Физиците в момента преживяват златен век на нови знания за черните дупки. От 2015 г. изследователите са в състояние да получават сигнали директно от черни дупки, използвайки обсерватория за гравитационни вълни с лазерен интерферометър (LIGO), докато обсерватории като напр телескопът Event Horizon (EHT), вземете първите изображения сенки на черна дупка. Тази година не беше изключение, с нова реколта от вълнуващи и уникални резултати, разширяващи хоризонтите на нашето познание за черните дупки. Тук ще разгледаме някои от най-впечатляващите открития на 2020 г.
Сякаш за да потвърди, че 2020 г. беше годината на изследването на черните дупки, основното постижение на науката е Нобелова награда - бе присъдена през октомври на трима физици, чиито трудове хвърлят светлина върху живота на тези мистериозни космически обекти.
Роджър Пенроуз от Оксфордския университет в Обединеното кралство получи половината от наградата „за откритието, че образуването на черна дупка е стабилно предсказание на общата теория на относителността“, докато Андреа Гез от Калифорнийския университет в Лос Анджелис и Райнхард Хензел от университета в Бон и Институтът за извънземна физика Макс Планк в Германия си поделиха другата половина "за откриването на свръхмасивен компактен обект в центъра на нашата галактика", се казва в изявление на Кралската шведска академия на науките. Андреа Гез е едва четвъртата жена, която печели Нобелова награда за физика, след Мария Кюри през 1903 г., Мария Хеперт-Майер през 1963 г. и Дона Стрикланд през 2018 г.
LIGO и неговия европейски аналог зодия Дева наблюдавайте черни дупки чрез гравитационни вълни в тъканта на пространство-времето, които се образуват, когато масивни обекти осцилират.
В съоръженията вече са направени няколко впечатляващи открития. Но през май колаборацията обяви, че е открила най-големия сблъсък с черна дупка в историята. Едната от тях е 85 пъти по-голяма от масата на Слънцето, а другата е 66 пъти по-голяма от масата на Слънцето.Когато се сблъскат заедно, те образуват черна дупка, чиято маса превишава масата на Слънцето с 142 пъти. Освен че постави рекорди, находката беше първата в т. нар. „забранена“ зона на черни дупки със средна маса. Въпреки че астрономите са виждали малки черни дупки с размерите на нашето Слънце и знаят, че колосални, милиони пъти по-големи от масата на Слънцето, съществуват в центровете на галактиките, никой досега не е открил доказателства за черни дупки в този среден диапазон. Как точно са се образували остава загадка, която учените сега се опитват да разрешат.
Малко след Голям взрив Вселената беше проникната от гореща и турбулентна радиация. В някои региони енергията е била достатъчно плътна, за да се срине теоретично в себе си и да образува черна дупка.
Въпреки че физиците все още не знаят дали те съществуват първични черни дупки (PCD), напоследък си мислят какво би могло да се случи, ако съществуваха. Няколко статии, включително една, публикувана през ноември, предполагат, че тези черни дупки, някои от които ще бъдат по-малки от тези, образувани от умиращи звезди, вероятно могат да представляват тъмна материя, неизвестно вещество, което упражнява гравитационно влияние върху цялата вселена. През следващите години се провеждат експерименти за търсене на PCD, които или ще потвърдят, или ще отрекат съществуването им.
Какво ще стане, ако вземете невероятно масивните черни дупки в центровете на галактиките и ги увеличите с фактор 11? Това предложиха изследователите в статия от септември, обсъждаща възможността за "невероятно големи черни дупки" (ПЛОЧИ).
Тези обекти ще тежат най-малко 1 трилион пъти масата на Слънцето, 10 пъти повече от най-голямата черна дупка, известна в момента, чудовището от 66 милиарда слънчева маса, наречено ТОН 618. Някои от SLAB може да са се образували в ранната вселена, създавайки друг клас първични черни дупки, което означава, че можем да видим техния отпечатък в космическия микровълнов фон, когато нашата вселена е била само на 380 000 години. Други могат да бъдат открити, като се погледне как огъват светлината на далечни звезди, ако SLAB се окаже между нас. Тази концепция все още остава хипотетична, но привлича все повече внимание.
Повечето от двойките черни дупки, открити от инструментите LIGO и Virgo, имат приблизително еднаква маса. Но през април сътрудничеството обяви, че наблюдава най-асиметричната катастрофа.
