10 najpodivnejších vecí, ktoré sme sa dozvedeli o čiernych dierach v roku 2021

Vedci, ktorí študujú čierne diery, si môžu byť istí, že rok čo rok dôjde k veľkolepým objavom. Rok 2021 nebol výnimkou s mnohými vzrušujúcimi novými výsledkami týkajúcimi sa týchto zvláštnych gravitačných príšer. Dnes zvážime najzaujímavejšie objav čierne diery v tomto roku a ako posúvajú naše chápanie vesmíru.

Najrýchlejšie rotujúca čierna diera

Aj tie najštudovanejšie čierne diery dokážu prekvapiť. Vo februári fyzici revidovali svoje odhady vlastností kozmického monštra v srdci systému Cygnus X-1, ktorý bol tiež prvou potvrdenou čiernou dierou. Zistilo sa, že čierna diera Cygnus X-1, prvýkrát objavená takmer pred 60 rokmi, je o 50 % hmotnejšia, než sa pôvodne predpokladalo, 21-krát väčšia ako Slnko, a obieha veľmi blízko rýchlosti svetla, čo predstavuje nový rekord. pre čierne diery.

Čierna diera v Cygnus X-1 je vzdialená asi 7200 XNUMX svetelných rokov a pomaly požiera svoju hviezdu modrého superobra, čo dáva výskumníkom nový pohľad na takéto procesy.

Prečítajte si tiež: Koľko čiernych dier je vo vesmíre?

Špagetovaná hviezda

Keď sa hviezda dostane príliš blízko k okraju čiernej diery, gravitačné sily ju roztrhajú na dlhé vlákna, ktoré sa vtiahnu do ústia čiernej diery. Tento proces, známy ako "špagetifikácia", produkuje svetlo, keď sa hviezdny materiál zahrieva trením, čo umožňuje astronómom zachytiť tento desivý čin v celej jeho kráse. V máji si vedci prvýkrát všimli hviezdu, ktorú takto rozdrvila a pohltila čierna diera s hmotnosťou 30 miliónov hmotností Slnka, ktorá sa nachádza v strede galaxie 750 miliónov svetelných rokov od Zeme.

Okrem zhromažďovania dôležitých údajov o tvorbe špagiet pomohli pozorovania vedcom vytvoriť neuveriteľnú vizualizáciu absorpcie hviezdy.

Čítaj viac: Astronómovia prvýkrát objavili následky „špagetovania“ hviezdy čiernou dierou

LIGO dáva Hawkingovi za pravdu

V júni výskumníci z Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) sledovali zlúčenie dvoch supermasívnych čiernych dier do jednej a analyzovali vlnenie v štruktúre časopriestoru, nazývané gravitačné vlny, spôsobené čiernymi dierami pohybujúcimi sa vysokou rýchlosťou.

Zistili, že povrchová plocha výslednej čiernej diery je väčšia ako plocha prvých dvoch dohromady. Okrem získania prekvapivých údajov pomáhajú výsledky štúdie potvrdiť domnienku britského astrofyzika Stephena Hawkinga z roku 1971, známu ako teorém o oblasti čiernej diery. Teorém hovorí, že povrchová plocha čiernej diery sa nemôže s časom zmenšovať, čo je zákon odvodený Hawkingom pomocou Einsteinovej teórie všeobecnej relativity. A tiež jeho chápanie entropie. Zatiaľ čo výsledky výskumu boli pre Hawkinga víťazstvom, fyzikov nechali zmätených. Podľa kvantovej mechaniky by sa čierne diery mali sťahovať a vyparovať, takže nie je jasné, ako to zosúladiť s Hawkingovým zákonom, že ich povrch by sa mal vždy zväčšovať.

Tiež zaujímavé: Vedci prišli na to, ako počúvať gravitačné vlny Veľkého tresku

Zlúčenie čiernej diery a neutrónovej hviezdy

V júni výskumníci pracujúci s LIGO oznámili, že po prvýkrát si boli istí, že videli čierne diery splývajúce do kompaktných telies nazývaných neutrónové hviezdy. Spolu s čiernymi dierami sú neutrónové hviezdy jedným z možných konečných výsledkov smrti masívnej hviezdy, keď hviezda exploduje ako supernova a zanechá za sebou zvyšky. Hoci LIGO už predtým zaznamenalo náznaky potenciálneho zlúčenia medzi čiernymi dierami a neutrónovými hviezdami, práve tento rok dva signály presvedčivo dokázali, že k takýmto zlúčeniam dochádza.

Oba signály boli detekované v januári 2020, s odstupom približne 10 dní. V prvom prípade čierna diera s hmotnosťou šesťkrát väčšou ako Slnko absorbovala neutrónovú hviezdu s hmotnosťou jedenapolkrát väčšou ako Slnko a v druhom prípade čierna diera s hmotnosťou deväťkrát väčšou ako Slnko. Slnko a neutrónová hviezda s dvojnásobnou hmotnosťou ako Slnko.

Odporúčanie redakcie: Astrofyzici po prvý raz vystopovali zlúčenie neutrónových hviezd a čiernych dier

Skoré čierne diery spôsobujú búrky

Takmer každá známa galaxia má vo svojom strede supermasívnu čiernu dieru, čo naznačuje úzky vzťah medzi dvoma kozmickými objektmi. Vedci však stále nechápu, ako čierna diera ovplyvňuje svojho galaktického hostiteľa. Štúdia zverejnená v júni zistila, že vysokorýchlostný vietor fúka z 13 miliárd rokov starej galaxie, takmer tak starej ako samotný vesmír. Toto je najskorší objavený príklad galaktického vetra, ktorý vybuchne zo supermasívnych čiernych dier, keď absorbujú okolitý plyn a prach.

