Mustat aukot ovat valtavia kosmisia ilmiöitä, jotka ovat niin suuria, ettei valokaan pääse niistä poistumaan. Useimmat ihmiset ajattelevat, että mustat aukot vain istuvat ja syövät erehtyviä kaasu- tai pölyhiukkasia.
Mutta voisiko mustilla aukoilla todella olla mielenkiintoisempaa sisäistä elämää? Voivatko ne esimerkiksi räjähtää? Jos räjähdys tarkoittaa "valtavan energiamäärän äkillistä, lyhytaikaista vapautumista", vastaus on yksiselitteinen kyllä. Ja mielenkiintoisin asia on, että ne voivat jopa räjähtää useilla mielenkiintoisilla tavoilla.
On yksi tapa, jolla mustat aukot voivat räjähtää. Tämä prosessi selittyy sillä, että mustat aukot eivät ole täysin mustia, minkä löysi kuuluisa astrofyysikko Stephen Hawking vuonna 1976.
"Klassisessa fysiikassa mitään ei voi tulla ulos reiästä", Ohion osavaltion yliopiston fyysikko Sameer Mathur kertoi Live Sciencelle sähköpostissa. "Mutta Hawking havaitsi, että kvanttimekaniikan avulla reikä vie hitaasti energiansa äärettömyydessä lähettämällä matalaenergistä säteilyä, jota kutsutaan Hawking-säteilyksi."
Kunnes musta aukko imee uutta materiaalia, se menettää hitaasti massaa lähettäessään Hawking-säteilyä, mutta se on hidasta. Tyypillinen musta aukko, jonka massa on useita kertoja Auringon massasta, lähettää vuosittain noin yhden fotonin tai valopaketin. Tällä nopeudella tyypillisen mustan aukon haihtuminen kokonaan kestää 10^100 vuotta.
Mutta Hawking tajusi, että pienemmät mustat aukot haihtuvat paljon nopeammin. Kun musta aukko pienenee ja pienenee, se lähettää yhä enemmän säteilyä. Elämänsä viimeisinä hetkinä musta aukko säteilee niin paljon säteilyä ja niin nopeasti, että se toimii kuin pommi ja vapauttaa virtaa korkeaenergistä säteilyä ja hiukkasia.
Jos pieniä (Maan kokoisia) mustia aukkoja olisi muodostunut äärimmäisen varhaisessa universumissa, niiden haihtuminen olisi kestänyt useita miljardeja vuosia, mikä tarkoittaa, että nämä "alkuperäiset" mustat aukot, jos niitä on olemassa, räjähtävät kaikkialla maailmankaikkeudessa juuri nyt. Tähän mennessä tähtitieteilijät eivät ole löytäneet todisteita alkuperäisistä räjähtävistä mustista aukoista, mutta niitä saattaa olla olemassa.
Mustat aukot räjähtävät erilaisessa räjähdyksessä, jota ei löydy mistään muualta maailmankaikkeudesta niiden pyörimisen vuoksi. Pyörivät mustat aukot – joita kutsutaan myös Kerrin mustiksi aukoiksi uusiseelantilaisen matemaatikon Roy Kerrin mukaan, joka ensin ymmärsi, miten ne toimivat – luovat ergosfäärin tapahtumahorisonttiensa ympärille. Ergosfääri on pitkänomainen avaruuden alue, jossa mikään ei voi pysyä paikallaan. Kaikki, mikä putoaa pyörivään mustaan aukkoon, alkaa pyöriä sen ympärillä, kun hiukkanen saapuu ergosfääriin.
Pyörivän mustan aukon ympärillä oleva aika-avaruus voi myös houkutella fotoneja. Jos fotoneja on tarpeeksi, ne voivat pomppia pois toisistaan tai hajahiukkasista. Joskus pomppiminen saa fotonit poistumaan ergosfääristä. Mutta muissa tapauksissa pomppiminen saa fotonit putoamaan syvemmälle mustaan aukkoon, jossa ne saavat energiaa. Ne voivat sitten haihtua uudelleen korkeammalle kiertoradalle ja sitten pudota takaisin alas.
Jokaisella tämän prosessin toistolla ja jokaisella matkalla mustan aukon ympäri fotoni saa energiaa. Tätä prosessia kutsutaan "ylisäteilyksi". Jos fotoni lopulta vapautuu, sillä on valtava määrä energiaa verrattuna siihen, kun se aloitti matkansa.
Jos tarpeeksi fotoneja on mukana tässä prosessissa, ne voivat purskahtaa heti ulos uskomattomalla energialla, muuttuen niin sanotuksi "mustan aukon pommiksi". Vaikka itse musta aukko ei räjähtäisi, tämä supersäteilyvaikutus osoittaa jälleen kerran, kuinka voimakkaasti mustat aukot voivat vaikuttaa ympäristöön.
Yleisin tapa, jolla mustat aukot aiheuttavat räjähdyksiä, eivät ole niiden itsensä tuhoaminen, vaan niiden vastustamattoman gravitaatiovoiman voima. Supermassiivisia mustia aukkoja löytyy galaksien keskuksista, ja joskus suuret ainerypäleet, kuten tähdet, kulkevat liian läheltä. Kun näin tapahtuu, tähti repeytyy vuorovesivaikutuksista, ja tämä repeäminen johtaa räjähdysmäiseen energian vapautumiseen. Maan tähtitieteilijät voivat havaita tämän energian vapautumisen lyhyenä mutta voimakkaana röntgen- ja gammasäteilypurskeena.
Tähtien pilkkomisen lisäksi nämä supermassiiviset mustat aukot keräävät usein aineparvia, jotka pyörivät jatkuvasti niiden ympärillä jättimäisinä akkretion kiekkoina. Accretion kiekot saavuttavat kvadrillion asteen lämpötilat, mikä tekee niistä maailmankaikkeuden kirkkaimpia kohteita – yksi hehkuva kiekko voi ylittää yli miljoonan galaksin samanaikaisesti.
Huipputehollaan levyt luovat sähkö- ja magneettikenttiä, jotka vetävät osan levymateriaalista mustien aukkojen ympäriltä pitkiksi, ohuiksi suihkuiksi, jotka ulottuvat kymmeniä tuhansia valovuosia. Vaikka nämä suihkut eivät ole teknisesti räjähdyksiä, ne ovat silti melko voimakkaita.
Voit auttaa Ukrainaa taistelemaan venäläisiä hyökkääjiä vastaan. Paras tapa tehdä tämä on lahjoittaa varoja Ukrainan asevoimille Pelasta elämä tai virallisen sivun kautta NBU.
Lue myös: