Juodosios skylės yra bene keisčiausi ir paslaptingiausi žinomos visatos objektai. Niekas jų nematė, tačiau mokslininkai yra tikri, kad jie egzistuoja. Juos ne tik prognozuoja Einšteinas, bet ir jų buvimą netiesiogiai patvirtina jų daroma įtaka erdvės-laiko aplinką. Mes ką nors žinome apie šiuos objektus, bet dar daugiau nežinome. Anot mokslininkų, supratimas apie juodųjų skylių reiškinį ir ypač tuos procesus, kurie vyksta jų centruose, leis mums ne tik suprasti, bet ir suteiks mums galimybę valdyti pačias pagrindines gamtos jėgas, pavyzdžiui, tą pačią gravitaciją.
Kiekvienais metais mokslininkai žingsnis po žingsnio praneša apie atradimus, susijusius su juodosiomis skylėmis, leidžiančius geriau suprasti jų prigimtį. Šiandien kalbėsime apie dešimt naujausių.
- „Salik.biz“
Daug juodųjų skylių tarpinės masės
Tarp juodųjų skylių šeimos bene ryškiausios yra vadinamosios vidutinės (arba tarpinės) masės juodosios skylės. Tai yra juodosios skylės, kurių masė yra žymiai didesnė už žvaigždžių dydžio juodųjų skylių masę (nuo 10 iki kelių dešimčių saulės masių), bet daug mažiau nei supermasyvių juodųjų skylių (nuo milijono iki šimtų milijonų saulės masių). Anksčiau buvo manoma, kad tokio tipo juodosios skylės atsiranda daug rečiau nei nurodytos kitos dvi klasės, tačiau neseniai atliktas atradimas paneigė šią nuomonę.
2018 metais mokslininkai rado vietą, kurioje dažniausiai randami tokie objektai. Dėl iki šiol nepaaiškinamų priežasčių vidutinės masės juodosios skylės dažniausiai aptinkamos mažų galaktikų centruose. Kai mokslininkai tai išsiaiškino, retoji juodoji skylė nebebuvo reta. Be to, šis atradimas gali padėti išspręsti dar vieną paslaptį, susijusią su juodosiomis skylėmis.
Vienas aktualiausių šiuolaikinės astronomijos klausimų yra supermasyvių juodųjų skylių pobūdis. Mokslininkai negali suprasti, kaip kai kurios iš aptiktų supermasyvių juodųjų skylių palyginti kompaktiškose galaktikose labai išaugo nuo Didžiojo sprogimo. Tos pačios vidutinės masės juodosios skylės gali nurodyti teisingą atsakymą. Remiantis viena iš prielaidų, supermasyvios juodosios skylės galėjo išaugti iš vidutinės masės juodųjų skylių, pagal kitą - jos gimė tokiu būdu nuo pat pradžių. Bet kaip? Mokslininkai dar negali pateikti tikslaus atsakymo, tačiau panašu, kad jie pradeda judėti teisinga linkme.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Paslaptingi objektai šalia Šaulio A *
Šaulys A * yra didžiulė juodoji skylė, esanti mūsų galaktikos centre. 2000-ųjų pradžioje mokslininkai atrado du paslaptingus objektus šalia jo. Jie buvo pravardžiuojami G klasės objektais ir iš pradžių buvo klaidingai vertinami kaip dujų ir dulkių debesys. Paslaptis prasidėjo po to, kai šie objektai priartėjo prie juodosios skylės. Objektai G1 ir G2, užuot atskilę dėl galingos supermasyvios juodosios skylės sunkio jėgos, kažkaip sugebėjo išgyventi.
2018 metais mokslininkai atrado dar tris G klasės objektus (G3, G4, G5) netoli Šaulio A *. Išanalizavus per 12 metų surinktus duomenis astronomų vaizdas galutinai neišaiškėjo. Objektai patraukia dėmesį dėl jų neįprastų savybių. Visi penki G objektai turi būdingus vaizdinius dujų debesų ženklus, tačiau elgiasi kaip didžiulės masės žvaigždės.
Remdamiesi tuo, mokslininkai padarė prielaidą, kad jie susidūrė su labai retu žvaigždžių tipu, būdingu mūsų galaktikai. Šių objektų atsiradimą mokslininkai aiškina išskirtinėmis sąlygomis, esančiomis šalia supermasyvios juodosios skylės: čia, veikiant galingai gravitacijai, dvejetainės žvaigždės gali sugriūti ir sudaryti vieną didelį objektą, apgaubtą storu dujų ir dulkių apvalkalu. Nepaisant to, mokslininkai pažymi, kad ne visų objektų orbita aplink juodąją skylę yra panaši, todėl jie dar negali tiksliai paaiškinti matyto reiškinio prigimties.
Seniausia juodoji skylė
Seniausios juodosios skylės atradimas yra ne tik amžiaus klausimas. Šio seno žmogaus atradimas gali padėti mums išspręsti daugybę įdomių paslapčių, susijusių su epocha, kai pirmosios visatos žvaigždės tik pradėjo degti.
Anot mokslininkų, 2017 metais aptikta juodoji skylė ULAS J1342 + 0928 atsirado tik praėjus maždaug 690 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Kai kosmosas buvo tik 5 procentai šiandienos amžiaus, ši juodoji skylė jau buvo 800 milijonų kartų didesnė už mūsų Saulės masę šiandien.
Objektas yra nutolęs maždaug 13,1 milijardo šviesos metų atstumu nuo Žemės ir buvo suformuotas ankstyvomis visatos dienomis. Šis laikotarpis dažnai vadinamas reionizacijos era, kai dėl gravitacinio traukos pradėjo ryškėti pirmosios žvaigždės, galaktikos, klasteriai ir superklasteriai. Išsamus reionizacijos vaizdas mokslininkams vis dar nėra aiškus, todėl šiuo laikotarpiu atsiradusios juodosios skylės tikrai gali būti vienas įdomiausių naujos informacijos šaltinių.
Kaip minėta aukščiau, mokslininkai taip pat negali suprasti, kaip per tokį trumpą laiką po Didžiojo sprogimo juodosios skylės sugebėjo sukaupti didžiulį kiekį masės. Objektai, tokie kaip ULAS J1342 + 0928, gali atskleisti šį klausimą, tačiau norint padaryti kokias nors išvadas, būtų malonu rasti dar keletą panašių kosminių dinozaurų. Deja, reionizacijos epochos juodosios skylės yra labai retos.
Greičiausiai auganti juodoji skylė
2018 metais mokslininkai atrado „alkaną“juodąją skylę žinomoje visatoje. Kiekvieną dieną, kiekvieną sekundę, ji sunaudoja masę, lygią mūsų Saulės masei, dėl kurios ji taip pat greitai auga. Mūsų laimei, ji yra labai toli. Jei šis monstras būtų Paukščių Tako centre, tada jo sukurti rentgeno spinduliai sterilizuotų Žemę nuo bet kokios gyvybės.
Kai mokslininkai atrado pirmąją kvazaro J2157-3602 šviesą, susijusią su šia juoda skyle, jos amžius buvo įvertintas 12 milijardų metų. Kai tik mokslininkai patvirtino, kad šalia kvazaro tikrai yra juodoji skylė, jo masė jau buvo apie 20 milijardų Saulės masių. Šiuo metu astronomai negali paaiškinti greito juodosios skylės augimo priežasties.
Vienintelis dalykas, kuris yra žinomas apie šį objektą, yra tas, kad jo apetitas įkaitina aplinkines dujas ir dulkes iki tokios būsenos, kad jų ryškumas lengvai nustelbs beveik visų žvaigždžių danguje šviesą.
Paslėptas spiečius
Vienoje galaktikų grupėje gali būti šimtai ar net tūkstančiai galaktikų. Mokslininkai šias grupes laiko kai kuriais iš didžiausių objektų Visatoje. Ar manote, kad tokio kekšės neįmanoma paslėpti su vienu kosminiu objektu? Esate neteisus. Vienas kvazaris pasitvirtino kitaip.
Atrastas objektas buvo pavadintas PKS1353-341 ir iš pradžių turėjo būti atskira galaktika, turinti neįtikėtinai šviesų centrinį regioną. Tačiau Masačusetso technologijos instituto astronomai 2018 metais atrado tiesą, kuri buvo slepiama kelis dešimtmečius nuo objekto aptikimo. Paaiškėjo, kad objektas yra ne galaktika, o vienas atskiras kvazaras (karštų dujų regionas, supantis supermasyvią juodąją skylę), esantis visos galaktikos spiečiaus, esančio 2,4 milijardo šviesmečių atstumu nuo Žemės, centre.
