W centrum naszej galaktyki Drogi Mlecznej mieszka gigant. Obiekt tak masywny, że nic nie może uciec jego przyciąganiu grawitacyjnemu, nawet światło. W rzeczywistości uważamy, że większość galaktyk ma jedną z nich. Są to oczywiście supermasywne czarne dziury.
Supermasywne czarne dziury to gwiazdy, które zapadły się w osobliwość. Ogólna teoria względności Einsteina przewidywała ich istnienie. A te czarne dziury otoczone są horyzontem zdarzeń, który jest jakby punktem bez powrotu, jeśli coś zbliży się do czarnej dziury. Ale nikt jeszcze nie udowodnił istnienia horyzontu zdarzeń.
Niektórzy teoretycy sądzą, że coś innego może leżeć w centrum galaktyk, supermasywnych zdarzeń obiektowych dziwniejszych niż supermasywna czarna dziura. Teoretycy uważają, że te obiekty w jakiś sposób uniknęły losu czarnej dziury i nie zapadły się w osobliwość. Nie mieliby horyzontu zdarzeń, a zamiast tego mieliby solidną powierzchnię.
„Chodzi nam o to, aby przekształcić tę ideę horyzontu zdarzeń w naukę eksperymentalną i dowiedzieć się, czy horyzonty zdarzeń naprawdę istnieją, czy nie” - Pawan Kumar profesor astrofizyki, University of Texas w Austin.
Zespół naukowców z University of Texas w Austin i Harvard University zajął się tym problemem. Wenbin Lu, Pawan Kumar i Ramesh Narayan chcieli rzucić nieco światła na problem związany z horyzontem zdarzeń. Zastanawiali się nad ciałem stałym i co się stanie, gdy zderzy się z nim obiekt taki jak gwiazda. Opublikowali swoje wyniki w miesięcznych zawiadomieniach Royal Astronomical Society.
„Chodzi nam o to, aby przekształcić tę ideę horyzontu zdarzeń w naukę eksperymentalną i dowiedzieć się, czy horyzonty zdarzeń naprawdę istnieją, czy nie” - powiedział w prasie Pawan Kumar, profesor astrofizyki na University of Texas w Austin wydanie.
Ponieważ czarna dziura jest gwiazdą zapadającą się w osobliwość, nie ma ona pola powierzchni, a zamiast tego ma horyzont zdarzeń. Ale jeśli inna teoria okaże się prawdziwa, a obiekt ma stałą powierzchnię zamiast horyzontu zdarzeń, wówczas zderzający się z nim obiekt zostanie zniszczony. Zespół przypuszczał, że gdyby gwiazda zderzyła się z tą twardą powierzchnią i uległa zniszczeniu, wówczas gaz z gwiazdy otoczyłby obiekt i świeciłby jasno przez miesiące, a nawet lata.
Gdyby tak było, zespół wiedziałby, czego szukać. Ustalili także, jak często to się zdarza.
„Oszacowaliśmy szybkość spadania gwiazd na supermasywne czarne dziury”, powiedział Lu w tym samym komunikacie prasowym. „Prawie każda galaktyka ma jedną. Rozważaliśmy tylko te najbardziej masywne, które ważą około 100 milionów mas Słońca lub więcej. Jest ich około miliona w odległości kilku miliardów lat świetlnych od Ziemi. ”
Teraz potrzebowali sposobu na przeszukanie nieba w poszukiwaniu tych obiektów i znaleźli je w archiwach teleskopu Pan-STARRS. Pan-STARRS to 1,8-metrowy teleskop na Hawajach. Ten teleskop niedawno zakończył badanie połowy północnej półkuli nieba. W tym badaniu Pan-STAARS spędził 3,5 roku na poszukiwaniu przejściowych obiektów na niebie, obiektów, które rozjaśniają się, a następnie blakną. Przeszukali archiwa Pan-STARR w poszukiwaniu obiektów przejściowych, które miały podpis, jaki przewidywali po zderzeniu gwiazd z tymi supermasywnymi obiektami o twardej powierzchni.
Trio przewidywało, że w 3,5-letnim okresie ujętym w badaniu Pan-STAARS wystąpi 10 z tych kolizji, które powinny zostać przedstawione w danych.
„Okazuje się, że powinien był wykryć więcej niż 10 z nich, jeśli teoria twardej powierzchni jest prawdziwa”. - Wenbin Lu, Wydział Astronomii, University of Texas w Austin.
„Biorąc pod uwagę szybkość spadania gwiazd na czarne dziury i gęstość liczbową czarnych dziur w pobliskim wszechświecie, obliczyliśmy, ile takich stanów nieustalonych Pan-STARRS powinien był wykryć w okresie działania 3,5 roku. Okazuje się, że powinien był wykryć więcej niż 10 z nich, jeśli teoria twardej powierzchni jest prawdziwa ”- powiedział Lu.
Zespół nie znalazł żadnych zaostrzeń, których oczekiwali, czy teoria twardej powierzchni jest prawdziwa.
„Nasza praca sugeruje, że niektóre, a może wszystkie czarne dziury mają horyzonty zdarzeń…” - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
To, co może wydawać się porażką, nie jest oczywiście. W każdym razie nie dla Einsteina. Jest to kolejny udany test teorii ogólnej teorii względności Einsteina, pokazujący, że horyzont zdarzeń przewidziany w jego teorii wydaje się istnieć.
Jeśli chodzi o zespół, nie porzucili jeszcze tego pomysłu. W rzeczywistości, zdaniem Pawana Kumara, profesora astrofizyki, University of Texas w Austin, „Naszym celem nie jest tyle, aby ustalić, że istnieje twarda powierzchnia, ale przesunąć granicę wiedzy i znaleźć konkretne dowody, że tak naprawdę jest horyzont zdarzeń wokół czarnych dziur. ”
„Ogólna teoria względności przeszła kolejny krytyczny test”. - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
„Nasza praca sugeruje, że niektóre, a być może wszystkie czarne dziury mają horyzonty zdarzeń, a materiał naprawdę znika z obserwowalnego wszechświata po wciągnięciu do tych egzotycznych obiektów, jak się spodziewaliśmy od dziesięcioleci”, powiedział Narayan. „Ogólna teoria względności przeszła kolejny krytyczny test”.
Zespół planuje nadal szukać zaostrzeń związanych z teorią twardych powierzchni. Ich spojrzenie na dane z Pan-STARRS było tylko ich pierwszym atakiem.
Mają nadzieję, że poprawią swój test w nadchodzącym Large Synoptic Survey Telescope (LSST) powstającym w Chile. LSST to teleskop szerokiego pola, który będzie rejestrował obrazy nocnego nieba co 20 sekund w ciągu dziesięciu lat. Co kilka nocy LSST da nam obraz całego dostępnego nocnego nieba. Uczyni to badanie obiektów przejściowych o wiele łatwiejszym i skuteczniejszym.
Więcej informacji: Rise of the Super Telescopes: The Large Synoptic Survey Telescope
Źródła:
- Czy gwiazdy wpadają cicho w czarne dziury, czy wpadają w coś zupełnie nieznanego?
- Zdarzenia powodujące zakłócenia gwiezdne potwierdzają istnienie horyzontu zdarzeń czarnej dziury