Обектите, които се сблъскаха на разстояние около 2,4 милиарда светлинни години от нас, имаха маса съответно около 8 и 30 пъти по-голяма от тази на нашето Слънце. Такова неочаквано събитие се смяташе за достатъчно рядко, така че инсталациите с гравитационни вълни да не го забележат само след няколко години. Откритието оспорва тези предположения и подтиква изследователите да разгледат възможността за йерархични сливания, при които една черна дупка се сблъсква с друга и след това полученият остатък се слива с друга черна дупка.
Когато масивен обект се приближи до черна дупка на определено разстояние, съществуващите там екстремни гравитационни сили могат да разкъсат обекта на дълги нишки от материал, които се разпръскват навсякъде.
Този процес, разговорно наречен спагетификация, се наблюдава рядко, тъй като повечето черни дупки са заобиколени от скрит облак от газ и прах. Но през октомври астрономите от Европейската южна обсерватория успяха да направят снимка Спагетизиране на звездата в безпрецедентни детайли, използвайки както Много големия телескоп, така и Телескопа за нови технологии. Това събитие, известно като В 2019qiz, ще даде на изследователите представа за подобни явления и ще им помогне да разберат по-добре гравитацията при екстремни условия.
Никой не иска да се доближава твърде много до черна дупка. За щастие, космическият Pac-Man, забелязан през май в орбита около двойка звезди-компаньони, известни като HR 6819 г, е на астрономически безопасно разстояние от своите партньори.
Новата черна дупка се крие на 1000 светлинни години от Земята в южното съзвездие Телескоп, три пъти по-близо от предишния рекордьор. Астрономите не могат директно да наблюдават самата черна дупка, но са успели да заключат за нейното присъствие въз основа на това как тя гравитационно засяга два други обекта в системата. Наблюдателите в южното полукълбо могат да видят звездите в системата HR 6819 с просто око, като гледат звездна карта и гледат в съзвездието Телескоп, близо до границата със съзвездието Паво.
За да се образува черна дупка, материята и енергията трябва да се сринат до малка точка с безкрайна плътност. Тъй като такива безкрайности би трябвало да са физически невъзможни, теоретиците отдавна са търсили начин да заобиколят такъв странен резултат.
Според теорията на струните, която заменя всички частици и сили със субатомни, вибриращи струни, черните дупки може да се окажат нещо още по-странно – плетеница от фундаментални струни, като размита прежда. През октомври проучване показа, че ако атомите в неутронните звезди, вид звезден остатък, който не е достатъчно плътен, за да образува черна дупка, всъщност са сноп от струни, тогава компресирането на тези струни заедно всъщност няма да образува черна дупка, а пухкава топка - това би било подобно на гореспоменатата топка прежда. Странната идея все още не е реализирана напълно, но е една от възможните алтернативи на работата с безкрайността.
Според физиците всяка черна дупка трябва да бъде заобиколена от т.нар хоризонт на събитията - граница, през която, паднал, никога няма да излезете. Въпреки това, откакто черните дупки бяха постулирани за първи път, изследователите се съмняват дали хоризонтът на събитията е абсолютно необходим.
Може ли да има черна дупка без нея, т.нар "гола" черна дупка? Това може да бъде опасно, защото известните закони на физиката са нарушени в хоризонта на събитията на черна дупка и голата черна дупка не може да осигури защитата на тази бариера. Въпреки че повечето теоретици смятат, че голотата е забранена за черните дупки, публикация от ноември казва, че има начин да се тества със сигурност. Номерът е да се търсят разлики в акреционните дискове или пръстени от газ и прах, образувани от захранването на черната дупка, което може да показва видима разлика между голите и нормалните черни дупки.
Тази година Коледа дойде рано за учените, занимаващи се с черни дупки. През октомври общността за наблюдение на LIGO и нейният европейски партньор Virgo пуснаха голям нов каталог на десетки гравитационни вълнови сигнали, открити в периода от април до септември 2019 г.
39-те събития включваха множество интригуващи открития, като масивно сливане на черна дупка, което доведе до остатък с маса от 142 слънца, изключително едностранно събитие с маси на обекти, по-големи от Слънцето, и мистериозен обект, който се появи да бъде или малка черна дупка, или голяма неутронна звезда. Изследователите бяха развълнувани от данните, които показват, че обектите получават средно по един нов сигнал на всеки пет дни и планират да го използват, за да разберат по-добре поведението и честотата на сливането на черни дупки.
Прочетете също:
Оставете коментар