Fiziķi šobrīd piedzīvo jaunu zināšanu par melnajiem caurumiem zelta laikmetu. Kopš 2015. gada pētnieki ir spējuši saņemt signālus tieši no melnajiem caurumiem, izmantojot gravitācijas viļņu observatorija ar lāzera interferometru (SAITE), savukārt observatorijas, piemēram, teleskops Event Horizon (EHT), iegūstiet pirmos attēlus melnā cauruma ēnas. Šis gads nav bijis izņēmums, ar jaunu aizraujošu un unikālu rezultātu ražu, kas paplašina mūsu zināšanu apvāršņus par melnajiem caurumiem. Šeit mēs apskatīsim dažus no iespaidīgākajiem 2020. gada atklājumiem.
It kā apliecinot, ka 2020. gads bija melno caurumu izpētes gads, galvenais zinātnes sasniegums ir Nobela prēmija - oktobrī tika piešķirts trim fiziķiem, kuru darbi izgaismo šo noslēpumaino kosmosa objektu dzīvi.
Rodžers Penrouzs no Oksfordas Universitātes Apvienotajā Karalistē saņēma pusi no balvas "par atklājumu, ka melno caurumu veidošanās ir stabila vispārējās relativitātes prognoze", savukārt Andrea Guess no Kalifornijas Universitātes Losandželosā un Reinhards Hansels no Bonnas Universitātes. un Ārpuszemes fizikas institūts Makss Planks Vācijā dalīja otru pusi "par supermasīva kompakta objekta atklāšanu mūsu galaktikas centrā", teikts Zviedrijas Karaliskā Zinātņu akadēmijas paziņojumā. Andrea Guesa ir tikai ceturtā sieviete, kas ieguvusi Nobela prēmiju fizikā, aiz Marijas Kirī 1903. gadā, Marijas Hepertes-Maijeras 1963. gadā un Donnas Stricklendas 2018. gadā.
SAITE un tā Eiropas ekvivalents Jaunava novērot melnos caurumus caur gravitācijas viļņiem telpas-laika audumā, kas veidojas, kad svārstās masīvi objekti.
Objektos jau ir veikti vairāki iespaidīgi atklājumi. Taču maijā sadarbība paziņoja, ka atklājusi lielāko sadursmi ar melno caurumu vēsturē. Viens no tiem ir 85 reizes lielāks par Saules masu, bet otrs ir 66 reizes lielāks par Saules masu. Saskaroties kopā, veidojas melnais caurums, kura masa par Saules masu pārsniedz Saules masu. 142 reizes. Papildus rekordu uzstādīšanai atradums bija pirmais tā dēvētajā vidējas masas melno caurumu "aizliegtajā" zonā. Lai gan astronomi ir redzējuši mazus melnos caurumus, kas ir aptuveni mūsu Saules lielumā, un zina, ka galaktiku centros eksistē kolosāli, miljoniem reižu lielāka par Saules masu, neviens iepriekš nav atradis pierādījumus par melnajiem caurumiem šajā vidus diapazonā. Kā tieši tie tika izveidoti, joprojām ir noslēpums, ko zinātnieki tagad mēģina atrisināt.
Neilgi pēc tam, kad Lielais sprādziens Visumu caurstrāvo karsts un vētrains starojums. Dažos reģionos enerģija bija pietiekami blīva, lai teorētiski sabruktu un izveidotu melno caurumu.
Lai gan fiziķi joprojām nezina, vai tādi pastāv pirmatnējie melnie caurumi (PCD), pēdējā laikā viņi ir domājuši par to, kas varētu notikt, ja tie pastāvētu. Vairāki dokumenti, tostarp viens, kas publicēts novembrī, liecina, ka šie melnie caurumi, no kuriem daži būs mazāki par tiem, kas veidojas no mirstošām zvaigznēm, varētu būt tumšā matērija, nezināma viela, kas gravitācijas ietekmē iedarbojas uz visu Visumu. Nākamajos gados tiek veikti eksperimenti, lai meklētu PCD, kas apstiprinās vai noliegs to esamību.
Kā būtu, ja jūs paņemtu neticami masīvos melnos caurumus galaktiku centros un palielinātu tos 11 reizes? Tas ir tas, ko pētnieki ierosināja septembra dokumentā, kurā tika apspriesta iespēja izveidot "neticami lielus melno caurumu".plātnes).
Šie objekti svērs vismaz 1 triljonu reižu vairāk nekā Saules masa, kas ir 10 reizes vairāk nekā lielākais šobrīd zināmais melnais caurums, 66 miljardu saules masas briesmonis, ko sauc. TON 618. Dažas no SLAB var būt veidojušās agrīnā Visumā, radot citu pirmatnējo melno caurumu klasi, kas nozīmē, ka mēs varējām redzēt to nospiedumus kosmiskā mikroviļņu fonā, kad mūsu Visums bija tikai 380 000 gadus vecs. Citus varētu atklāt, aplūkojot, kā tās izliek tālu zvaigžņu gaismu, ja starp mums ir SLAB. Šī koncepcija joprojām ir hipotētiska, taču tā piesaista pastiprinātu uzmanību.
Lielākajai daļai melno caurumu pāru, ko atklāj LIGO un Virgo instrumenti, ir aptuveni vienāda masa. Bet aprīlī sadarbība paziņoja, ka skatās asimetriskākā katastrofa.
Objektu, kas sadūrās apmēram 2,4 miljardu gaismas gadu attālumā no mums, masa bija attiecīgi aptuveni 8 un 30 reizes lielāka nekā mūsu Saulei. Šāds negaidīts notikums tika uzskatīts par pietiekami retu, lai gravitācijas viļņu iekārtas to nepamanītu jau pēc dažiem gadiem. Atklājums apstrīd šos pieņēmumus un mudina pētniekus apsvērt hierarhiskas apvienošanās iespēju, kurā viens melnais caurums saduras ar otru, un pēc tam iegūtais atlikums saplūst ar citu melno caurumu.
Kad masīvs objekts tuvojas melnajam caurumam noteiktā attālumā, tur esošie ārkārtējie gravitācijas spēki var saplēst objektu garās materiāla šķipsnās, kas izkliedējas visur.
Šo procesu sarunvalodā sauc spagetifikācija, tika novērots reti, jo lielāko daļu melno caurumu ieskauj aizēnots gāzes un putekļu mākonis. Taču oktobrī astronomiem no Eiropas Dienvidu observatorijas izdevās uzņemt attēlu Zvaigznes spagetifikācija nepieredzēti detalizēti, izmantojot gan ļoti lielo teleskopu, gan jauno tehnoloģiju teleskopu. Šis notikums, kas pazīstams kā AT 2019qiz, sniegs pētniekiem ieskatu šādās parādībās un palīdzēs viņiem labāk izprast gravitāciju ekstremālos apstākļos.
Neviens nevēlas pieiet pārāk tuvu melnajam caurumam. Par laimi, kosmiskais Pac-Man maijā pamanīja, ka riņķo ap zvaigžņu pavadoņu pāri, kas pazīstams kā HR 6819, atrodas astronomiski drošā attālumā no saviem partneriem.
Jaunais melnais caurums slēpjas 1000 gaismas gadu attālumā no Zemes dienvidu zvaigznājā Telescopium, kas ir trīs reizes tuvāk nekā iepriekšējais rekordists. Astronomi nevar tieši novērot pašu melno caurumu, bet ir spējuši secināt tā klātbūtni, pamatojoties uz to, kā tas gravitācijas ceļā ietekmē divus citus sistēmas objektus. Novērotāji dienvidu puslodē var redzēt HR 6819 sistēmas zvaigznes ar neapbruņotu aci, skatoties zvaigžņu kartē un skatoties Teleskopija zvaigznājā, kas atrodas netālu no robežas ar Pavo zvaigznāju.
Lai veidotos melnais caurums, matērijai un enerģijai jāsabrūk līdz niecīgam bezgalīga blīvuma punktam. Tā kā šādām bezgalībām vajadzētu būt fiziski neiespējamām, teorētiķi jau sen ir meklējuši veidu, kā apiet tik dīvainu rezultātu.
Saskaņā ar stīgu teoriju, kas visas daļiņas un spēkus aizvieto ar subatomiskām, vibrējošām stīgām, melnie caurumi var izrādīties vēl dīvaināks – fundamentālu stīgu mudžeklis, piemēram, izplūduša dzija. Oktobrī pētījums parādīja, ka, ja neitronu zvaigžņu atomi, kas ir zvaigžņu paliekas, kas nav pietiekami blīvas, lai izveidotu melno caurumu, patiesībā būtu virkņu saišķis, tad, saspiežot šīs virknes kopā, melnais caurums faktiski neveidotos, bet gan pūkains kamols — tas būtu līdzīgs iepriekšminētajam dzijas kamolam. Dīvainā ideja vēl nav pilnībā realizēta, taču tā ir viena no iespējamām alternatīvām darbam ar bezgalību.
Pēc fiziķu domām, katru melno caurumu vajadzētu ieskauj t.s notikumu horizonts - robeža, caur kuru, izkritis, nekad netiksi ārā. Tomēr kopš brīža, kad melnie caurumi pirmo reizi tika postulēti, pētnieki ir apšaubījuši, vai notikumu horizonts ir noteikti nepieciešams.
Vai bez tā var būt melnais caurums, t.s "kails" melnais caurums? Tas var būt bīstami, jo zināmie fizikas likumi tiek pārkāpti melnā cauruma notikumu horizontā, un neapbruņots melnais caurums nevar nodrošināt šīs barjeras aizsardzību. Lai gan lielākā daļa teorētiķu uzskata, ka kailuma attēlošana ir aizliegta melnajiem caurumiem, novembra rakstā teikts, ka ir veids, kā to pārbaudīt. Viltība ir meklēt atšķirības gāzu un putekļu uzkrāšanās diskos vai gredzenos, kas veidojas melnā cauruma padeves rezultātā, kas var norādīt uz redzamu atšķirību starp tukšajiem un parastajiem melnajiem caurumiem.
Ziemassvētki šogad melno caurumu zinātniekiem ir pienākuši agri. Oktobrī LIGO novērotāju kopiena un tās Eiropas kolēģi Virgo izlaida lielu jaunu katalogu desmitiem gravitācijas viļņu signālu, atklāts laika posmā no 2019. gada aprīļa līdz septembrim.
39 notikumi ietvēra virkni intriģējošu atklājumu, piemēram, masveida melnā cauruma saplūšana, kuras rezultātā radās 142 Saules masa, ārkārtīgi vienpusējs notikums ar objektu masām, kas ir lielākas par Sauli, un noslēpumains objekts, kas parādījās. būt vai nu mazam melnam caurumam, vai lielai neitronu zvaigznei. Pētniekus sajūsmināja dati, kas parādīja, ka objekti saņem vidēji vienu jaunu signālu ik pēc piecām dienām, un plāno to izmantot, lai labāk izprastu melno caurumu saplūšanas uzvedību un biežumu.
Lasi arī:
Atstāj atbildi