, når binære stjernesystemer dør. I henhold til det andet dannes sorte huller uafhængigt af hinanden, og derefter, når de driver i rummet, tiltrækkes de under hinanden under påvirkning af tyngdekræfter.
Dødelig boble
I 2018 foreslog fysikere et andet scenarie med apokalypsen: Jorden kunne blive ødelagt af sorte huller. Et år tidligere fejrede den videnskabelige verden bekræftelsen af opdagelsen af gravitationsbølger, et fænomen, der strækker og sammensætter virkelighedens stof. Denne magt er dødbringende.
I den nye teori forudsagde forskere fra Princeton University et af scenarierne for, hvad der kunne ske, hvis de resulterende tyngdepunktbølger kolliderer med hinanden som et resultat af højenergi-kosmiske kataklysmer (for eksempel når to sorte huller eller to neutronstjerner smelter sammen).
Til illustration sammenholdes gravitationsbølger ofte med cirklerne i vandet, der opstår, når en sten kastes. Hvis en partikel eller en genstand bevæger sig med lysets hastighed, kan der imidlertid vises gravitationsbølger i planen. Ifølge forskere, hvis bølgerne er store nok, kunne deres kollision skabe et kæmpe sort hul, der vil ændre plads og tid over et enormt område i det ydre rum.
Hvis dette sker ved siden af Jorden, kommer ikke kun alle levende ting, men også planeten selv og hele solsystemet til ende.
Rogue sort hul
Forskere har gentagne gange spekuleret på muligheden for, at galakser "udslynger" deres centrale sorte huller. I lang tid kunne astronomer imidlertid ikke finde bevis for dette fænomen. Men i 2017 præsenterede galaksen 3C186 rumforskere med en rigtig overraskelse.
Ifølge forskere var tidligere galaksen 3C186 to separate galakser, som på et tidspunkt i deres historie fusionerede til en. Den nye galakse indtog ganske klare konturer og form i stedet for den påståede uordenstruktur, men den største overraskelse kom fra dens centrum: forskere, fulde af håb om at finde et supermassivt sort hul i den, fandt slet ikke noget.
Senere blev det sorte hul stadig opdaget, kun 35.000 lysår fra det galaktiske centrum 3C186. Når de to stjerne klynger kolliderede, kolliderede deres centrale galaktiske sorte huller, hvilket til sidst skabte et supermassivt sort hul. Denne begivenhed skabte sandsynligvis meget kraftige tyngdepunktbølger, der skubbede dette nydannede sorte hul ud af galaksen, forklarer forskere.
Dette viste sig imidlertid ikke at være så let, fortsætter forskerne. Ejektionen af et sort hul fra det galaktiske centrum krævede energi svarende til eksplosionen af 100 millioner supernovaer. Forskere har stadig ikke fundet ud af, hvad der faktisk skete der, men det er allerede ved at blive klart, at der er kræfter, der selv kan modstå kraften fra de sorte huller i sig selv.
Interessant nok bevæger det slyngelige sorte hul sig mod kanterne af dens galakse. I den nuværende sats vil den blive skubbet fuldstændigt ud uden for den om cirka 20 millioner år.
Omvendt tid
Sorte huller dannes, når der opstår et tyngdepunktets sammenbrud (komprimering) af en tilstrækkelig massiv stjerne, eller sammenbruddet af den centrale del af galaksen eller protogalaktisk gas. I dette øjeblik kastes en kolossal mængde gammastråling ud i rummet. Sidstnævnte er til gengæld den lyseste elektromagnetiske begivenhed, der finder sted i universet og er stadig ikke fuldt ud forstået af forskere.
I 2018 blev der fundet meget mærkelige tegn i de indfangede gammastrålesignaler, som ifølge forskere fra NASA kan fortolkes som "tidsvending." Typisk udsender hver gamma-ray-begivenhed en signaturbølgeform, der aldrig gentages. De detekterede signaler indeholdt afvigelser, der, som det viste sig, ikke kunne forklares ud fra en teoretisk model. Disse signaler var specielle bølgelignende strukturer, der blev roteret i tiden, som om deres begyndelse var ved slutningen af brasten og slutningen - i de første øjeblikke af brasten.
For nogle fysikere var en sådan observation tilstrækkelig til at kræve bevis for, at tiden blev vendt. Ifølge en anden og sandsynligvis mere realistisk forklaring kunne strålerne fra gammastråleemissionen på deres vej kollidere med noget stof, som gav bølgerne en signatur, der blev accepteret af forskere i det modsatte tidsrum. Det er meget muligt, at strålerne rammer en slags akkumulering af stof, som virkede på dem som en reflekterende overflade. Ikke desto mindre er muligheden ikke udelukket, at vi taler om en helt ny fysiklov, hvis første eksempel var forskere i 2018.
Spøgelser fra mistede universer
I august i år afgav den britiske fysiker ved Oxford University Roger Penrose en meget højlydende erklæring. Han og hans team argumenterer for, at før fremkomsten af vores univers, det vil sige før Big Bang, var der et andet univers. Denne konklusion blev anmodet om af et antal observerede lette anomalier i mikrobølgebaggrundsstrålingen, som ifølge Penrose er lette spiraler tilbage fra sorte huller, der hørte til det forrige univers, der eksisterede før Big Bang.
I en af hans teorier antydede den endnu mere berømte britiske fysiker Stephen Hawking, at sorte huller, efter at have mistet hovedparten af deres partikler, forsvandt. Disse hypotetiske partikler kaldes gravitoner. De har ingen masse, ingen elektrisk eller anden ladning, men på samme tid har de energi og deltager derfor i gravitationsinteraktionen.
Når et univers dør og et nyt vises, bliver disse gravitoner ifølge Penrose en del af det nye univers. Forskeren og hans kolleger er overbeviste om, at de fandt disse overlevende "rester" i mikrobølgebaggrundsstrålingen. De kaldte de opdagede lette afvigelser "Stephen Hawkings punkter." Hvis forskernes observationer bekræftes, står vi over for en alvorlig revision af Big Bang-teorien.
Nikolay Khizhnyak