De 10 rareste tingene vi lærte om sorte hull i 2021

Forskere som studerer sorte hull kan være sikre på at det år etter år vil være spektakulære funn. 2021 var intet unntak, med mange spennende nye resultater om disse merkelige gravitasjonsmonstrene. I dag vil vi vurdere det mest spennende oppdagelse svarte hull i år og hvordan de fremmer vår forståelse av universet.

Det raskest roterende sorte hullet

Selv de mest studerte sorte hullene kan overraske. I februar reviderte fysikere sine estimater av egenskapene til det kosmiske monsteret i hjertet av Cygnus X-1-systemet, som også tilfeldigvis var det første sorte hullet som ble bekreftet å eksistere. Det svarte hullet Cygnus X-1, først oppdaget for nesten 60 år siden, har blitt funnet å være 50 % mer massivt enn tidligere antatt, 21 ganger massen til solen, og kretser veldig nær lysets hastighet, og satte ny rekord for sorte hull.

Det sorte hullet i Cygnus X-1 er omtrent 7200 lysår unna og sluker sakte sin blå supergigantiske følgestjerne, noe som gir forskere ny innsikt i slike prosesser.

Les også: Hvor mange sorte hull i universet?

Spaghettifisert stjerne

Når en stjerne kommer for nær kanten av et sort hull, river gravitasjonskreftene den fra hverandre til lange filamenter som trekkes inn i munnen til det sorte hullet. Denne prosessen, kjent som "spaghettifisering", produserer lys når stjernemateriale varmes opp gjennom friksjon, slik at astronomer kan fange denne skremmende handlingen i all sin prakt. I mai la forskerne først merke til en stjerne som ble knust og absorbert på denne måten av et svart hull som veide 30 millioner ganger solens masse og plassert i sentrum av galaksen 750 millioner lysår fra Jorden.

I tillegg til å samle viktige data om spaghettifaction, hjalp observasjonene forskere med å lage en utrolig visualisering av stjernens absorpsjon.

Les mer: Astronomer oppdaget for første gang konsekvensene av "spaghettifiseringen" av en stjerne av et svart hull

LIGO beviser at Hawking har rett

I juni så forskere ved Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) to supermassive sorte hull smelte sammen til ett, og analyserte krusningene i stoffet til rom-tid, kalt gravitasjonsbølger, forårsaket av de sorte hullene som beveger seg i høy hastighet

De fant at overflatearealet til det resulterende sorte hullet er større enn de to første til sammen. I tillegg til å innhente overraskende data, bidrar resultatene av studien til å bevise en formodning fra den britiske astrofysikeren Stephen Hawking i 1971, kjent som teoremet for området svart hull. Teoremet sier at overflatearealet til et sort hull ikke kan avta med tiden, en lov utledet av Hawking ved å bruke Einsteins generelle relativitetsteori. Og også hans forståelse av entropi. Mens forskningsresultatene var en seier for Hawking, lot de fysikere undre seg. I følge kvantemekanikken skal sorte hull trekke seg sammen og fordampe, så det er ikke klart hvordan man kan forene dette med Hawkings lov om at overflatearealet deres alltid skal øke.

Også interessant: Forskere har funnet ut hvordan de kan lytte til gravitasjonsbølgene til Big Bang

Sammenslåingen av et svart hull og en nøytronstjerne

I juni kunngjorde forskere som jobbet med LIGO at de for første gang var sikre på at de hadde sett sorte hull smelte sammen til kompakte kropper kalt nøytronstjerner. Sammen med sorte hull er nøytronstjerner et mulig sluttresultat av døden til en massiv stjerne, når stjernen eksploderer som en supernova og etterlater seg rester. Selv om LIGO har sett hint om potensielle fusjoner mellom sorte hull og nøytronstjerner før, har to signaler i år bevist at slike fusjoner finner sted.

Begge signalene ble oppdaget i januar 2020, med omtrent 10 dagers mellomrom. I det første tilfellet absorberte et sort hull med en masse seks ganger solens masse en nøytronstjerne med en masse halvannen ganger solens masse, og i det andre et sort hull med en masse ni ganger massen til Sol og en nøytronstjerne med en masse dobbelt så stor som Solen.

Redaktørens anbefaling: Astrofysikere sporet for første gang sammenslåingen av nøytronstjerner og sorte hull

Tidlige sorte hull forårsaker stormer

Nesten alle kjente galakser har et supermassivt sort hull i sentrum, noe som antyder et nært forhold mellom to kosmiske objekter. Men forskere forstår fortsatt ikke hvordan et sort hull påvirker den galaktiske verten. En studie publisert i juni fant at høyhastighetsvinden blåser fra en 13 milliarder år gammel galakse, nesten like gammel som universet selv. Dette er det tidligste oppdagede eksemplet på en galaktisk vind som bryter ut fra supermassive sorte hull mens de absorberer omkringliggende gass og støv.

