Fizicienii se confruntă în prezent cu o epocă de aur a noilor cunoștințe despre găurile negre. Din 2015, cercetătorii au putut să primească semnale direct de la găurile negre folosind observator de unde gravitaționale cu interferometru laser (LIGO), în timp ce observatoare precum telescopul Event Horizon (EHT), obțineți primele imagini umbrele unei găuri negre. Anul acesta nu a făcut excepție, cu o nouă recoltă de rezultate incitante și unice care extind orizonturile cunoștințelor noastre despre găurile negre. Aici aruncăm o privire asupra unora dintre cele mai impresionante descoperiri din 2020.
Premiul Nobel pentru fizică a fost câștigat pentru găurile negre
Parcă pentru a confirma că 2020 a fost anul cercetării găurii negre, principala realizare a științei este Premiul Nobel - a fost premiat în octombrie trei fizicieni ale căror lucrări aruncă lumină asupra vieții acestor misterioase obiecte spațiale.
Roger Penrose de la Universitatea Oxford din Marea Britanie a primit jumătate din premiu „pentru descoperirea că formarea găurilor negre este o predicție solidă a relativității generale”, în timp ce Andrea Guez de la Universitatea din California, Los Angeles și Reinhard Hansel de la Universitatea din Bonn iar Institutul pentru Fizică Extraterestră Max Planck din Germania a împărtășit cealaltă jumătate „pentru descoperirea unui obiect compact supermasiv în centrul galaxiei noastre”, a declarat Academia Regală Suedeză de Științe într-un comunicat. Andrea Guez este doar a patra femeie care câștigă Premiul Nobel pentru Fizică, după Marie Curie în 1903, Maria Heppert-Mayer în 1963 și Donna Strickland în 2018.
LIGO vede prăbușirea celei mai mari găuri negre
LIGO și omologul său european Fecioară observați găurile negre prin undele gravitaționale din țesătura spațiu-timp, care se formează atunci când obiectele masive oscilează.
Mai multe descoperiri impresionante au fost deja făcute la facilități. Dar în mai, colaborarea a anunțat că a descoperit cea mai mare coliziune cu o gaură neagră din istorie. Unul dintre ele este de 85 de ori mai mare decât masa Soarelui, iar celălalt este de 66 de ori mai mare decât masa Soarelui. Când se ciocnesc împreună, formează o gaură neagră, a cărei masă depășește masa Soarelui cu de 142 de ori. Pe lângă stabilirea recordurilor, descoperirea a fost prima din așa-numita zonă „interzisă” a găurilor negre de masă medie. Deși astronomii au văzut mici găuri negre de dimensiunea Soarelui nostru și știu că există colosale, de milioane de ori masa Soarelui, în centrele galaxiilor, nimeni nu a găsit anterior dovezi ale găurilor negre în acest interval mediu. Cum exact s-au format ele rămâne un mister pe care oamenii de știință încearcă acum să-l rezolve.
Găurile negre primordiale - Cât de mari erau?
Puțin după Marea explozie Universul era pătruns de radiații fierbinți și turbulente. În unele regiuni, energia a fost suficient de densă pentru a se prăbuși teoretic pe ea însăși pentru a forma o gaură neagră.
Deși fizicienii încă nu știu dacă acestea există găuri negre primordiale (PCD), în ultima vreme s-au gândit la ce s-ar putea întâmpla dacă ar exista. Mai multe lucrări, inclusiv una publicată în noiembrie, au sugerat că aceste găuri negre, dintre care unele vor fi mai mici decât cele formate din stele pe moarte, ar putea constitui materie întunecată, o substanță necunoscută care exercită o influență gravitațională asupra întregului univers. În următorii ani, se fac experimente pentru căutarea PCD, care fie va confirma, fie va infirma existența acestora.