Kvazaras buvo toks ryškus, kad jis tiesiogine prasme užtemdė visą aplinkinę erdvę, kurioje yra šimtai galaktikų. MIT mokslininkai apskaičiavo jo ryškumą ir pasirodė 46 milijardus kartų šviesesni už Saulę. Anot tyrėjų, toks nepaprastas ryškumas yra susijęs su didelio aplinkinių medžiagų absorbavimu centrinėje supermasyviojoje juodojoje skylėje.
Dvigubos sistemos
Kita mokslininkų paslaptis yra vadinamosios dvigubos, tai yra, suporintos juodosios skylės, apvyniotos viena kita. Juodųjų skylių susidūrimo atvejus jau anksčiau pastebėjo mokslininkai. Du buvo nustatyti 2015 m., O dar vienas - 2017 m. Keista, bet pastarojo dėka mokslininkai pirmiausia tapo tiesioginiais ne mažiau reto reiškinio liudininkais.
Gautame dviejų juodųjų skylių susidūrimo signale buvo pastebėti gravitacinių erdvės laiko bangų požymiai - gravitacinio lauko pokytis, sklindantis kaip bangos. Šiuo atveju abi juodosios skylės nebuvo sunaikintos, o vietoj to sujungtos į vieną visumą - supermasyvią juodąją skylę, dar didesnę nei jos pirmtakai.
Mokslininkai turi dvi prielaidas apie sistemų atsiradimo iš dvejetainių juodųjų skylių pobūdį. Anot vienos, dvejetainės juodosios skylės atsiranda mirus dvejetainėms žvaigždžių sistemoms. Pagal antrąją, juodosios skylės susidaro nepriklausomai viena nuo kitos ir po to, dreifuodamos erdvėje, jos traukiamos viena prie kitos veikiamos gravitacinių jėgų.
Mirtinas burbulas
2018 metais fizikai pasiūlė kitą apokalipsės scenarijų: Žemę galėjo sunaikinti juodosios skylės. Metus anksčiau mokslo pasaulis šventė gravitacinių bangų atradimo patvirtinimą - reiškinį, kuris ištempia ir sutraukia tikrovės audinį. Ši galia yra mirtina.
Naujojoje teorijoje Prinstono universiteto mokslininkai numatė vieną iš scenarijų, kas gali nutikti, jei dėl didelės energijos kosminių kataklizmų (pavyzdžiui, susiliejus dviem juodosioms skylėms ar dviem neutroninėms žvaigždėms) susidariusios gravitacinės bangos susidurs viena su kita.
Iliustracijos tikslais gravitacinės bangos dažnai lyginamos su apskritimais vandenyje, atsirandančiais metant akmenį. Tačiau jei dalelė ar objektas juda šviesos greičiu, gali atsirasti plokštumos gravitacinės bangos. Pasak mokslininkų, jei bangos yra pakankamai didelės, tada jų susidūrimas gali sukurti milžinišką juodąją skylę, kuri pakeis erdvę ir laiką didžiuliame išorinio kosmoso plote.
Jei tai atsitiks šalia Žemės, tada baigsis ne tik visi gyvi daiktai, bet ir pati planeta bei visa Saulės sistema.
Nesąžiningi juodi skylės
Mokslininkai ne kartą svarstė, ar galaktikos gali „išmesti“savo centrines juodąsias skyles. Tačiau ilgą laiką astronomai negalėjo rasti šio reiškinio įrodymų. Tačiau 2017 m. Galaktika 3C186 pristatė kosmoso tyrinėtojus su tikra staigmena.
Anot mokslininkų, anksčiau galaktika 3C186 buvo dvi atskiros galaktikos, kurios tam tikru savo istorijos momentu susiliejo į vieną. Naujoji galaktika užėmė gana aiškius kontūrus ir formą, užuot tariamai netvarkingą struktūrą, tačiau pagrindinė staigmena kilo iš jos centro: mokslininkai, kupini vilties joje rasti supermasyvią juodąją skylę, visai nieko nerado.
Vėliau juodoji skylė vis dar buvo rasta, tik 35 000 šviesmečių atstumu nuo galaktikos centro 3C186. Kai susidūrė dvi žvaigždės, jų centrinės galaktikos juodosios skylės susidūrė, galiausiai sukurdamos supermasyvią juodąją skylę. Šis įvykis greičiausiai sukūrė labai galingas gravitacines bangas, kurios išstūmė šią naujai susidariusią juodąją skylę iš galaktikos, aiškina mokslininkai.
