Găurile negre sunt poate cele mai ciudate și mai misterioase obiecte din universul cunoscut. Nimeni nu i-a văzut, dar oamenii de știință sunt siguri că există. Nu sunt prezise doar de Einstein, prezența lor este confirmată indirect de influența pe care o au asupra spațiului-timp din jurul lor. Știm ceva despre aceste obiecte, dar nu știm chiar mai multe. Potrivit oamenilor de știință, înțelegerea fenomenului găurilor negre și, în special, a proceselor care au loc în centrele lor, ne va permite nu numai să înțelegem, dar ne va oferi și posibilitatea de a controla forțele foarte fundamentale ale naturii, de exemplu, aceeași gravitație.
În fiecare an, oamenii de știință raportează descoperiri legate de găurile negre, pas cu pas, ceea ce duce la o mai bună înțelegere a naturii lor. Astăzi vom vorbi despre cele mai recente zece.
Multe găuri negre de masă intermediară
Dintre familia găurilor negre, poate cele mai proeminente sunt așa-numitele găuri negre cu masă medie (sau intermediară). Acestea sunt găuri negre, a căror masă este semnificativ mai mare decât masa găurilor negre cu magnitudine stelară (de la 10 la câteva zeci de mase solare), dar cu mult mai mică decât cea a găurilor negre supermasive (de la un milion la sute de milioane de mase solare). Anterior, s-a presupus că acest tip de gaură neagră apare mult mai rar decât celelalte două clase indicate, dar o descoperire recentă a respins această opinie.
În 2018, oamenii de știință au găsit un loc unde se găsesc cel mai des astfel de obiecte. Din motive neexplicate până acum, găurile negre de masă medie se găsesc cel mai adesea în centrele galaxiilor mici. Odată ce oamenii de știință au descoperit-o, rara gaură neagră nu mai era rară. Mai mult, această descoperire poate ajuta la rezolvarea unui alt mister asociat cu găurile negre.
Una dintre cele mai presante întrebări ale astronomiei moderne este natura găurilor negre supermasive. Oamenii de știință nu pot înțelege modul în care unele dintre găurile negre supermasive descoperite în galaxiile relativ compacte au crescut foarte rapid ca mărime de la Big Bang. Acele aceleași găuri negre de masă medie pot indica răspunsul corect. Conform unuia dintre presupuneri, găurile negre supermasive ar fi putut crește din găuri negre cu masă medie, potrivit altuia - acestea s-au născut chiar de la început. Dar cum? Oamenii de știință încă nu pot oferi un răspuns exact, dar se pare că încep să se deplaseze în direcția corectă.
Video promotional:
Obiecte misterioase în apropiere de Săgetătorul A *
Săgetătorul A * este o gaură neagră supermasivă situată în centrul galaxiei noastre. La începutul anilor 2000, oamenii de știință au descoperit două obiecte misterioase lângă ea. Au fost poreclite obiecte din clasa G și au fost confundate inițial cu norii de gaz și praf. Misterul a început după ce aceste obiecte s-au apropiat de gaura neagră. În loc să fie dezbrăcați de gravitatea puternică a unei găuri negre supermasive, obiectele G1 și G2 au fost cumva capabile să supraviețuiască.
În 2018, oamenii de știință au descoperit încă trei obiecte din clasa G (G3, G4, G5) în apropiere de Săgetătorul A *. Analiza datelor colectate pe parcursul a 12 ani nu a lămurit în sfârșit imaginea pentru astronomi. Obiectele atrag atenția pentru proprietățile lor neobișnuite. Toate cele cinci obiecte G au semnături vizuale caracteristice ale norilor de gaze, dar se comportă ca niște stele cu o masă enormă.
Pe baza acestui fapt, oamenii de știință au făcut presupunerea că au întâlnit un tip de stele foarte rar, necaracteristic pentru galaxia noastră. Oamenii de știință explică apariția acestor obiecte prin condițiile unice din vecinătatea unei găuri negre supermasive: aici, sub influența gravitației puternice, stelele binare se pot prăbuși pentru a forma un singur obiect mare, învelit în plicuri groase de gaz și praf. Cu toate acestea, oamenii de știință observă că nu toate obiectele au orbite similare în jurul găurii negre, astfel încât nu pot încă să explice cu exactitate natura fenomenului pe care l-au văzut.
