Czarne dziury to ciemne plamy w materiale czasoprzestrzennym, niezwykle gęste osobliwości o tak silnej grawitacji, że nic nie może uciec ze szponów. Spędzają czas, robiąc jedną rzecz: pożerając materię. Zbliż się wystarczająco do czarnej dziury, a będziesz kosmicznym spaghetti, rozciągniętym na kawałki, wciągniętym do środka, nigdy nie wracającym. Prosty i bezpośredni, prawda?
Ale jak się okazuje, czarne dziury to coś więcej niż kosmiczne odkurzacze. W 2019 r. Fizycy zajrzeli w niezgłębioną ciemność i zrobili pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury. Dowiedzieli się także więcej o tym, jak działają te dziwaczne i nienasycone bestie. Od ich skłonności do zdobywania i utraty włosów, przez tajemnicze wnętrzności, do których mogą prowadzić, oto 14 nowych rzeczy, których dowiedzieliśmy się o czarnych dziurach w 2019 roku.
Niezapomniany obraz
Po latach oczekiwania było tutaj! Naukowcy w 2019 r. Wykonali absolutnie niezapomniany obraz czarnej dziury M87, w sercu galaktyki Virgo A, w odległości około 53 milionów lat świetlnych. Pierwsze zbliżenie osobliwości, uchwycone przez sieć teleskopów na całym świecie zwaną Event Horizon Telescope, wygląda jak ziarniste, maleńkie miejsce otoczone rozmytym pomarańczowym pierścieniem. Ale ten mały pikselowany obraz jest tak naprawdę czarną dziurą tak wielką jak Układ Słoneczny i 6,5 miliarda razy większą niż masa naszego Słońca.
Ognisty pomarańczowy blask otaczający czarne serce wytycza horyzont zdarzeń, pierścień materii wiruje wokół czarnej dziury tuż przed wpadnięciem. Gdy ociera się o inną materię z dużą prędkością, wytwarza energię i świeci, tworząc dysk akrecyjny - stąd pomarańczowy pierścień.
Czarne dziury wyrastają z włosów, a następnie znów łysieją
W tym roku dowiedzieliśmy się, że czarne dziury mają włosy, ale przez większość czasu są one łyse jak kule bilardowe. Co to dokładnie znaczy? Historycznie rzecz biorąc, fizycy uważali, że osobliwości są łyse lub pozbawione cech, co oznacza, że mają tylko trzy właściwości: masę, moment pędu i ładunek elektryczny. Wszystko, co te niebiańskie Pac-Mans spożywały przez całe życie, zostało zamknięte za horyzontem zdarzeń i później nie można było odzyskać żadnych informacji o nawykach żywieniowych czarnej dziury.
Ale w 2016 roku zmarły fizyk Stephen Hawking wraz z innymi opublikował artykuł sugerujący, że czarne dziury mają „włosy” lub charakterystyczne cechy. Te włosy były subtelnymi przesunięciami w horyzoncie zdarzeń, a także w horyzoncie Cauchy'ego - punkcie, w którym przerzucenie przyczyny i skutku - sprawi, że czarne dziury będą się od siebie odróżniać. Przynajmniej, jak twierdzono w badaniu z 2018 r., Tak było w przypadku tak zwanych „ekstremalnych” czarnych dziur lub tych o maksymalnym ładunku elektrycznym. Na początku tego roku fizycy odkryli, że nawet ci, którzy nie są tak ekstremalni - wirujący z niemal maksymalną prędkością, ale bez ładunku lub z maksymalnym możliwym ładunkiem, ale bez rotacji - również mogą mieć włosy.
Ale jak się okazuje, czarne dziury przelotnie przelatują kilka kępek delikatnych „włosów”, które ostatecznie tracą, jak donosi Live Science.
W tej chwili pytanie, czy czarne dziury są bardziej podobne do pana T lub Heather Locklear, jest czystą spekulacją. Jednak eksperci twierdzą, że największy na świecie wykrywacz fali grawitacyjnej może wkrótce znaleźć dowody na poparcie jednej teorii nad drugą.
Niemożliwie duża czarna dziura
W listopadzie naukowcy powiedzieli, że znaleźli czarną dziurę w odległości 15 000 lat świetlnych, która była tak ogromna, że nie powinna istnieć. Przypuszczali, że istnieje, po wykryciu gwiazdy około 8 razy masywniejszej niż nasze słońce, które zdawało się krążyć w obszarze ciemnej, pustej przestrzeni. Na podstawie tego, jak bardzo ta gwiazda się poruszała, obliczyli, że gwiazda prawdopodobnie krąży czarną dziurą 70 razy większą niż masa naszego Słońca; poprzednio naukowcy sądzili, że gwiezdne czarne dziury lub te, które powstają po zapadnięciu się masywnej gwiazdy, mogą mieć masy nie więcej niż 30 razy większe niż nasze Słońce - przynajmniej w galaktykach o składzie chemicznym podobnym do naszego.
„To odkrycie zmusza nas do ponownego zbadania naszych modeli powstawania czarnych dziur o masie gwiezdnej” - powiedział dyrektor Interferometru Obserwatorium Fali Grawitacyjnej (LIGO) i profesor Uniwersytetu Florydy David Reitze, który nie był zaangażowany w badanie, oświadczenie w tym czasie.
O tej niemożliwej czarnej dziurze…
Niestety, przez większość czasu odkrycia, które wydają się być sprzeczne z prawami fizyki, nie utrzymują się. Według czarnej księgi opublikowanej w grudniu w bazie danych arXiv ta czarna dziura, która stała się niemożliwie duża, była prawdopodobnie niemożliwa.
Niemożliwie duża czarna dziura była prawdopodobnie tylko czarną dziurą o regularnych rozmiarach, a zespół badawczy, który początkowo zmiażdżył liczby, popełnił błąd w interpretacji emisji światła pochodzących z układu podwójnego czarnej dziury / gwiazdy. Badacze opublikowali arXiv, miażdżąc światło gwiazdy towarzyszącej słabą emisją pochodzącą z dysku akrecyjnego czarnej dziury lub pierścienia materii krążącego w jej pysku, naukowcy przecenili masę czarnej dziury przynajmniej dwukrotnie. .
Czarne dziury jako dawcy życia galaktycznego
Czarne dziury to supervillains w epickiej historii wszechświata. Zabijają bezkrytycznie. I nic w zasięgu ręki nie jest przed nimi bezpieczne.
Ale kosmiczni zabójcy o kamiennych twarzach mogą być czymś więcej. Czarne dziury mogą być w rzeczywistości motorem życia galaktyk. Według swoich listopadowych badań podczas czarnych szaleństw czarne dziury wysyłają również kosmiczne pęcherzyki gorącego, burzliwego gazu. Badanie wykazało, że ta gorąca plazma może utrzymywać żywe galaktyki, które w przeciwnym razie ostygłyby i umarły. Inne badanie, opublikowane w maju, wykazało, że promieniowanie emitowane przez czarne dziury może zasilać życie kosmitów - o ile istnieje w strefie Złotowłosa nie za daleko i nie za blisko centrum galaktyki. Jak pokazują wyniki badań, gdy czarne dziury się zasilają, ich promieniowanie i światło mogą napędzać fotosyntezę i ułatwiać tworzenie biomolekularnych elementów budulcowych życia.
Czarne dziury mogą wcale nie być czarnymi dziurami
A może czarne dziury są po prostu źle zrozumiane. Jak, głównie źle zrozumiany. Dzika teoria, zaproponowana przez matematyka i fizyka tego lata, sugeruje, że czarne dziury, jakie znamy, mogą nie istnieć.
Według Einsteina czarne dziury to nieskończenie małe, nieskończenie gęste plamki zwane osobliwością, w której zawodzi matematyka ogólnej teorii względności. Ale według nowych badań powszechne matematyczne uproszczenie stosowane do analizy teorii względności może mieć wadę. W rezultacie czarne dziury mogą wcale nie być osobliwościami. Zamiast tego mogą być kieszeniami przestrzeni wypełnionymi ciemną energią. To może tłumaczyć zaskakujące odkrycia największego na świecie łowcy fal grawitacyjnych.
Istnieją mini czarne dziury
Czarne dziury z pewnością mogą być duże, ale czy mogą być małe? Okazuje się, że w kosmosie mogą istnieć czarne dziury, o połowę mniejsze od znanych. Większość czarnych dziur o regularnej masie jest około 5 do 6 razy większa od masy Słońca.
W listopadzie astronomowie spoglądający na obrzeża Drogi Mlecznej, w odległości około 10 000 lat świetlnych, znaleźli słaby dowód na istnienie czarnej dziury około 3,3 razy większej niż Słońce. To zdecydowanie za duże, aby być gwiazdą neutronową, ale mniejsze niż jakakolwiek znana czarna dziura. Takie czarne dziury były przewidywane, ale nigdy wcześniej nie zostały zauważone.
Czarna dziura w Drodze Mlecznej ma rozbłysk
Mówiąc o Drodze Mlecznej, supermasywna czarna dziura w naszej domowej galaktyce ma coś bardzo dziwnego. Zwykle dysk akrecyjny czarnej dziury świeci bardziej, gdy jest bardziej aktywny, ponieważ więcej materii ociera się o siebie i wytwarza tarcie. W maju wszystko było spokojne dla centralnej czarnej dziury Drogi Mlecznej, Strzelca A *.
Następnie astronomowie zauważyli dziwny rozbłysk, a czarna dziura jarzyła się najjaśniejszymi astronomami, jakie kiedykolwiek widzieli, przynajmniej w spektrum podczerwieni.
Nie jest jasne, czym jest ten dziwny rozbłysk, ale naukowcy sądzą, że płomień został spowodowany, gdy zakurzony obiekt lub gwiazda miały dokładne ogolenie za pomocą Strzelca A *.
Największe czarne dziury powstały w mgnieniu oka
Masywne obiekty niebieskie, takie jak Strzelec A *, wyglądają, jakby powinny były formować się w nieskończoność, ale okazuje się, że największe czarne dziury we wszechświecie prawdopodobnie powstały w mgnieniu oka, mówiąc kosmicznie.
Badanie opublikowane w czerwcu sugerowało, że supermasywne czarne dziury mogły powstać w ciągu pierwszych 800 milionów lat historii wszechświata - i wszystko, co musiałoby wziąć, to duża chmura gazu. Gdy chmury gazu gromadzą się i wiążą grawitacyjnie, zapadłyby się pod własnym ciężarem, tworząc małą czarną dziurę bez potrzeby gwiazdowej supernowej. Te tak zwane „czarne dziury z bezpośrednim zapadnięciem się” nadal gromadziłyby materię w zawrotnym tempie, powiększając się 10 000 razy w ciągu zaledwie 150 milionów lat.
W tym momencie po prostu przestali - pozostawiając supermasywne czarne dziury rozsiewające dziś nasz wszechświat.
UFO wylatują z czarnych dziur
Co jest dziwniejsze niż czarna dziura? UFO lecące z jednego. W tym przypadku jednak UFO oznacza ultraszybki odpływ i jest to gorący wiatr, który wydaje się wypływać z dysku akrecyjnego czarnej dziury.
Badanie opublikowane w sierpniu wykazało, że UFO te mogą wyjaśnić, dlaczego w przestrzeni blisko centrum galaktyk stosunkowo mało materii. Badania wykazały, że UFO z supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktycznych mogą zachowywać się jak pługi śnieżne, spychając całą dodatkową materię w bezpośrednim sąsiedztwie czarnej dziury dalej od jej obrzeży.
Planeta 9 może być czarną dziurą
Mówiąc o niezidentyfikowanych obiektach, tajemniczy obiekt niebieski w naszym Układzie Słonecznym znany jako Planeta 9 może być w rzeczywistości czarną dziurą wielkości grejpfruta.
Na zewnątrz Neptuna znajdują się dziwne obiekty, które zachowują się tak, jakby rządziły nimi grawitacja jakiegoś pobliskiego obiektu, którego nie widzimy. Orbitują z dala od pozostałych ośmiu planet i wydają się być zorientowane w innej płaszczyźnie.
Niektórzy teoretycy dokonali obliczeń i doszli do wniosku, że jest tam planeta - z chwiejną orbitą - która jest około 10 do 20 razy większa od masy Ziemi. Ale w badaniu opublikowanym w październiku inni naukowcy, którzy dokonali osobnego podziału liczb, odkryli, że niewielka pierwotna czarna dziura, tak duża jak grejpfrut, może również wyjaśnić dziwne zachowanie tych trans-neptunowych obiektów.
