Ce știe știința despre găurile negre de mult timp?
O mare parte din ceea ce știm despre găurile negre provine probabil din lungmetraje. Știm că acestea sunt obiecte extrem de periculoase care pot înghiți întregul Pământ și chiar galaxia cu noi. Acesta este motivul pentru care oamenii de știință implicați în experimente periculoase cu spațiu-timp creează mici găuri negre care încep să crească, absorbind tot ce le înconjoară. Ce mai știm despre formarea acestor universuri?
Primele informații despre regiunea ciudată au venit din ecuațiile lui Einstein, când a creat celebra sa teorie a relativității. Calculele sale dezvăluie că există o entitate încă neexplicată cu o forță gravitațională atât de mare (teoretic infinită) încât atrage și distruge totul, inclusiv universul însuși.
În plus, teoretic, orice material poate deveni o gaură neagră dacă poate fi comprimat la dimensiunea razei sale gravitaționale (raza Schwarzschild). De exemplu, dacă soarele ar putea fi redus la dimensiunea unui oraș mic, ar deveni o gaură neagră.
Alternativ, Pământul ar putea fi comprimat la dimensiunea, de exemplu, a unui bob de arahide.
Cu toate acestea, găurile negre reale au dimensiuni complet diferite. Se crede că una dintre ele, M82 X-1, are dimensiuni intermediare față de Marte, dar are și masa a 1.000 de stele asemănătoare Soarelui.
Există un corp ceresc mult mai mare în constelația Phoenix. În comparație cu asta, întregul nostru sistem solar este ca o pată pe un teren de fotbal. Clasificată drept supermasivă, această gaură neagră este atât de comprimată încât masa sa este egală cu cea a 20 de miliarde de stele, sau Soare. Mai mult decât atât, întreg spațiul este plin cu toate astfel de lucruri absorbante. Se crede că găurile negre supramasive, supraîncărcate, sunt doar nucleele multor galaxii care ne înconjoară.
Ce au aflat recent oamenii de știință despre găurile negre?
În timp ce încercăm să urmărim noile descoperiri ale astrofizicienilor, cosmologilor și altor oameni de știință, am decis să vă împărtășim cele mai recente știri din lumea spațiului și a găurilor negre. Prin urmare, probabil că încă nu cunoașteți faptele pe care le-am adunat. Pregătește-te să-ți extinzi cunoștințele despre acești monștri misterioși ai universului.
1. Nu întotdeauna atrage materia și o absoarbe.
În ciuda numelui „găuri negre”, aceste obiecte misterioase sunt opusul spațiului gol. Acestea sunt unele dintre cele mai dense obiecte din univers, cu mase variind de la dimensiunea unei stele la sute de milioane de stele. Câmpul lor gravitațional este atât de puternic încât chiar și lumina care ajunge la ei nu poate părăsi atracția și este absorbită în gaură.
Nu putem decât să ne întrebăm neputincioși cum se manifestă realitatea dincolo de orizontul evenimentelor. Nu-i vedem niciodată, așa că nu e de mirare că monștrii negri captează imaginația. Sunt confuzi, incitanți, înfricoșători și plini de secrete și mai avem multe de învățat despre fizica lor și despre univers în general.
Poate vă întrebați: „Dacă lumina nu poate scăpa dintr-o gaură neagră, cum o putem trage?” La urma urmei, absoarbe lumina, așa că nu o putem vedea.
Un eveniment cheie în știință a fost vestea unei descoperiri de către rețeaua de telescoape super-puternice Event Horizon. A fost prima dată când a fotografiat o gaură, sau mai degrabă umbra ei. Iată această fotografie:
A fost surprinsă doar silueta monstrului, încadrată de lumina materialului supraîncălzit tras de gravitație. Se pare că găurile negre sunt înconjurate de material stelar, care este aruncat în jur de gravitația găurii și se încălzește pe măsură ce se apropie de orizontul evenimentelor.
Acești uriași absorbanți de materie nu doar devorează, ci uneori aruncă materie care era deja foarte aproape de dispariție și uitare. În unele cazuri, ele sunt descoperite la ani după ce astronomii au renunțat deja și au încetat să mai observe obiectul, lăsându-l la soarta lui.
Desigur, această emisie nu traversează niciodată orizontul evenimentului. Materia este ejectată de gaura neagră și se anihilează în interiorul găurii înainte de a ajunge la orizontul evenimentelor. Prin urmare, mai corect ar fi să spunem că gaura neagră se joacă cu „hrana” ei.
2. Găurile negre supermasive pereche zguduie țesătura spațiu-timpului
În 2015, cercetătorii au descoperit pentru prima dată undele gravitaționale, întinderea și contracția subtilă a spațiu-timpului care provoacă interacțiunea găurilor negre și a altor obiecte dense.
Dar anul trecut, mai multe coaliții științifice au dezvăluit semne că găurile negre binare supermasive influențează probabil întregul fundal al undelor gravitaționale. Se dovedește că există un ocean mereu prezent de unde gravitaționale, care trec nestingherite prin tot ceea ce există în univers, inclusiv tu și eu, chiar în acest moment.
