Fyysikot elävät parhaillaan mustia aukkoja koskevan uuden tiedon kulta-aikaa. Vuodesta 2015 lähtien tutkijat ovat voineet vastaanottaa signaaleja suoraan mustista aukoista käyttämällä gravitaatioaaltojen observatorio laserinterferometrillä (LIGO), kun taas observatoriot, kuten Event Horizon -teleskooppi (EHT), hanki ensimmäiset kuvat mustan aukon varjot. Tämä vuosi ei ole ollut poikkeus, sillä tuore sato jännittäviä ja ainutlaatuisia tuloksia laajentaa tietämyksemme horisontteja mustista aukoista. Tässä tarkastellaan joitain vuoden 2020 vaikuttavimmista löydöistä.
Ikään kuin vahvistaakseen, että vuosi 2020 oli mustien aukkojen tutkimuksen vuosi, tieteen tärkein saavutus on Nobel palkinto - myönnettiin lokakuussa kolmelle fyysikolle, joiden työt valaisevat näiden salaperäisten avaruusobjektien elämää.
Roger Penrose Oxfordin yliopistosta Iso-Britanniasta sai puolet palkinnosta "löydöstä, jonka mukaan mustien aukkojen muodostuminen on yleisen suhteellisuusteorian vahva ennuste", kun taas Andrea Guez Kalifornian yliopistosta Los Angelesista ja Reinhard Hansel Bonnin yliopistosta ja Saksan ulkopuolisen fysiikan instituutti Max Planck jakoivat toisen puolen "supermassiivisen kompaktin esineen löytämisestä galaksimme keskustassa", Ruotsin kuninkaallinen tiedeakatemia sanoi lausunnossaan. Andrea Guez on vasta neljäs nainen, joka on voittanut fysiikan Nobelin, Marie Curien vuonna 1903, Maria Heppert-Mayerin vuonna 1963 ja Donna Stricklandin vuonna 2018 jälkeen.
LIGO ja sen eurooppalainen vastine Neitsyt tarkkaile mustia aukkoja gravitaatioaaltojen kautta aika-avaruuskudoksessa, jotka muodostuvat massiivisten esineiden värähteleessä.
Tiloissa on jo tehty useita vaikuttavia löytöjä. Mutta toukokuussa yhteistyö ilmoitti löytäneensä historian suurimman törmäyksen mustan aukon kanssa. Toinen niistä on 85 kertaa suurempi kuin Auringon massa ja toinen 66 kertaa suurempi kuin Auringon massa. Kun ne törmäävät toisiinsa, ne muodostavat mustan aukon, jonka massa ylittää Auringon massan 142 kertaa. Ennätysten asettamisen lisäksi löytö oli ensimmäinen niin sanotulla keskimassaisten mustien aukkojen "kielletyllä" vyöhykkeellä. Vaikka tähtitieteilijät ovat nähneet pieniä, noin aurinkomme kokoisia mustia aukkoja ja tietävät, että galaksien keskuksissa on kolossaalisia, miljoonia kertoja Auringon massaa suurempia mustia aukkoja, kukaan ei ole aiemmin löytänyt todisteita mustista aukoista tällä keskialueella. Kuinka tarkalleen ne muodostuivat, on edelleen mysteeri, jota tutkijat yrittävät nyt ratkaista.
Vähän sen jälkeen Alkuräjähdys Universumi oli täynnä kuumaa ja myrskyisää säteilyä. Joillakin alueilla energia oli tarpeeksi tiheää romahtaakseen teoriassa itseensä muodostaen mustan aukon.
Vaikka fyysikot eivät vieläkään tiedä, onko sellaisia olemassa alkuperäisiä mustia aukkoja (PCD), he ovat viime aikoina miettineet, mitä voisi tapahtua, jos ne olisivat olemassa. Useat julkaisut, joista yksi julkaistiin marraskuussa, ovat ehdottaneet, että nämä mustat aukot, joista osa on pienempiä kuin kuolevista tähdistä muodostuneet, voivat mahdollisesti muodostaa pimeää ainetta, tuntematonta ainetta, jolla on gravitaatiovaikutus koko universumiin. Tulevina vuosina tehdään kokeita PCD:n etsimiseksi, mikä joko vahvistaa tai kieltää niiden olemassaolon.
Mitä jos ottaisit uskomattoman massiiviset mustat aukot galaksien keskuksissa ja suurentaisit ne kertoimella 11? Sitä tutkijat ehdottivat syyskuun julkaisussa, jossa käsiteltiin "uskomattoman suurien mustien aukkojen" mahdollisuutta.laatat).
Nämä esineet painavat vähintään biljoona kertaa Auringon massa, 1 kertaa enemmän kuin suurin tällä hetkellä tunnettu musta aukko, 10 miljardin aurinkomassan hirviö, ns. TON 618. Jotkut SLAB:ista ovat saattaneet muodostua varhaisessa maailmankaikkeudessa, mikä loi toisen luokan ikimuistoisia mustia aukkoja, mikä tarkoittaa, että näimme niiden jäljen kosmisella mikroaaltotaustalla, kun universumimme oli vain 380 000 vuotta vanha. Toiset voidaan havaita katsomalla, kuinka ne taivuttavat kaukaisten tähtien valoa, jos välissämme sattuu olemaan SLAB. Tämä käsite on edelleen hypoteettinen, mutta se herättää yhä enemmän huomiota.
Suurimmalla osalla LIGO- ja Virgo-instrumenttien havaitsemista mustista aukoista on suunnilleen sama massa. Mutta huhtikuussa yhteistyö ilmoitti katsovansa epäsymmetrisin katastrofi.
Kohteiden, jotka törmäsivät noin 2,4 miljardin valovuoden etäisyydellä meistä, massa oli noin 8 ja 30 kertaa aurinkomme massa. Tällaista odottamatonta tapahtumaa pidettiin riittävän harvinaisena, jotta gravitaatioaaltoasennukset eivät huomaisi sitä vain muutaman vuoden kuluttua. Löytö kyseenalaistaa nämä oletukset ja saa tutkijat harkitsemaan hierarkkisten fuusioiden mahdollisuutta, jossa yksi musta aukko törmää toiseen, ja sitten tuloksena oleva jäännös sulautuu toiseen mustaan aukkoon.
Kun massiivinen esine lähestyy mustaa aukkoa tietyllä etäisyydellä, siellä olevat äärimmäiset gravitaatiovoimat voivat repiä esineen pitkiksi materiaalisäikeiksi, jotka leviävät kaikkialle.
Tätä prosessia kutsutaan puhekielellä spagettimuodostusta, havaittiin harvoin, koska useimpia mustia aukkoja ympäröi peitetty kaasu- ja pölypilvi. Mutta lokakuussa Euroopan eteläisen observatorion tähtitieteilijät onnistuivat ottamaan kuvan Tähden spagettiminen ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti käyttämällä sekä Very Large Telescope -teleskooppia että uuden teknologian teleskooppia. Tämä tapahtuma, joka tunnetaan nimellä AT 2019qiz, antaa tutkijoille käsityksen tällaisista ilmiöistä ja auttaa heitä ymmärtämään paremmin painovoimaa äärimmäisissä olosuhteissa.
Kukaan ei halua päästä liian lähelle mustaa aukkoa. Onneksi kosminen Pac-Man havaitsi toukokuussa kiertävän tähtiparia, jotka tunnetaan nimellä H.R. 6819, on tähtitieteellisesti turvallisella etäisyydellä kumppaneistaan.
Uusi musta aukko väijyy 1000 valovuoden päässä Maasta eteläisessä Telescopiumin tähdistössä, kolme kertaa lähempänä kuin edellinen ennätyksen haltija. Tähtitieteilijät eivät pysty tarkkailemaan itse mustaa aukkoa suoraan, mutta ovat voineet päätellä sen olemassaolon sen perusteella, kuinka se vaikuttaa painovoimaisesti kahteen muuhun järjestelmän kohteeseen. Eteläisellä pallonpuoliskolla olevat tarkkailijat voivat nähdä HR 6819 -järjestelmän tähdet paljaalla silmällä katsomalla tähtikarttaa ja katsomalla Telescopiumin tähdistöä, joka on lähellä Pavon tähdistön rajaa.
Jotta musta aukko muodostuisi, aineen ja energian täytyy romahtaa pieneen äärettömän tiheyden pisteeseen. Koska tällaisten äärettömyyksien pitäisi olla fyysisesti mahdottomia, teoreetikot ovat pitkään etsineet keinoa kiertää tällainen outo tulos.
Kaikki hiukkaset ja voimat subatomisilla, värähtelevillä kielillä korvaavan kieleteorian mukaan mustat aukot voivat osoittautua vieläkin oudommaksi – peruskierteiden sotkuksi, kuten sumeaksi langaksi. Lokakuussa tehty tutkimus osoitti, että jos neutronitähtien, tähtien jäännöstyyppien, joka ei ole tarpeeksi tiheä mustan aukon muodostamiseksi, atomit olisivat itse asiassa kimppu ketjuja, näiden sarjojen puristaminen yhteen ei todellisuudessa muodosta mustaa aukkoa, vaan pörröinen pallo - se olisi samanlainen kuin edellä mainittu lankakerra. Outo idea ei ole vielä täysin toteutunut, mutta se on yksi mahdollisista vaihtoehdoista työskennellä äärettömyyden kanssa.
Fyysikkojen mukaan jokaista mustaa aukkoa tulisi ympäröidä ns tapahtumahorisontti - raja, jonka läpi putottuasi et koskaan pääse ulos. Siitä lähtien, kun mustat aukot esitettiin, tutkijat ovat kuitenkin kyseenalaistaneet, onko tapahtumahorisontti ehdottoman välttämätön.
Voiko olla musta aukko ilman sitä ns "alaston" musta aukko? Tämä voi olla vaarallista, koska tunnettuja fysiikan lakeja rikotaan mustan aukon tapahtumahorisontin sisällä, eikä paljas musta aukko pysty suojaamaan tätä estettä. Vaikka useimmat teoreetikot uskovat, että alastomuus on kiellettyä mustissa aukoissa, marraskuussa julkaistussa paperissa sanottiin, että on olemassa tapa testata varmuutta. Temppu on etsiä eroja mustan aukon syöttämisestä muodostuneista kaasun ja pölyn kertymäkiekoista tai -renkaista, jotka voivat viitata näkyvään eroon paljaiden ja normaalien mustien aukkojen välillä.
Joulu on tullut tänä vuonna aikaisin mustien aukkojen tutkijoille. Lokakuussa LIGO-tarkkailijayhteisö ja sen eurooppalainen vastine Virgo julkaisivat laajan uuden luettelon kymmeniä gravitaatioaaltosignaaleja, löydetty huhtikuusta syyskuuhun 2019.
39 tapahtumaan sisältyi joukko kiehtovia löytöjä, kuten massiivinen mustan aukon fuusio, joka johti 142 auringon jäännökseen, erittäin yksipuolinen tapahtuma, jossa oli aurinkoa suurempia esinemassoja, ja mystinen esine, joka ilmestyi. olla joko pieni musta aukko tai suuri neutronitähti. Tutkijat olivat innoissaan tiedoista, jotka osoittivat, että objektit saavat keskimäärin yhden uuden signaalin joka viides päivä, ja aikovat käyttää sitä ymmärtääkseen paremmin mustien aukkojen fuusioiden käyttäytymistä ja esiintymistiheyttä.
Lue myös:
Jätä vastaus