Fizičari trenutno proživljavaju zlatno doba novih saznanja o crnim rupama. Od 2015. godine istraživači su mogli primati signale direktno iz crnih rupa pomoću opservatorija gravitacionih talasa sa laserskim interferometrom (LIGO), dok opservatorije kao npr teleskop Event Horizon (EHT), nabavite prve slike senke crne rupe. Ova godina nije bila izuzetak, sa svježim urodom uzbudljivih i jedinstvenih rezultata koji proširuju horizonte našeg znanja o crnim rupama. Ovdje ćemo pogledati neka od najimpresivnijih otkrića 2020.
Kao da potvrđuje da je 2020. godina istraživanja crnih rupa, glavno je dostignuće nauke nobelova nagrada - dodijeljena je u oktobru trojici fizičara čiji radovi rasvjetljavaju život ovih misterioznih svemirskih objekata.
Roger Penrose sa Univerziteta Oksford u Velikoj Britaniji dobio je polovinu nagrade "za otkriće da je formiranje crne rupe robusno predviđanje opšte relativnosti", dok Andrea Guez sa Univerziteta Kalifornije u Los Anđelesu i Reinhard Hansel sa Univerziteta u Bonu i Institut za vanzemaljsku fiziku Max Planck u Njemačkoj podijelili su drugu polovinu "za otkriće supermasivnog kompaktnog objekta u centru naše galaksije", navodi se u saopćenju Kraljevske švedske akademije nauka. Andrea Guez je tek četvrta žena koja je dobila Nobelovu nagradu za fiziku, nakon Marie Curie 1903., Marije Heppert-Mayer 1963. i Done Strickland 2018. godine.
LIGO i njen evropski pandan Djevica posmatraju crne rupe kroz gravitacione talase u tkivu prostor-vremena, koje nastaju kada masivni objekti osciluju.
U objektima je već napravljeno nekoliko impresivnih otkrića. Ali u maju je ova saradnja objavila da je otkrila najveći sudar sa crnom rupom u istoriji. Jedan od njih je 85 puta veći od mase Sunca, a drugi 66 puta veći od mase Sunca. Kada se međusobno sudare, formiraju crnu rupu čija je masa veća od mase Sunca za 142 puta. Osim što je postavio rekorde, nalaz je bio prvi u takozvanoj "zabranjenoj" zoni crnih rupa srednje mase. Iako su astronomi vidjeli male crne rupe veličine našeg Sunca i znaju da kolosalne, milione puta veće od Sunčeve mase, postoje u centrima galaksija, niko ranije nije pronašao dokaze crnih rupa u ovom srednjem opsegu. Kako su tačno nastale, ostaje misterija koju naučnici sada pokušavaju da reše.
Ubrzo nakon Veliki prasak Univerzum je bio prožet vrućim i turbulentnim zračenjem. U nekim regijama energija je bila dovoljno gusta da se teoretski sruši u sebe i formira crnu rupu.
Iako fizičari još uvijek ne znaju da li takvi postoje primordijalne crne rupe (PCD), u posljednje vrijeme razmišljaju o tome šta bi se moglo dogoditi da postoje. Nekoliko radova, uključujući i jedan objavljen u novembru, sugerira da bi ove crne rupe, od kojih će neke biti manje od onih koje su nastale od umirućih zvijezda, mogle predstavljati tamnu materiju, nepoznatu supstancu koja vrši gravitacijski utjecaj na cijeli svemir. U narednim godinama provode se eksperimenti u potrazi za PCD, koji će ili potvrditi ili demantovati njihovo postojanje.
Šta ako uzmete nevjerovatno masivne crne rupe u centrima galaksija i povećate ih za faktor 11? To je ono što su istraživači predložili u septembarskom radu u kojem se raspravljalo o mogućnosti "nevjerovatno velikih crnih rupa" (PLOČE).
Ovi objekti će težiti najmanje 1 trilion puta mase Sunca, 10 puta više od najveće crne rupe trenutno poznate, čudovišta od 66 milijardi solarne mase, tzv. TON 618. Neki od SLAB-a su se možda formirali u ranom svemiru, stvarajući još jednu klasu primordijalnih crnih rupa, što znači da smo mogli vidjeti njihov otisak u kosmičkoj mikrovalnoj pozadini kada je naš svemir bio star samo 380 godina. Drugi bi se mogli otkriti gledajući kako savijaju svjetlost dalekih zvijezda ako se PLOČA nađe između nas. Ovaj koncept i dalje ostaje hipotetički, ali privlači sve veću pažnju.
Većina parova crnih rupa otkrivenih instrumentima LIGO i Virgo ima približno istu masu. Ali u aprilu je saradnja objavila da gleda najasimetričnija katastrofa.