Cea mai veche gaură neagră
Descoperirea celei mai vechi găuri negre nu este doar o problemă de vârstă. Descoperirea acestui bătrân ne poate ajuta să rezolvăm multe mistere interesante asociate epocii în care primele stele din univers tocmai au început să se aprindă.
Potrivit oamenilor de știință, gaura neagră ULAS J1342 + 0928 descoperită în 2017 s-a născut abia la aproximativ 690 de milioane de ani după Big Bang. Când cosmosul avea doar 5% din vârsta de astăzi, această gaură neagră era deja de 800 de milioane de ori mai mare decât a Soarelui nostru de astăzi.
Obiectul este situat la aproximativ 13,1 miliarde de ani lumină de Pământ și s-a format în primele zile ale universului. Această perioadă este adesea numită era reionizării, când primele stele, galaxii, ciorchini și supercluzori de galaxii au început să apară din cauza atracției gravitaționale. Imaginea completă a reionizării nu este încă clară pentru oamenii de știință, astfel încât găurile negre care au apărut în această perioadă pot fi cu siguranță una dintre cele mai interesante surse de informații noi.
După cum s-a menționat mai sus, oamenii de știință nu pot înțelege niciodată cum într-un timp atât de scurt după Big Bang, găurile negre au putut acumula o cantitate uriașă de masă. Obiecte precum ULAS J1342 + 0928 ar putea arunca lumină asupra acestei întrebări, dar pentru a trage concluzii, ar fi bine să găsim cel puțin câțiva dinozauri spațiali similari. Din păcate, găurile negre din epoca reionizării sunt extrem de rare.
Cea mai rapidă gaură neagră în creștere
În 2018, oamenii de știință au descoperit gaura neagră „flămândă” din universul cunoscut. În fiecare zi, în fiecare secundă, consumă o masă echivalentă cu masa Soarelui nostru, datorită căreia crește rapid. Din fericire pentru noi, este foarte departe. Dacă acest monstru ar fi în centrul Căii Lactee, atunci razele X pe care le creează ar steriliza Pământul de orice viață.
Când oamenii de știință au descoperit prima lumină din Quasar J2157-3602 asociată cu această gaură neagră, vârsta sa a fost estimată la 12 miliarde de ani. De îndată ce oamenii de știință au confirmat că într-adevăr există o gaură neagră lângă cvasar, masa sa era deja de aproximativ 20 de miliarde de mase solare. Momentan, astronomii nu pot explica motivul creșterii rapide a găurii negre.
Singurul lucru despre care se cunoaște acest obiect este că poftele sale încălzesc gazul și praful înconjurătoare, astfel încât strălucirea lor va umbri ușor lumina aproape tuturor stelelor din cer.
Cluster ascuns
Un grup de galaxii poate conține sute sau chiar mii de galaxii. Aceste grupări sunt considerate de oamenii de știință drept unele dintre cele mai mari obiecte din univers. Crezi că un astfel de vârtej este imposibil de ascuns cu un singur obiect spațial? Gresesti. Un quasar s-a dovedit altfel.
Obiectul descoperit a fost numit PKS1353-341 și a fost menit inițial să fie o galaxie separată, cu o regiune centrală incredibil de strălucitoare. Cu toate acestea, astronomii de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts au descoperit în 2018 un adevăr care a fost ascuns de câteva decenii de la descoperirea obiectului. S-a dovedit că obiectul nu este o galaxie, ci un singur quasar (o regiune de gaz fierbinte care înconjoară o gaură neagră supermassivă), care este situat în centrul unui întreg grup de galaxii situat la 2,4 miliarde de ani lumină de Pământ.
Quasarul era atât de strălucitor încât literalmente a eclipsat întregul spațiu înconjurător conținând sute de galaxii. Oamenii de știință de la MIT și-au calculat luminozitatea și s-a dovedit că este de 46 de miliarde de ori mai strălucitor decât Soarele. Potrivit cercetătorilor, o astfel de luminozitate extremă este asociată cu absorbția unei cantități mari de material înconjurător de către gaura neagră centrală supermasivă.
Sisteme duale
Un alt mister pentru oamenii de știință este așa-numita dublă, adică găurile negre împerecheate care se înfășoară unul pe celălalt. Cazurile de coliziuni ale găurilor negre au fost deja observate de oamenii de știință în trecut. Doi au fost identificați în 2015, iar încă unul în 2017. Surprinzător, datorită celor din urmă, oamenii de știință au devenit pentru prima dată martori direcți ai unui fenomen la fel de rar.
În semnalul primit al coliziunii a două găuri negre, s-au observat semne de ondulații gravitaționale ale spațiului-timp - o schimbare în câmpul gravitațional, care se propagă ca niște valuri. În acest caz, ambele găuri negre nu au fost distruse, ci în schimb au fuzionat într-un singur întreg - o gaură neagră super-masivă, cu dimensiuni și mai mari decât progenitorii săi.
Oamenii de știință au două presupuneri despre natura apariției sistemelor din găurile negre binare. Conform unuia, găurile negre binare apar atunci când sistemele binare cu stele mor. Conform celui de-al doilea, găurile negre se formează independent unele de altele și, după aceea, în derivă în spațiu, sunt atrase unele de altele sub influența forțelor gravitaționale.
Bulă mortală
În 2018, fizicienii au sugerat un alt scenariu al apocalipsei: Pământul ar putea fi distrus de găurile negre. Cu un an mai devreme, lumea științifică a sărbătorit confirmarea descoperirii undelor gravitaționale, un fenomen care întinde și contractează țesătura realității. Această putere este mortală.
În noua teorie, oamenii de știință de la Universitatea Princeton au prezis unul dintre scenariile a ceea ce s-ar putea întâmpla dacă, ca urmare a cataclismelor cosmice de mare energie (de exemplu, când două găuri negre sau două stele de neutroni) se contopesc, undele gravitaționale rezultate se ciocnesc între ele.
În scop ilustrativ, undele gravitaționale sunt adesea comparate cu cercurile din apă care apar atunci când o piatră este aruncată. Cu toate acestea, dacă o particulă sau un obiect se mișcă cu viteza luminii, pot apărea unde gravitaționale plane. Potrivit oamenilor de știință, dacă valurile sunt suficient de mari, atunci coliziunea lor ar putea crea o gaură neagră uriașă care va schimba spațiul și timpul pe o suprafață imensă a spațiului exterior.
Dacă acest lucru se întâmplă lângă Pământ, atunci nu numai toate lucrurile vii, ci și planeta în sine și întregul sistem solar vor ajunge la sfârșit.
Rogue Hole Negru
Oamenii de știință s-au întrebat în mod repetat despre posibilitatea „ejectării” galaxiilor din găurile lor negre centrale. Cu toate acestea, timp îndelungat, astronomii nu au putut găsi dovezi ale acestui fenomen. Dar în 2017, galaxia 3C186 a prezentat exploratorii spațiali cu o adevărată surpriză.
Potrivit oamenilor de știință, mai devreme galaxia 3C186 a fost două galaxii separate, care la un moment dat în istoria lor s-au contopit într-una. Noua galaxie a luat contururi și forme destul de clare, în locul presupusei structuri dezordonate, dar principala surpriză a venit din centrul acesteia: oamenii de știință, plini de speranțe de a găsi o gaură neagră supermassivă, nu au găsit nimic deloc.
Mai târziu, gaura neagră a fost încă descoperită, la numai 35.000 de ani lumină de la centrul galactic 3C186. Când cele două grupuri de stele s-au ciocnit, găurile lor negre galactice centrale s-au ciocnit, creând în cele din urmă o gaură neagră supermasivă. Acest eveniment a creat, cel mai probabil, valuri gravitaționale foarte puternice care au împins această gaură neagră nou formată din galaxie, explică oamenii de știință.
