10 dīvainākās lietas, ko uzzinājām par melnajiem caurumiem 2021. gadā

Zinātnieki, kas pēta melnos caurumus, var būt pārliecināti, ka gadu no gada notiks iespaidīgi atklājumi. 2021. gads nebija izņēmums ar daudziem aizraujošiem jauniem rezultātiem saistībā ar šiem dīvainajiem gravitācijas monstriem. Šodien mēs apsvērsim aizraujošāko atklājums melnie caurumi šogad un kā tie veicina mūsu izpratni par Visumu.

Ātrāk rotējošais melnais caurums

Pat visvairāk pētītie melnie caurumi var pārsteigt. Februārī fiziķi pārskatīja savus aplēses par Cygnus X-1 sistēmas centrā esošā kosmiskā monstra īpašībām, kas arī bija pirmais melnais caurums, par kuru tika apstiprināts. Ir konstatēts, ka Cygnus X-1 melnais caurums, kas pirmo reizi tika atklāts gandrīz pirms 60 gadiem, ir par 50% masīvāks nekā iepriekš uzskatīts, 21 reizi pārsniedz Saules masu un riņķo ļoti tuvu gaismas ātrumam, uzstādot jaunu rekordu. melnajiem caurumiem.

Melnais caurums Cygnus X-1 atrodas aptuveni 7200 gaismas gadu attālumā un lēnām aprij savu zilo supergiganto pavadoni, sniedzot pētniekiem jaunu ieskatu šādos procesos.

Lasi arī: Cik melno caurumu ir Visumā?

Spagetificēta zvaigzne

Kad zvaigzne pietuvojas pārāk tuvu melnā cauruma malai, gravitācijas spēki to sadala garos pavedienos, kas tiek ievilkti melnā cauruma mutē. Šis process, kas pazīstams kā "spagetifikācija", rada gaismu, jo zvaigžņu materiāls uzsilst berzes rezultātā, ļaujot astronomiem iemūžināt šo šausminošo aktu visā tā krāšņumā. Maijā pētnieki pirmo reizi pamanīja zvaigzni, kuru šādā veidā saspieda un absorbēja melnais caurums, kas sver 30 miljonus reižu par Saules masu un atrodas galaktikas centrā 750 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes.

Papildus svarīgu datu apkopošanai par spagetifikāciju, novērojumi palīdzēja zinātniekiem izveidot neticamu zvaigžņu absorbcijas vizualizāciju.

Lasīt vairāk: Astronomi pirmo reizi atklāja melnā cauruma radītās zvaigznes "spagetitizācijas" sekas

LIGO pierāda, ka Hokingam ir taisnība

Jūnijā Lāzerinterferometra gravitācijas viļņu observatorijas (LIGO) pētnieki vēroja, kā divi supermasīvi melnie caurumi saplūst vienā, un analizēja viļņošanos telpas-laika audumā, ko sauc par gravitācijas viļņiem, ko izraisa melnie caurumi, kas pārvietojas lielā ātrumā.

Viņi atklāja, ka iegūtā melnā cauruma virsmas laukums ir lielāks nekā pirmajiem diviem kopā. Papildus pārsteidzošu datu iegūšanai pētījuma rezultāti palīdz pierādīt britu astrofiziķa Stīvena Hokinga pieņēmumu 1971. gadā, kas pazīstams kā melnā cauruma laukuma teorēma. Teorēma nosaka, ka melnā cauruma virsmas laukums ar laiku nevar samazināties, šo likumu atvasināja Hokings, izmantojot Einšteina vispārējās relativitātes teoriju. Un arī viņa izpratne par entropiju. Lai gan pētījuma rezultāti bija Hokinga uzvara, tie lika fiziķiem neizpratni. Saskaņā ar kvantu mehāniku melnajiem caurumiem vajadzētu sarauties un iztvaikot, tāpēc nav skaidrs, kā to saskaņot ar Hokinga likumu, ka to virsmas laukumam vienmēr vajadzētu palielināties.