Tiež silné vetry, pohybujúce sa rýchlosťou asi 1,8 milióna km/h, sa pohybujú dostatočne rýchlo na to, aby rozfúkali materiál cez galaxiu a pravdepodobne bránili vzniku hviezd. To naznačuje, že galaxie a ich čierne diery majú prastaré a veľmi úzke spojenie.

Prečítajte si tiež: Vedci zachytili röntgenové žiarenie za horizontom udalostí čiernej diery

Svetelné ozveny dávajú Einsteinovi za pravdu

Stephen Hawking nebol jediný, kto tento rok dobyl čierne diery. V júli astronómovia nafilmovali röntgenové lúče vychádzajúce zo supermasívnej čiernej diery v strede špirálovej galaxie Zwicky, ktorá je vzdialená 1,8 miliardy svetelných rokov. Vedci nielenže zachytili svetlo prichádzajúce z prednej časti čiernej diery, ale dokázali nájsť aj zvláštne ozveny svetla, ktoré spočiatku nedokázali rozpoznať.

Zdalo sa, že prichádzajú zo zadnej časti čiernej diery, čo znamená, že obrovská entita deformovala štruktúru časopriestoru natoľko, že svetlo ťahalo z jednej strany čiernej diery na druhú. Tento proces presne zodpovedá tomu, čo by sa dalo očakávať od Einsteinovej všeobecnej teórie relativity, ale ešte nebol definitívne objavený.

Mimozemšťania dokážu využiť silu čiernej diery

Vedci sa neboja robiť predpoklady, pokiaľ sú založené na relevantných údajoch. V auguste skupina astronómov z Taiwanu navrhla, že technologickí mimozemšťania by mohli získavať energiu z čiernych dier pomocou hypotetických megaštruktúr známych ako Dysonove gule, ktoré obklopujú hviezdu. Hoci sú čierne diery považované za tmavé, vyžarujú veľké množstvo energie, pretože sa živia okolitým materiálom, ktorý sa zahrieva a vyžaruje ako svetlo.

Astronómovia sa pýtali, či by mimozemský druh mohol umiestniť orbitálne platformy pokryté niečím podobným solárnym panelom okolo čiernej diery, aby absorbovali jej energetické výbuchy. Keďže čierne diery sú menšie ako hviezdy, umožnilo by to mimozemšťanom ušetriť na stavebných materiáloch a potenciálne by im to umožnilo ukladať neuveriteľné množstvo energie.

Viac informácií:  Čo je to guľa Dyson a prečo sme ju ešte nepostavili?

Putujúce čierne diery sa môžu usadiť v našej galaxii

Asi 12 supermasívnych, neviditeľných čiernych dier sa môže skrývať na okraji Mliečnej dráhy. K tomuto záveru dospeli v auguste, keď vedci zverejnili výsledky novej simulácie zrážok galaxií. Počas takýchto masívnych udalostí môžu gravitačné sily spôsobiť, že supermasívne čierne diery, vážiace milióny alebo miliardy krát viac ako Slnko, budú lietať a túlať sa atramentovými hlbinami vesmíru.

Niektoré z nich sa nakoniec môžu usadiť v halách galaxií, ako je tá naša, a galaxia s veľkosťou Mliečnej dráhy má v priemere asi 12 galaxií. Astronómovia dúfajú, že prídu na to, ako hľadať týchto stratených obrov, aby si overili presnosť svojich simulácií.

Prečítajte si tiež: Vo hviezdokope mimo našej galaxie bola objavená čierna diera

Bol zistený najbližší pár čiernych dier

V decembri zaznamenali teleskopy dôkazy o existencii najbližšieho páru čiernych dier k našej planéte, ktoré obiehajú okolo seba vo vzdialenosti asi 89 miliónov svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Vodnára. Predošlý rekordný pár čiernych dier je päťkrát ďalej ako tento, čo znamená, že vedci majú možnosť študovať takéto systémy podrobnejšie ako doteraz. Obaja členovia dua sú vzpierači – väčší má hmotnosť takmer 154 miliónov Sĺnk a menší je 6,3 miliónkrát hmotnejší ako naša hviezda.

Vzájomne obiehajú vo vzdialenosti iba 1600 250 svetelných rokov – podľa kozmických štandardov je to almužna a ďalší rekord naznačuje, že o XNUMX miliónov rokov splynú do jednej obrovskej čiernej diery.

Čítaj viac: Teleskop Very Large Telescope objavil najbližší pár supermasívnych čiernych dier

Čierna diera príliš veľká na svoju galaxiu

Zdá sa, že malá galaxia obiehajúca okolo našej vlastnej vzdialenej asi 820 50 svetelných rokov obsahuje niečo zvláštne. Trpasličia galaxia Leo I, ktorá je XNUMX-krát menšia ako Mliečna dráha, hostí supermasívnu čiernu dieru, ktorá má takmer rovnakú hmotnosť ako čierna diera v strede Mliečnej dráhy. Astronómovia sa čudujú, ako taká veľká čierna diera skončila v takej malej galaxii.

"Neexistuje žiadne vysvetlenie pre existenciu tohto typu čiernej diery v trpasličích sféroidných galaxiách," uviedla vo vyhlásení Maria Jose Bustamante, postgraduálna študentka astronómie na Texaskej univerzite v Austine. Na pochopenie toho, čo to presne znamená pre vývoj čiernych dier a galaxií, si budeme musieť počkať niekoľko rokov.

Prečítajte si tiež:

• Vznikli čierne diery bezprostredne po veľkom tresku?
• Teleskop Very Large Telescope objavil najbližší pár supermasívnych čiernych dier