Objekti koji su se sudarili na udaljenosti od oko 2,4 milijarde svjetlosnih godina od nas imali su masu oko 8 odnosno 30 puta veću od našeg Sunca. Takav neočekivani događaj smatran je dovoljno rijetkim da ga gravitacijski valovi ne bi primijetili nakon samo nekoliko godina. Otkriće dovodi u pitanje ove pretpostavke i navodi istraživače da razmotre mogućnost hijerarhijskih spajanja, u kojima se jedna crna rupa sudara s drugom, a zatim se rezultirajući ostatak spaja s drugom crnom rupom.
Kada se masivni objekt približi crnoj rupi na određenoj udaljenosti, ekstremne gravitacijske sile prisutne tamo mogu razdvojiti objekt na dugačke niti materijala koji se raspršuju posvuda.
Ovaj proces, kolokvijalno nazvan špagetifikacija, je rijetko opažen jer je većina crnih rupa okružena zamračenim oblakom plina i prašine. Ali u oktobru su astronomi iz Evropske južne opservatorije uspeli da naprave sliku Špagetifikacija zvijezde sa neviđenim detaljima koristeći i veoma veliki teleskop i teleskop nove tehnologije. Ovaj događaj, poznat kao AT 2019qiz, pružit će istraživačima uvid u takve pojave i pomoći im da bolje razumiju gravitaciju u ekstremnim uvjetima.
Niko ne želi da se previše približi crnoj rupi. Na sreću, kosmički Pac-Man je u maju primetio kako kruži oko par zvezda pratilaca poznatih kao H.R. 6819, nalazi se na astronomski sigurnoj udaljenosti od svojih partnera.
Nova crna rupa vreba 1000 svjetlosnih godina od Zemlje u južnom sazviježđu Teleskopijum, tri puta bliže od prethodnog rekordera. Astronomi ne mogu direktno da posmatraju samu crnu rupu, ali su mogli da zaključe o njenom prisustvu na osnovu toga kako gravitaciono utiče na dva druga objekta u sistemu. Posmatrači na južnoj hemisferi mogu da vide zvezde u sistemu HR 6819 golim okom gledajući u zvezdanu kartu i gledajući u sazvežđe Teleskopijum, blizu granice sa sazvežđem Pavo.
Da bi se stvorila crna rupa, materija i energija moraju se srušiti na sićušnu tačku beskonačne gustine. Budući da bi takve beskonačnosti trebale biti fizički nemoguće, teoretičari su dugo tražili način da zaobiđu tako čudan rezultat.
Prema teoriji struna, koja sve čestice i sile zamjenjuje subatomskim, vibrirajućim strunama, crne rupe mogu se pokazati kao nešto još čudnije – splet osnovnih struna, poput rasplinutog konca. U oktobru je studija pokazala da ako su atomi u neutronskim zvijezdama, tip zvjezdanog ostatka koji nije dovoljno gust da formira crnu rupu, zapravo bili snop žica, onda sabijanje tih žica zajedno ne bi zapravo stvorilo crnu rupu, već paperjasta klupka—to bi bilo slično gore pomenutom klupku pređe. Čudna ideja još nije u potpunosti implementirana, ali je jedna od mogućih alternativa radu sa beskonačnošću.
Po mišljenju fizičara, svaka crna rupa treba da bude okružena tzv horizont događaja - granica kroz koju, pavši, nikada nećete izaći. Međutim, otkako su crne rupe prvi put pretpostavljene, istraživači su postavili pitanje da li je horizont događaja striktno neophodan.
Može li biti crne rupe bez nje, tzv "gole" crne rupe? Ovo može biti opasno jer su poznati zakoni fizike narušeni unutar horizonta događaja crne rupe, a gola crna rupa ne može pružiti zaštitu ove barijere. Dok većina teoretičara vjeruje da je golotinja zabranjena za crne rupe, novembarski list navodi da postoji način da se sigurno testira. Trik je u traženju razlika u akrecijskim diskovima ili prstenovima plina i prašine koji nastaju hranjenjem crne rupe, što može ukazivati na vidljivu razliku između golih i normalnih crnih rupa.
Božić je ove godine došao rano za naučnike crnih rupa. U oktobru su posmatračka zajednica LIGO i njen evropski kolega Virgo objavili veliki novi katalog desetine signala gravitacionih talasa, otkriven u periodu od aprila do septembra 2019.
39 događaja uključivalo je mnoštvo intrigantnih otkrića, kao što je masovno spajanje crne rupe koje je rezultiralo ostatkom s masom od 142 Sunca, izuzetno jednostrani događaj s masama objekata većim od Sunca i misteriozni objekt koji se pojavio biti ili mala crna rupa ili velika neutronska zvijezda. Istraživači su bili uzbuđeni podacima koji su pokazali da objekti primaju u prosjeku jedan novi signal svakih pet dana i planiraju ga koristiti za bolje razumijevanje ponašanja i učestalosti spajanja crnih rupa.
Pročitajte također:
Ostavite odgovor