Vis dėlto tai pasirodė ne taip lengva, tęsia tyrėjai. Juodosios skylės išmetimas iš galaktikos centro reikalavo energijos, prilygstančios 100 milijonų supernovų sprogimui. Mokslininkai vis dar nesuvokė, kas ten iš tikrųjų nutiko, tačiau jau dabar tampa aišku, kad yra jėgų, kurios gali atlaikyti net pačių juodųjų skylių galią.
Įdomu tai, kad nesąžininga juodoji skylė ir toliau juda link savo galaktikos kraštų. Dabartiniu tempu jis bus visiškai išmestas už jos ribų maždaug per 20 milijonų metų.
Laikas atvirkštinis
Juodosios skylės susidaro, kai įvyksta pakankamai masyvios žvaigždės gravitacinis griūtis (suspaudimas) arba galaktikos centrinės dalies ar protogalaktinių dujų griūtis. Šiuo metu į kosmosą išmetama didžiulė gama spinduliuotės dalis. Pastarasis, savo ruožtu, yra ryškiausias elektromagnetinis įvykis, vykstantis Visatoje ir iki šiol iki galo nesuprantamas mokslininkų.
2018 metais užfiksuotuose gama spinduliuotės signaluose buvo rasta labai keistų ženklų, kurie, pasak NASA tyrėjų, gali būti interpretuojami kaip „laiko keitimas“. Paprastai kiekvienas gama spinduliuotės įvykis skleidžia parašo bangos formą, kuri niekada nesikartoja. Aptiktuose signaluose buvo anomalijų, kurių, kaip paaiškėjo, nebuvo galima paaiškinti nė vieno teorinio modelio požiūriu. Šie signalai buvo specialios bangas primenančios struktūros, kurios sukasi laiku, tarsi jų pradžia būtų sprogimo pabaigoje, o pabaiga - pirmaisiais sprogimo momentais.
Kai kuriems fizikams tokio stebėjimo pakako, kad būtų galima įrodyti apie laiko pasikeitimą. Pagal kitą ir, tikėtina, realistiškesnį paaiškinimą, gama spinduliuotės spinduliai jų kelyje galėjo susidurti su kai kuriomis medžiagomis, kurios bangas apdovanojo parašu, kurį mokslininkai priėmė atvirkščiai. Visiškai įmanoma, kad spinduliai paveikė tam tikrą materijos sankaupą, kuri veikė juos kaip atspindintis paviršius. Nepaisant to, neatmetama galimybė, kad mes kalbame apie visiškai naują fizikos įstatymą, kurio pirmasis pavyzdys buvo mokslininkai 2018 m.
Prarastų visatų vaiduokliai
Šių metų rugpjūtį britų Oksfordo universiteto fizikas Rogeris Penrose'as padarė labai garsų pareiškimą. Jis ir jo komanda teigia, kad prieš mūsų visatą, tai yra, prieš Didįjį sprogimą, buvo kita visata. Tokią išvadą paskatino daugybė pastebėtų mikrobangų fono spinduliuotės anomalijų, kurios, pasak Penrose'o, yra šviesos spiralės, likusios iš juodųjų skylių, kurios priklausė ankstesnei visatai, egzistavusiai iki Didžiojo sprogimo.
Vienoje iš savo teorijų dar garsesnis britų fizikas Stephenas Hawkingas pasiūlė, kad juodosios skylės, praradusios didžiąją dalį savo dalelių, išnyktų. Šios hipotetinės dalelės vadinamos gravitonais. Jie neturi nei masės, nei elektros ar kitokio krūvio, tačiau turi energijos ir todėl dalyvauja gravitacinėje sąveikoje.
Kai viena visata miršta ir atsiranda nauja, šie gravitonai, pasak Penrose'o, tampa naujos visatos dalimi. Mokslininkas ir jo kolegos įsitikinę, kad šiuos išlikusius „likučius“jie rado mikrobangų foninėje radiacijoje. Aptiktas šviesos anomalijas jie pavadino „Stepheno Hawkingo taškais“. Jei mokslininkų pastebėjimai pasitvirtins, turėsime rimtai persvarstyti Didžiojo sprogimo teoriją.
Nikolajus Khizhnyak