Fysikere opplever for tiden en gullalder med ny kunnskap om sorte hull. Siden 2015 har forskere vært i stand til å motta signaler direkte fra sorte hull ved hjelp av gravitasjonsbølgeobservatorium med laserinterferometer (LINK), mens observatorier som f.eks Event Horizon-teleskopet (EHT), få de første bildene skygger av et svart hull. Dette året har ikke vært noe unntak, med en ny høst av spennende og unike resultater som utvider horisonten til vår kunnskap om sorte hull. Her tar vi en titt på noen av de mest imponerende funnene i 2020.
Som for å bekrefte at 2020 var året for forskning på svarte hull, er vitenskapens viktigste prestasjon Nobel pris - ble tildelt i oktober til tre fysikere hvis arbeider kaster lys over livet til disse mystiske romobjektene.
Roger Penrose fra University of Oxford i Storbritannia mottok halve prisen «for oppdagelsen av at dannelse av svarte hull er en robust prediksjon av generell relativitetsteori», mens Andrea Guez fra University of California, Los Angeles og Reinhard Hansel fra University of Bonn og Institutt for utenomjordisk fysikk Max Planck i Tyskland delte den andre halvparten "for oppdagelsen av et supermassivt kompakt objekt i sentrum av galaksen vår," sa det kongelige svenske vitenskapsakademi i en uttalelse. Andrea Guez er bare den fjerde kvinnen som vinner Nobelprisen i fysikk, etter Marie Curie i 1903, Maria Heppert-Mayer i 1963 og Donna Strickland i 2018.
LINK og dets europeiske motstykke Jomfruen observere sorte hull gjennom gravitasjonsbølger i romtidens stoff, som dannes når massive objekter svinger.
Det er allerede gjort flere imponerende funn ved anleggene. Men i mai kunngjorde samarbeidet at det hadde oppdaget den største kollisjonen med et sort hull i historien. En av dem er 85 ganger større enn solens masse, og den andre er 66 ganger større enn solens masse.Når de kolliderer sammen danner de et svart hull hvis masse overstiger solens masse ved 142 ganger. I tillegg til å sette rekorder, var funnet det første i den såkalte «forbudte» sonen med mellomstore sorte hull. Selv om astronomer har sett små sorte hull på størrelse med vår sol og vet at kolossale, millioner av ganger solens masse, finnes i sentrum av galakser, har ingen tidligere funnet bevis for sorte hull i dette mellomområdet. Hvordan nøyaktig de ble dannet er fortsatt et mysterium som forskere for tiden prøver å løse.
Kort tid etter Det store smellet Universet var gjennomsyret av varm og turbulent stråling. I noen regioner var energien tett nok til å teoretisk kollapse inn i seg selv for å danne et svart hull.
Selv om fysikere fortsatt ikke vet om disse eksisterer primordiale sorte hull (PCD), i det siste har de tenkt på hva som kan skje hvis de eksisterte. Flere artikler, inkludert en publisert i november, har antydet at disse sorte hullene, hvorav noen vil være mindre enn de som dannes fra døende stjerner, muligens kan utgjøre mørk materie, et ukjent stoff som utøver en gravitasjonspåvirkning på hele universet. I de kommende årene blir det utført eksperimenter for å søke etter PCD, som enten vil bekrefte eller avkrefte deres eksistens.
Hva om du tok de utrolig massive sorte hullene i sentrum av galakser og forstørret dem med en faktor på 11? Det var det forskerne foreslo i et papir i september som diskuterte muligheten for "utrolig store sorte hull" (SLAB-er).
Disse objektene vil veie minst 1 billion ganger solens masse, 10 ganger mer enn det største sorte hullet som er kjent for øyeblikket, det 66 milliarder solmassemonsteret kalt TON 618. Noen av SLAB-ene kan ha dannet seg i det tidlige universet, og skapte en annen klasse av primordiale sorte hull, noe som betyr at vi kunne se avtrykket deres i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen da universet vårt var bare 380 000 år gammelt. Andre kan oppdages ved å se på hvordan de bøyer lyset fra fjerne stjerner hvis en SLAB tilfeldigvis er mellom oss. Dette konseptet er fortsatt hypotetisk, men det tiltrekker seg økt oppmerksomhet.
De fleste av parene med sorte hull oppdaget av LIGO- og Virgo-instrumentene har omtrent samme masse. Men i april kunngjorde samarbeidet at det så på den mest asymmetriske katastrofen.
