10 oudointa asiaa, jotka opimme mustista aukoista vuonna 2021

Mustia aukkoja tutkivat tiedemiehet voivat olla varmoja, että vuosi toisensa jälkeen tulee näyttäviä löytöjä. 2021 ei ollut poikkeus, ja monia jännittäviä uusia tuloksia koskien näitä outoja gravitaatiohirviöitä. Tänään tarkastelemme jännittävimpiä löytö mustia aukkoja tänä vuonna ja kuinka ne edistävät ymmärrystämme maailmankaikkeudesta.

Nopeimmin pyörivä musta aukko

Jopa tutkituimmat mustat aukot voivat yllättää. Helmikuussa fyysikot tarkistivat arvioitaan Cygnus X-1 -järjestelmän ytimessä olevan kosmisen hirviön ominaisuuksista, mikä sattui myös olemaan ensimmäinen musta aukko, jonka olemassaolo on vahvistettu. Ensimmäistä kertaa lähes 1 vuotta sitten löydetyn Cygnus X-60 -mustan aukon on todettu olevan 50 % aiemmin luultua massiivisempi, 21 kertaa Auringon massa ja kiertävä hyvin lähellä valonnopeutta, mikä teki uuden ennätyksen. mustia aukkoja varten.

Cygnus X-1:n musta aukko on noin 7200 XNUMX valovuoden päässä, ja se syö hitaasti sinistä superjättiläistä kumppanitähteään, mikä antaa tutkijoille uuden käsityksen tällaisista prosesseista.

Lue myös: Kuinka monta mustaa aukkoa on maailmankaikkeudessa?

Spaghettoitu tähti

Kun tähti tulee liian lähelle mustan aukon reunaa, gravitaatiovoimat repivät sen pitkiksi filamenteiksi, jotka vedetään mustan aukon suuhun. Tämä prosessi, joka tunnetaan nimellä "spagettimuodostus", tuottaa valoa, kun tähtien materiaali lämpenee kitkan vaikutuksesta, jolloin tähtitieteilijät voivat vangita tämän pelottavan teon kaikessa loistossaan. Toukokuussa tutkijat huomasivat ensimmäisen kerran tähden, jonka tällä tavalla murskasi ja absorboi musta aukko, joka painaa 30 miljoonaa kertaa Auringon massaa ja joka sijaitsee galaksin keskustassa 750 miljoonan valovuoden päässä Maasta.

Sen lisäksi, että havainnot keräsivät tärkeitä tietoja spagettimuodostuksesta, ne auttoivat tutkijoita luomaan uskomattoman visualisoinnin tähden absorptiosta.

Lue lisää: Tähtitieteilijät löysivät ensimmäistä kertaa mustan aukon aiheuttaman tähden "spagetoitumisen" seuraukset

LIGO osoittaa Hawkingin olevan oikeassa

Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatoryn (LIGO) tutkijat katselivat kesäkuussa kahden supermassiivisen mustan aukon sulautumista yhdeksi ja analysoivat suurella nopeudella liikkuvien mustien aukkojen aiheuttamia aaltoilua aika-avaruuden kudoksessa, joita kutsutaan gravitaatioaaltoiksi.

He havaitsivat, että tuloksena olevan mustan aukon pinta-ala on suurempi kuin kahden ensimmäisen yhteensä. Yllättävien tietojen lisäksi tutkimuksen tulokset auttavat todistamaan brittiläisen astrofyysikon Stephen Hawkingin vuonna 1971 tekemän arvelun, joka tunnetaan nimellä mustan aukon pinta-alalause. Lauseen mukaan mustan aukon pinta-ala ei voi pienentyä ajan myötä, jonka Hawking johti Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian avulla. Ja myös hänen ymmärryksensä entropiasta. Vaikka tutkimustulokset olivat voitto Hawkingille, ne jättivät fyysikot ymmällään. Kvanttimekaniikan mukaan mustien aukkojen pitäisi supistua ja haihtua, joten ei ole selvää, kuinka tämä sovitetaan yhteen Hawkingin lain kanssa, jonka mukaan niiden pinta-alan tulisi aina kasvaa.