Amintiți-vă că undele gravitaționale au fost prezise pentru prima dată de Einstein și explicate în teoria sa generală a relativității. Potrivit marilor fizicieni, acestea sunt unde reprezentând modificări ale câmpului gravitațional care se deplasează cu viteza luminii.
De fapt, după cum au descoperit mai târziu oamenii de știință, undele gravitaționale apar ca urmare a interacțiunilor seismice dintre cele mai grele obiecte din univers și cele mai mici. Când găurile negre orbitează sau se ciocnesc între ele sau cu alte obiecte extrem de dense, cum ar fi stelele neutronice, interacțiunile rezultate provoacă unde gravitaționale puternice care sunt radiate în vastul spațiu.
3. Ce este „spaghetificarea”?
Când o stea se apropie prea mult de o gaură neagră, este prinsă de câmpul său gravitațional puternic. În cele din urmă, steaua se apropie atât de mult de gaura neagră încât se întinde și începe să spiraleze în discul de acreție al găurii negre, sau masa de material supraîncălzit care o înconjoară.
Același lucru se întâmplă și cu oamenii dacă „au șansa” să se apropie prea mult de o gaură neagră. Acest proces se numește spaghetificare deoarece materialul stea se întinde și se contractă ca pastele fierte.
Termenul în sine a fost inventat de regretatul astrofizician Stephen Hawking, care l-a folosit pentru prima dată în lucrarea sa fundamentală The History of Time.
4. Nu știm unde există găurile negre de masă intermediară
Unele găuri negre, cele concentrate în centrul galaxiilor, au dimensiuni neobișnuit de mari. În schimb, alte găuri negre au dimensiuni foarte modeste, unele la scara stelelor.
Cu toate acestea, oamenii de știință au întâlnit ceva ciudat. Găurile negre de masă intermediară (masa lor este de 100.000 până la 100.000 de ori mai mare decât cea a Soarelui) sunt rar întâlnite. La urma urmei, există „decalaje de masă” mari între aceste obiecte, așa că astronomii și astrofizicienii trebuie să facă o mulțime de cercetări și observații pentru a găsi aceste obiecte evazive.
Clusterul stelar propus B023-G078, al cărui centru este o gaură neagră de masă intermediară, potrivit astrofizicienilor
Imagine: Telescopul Hubble/NASA
Și în 2022, un grup de astrofizicieni pare să fi descoperit un monstru negru de masă medie. Semne ale unui astfel de obiect au fost descoperite la marginea galaxiei Andromeda, la aproximativ 2,5 milioane de ani lumină distanță. Cercetătorii cred că clusterul de galaxii B023-G078, care conține masa a 6,2 milioane de sori, este de fapt rămășițele mai multor galaxii mai mici care s-au fuzionat. Iar centrul acestei cărni tocate galactice este o gaură neagră de masă intermediară.
Oamenii de știință speră ca munca lor să fie confirmată și să demonstreze în mod concludent că găurile negre de masă intermediară există într-adevăr. În teorie, ele ar trebui să existe deoarece există obiecte supermasive în univers care, în mod logic, ar fi trebuit să crească din cele mici. Acum, deocamdată, problema găurilor negre de masă intermediară rămâne nerezolvată.
5. Care gaură neagră este cea mai veche?
Lăsați o clipă în pace descendenții intermediari evazivi ai găurilor mici. Dar primul, care s-a format în timpul expansiunii inițiale a universului după Big Bang?
Recent, astronomii au reușit să descopere cea mai veche gaură neagră, care are mai bine de 13 miliarde de ani. Dar, în teorie, se crede că tipul este și mai vechi, iar dimensiunea sa este semnificativ mai mică decât ceea ce este indicat în tipologie.
Oamenii de știință au propus o teorie, dar nimeni din lume nu o poate dovedi sau infirma. Ei cred că „gaura neagră maestru” s-a născut imediat după Big Bang. Cu toate acestea, acest obiect este prea mic pentru a forma un disc imens și a se ascunde în centrul galaxiei.
Aceasta înseamnă că acesta este un tip ipotetic de gaură neagră care a fost format nu prin prăbușirea gravitațională a unei stele, așa cum cred astrofizicienii, ci prin acumularea de materie ultra-densă observată la începutul timpurilor antice De asemenea, oamenii de știință nu exclud posibilitatea ca acestea să fie încă conservate în tot universul. Cu toate acestea, gama lor de masă este atât de mică încât sunt comparabile cu asteroizii, ceea ce îi face extrem de dificil de detectat.
Mai mult decât atât, poate că ele sunt motivul existenței materiei întunecate. Deși această substanță incredibil de misterioasă nu poate fi observată direct, prezența ei este evidentă prin refracția luminii.
6. Sunt atât de multe în univers
Găurile negre supermasive sunt situate în centrul galaxiilor, așa că printre nenumăratele stele, exoplanete, asteroizi, nori moleculari, stele cu neutroni și alte obiecte astronomice care umplu universul, nu există atât de multe găuri negre în univers fi inexistent.
Cu toate acestea, aceasta este o impresie greșită. La urma urmei, numărul este incredibil de mare. Pur teoretic, desigur.
De exemplu, în 2022, un grup de cercetători a calculat:
