10 najčudnijih stvari koje smo naučili o crnim rupama 2021

Naučnici koji proučavaju crne rupe mogu biti sigurni da će iz godine u godinu dolaziti do spektakularnih otkrića. 2021. nije bila izuzetak, s mnogo uzbudljivih novih rezultata u vezi s ovim čudnim gravitacijskim čudovištima. Danas ćemo razmotriti najuzbudljivije otkriće crne rupe ove godine i kako one unapređuju naše razumijevanje univerzuma.

Najbrže rotirajuća crna rupa

Čak i najproučavanije crne rupe mogu iznenaditi. U februaru su fizičari revidirali svoje procjene svojstava kosmičkog čudovišta u srcu sistema Cygnus X-1, koji je ujedno bio i prva crna rupa za koju je potvrđeno da postoji. Utvrđeno je da je crna rupa Cygnus X-1, prvi put otkrivena prije skoro 60 godina, 50% masivnija nego što se mislilo, 21 puta veća od mase Sunca i da kruži vrlo blizu brzine svjetlosti, postavljajući novi rekord za crne rupe.

Crna rupa u Cygnus X-1 udaljena je oko 7200 svjetlosnih godina i polako proždire svoju plavu superdžinovsku zvijezdu pratioca, dajući istraživačima novi uvid u takve procese.

Pročitajte također: Koliko crnih rupa u svemiru?

Spaghettified star

Kada se zvijezda previše približi rubu crne rupe, gravitacijske sile je raskomadaju na dugačka vlakna koja se uvlače u usta crne rupe. Ovaj proces, poznat kao "špagetifikacija", proizvodi svjetlost dok se zvjezdani materijal zagrijava zbog trenja, omogućavajući astronomima da uhvate ovaj zastrašujući čin u svoj njegovoj slavi. U maju su istraživači prvi put primijetili zvijezdu koju je na ovaj način zgnječila i apsorbirala crna rupa teška 30 miliona puta veće od Sunčeve mase i koja se nalazi u centru galaksije 750 miliona svjetlosnih godina od Zemlje.

Osim prikupljanja važnih podataka o špagetifakciji, zapažanja su pomogla naučnicima da naprave nevjerovatnu vizualizaciju apsorpcije zvijezde.

Čitaj više: Astronomi su prvi put otkrili posljedice "špagetifikacije" zvijezde crnom rupom

LIGO dokazuje da je Hawking u pravu

U junu, istraživači na Gravitaciono-valnoj opservatoriji za laserski interferometar (LIGO) gledali su dvije supermasivne crne rupe kako se spajaju u jednu, i analizirali talasanje u tkivu prostor-vremena, nazvano gravitacijskim valovima, uzrokovano crnim rupama koje se kreću velikom brzinom.

Otkrili su da je površina rezultirajuće crne rupe veća od površine prve dvije zajedno. Osim dobijanja iznenađujućih podataka, rezultati studije pomažu da se dokaže pretpostavka britanskog astrofizičara Stephena Hawkinga iz 1971. godine, poznata kao teorema područja crne rupe. Teorema kaže da se površina crne rupe ne može smanjiti s vremenom, što je zakon koji je izveo Hawking koristeći Einsteinovu opću teoriju relativnosti. A takođe i njegovo razumevanje entropije. Iako su rezultati istraživanja bili pobeda za Hawkinga, ostavili su fizičare zbunjenim. Prema kvantnoj mehanici, crne rupe treba da se skupljaju i isparavaju, tako da nije jasno kako to pomiriti sa Hawkingovim zakonom da se njihova površina uvijek povećava.

Također zanimljivo: Naučnici su smislili kako da slušaju gravitacione talase Velikog praska

Spajanje crne rupe i neutronske zvijezde

U junu su istraživači koji rade s LIGO-om objavili da su po prvi put bili sigurni da su vidjeli crne rupe kako se spajaju u kompaktna tijela nazvana neutronske zvijezde. Uz crne rupe, neutronske zvijezde su jedan mogući krajnji rezultat smrti masivne zvijezde, kada zvijezda eksplodira kao supernova i ostavlja za sobom ostatke. Iako je LIGO i ranije viđao nagoveštaje potencijalnih spajanja crnih rupa i neutronskih zvijezda, samo ove godine dva signala su uvjerljivo dokazala da se takva spajanja dešavaju.

Oba signala su otkrivena u januaru 2020. u razmaku od oko 10 dana. U prvom slučaju, crna rupa sa masom šest puta većom od Sunčeve apsorbovala je neutronsku zvezdu sa masom jedan i po puta većom od Sunčeve, a u drugom, crna rupa sa masom devet puta većom od mase Sunca. Sunce i neutronska zvijezda čija je masa dvostruko veća od Sunčeve.

Preporuka urednika: Astrofizičari su prvi put pratili spajanje neutronskih zvijezda i crnih rupa

Rane crne rupe uzrokuju oluje

Gotovo svaka poznata galaksija ima supermasivnu crnu rupu u svom središtu, što ukazuje na blisku vezu između dva kosmička objekta. Ali naučnici još uvijek ne razumiju kako crna rupa utiče na njen galaktički domaćin. Studija objavljena u junu pokazala je da vjetar velike brzine puše iz galaksije stare 13 milijardi godina, stare skoro koliko i sam svemir. Ovo je najraniji otkriveni primjer galaktičkog vjetra koji izbija iz supermasivnih crnih rupa dok upijaju okolni plin i prašinu.

Takođe, snažni vjetrovi, koji se kreću brzinom od oko 1,8 miliona km/h, kreću se dovoljno brzo da raznesu materijal po galaksiji i vjerovatno ometaju formiranje zvijezda. To sugerira da galaksije i njihove crne rupe imaju drevnu i vrlo blisku vezu.

Pročitajte također: Naučnici su otkrili rendgensko zračenje izvan horizonta događaja crne rupe

Svetlosni odjeci dokazuju da je Ajnštajn u pravu

Stephen Hawking nije bio jedini koji je ove godine osvojio crne rupe. Astronomi su u julu snimili rendgenske zrake koje izviru iz supermasivne crne rupe u centru spiralne galaksije Zwicky, udaljene 1,8 milijardi svjetlosnih godina. Ne samo da su istraživači otkrili svjetlost koja dolazi s prednje strane crne rupe, već su uspjeli pronaći i čudne odjeke svjetlosti koje u početku nisu mogli otkriti.

Činilo se da dolaze sa stražnje strane crne rupe, što znači da je džinovski entitet toliko iskrivio tkivo prostor-vremena da se svjetlost povlačila s jedne strane crne rupe na drugu. Ovaj proces tačno odgovara onome što bi se očekivalo od Ajnštajnove opšte teorije relativnosti, ali još uvek nije konačno otkriven.

Vanzemaljci mogu iskoristiti moć crne rupe

Naučnici se ne plaše da prave pretpostavke sve dok se one zasnivaju na relevantnim podacima. U avgustu je grupa astronoma na Tajvanu sugerirala da bi tehnološki vanzemaljci mogli sakupljati energiju iz crnih rupa koristeći hipotetičke megastrukture poznate kao Dysonove sfere koje okružuju zvijezdu. Iako se crne rupe smatraju tamnim, one emituju velike količine energije jer se hrane okolnim materijalom, koji se zagrijava i emituje kao svjetlost.

Astronomi su se pitali može li vanzemaljska vrsta postaviti orbitalne platforme prekrivene nečim poput solarnih panela oko crne rupe kako bi apsorbirala njene energetske eksplozije. Budući da su crne rupe manje od zvijezda, to bi omogućilo vanzemaljcima da uštede na građevinskim materijalima i potencijalno im omogućilo skladištenje nevjerovatnih količina energije.

Više detalja:  Šta je Dysonova sfera i zašto je nismo napravili?

Lutajuće crne rupe mogu se naseliti u našoj galaksiji

Oko 12 supermasivnih, nevidljivih crnih rupa možda vreba na periferiji Mliječnog puta. Do ovog zaključka došlo se u avgustu, kada su istraživači objavili rezultate nove simulacije sudara galaksija. Tokom takvih masovnih događaja, gravitacijske sile mogu uzrokovati da supermasivne crne rupe, teške milione ili milijarde puta više od Sunca, lete i lutaju dubinama svemira.

Neki od njih bi se na kraju mogli smjestiti u oreole galaksija poput naše, a galaksija veličine Mliječnog puta u prosjeku ima oko 12 galaksija. Astronomi se nadaju da će shvatiti kako tražiti ove izgubljene divove kako bi potvrdili tačnost njihovih simulacija.

Pročitajte također: U zvjezdanom jatu izvan naše galaksije otkrivena je crna rupa

Otkriven je najbliži par crnih rupa

U decembru su teleskopi zabilježili dokaze o postojanju najbližeg para crnih rupa našoj planeti, koje kruže jedna oko druge na udaljenosti od oko 89 miliona svjetlosnih godina od Zemlje u sazviježđu Vodolije. Prethodni rekordni par crnih rupa je pet puta udaljeniji od ovog, što znači da naučnici imaju priliku da proučavaju takve sisteme detaljnije nego ranije. Oba člana dvojca su dizači tegova - veći ima masu od skoro 154 miliona Sunaca, a manji je 6,3 miliona puta masivniji od naše zvezde.

One kruže jedna oko druge na udaljenosti od samo 1600 svjetlosnih godina – što je sitnica po kosmičkim standardima i još jedan rekord koji ukazuje da će se za 250 miliona godina spojiti u jednu džinovsku crnu rupu.

Čitaj više: Veoma veliki teleskop otkrio je najbliži par supermasivnih crnih rupa

Crna rupa prevelika za svoju galaksiju

Čini se da mala galaksija koja kruži oko naše, udaljena oko 820 svjetlosnih godina, sadrži nešto čudno. Patuljasta galaksija Lav I, koja je 50 puta manja od Mliječnog puta, sadrži supermasivu crnu rupu koja ima skoro istu masu kao crna rupa u centru Mliječnog puta. Astronomi se pitaju kako je tako velika crna rupa završila u tako maloj galaksiji.

"Ne postoji objašnjenje za postojanje ove vrste crne rupe u patuljastim sferoidnim galaksijama", rekla je Maria Jose Bustamante, apsolventica astronomije na Univerzitetu Teksas u Austinu. Moraćemo da sačekamo narednih nekoliko godina da shvatimo šta to tačno znači za evoluciju crnih rupa i galaksija.

Pročitajte također:

• Da li su crne rupe nastale neposredno nakon Velikog praska?
• Veoma veliki teleskop otkrio je najbliži par supermasivnih crnih rupa