Totuși, acest lucru s-a dovedit a nu fi atât de ușor, continuă cercetătorii. Ejectarea unei găuri negre din centrul galactic a necesitat energie echivalentă cu explozia de 100 de milioane de supernove. Oamenii de știință încă nu și-au dat seama ce s-a întâmplat de fapt acolo, dar deja devine clar că există forțe care pot rezista chiar și puterii găurilor negre.
Interesant este că gaura neagră necinstită continuă să se deplaseze spre marginile galaxiei sale. În ritmul actual, acesta va fi ejectat complet în afara acestuia în aproximativ 20 de milioane de ani.
Timp invers
Găurile negre se formează atunci când se produce un colaps gravitațional (o compresie) a unei stele suficient de masive sau colapsul părții centrale a galaxiei sau a gazului protogalactic. În acest moment, o cantitate colosală de radiații gamma este aruncată în spațiu. Acesta din urmă, la rândul său, este cel mai strălucit eveniment electromagnetic care a avut loc în Univers și încă nu este pe deplin înțeles de oamenii de știință.
În 2018, semnalele foarte ciudate au fost găsite în semnalele de raze gamma capturate, care, potrivit cercetătorilor de la NASA, pot fi interpretate ca „inversare a timpului”. De obicei, fiecare eveniment cu raze gamma emite o formă de undă semnată care nu se repetă niciodată. Semnalele detectate conțineau anomalii care, după cum s-a dovedit, nu puteau fi explicate din punctul de vedere al niciunui model teoretic. Aceste semnale erau structuri speciale în formă de undă, care se roteau în timp, ca și cum începutul lor ar fi la sfârșitul exploziei, iar sfârșitul - în primele momente ale exploziei.
Pentru unii fizicieni, o astfel de observație a fost suficientă pentru a pretinde dovezi ale inversării timpului. Conform unei alte explicații și, cel mai probabil, mai realist, razele emisiilor de raze gamma pe parcursul lor s-ar putea ciocni cu o anumită materie, ceea ce a înzestrat undele cu o semnătură care a fost acceptată de oamenii de știință pentru reversul timpului. Este foarte posibil ca razele să lovească de un fel de acumulare de materie, care au acționat asupra lor ca o suprafață reflectoare. Cu toate acestea, nu este exclusă posibilitatea că vorbim despre o lege complet nouă a fizicii, primul exemplu în care au fost oamenii de știință în 2018.
Fantome ale universurilor pierdute
În luna august a acestui an, fizicianul britanic de la Universitatea Oxford Roger Penrose a făcut o declarație foarte tare. El și echipa sa susțin că înainte de apariția universului nostru, adică înainte de Big Bang, exista un alt univers. Această concluzie a fost determinată de o serie de anomalii de lumină observate în radiațiile de fundal cu microunde, care, potrivit Penrose, sunt spirale ușoare rămase din găurile negre care aparțineau universului anterior, care exista înainte de Big Bang.
Într-una din teoriile sale, și mai faimosul fizician britanic Stephen Hawking a sugerat ca găurile negre, după ce au pierdut cea mai mare parte a particulelor lor, să dispară. Aceste particule ipotetice se numesc gravitoni. Nu au nicio masă, nici o sarcină electrică sau de altă natură, dar în același timp au energie și, prin urmare, participă la interacțiunea gravitațională.
Când un univers moare și unul nou apare, aceste gravitonii, potrivit Penrose, devin parte a noului univers. Omul de știință și colegii săi sunt convinși că au găsit aceste „rămășițe” supraviețuitoare în radiațiile de fundal cu microunde. Au numit anomaliile ușoare detectate „punctele lui Stephen Hawking”. Dacă observațiile oamenilor de știință sunt confirmate, ne vom confrunta cu o revizuire serioasă a teoriei Big Bang.
Nikolay Khizhnyak