Dessuten beveger de kraftige vindene, som beveger seg rundt 1,8 millioner km/t, raskt nok til å blåse materiale over galaksen og sannsynligvis hindre stjernedannelse. Dette antyder at galakser og deres sorte hull har en eldgammel og veldig nær forbindelse.

Les også: Forskere har oppdaget røntgenstråling utenfor hendelseshorisonten til et sort hull

Lysekko viser at Einstein har rett

Stephen Hawking var ikke den eneste som erobret sorte hull i år. I juli filmet astronomer røntgenstråler som kom fra det supermassive sorte hullet i sentrum av Zwicky-spiralgalaksen, som er 1,8 milliarder lysår unna. Ikke bare oppdaget forskerne lys som kom fra fronten av det sorte hullet, men de var også i stand til å finne merkelige ekko av lys som de ikke kunne oppdage med det første.

De så ut til å komme fra baksiden av det sorte hullet, noe som betyr at den gigantiske enheten fordreide romtidsstoffet så mye at lys ble trukket fra den ene siden av det sorte hullet til den andre. Denne prosessen tilsvarer nøyaktig det som forventes av Einsteins generelle relativitetsteori, men den er ennå ikke endelig oppdaget.

Romvesener kan utnytte kraften til et sort hull

Forskere er ikke redde for å gjøre antagelser så lenge de er basert på relevante data. I august foreslo en gruppe astronomer i Taiwan at teknologiske romvesener kunne høste energi fra sorte hull ved å bruke hypotetiske megastrukturer kjent som Dyson-sfærer som omgir stjernen. Selv om sorte hull anses som mørke, avgir de store mengder energi fordi de lever av det omkringliggende materialet, som varmes opp og sendes ut som lys.

Astronomer lurte på om en utenomjordisk art kunne plassere orbitale plattformer dekket av noe som solcellepaneler rundt et svart hull for å absorbere energieksplosjonene. Siden sorte hull er mindre enn stjerner, vil dette tillate romvesener å spare på byggematerialer og potensielt tillate dem å lagre utrolige mengder energi.

Mer informasjon:  Hva er en Dyson-sfære og hvorfor har vi ikke bygget en?

Vandrende sorte hull kan slå seg ned i galaksen vår

Omtrent 12 supermassive, usynlige sorte hull lurer kanskje i utkanten av Melkeveien. Denne konklusjonen ble nådd i august, da forskere publiserte resultatene av en ny simulering av galaksekollisjoner. Under slike massive hendelser kan gravitasjonskrefter få supermassive sorte hull, som veier millioner eller milliarder av ganger mer enn solen, til å fly og streife rundt i verdensrommets blekkdypet.

Noen av dem kan til slutt slå seg ned i haloene til galakser som vår egen, og en galakse på størrelse med Melkeveien har i gjennomsnitt rundt 12 galakser. Astronomer håper å finne ut hvordan de skal søke etter disse tapte gigantene for å verifisere nøyaktigheten til simuleringene deres.

Les også: Et svart hull er oppdaget i en stjernehop utenfor galaksen vår

Det nærmeste paret med sorte hull er oppdaget

I desember registrerte teleskoper bevis på eksistensen av det nærmeste paret med sorte hull til planeten vår, som kretser rundt hverandre i en avstand på omtrent 89 millioner lysår fra Jorden i stjernebildet Vannmannen. Det forrige rekordparet med sorte hull er fem ganger lenger unna enn dette, noe som betyr at forskerne har mulighet til å studere slike systemer mer detaljert enn før. Begge medlemmene av duoen er vektløftere - den største har en masse på nesten 154 millioner soler, og den minste er 6,3 millioner ganger mer massiv enn stjernen vår.

De går i bane rundt hverandre i en avstand på bare 1600 lysår – en liten pris etter kosmiske standarder og en annen rekord som indikerer at de om 250 millioner år vil smelte sammen til ett gigantisk sort hull.

Les mer: Very Large Telescope har oppdaget det nærmeste paret supermassive sorte hull

Et sort hull for stort for sin galakse

En liten galakse som kretser rundt vår egen rundt 820 50 lysår unna ser ut til å inneholde noe merkelig. Dverggalaksen Leo I, som er XNUMX ganger mindre enn Melkeveien, har et supermassivt sort hull som har nesten samme masse som det sorte hullet i sentrum av Melkeveien. Astronomer lurer på hvordan et så stort sort hull havnet i en så liten galakse.

"Det er ingen forklaring på eksistensen av denne typen sorte hull i dvergkuleformede galakser," sa Maria Jose Bustamante, en doktorgradsstudent i astronomi ved University of Texas i Austin, i en uttalelse. Vi må vente de neste årene for å forstå nøyaktig hva dette betyr for utviklingen av sorte hull og galakser.

Les også:

• Oppstod det sorte hull rett etter Big Bang?
• Very Large Telescope har oppdaget det nærmeste paret supermassive sorte hull