Interesanti arī: Zinātnieki ir izdomājuši, kā ieklausīties Lielā sprādziena gravitācijas viļņos

Melnā cauruma un neitronu zvaigznes saplūšana

Jūnijā pētnieki, kas strādā ar LIGO, paziņoja, ka pirmo reizi viņi bija pārliecināti, ka ir redzējuši melnos caurumus, kas saplūst kompaktos ķermeņos, ko sauc par neitronu zvaigznēm. Līdzās melnajiem caurumiem neitronu zvaigznes ir viens no iespējamiem masīvas zvaigznes nāves galarezultātiem, kad zvaigzne eksplodē kā supernova un atstāj aiz sevis paliekas. Lai gan LIGO jau iepriekš ir redzējis mājienus par iespējamu saplūšanu starp melnajiem caurumiem un neitronu zvaigznēm, tikai šogad divi signāli ir pārliecinoši pierādījuši, ka šādas apvienošanās notiek.

Abi signāli tika konstatēti 2020. gada janvārī ar aptuveni 10 dienu starpību. Pirmajā gadījumā melnais caurums, kura masa sešas reizes pārsniedz Saules masu, absorbēja neitronu zvaigzni, kuras masa pusotru reizi pārsniedz Saules masu, un otrajā gadījumā melnais caurums, kura masa deviņas reizes pārsniedz Saules masu. Saule un neitronu zvaigzne ar masu, kas divas reizes pārsniedz Saules masu.

Redaktora ieteikums: Astrofiziķi pirmo reizi izsekoja neitronu zvaigžņu un melno caurumu saplūšanai

Agrīnie melnie caurumi izraisa vētras

Gandrīz katras zināmās galaktikas centrā ir supermasīvs melnais caurums, kas liecina par ciešu saistību starp diviem kosmiskajiem objektiem. Bet zinātnieki joprojām nesaprot, kā melnais caurums ietekmē tā galaktikas saimnieku. Jūnijā publicētais pētījums atklāja, ka ātrgaitas vējš pūš no 13 miljardus gadus vecas galaktikas, kas ir gandrīz tikpat veca kā pats Visums. Šis ir agrākais atklātais galaktikas vēja piemērs, kas izplūst no supermasīviem melnajiem caurumiem, absorbējot apkārtējo gāzi un putekļus.

Arī spēcīgie vēji, kas pārvietojas ar ātrumu aptuveni 1,8 miljoni km/h, pārvietojas pietiekami ātri, lai izpūstu materiālu pāri galaktikai un, iespējams, kavētu zvaigžņu veidošanos. Tas liek domāt, ka galaktikām un to melnajiem caurumiem ir sena un ļoti cieša saikne.

Lasi arī: Zinātnieki ir atklājuši rentgena starojumu ārpus melnā cauruma notikumu horizonta

Gaismas atbalsis pierāda, ka Einšteinam ir taisnība

Stīvens Hokings nebija vienīgais, kurš šogad iekaroja melnos caurumus. Jūlijā astronomi filmēja rentgena starus, kas izplūst no supermasīvā melnā cauruma Cviki spirālveida galaktikas centrā, kas atrodas 1,8 miljardu gaismas gadu attālumā. Pētnieki ne tikai atklāja gaismu, kas nāk no melnā cauruma priekšpuses, bet arī spēja atrast dīvainas gaismas atbalsis, kuras viņi sākotnēji nevarēja atklāt.

Šķita, ka tie nāk no melnā cauruma aizmugures, kas nozīmē, ka milzu būtne tik ļoti deformēja telpas laika audumu, ka gaisma tika vilkta no vienas melnā cauruma malas uz otru. Šis process precīzi atbilst tam, ko varētu sagaidīt no Einšteina vispārējās relativitātes teorijas, taču tas vēl nav galīgi atklāts.

Citplanētieši var izmantot melnā cauruma spēku

Zinātnieki nebaidās izdarīt pieņēmumus, ja vien tie balstās uz attiecīgiem datiem. Augustā Taivānas astronomu grupa ierosināja, ka tehnoloģiskie citplanētieši varētu iegūt enerģiju no melnajiem caurumiem, izmantojot hipotētiskas megastruktūras, kas pazīstamas kā Dyson sfēras, kas ieskauj zvaigzni. Lai gan melnie caurumi tiek uzskatīti par tumšiem, tie izstaro lielu enerģijas daudzumu, jo tie barojas ar apkārtējo materiālu, kas tiek uzkarsēts un izstarots kā gaisma.

Astronomi domāja, vai ārpuszemes suga varētu novietot orbitālās platformas, kas pārklātas ar kaut ko līdzīgu saules paneļiem, ap melno caurumu, lai absorbētu tās enerģijas sprādzienus. Tā kā melnie caurumi ir mazāki par zvaigznēm, tas ļautu citplanētiešiem ietaupīt uz būvmateriāliem un, iespējams, ļautu tiem uzkrāt neticami daudz enerģijas.

Skatīt vairāk:  Kas ir Dyson sfēra un kāpēc mēs to neesam izveidojuši?

Mūsu galaktikā var apmesties klīstošie melnie caurumi

Piena ceļa nomalē var slēpties aptuveni 12 supermasīvi, neredzami melnie caurumi. Šāds secinājums tika izdarīts augustā, kad pētnieki publicēja jaunas galaktiku sadursmju simulācijas rezultātus. Šādu masīvu notikumu laikā gravitācijas spēki var likt supermasīviem melnajiem caurumiem, kas sver miljoniem vai miljardu reižu vairāk nekā Saule, lidot un klīst pa tumšajiem kosmosa dziļumiem.

Dažas no tām galu galā var apmesties tādu galaktiku halos kā mūsu galaktika, un galaktikā, kas ir Piena Ceļa izmēra, vidēji ir aptuveni 12 galaktikas. Astronomi cer izdomāt, kā meklēt šos pazudušos milžus, lai pārbaudītu viņu simulāciju precizitāti.

Lasi arī: Zvaigžņu kopā ārpus mūsu galaktikas ir atklāts melnais caurums

Ir atklāts tuvākais melno caurumu pāris

Decembrī teleskopi fiksēja pierādījumus par mūsu planētai tuvākā melno caurumu pāra esamību, kas riņķo viens ap otru aptuveni 89 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes Ūdensvīra zvaigznājā. Iepriekšējais melno caurumu rekordpāris atrodas piecas reizes tālāk par šo, kas nozīmē, ka zinātniekiem ir iespēja šādas sistēmas pētīt sīkāk nekā iepriekš. Abi dueta dalībnieki ir svarcēlāji – lielākās masa ir gandrīz 154 miljoni Saules, bet mazākā ir 6,3 miljonus reižu masīvāka par mūsu zvaigzni.

Tie riņķo viens ap otru tikai 1600 gaismas gadu attālumā – tas ir niecīgs pēc kosmiskajiem standartiem un vēl viens rekords, kas liecina, ka pēc 250 miljoniem gadu tie saplūdīs vienā milzīgā melnajā caurumā.

Lasīt vairāk: Ļoti lielais teleskops ir atklājis tuvāko supermasīvo melno caurumu pāri

Melnais caurums ir pārāk liels savai galaktikai

Mazā galaktikā, kas riņķo ap mūsu pašu aptuveni 820 50 gaismas gadu attālumā, šķiet, ir kaut kas dīvains. Pundurgalaktikā Leo I, kas ir XNUMX reizes mazāka par Piena ceļu, atrodas supermasīvs melnais caurums, kura masa ir gandrīz tāda pati kā Melnajam caurumam Piena Ceļa centrā. Astronomi brīnās, kā tik mazā galaktikā nonācis tik liels melnais caurums.

"Nav nekāda izskaidrojuma šāda veida melno caurumu pastāvēšanai punduru sferoidālajās galaktikās," teikts Marija Hosē Bustamante, Teksasas Universitātes Ostinas astronomijas maģistrantūras studente. Mums būs jāgaida daži nākamie gadi, lai precīzi saprastu, ko tas nozīmē melno caurumu un galaktiku evolūcijai.

Lasi arī:

• Vai melnie caurumi izveidojās tūlīt pēc Lielā sprādziena?
• Ļoti lielais teleskops ir atklājis tuvāko supermasīvo melno caurumu pāri