Mielenkiintoista myös: Tutkijat ovat keksineet, kuinka kuunnella alkuräjähdyksen gravitaatioaaltoja

Mustan aukon ja neutronitähden sulautuminen

LIGO:n kanssa työskentelevät tutkijat ilmoittivat kesäkuussa, että he olivat ensimmäistä kertaa varmoja nähneensä mustien aukkojen sulautuvan kompakteiksi kappaleiksi, joita kutsutaan neutronitähteiksi. Mustien aukkojen ohella neutronitähdet ovat yksi mahdollinen lopputulos massiivisen tähden kuolemasta, kun tähti räjähtää supernovana ja jättää jälkeensä jäänteitä. Vaikka LIGO on nähnyt vihjeitä mahdollisista fuusioista mustien aukkojen ja neutronitähtien välillä, juuri tänä vuonna kaksi signaalia ovat lopullisesti osoittaneet, että tällaisia ​​fuusioita tapahtuu.

Molemmat signaalit havaittiin tammikuussa 2020 noin 10 päivän välein. Ensimmäisessä tapauksessa musta aukko, jonka massa oli kuusi kertaa Auringon massa, absorboi neutronitähden, jonka massa oli puolitoista kertaa Auringon massa, ja toisessa tapauksessa musta aukko, jonka massa on yhdeksän kertaa Auringon massa. Aurinko ja neutronitähti, jonka massa on kaksi kertaa Auringon massa.

Toimittajan suositus: Astrofyysikot jäljittelivät ensimmäistä kertaa neutronitähtien ja mustien aukkojen sulautumista

Varhaiset mustat aukot aiheuttavat myrskyjä

Lähes jokaisessa tunnetussa galaksissa on supermassiivinen musta aukko keskellä, mikä viittaa läheiseen suhteeseen kahden kosmisen esineen välillä. Mutta tiedemiehet eivät vieläkään ymmärrä, kuinka musta aukko vaikuttaa galaktiseen isäntään. Kesäkuussa julkaistussa tutkimuksessa havaittiin, että nopea tuuli puhaltaa 13 miljardia vuotta vanhasta galaksista, joka on lähes yhtä vanha kuin itse maailmankaikkeus. Tämä on varhaisin löydetty esimerkki galaktisesta tuulesta, joka purkautuu supermassiivisista mustista aukoista, kun ne imevät ympäröivää kaasua ja pölyä.

Myös voimakkaat tuulet, jotka liikkuvat noin 1,8 miljoonalla km/h, liikkuvat riittävän nopeasti puhaltaakseen materiaalia galaksin halki ja todennäköisesti estävät tähtien muodostumista. Tämä viittaa siihen, että galakseilla ja niiden mustilla aukoilla on ikivanha ja hyvin läheinen yhteys.

Lue myös: Tutkijat ovat havainneet röntgensäteilyä mustan aukon tapahtumahorisontin ulkopuolella

Valon kaiut todistavat Einsteinin olevan oikeassa

Stephen Hawking ei ollut ainoa, joka valloitti mustat aukot tänä vuonna. Heinäkuussa tähtitieteilijät kuvasivat röntgensäteitä, jotka tulevat supermassiivisesta mustasta aukosta Zwickyn spiraaligalaksin keskustassa, joka on 1,8 miljardin valovuoden päässä. Tutkijat eivät vain havainneet mustan aukon edestä tulevaa valoa, vaan he pystyivät myös löytämään outoja valokaikuja, joita he eivät aluksi pystyneet havaitsemaan.

Ne näyttivät tulevan mustan aukon takaosasta, mikä tarkoittaa, että jättiläinen olio väänsi aika-avaruuskudosta niin paljon, että valoa vedettiin mustan aukon toiselta puolelta toiselle. Tämä prosessi vastaa täsmälleen sitä, mitä voitaisiin odottaa Einsteinin yleiseltä suhteellisuusteorialta, mutta sitä ei ole vielä lopullisesti löydetty.

Muukalaiset voivat hyödyntää mustan aukon voimaa

Tiedemiehet eivät pelkää tehdä oletuksia, kunhan ne perustuvat asiaankuuluviin tietoihin. Elokuussa ryhmä tähtitieteilijöitä Taiwanissa ehdotti, että tekniset muukalaiset voisivat kerätä energiaa mustista aukoista käyttämällä tähtiä ympäröiviä hypoteettisia megarakenteita, jotka tunnetaan nimellä Dyson-pallot. Vaikka mustia aukkoja pidetään tummina, ne lähettävät suuria määriä energiaa, koska ne syöttävät ympäröivää materiaalia, joka kuumenee ja säteilee valona.

Tähtitieteilijät ihmettelivät, voisiko maan ulkopuolinen laji sijoittaa aurinkopaneelien kaltaisia ​​kiertorataalustoja mustan aukon ympärille absorboimaan sen energiaräjähdyksiä. Koska mustat aukot ovat pienempiä kuin tähdet, tämä antaisi alieneille mahdollisuuden säästää rakennusmateriaaleja ja mahdollisesti varastoida uskomattomia määriä energiaa.

Lisätietoja:  Mikä on Dyson-pallo ja miksi emme ole rakentaneet sitä?

Vaeltavat mustat aukot voivat asettua galaksiimme

Linnunradan laitamilla saattaa väijyä noin 12 supermassiivista, näkymätöntä mustaa aukkoa. Tämä johtopäätös tehtiin elokuussa, kun tutkijat julkaisivat tulokset uudesta simulaatiosta galaksien törmäyksistä. Tällaisten massiivisten tapahtumien aikana gravitaatiovoimat voivat saada supermassiivisia mustia aukkoja, jotka painavat miljoonia tai miljardeja kertoja enemmän kuin aurinko, lentämään ja vaeltamaan avaruuden mustissa syvyyksissä.

Jotkut niistä voivat lopulta asettua omamme kaltaisten galaksien haloihin, ja Linnunradan kokoinen galaksi on keskimäärin noin 12 galaksia. Tähtitieteilijät toivovat voivansa selvittää, kuinka etsiä näitä kadonneita jättiläisiä varmistaakseen simulaatioidensa tarkkuuden.

Lue myös: Musta aukko on löydetty galaksimme ulkopuolelta sijaitsevasta tähtijoukosta

Lähin mustien aukkojen pari on havaittu

Joulukuussa teleskoopit tallensivat todisteita planeettamme lähimmän mustan aukon olemassaolosta, jotka kiertävät toisiaan noin 89 miljoonan valovuoden etäisyydellä Maasta Vesimiehen tähdistössä. Edellinen mustien aukkojen ennätyspari on viisi kertaa kauempana kuin tämä, mikä tarkoittaa, että tutkijoilla on mahdollisuus tutkia tällaisia ​​järjestelmiä aiempaa yksityiskohtaisemmin. Kaksikon molemmat jäsenet ovat painonnostojia - suuremman massa on lähes 154 miljoonaa aurinkoa ja pienemmän 6,3 miljoonaa kertaa massiivisempi kuin tähtemme.

Ne kiertävät toisiaan vain 1600 250 valovuoden etäisyydellä – kosmisilla mittareilla mitattuna ikävä arvo ja toinen ennätys, joka osoittaa, että XNUMX miljoonan vuoden kuluttua ne sulautuvat yhdeksi jättimäiseksi mustaksi aukoksi.

Lue lisää: Very Large Telescope on löytänyt lähimmän supermassiivisen mustan aukon parin

Musta aukko, joka on liian suuri galaksilleen

Pieni galaksi, joka kiertää omaamme noin 820 50 valovuoden päässä, näyttää sisältävän jotain outoa. Kääpiögalaksissa Leo I, joka on XNUMX kertaa pienempi kuin Linnunrata, isännöi supermassiivista mustaa aukkoa, jonka massa on lähes sama kuin Linnunradan keskellä olevalla mustalla aukolla. Tähtitieteilijät ihmettelevät, kuinka niin suuri musta aukko päätyi niin pieneen galaksiin.

"Tämän tyyppisen mustan aukon olemassaololle kääpiöpallogalakseissa ei ole selitystä", Austinin Texasin yliopiston tähtitieteen jatko-opiskelija Maria Jose Bustamante sanoi lausunnossaan. Meidän on odotettava muutaman seuraavan vuoden ajan ymmärtääksemme tarkalleen, mitä tämä tarkoittaa mustien aukkojen ja galaksien kehitykselle.

Lue myös:

• Syntyivätkö mustat aukot heti alkuräjähdyksen jälkeen?
• Very Large Telescope on löytänyt lähimmän supermassiivisen mustan aukon parin