Gjenstandene som kolliderte i en avstand på omtrent 2,4 milliarder lysår fra oss hadde en masse på henholdsvis omtrent 8 og 30 ganger den til vår sol. En slik uventet hendelse ble ansett som sjelden nok til at gravitasjonsbølgeinstallasjoner ikke ville legge merke til den etter bare noen få år. Oppdagelsen utfordrer disse antakelsene og ber forskere vurdere muligheten for hierarkiske fusjoner, der ett sort hull kolliderer med et annet, og deretter smelter den resulterende resten sammen med et annet sort hull.
Når en massiv gjenstand nærmer seg et sort hull på en viss avstand, kan de ekstreme gravitasjonskreftene som er tilstede der, rive gjenstanden i lange tråder av materiale som spres overalt.
Denne prosessen, i daglig tale kalt spaghettifisering, ble sjelden observert fordi de fleste sorte hull er omgitt av en skjult sky av gass og støv. Men i oktober klarte astronomer fra European Southern Observatory å ta et bilde Spaghettifisering av stjernen i enestående detalj ved bruk av både Very Large Telescope og New Technology Telescope. Denne hendelsen, kjent som AT 2019qiz, vil gi forskere innsikt i slike fenomener og hjelpe dem til å bedre forstå tyngdekraften under ekstreme forhold.
Ingen ønsker å komme for nærme et sort hull. Heldigvis så den kosmiske Pac-Man i mai i bane rundt et par medstjerner kjent som H.R. 6819, er i en astronomisk sikker avstand fra sine partnere.
Det nye sorte hullet lurer 1000 lysår fra Jorden i det sørlige stjernebildet Telescopium, tre ganger nærmere enn den forrige rekordholderen. Astronomer kan ikke direkte observere selve det sorte hullet, men har vært i stand til å utlede dets tilstedeværelse basert på hvordan det gravitasjonsmessig påvirker to andre objekter i systemet. Observatører på den sørlige halvkule kan se stjernene i HR 6819-systemet med det blotte øye ved å se på et stjernekart og se i stjernebildet Telescopium, nær grensen til stjernebildet Pavo.
For at et sort hull skal dannes, må materie og energi kollapse til et lite punkt med uendelig tetthet. Siden slike uendeligheter burde være fysisk umulige, har teoretikere lenge søkt en vei rundt et så merkelig resultat.
I følge strengteorien, som erstatter alle partikler og krefter med subatomære, vibrerende strenger, kan sorte hull vise seg å være noe enda mer merkelig – et virvar av fundamentale strenger, som fuzzy garn. I oktober viste en studie at hvis atomene i nøytronstjerner, en type stjernerester som ikke er tette nok til å danne et sort hull, faktisk var en bunt med strenger, ville det å komprimere disse strengene faktisk ikke danne et svart hull, men et fluffy ball - som vil ligne på den nevnte garnnøsten. Den merkelige ideen er ennå ikke fullt ut implementert, men den er et av de mulige alternativene til å jobbe med uendelighet.
Ifølge fysikere skal hvert sort hull være omgitt av såkalte hendelseshorisont - en grense som du aldri kommer deg ut gjennom etter å ha falt. Men helt siden svarte hull først ble postulert, har forskere stilt spørsmål ved om en hendelseshorisont er strengt nødvendig.
Kan det være et sort hull uten, såkalt "nakent" sort hull? Dette kan være farlig fordi de kjente fysikkens lover brytes innenfor hendelseshorisonten til et sort hull, og et nakent svart hull kan ikke gi beskyttelse av denne barrieren. Mens de fleste teoretikere mener at nakenhet er et forbud mot sorte hull, sa en avis i november at det er en måte å teste sikkert på. Trikset er å se etter forskjeller i akkresjonsskivene eller ringene av gass og støv som dannes ved matingen av det sorte hullet, noe som kan indikere en synlig forskjell mellom nakne og normale sorte hull.
Julen har kommet tidlig i år for svarte hull-forskere. I oktober ga LIGO-observasjonssamfunnet og dets europeiske motstykke Virgo ut en stor ny katalog med dusinvis av gravitasjonsbølgesignaler, oppdaget i perioden april til september 2019.
De 39 hendelsene inkluderte en rekke spennende funn, for eksempel en massiv sammenslåing av svarte hull som resulterte i en rest med massen av 142 soler, en ekstremt ensidig hendelse med masser av gjenstander større enn Solen, og en mystisk gjenstand som dukket opp å være enten et lite svart hull eller en stor nøytronstjerne. Forskerne var begeistret over dataene, som viste at objektene i gjennomsnitt mottar ett nytt signal hver femte dag, og planlegger å bruke det til å bedre forstå oppførselen og hyppigheten av sammenslåinger av svarte hull.
Les også:
Legg igjen en kommentar