Wysyłanie wiadomości przez czarną dziurę spowodowałoby, że wyparowałoby
Czarne dziury mogą być tunelami czasoprzestrzennymi w alternatywnym wszechświecie. Ale nie zawracaj sobie głowy próbą wysłania wiadomości przez tunel czasoprzestrzenny do kogoś z kosmosu.
W sierpniu naukowcy odkryli, że wysłanie nawet małej wiadomości przez czarną dziurę zmieni czarną dziurę, powodując jej odparowanie. Pierwsza wiadomość, która zostanie przesłana przez tunel czasoprzestrzenny, zmniejszy odbierającą czarną dziurę o 30%, a każda kolejna wiadomość zmniejszy jeszcze bardziej czarną dziurę - przenosząc coraz mniej informacji. Po zaledwie kilku transmisjach wiadomość nie zawiera żadnych informacji, a odbierająca czarna dziura zniknie.
Obcy mogli strzelać laserami w czarne dziury
Ławka w kościele! Ławka w kościele! Ławka w kościele! Czarne dziury mogą nie tylko karmić życie obcymi światami; mogą również pozwolić kosmitom na poruszanie się po galaktyce. Strzelając laserem w czarne dziury, zaawansowane istoty pozaziemskie mogą bumerangować fotony lub lekkie cząstki wokół studni grawitacyjnych otaczających czarne dziury. Fotony te krążyłyby dookoła i wracały do odbiornika, ale w trakcie tego procesu pochłaniałyby pęd czarnej dziury i zamieniały ją w energię. Gdy foton powróci, obcy mogą przekształcić tę energię w pęd, aby zasilić ich ruch przez galaktykę, a proces ten można powtarzać w kółko.
Możemy być w stanie cię uratować z czarnej dziury
Gdy zbliżasz się do horyzontu zdarzeń czarnej dziury, czas zwalnia, rozciągasz się jak spaghetti i rozrywasz na strzępy, prawda? Nie tak szybko. Może istnieć sposób na uratowanie ludzi przed niebiańskimi pułapkami śmierci, przynajmniej według jednej nowej teorii spekulatywnej.
Zgodnie z tą teorią może istnieć sposób na uwikłanie dwóch czarnych dziur. (Splątanie kwantowe to dziwny efekt, zwykle obserwowany tylko w małych skalach subatomowych, w których dwie cząstki lub obiekty są nierozerwalnie połączone na dużych odległościach.) Nikt nigdy nie zdołał splątać obiektów widocznych gołym okiem, ale zakładając, że było sposób na uwikłanie dwóch obiektów tak masywnych jak czarne dziury, może być możliwe użycie ich jako sposobu na natychmiastowe teleportowanie się między dwoma lokalizacjami. W takim przypadku, jeśli przypadkowo wpadniesz do czarnej dziury, może istnieć sposób, aby cię wydostać - choć w innym miejscu i czasie.
Wirujące czarne dziury mogą ułatwić delikatne podróże hipersoniczne
Zapnij pasy, załóż słuchawki redukujące hałas i zrelaksuj się - za chwilę wskoczysz do wirującej czarnej dziury. Jasne, istnieje bardzo duża szansa, że zostaniesz rozdarty na strzępy i nigdy więcej cię nie zobaczysz, ale przynajmniej niektórzy fizycy uważają, że wejście do wirującej czarnej dziury może być zupełnie innym doświadczeniem. W rzeczywistości wirujące czarne dziury mogą być bardziej jak delikatne portale czasowe.
Załóżmy, że istnieją tunele czasoprzestrzenne i że czarne dziury są drogą do nich. Niektóre rodzaje supermasywnych czarnych dziur, takie jak łagodny olbrzym w sercu naszej galaktyki, nie obracają się zbytnio. Nowe obliczenia sugerują, że podróż do takiej czarnej dziury nawet nie spowodowałaby wyboistej jazdy, ponieważ jej powolny obrót oznaczałby nieznaczne kurczenie się i rozciąganie, i byłby w zakresie naprężeń, jakie statek kosmiczny mógłby znieść.