Existența găurilor negre supermasive este posibilă
Ce se întâmplă dacă ai lua găurile negre incredibil de masive din centrul galaxiilor și le-ai mări cu un factor de 11? Acesta este ceea ce au sugerat cercetătorii într-o lucrare din septembrie care discuta despre posibilitatea unor „găuri negre incredibil de mari” (SLAB-uri).
Aceste obiecte vor cântări de cel puțin 1 trilion de ori masa Soarelui, de 10 ori mai mult decât cea mai mare gaură neagră cunoscută în prezent, monstrul cu masa solară de 66 de miliarde numit TON 618. Este posibil ca unele dintre SLAB-uri să se fi format în universul timpuriu, creând o altă clasă de găuri negre primordiale, ceea ce înseamnă că le-am putut vedea amprenta pe fundalul cosmic cu microunde când universul nostru avea doar 380 de ani. Alții ar putea fi detectați uitându-se la modul în care îndoaie lumina stelelor îndepărtate dacă se întâmplă să fie un SLAB între noi. Acest concept rămâne încă ipotetic, dar atrage o atenție sporită.
LIGO detectează o fuziune unidirecțională
Majoritatea perechilor de găuri negre detectate de instrumentele LIGO și Virgo au aproximativ aceeași masă. Dar în aprilie, colaborarea a anunțat că urmărește cea mai asimetrică catastrofă.
Obiectele care s-au ciocnit la o distanță de aproximativ 2,4 miliarde de ani lumină de noi aveau o masă de aproximativ 8, respectiv de 30 de ori mai mare decât a Soarelui nostru. Un astfel de eveniment neașteptat a fost considerat suficient de rar încât instalațiile de unde gravitaționale să nu-l observe după doar câțiva ani. Descoperirea provoacă aceste ipoteze și îi determină pe cercetători să ia în considerare posibilitatea fuziunilor ierarhice, în care o gaură neagră se ciocnește de alta, iar apoi rămășița rezultată fuzionează cu o altă gaură neagră.
Telescoapele urmăresc o gaură neagră transformând o stea în spaghete
Când un obiect masiv se apropie de o gaură neagră la o anumită distanță, forțele gravitaționale extreme prezente acolo pot rupe obiectul în fire lungi de material care se împrăștie peste tot.
Acest proces, numit colocvial spaghetificare, a fost observată rar deoarece majoritatea găurilor negre sunt înconjurate de un nor ascuns de gaz și praf. Dar în octombrie, astronomii de la Observatorul European de Sud au reușit să facă o poză Spaghetificarea stelei în detaliu fără precedent folosind atât Telescopul Foarte Mare, cât și Telescopul Noua Tehnologie. Acest eveniment, cunoscut sub numele de LA 2019qiz, le va oferi cercetătorilor o perspectivă asupra unor astfel de fenomene și îi va ajuta să înțeleagă mai bine gravitația în condiții extreme.
Cea mai apropiată gaură neagră descoperită vreodată
Nimeni nu vrea să se apropie prea mult de o gaură neagră. Din fericire, Pac-Man-ul cosmic a văzut în mai orbitând o pereche de stele însoțitoare cunoscute ca 6819 HR, se află la o distanță sigură din punct de vedere astronomic de partenerii săi.
Noua gaură neagră se află la 1000 de ani lumină de Pământ în constelația sudica Telescopium, de trei ori mai aproape decât deținătorul recordului anterior. Astronomii nu pot observa direct gaura neagră în sine, dar au putut deduce prezența acesteia pe baza modului în care aceasta afectează gravitațional alte două obiecte din sistem. Observatorii din emisfera sudică pot vedea stelele din sistemul HR 6819 cu ochiul liber, uitându-se la o hartă stelară și uitându-se în constelația Telescopium, lângă granița cu constelația Pavo.
Găurile negre pot fi sferice
Pentru ca o gaură neagră să se formeze, materia și energia trebuie să se prăbușească într-un punct mic de densitate infinită. Deoarece astfel de infinitate ar trebui să fie fizic imposibile, teoreticienii au căutat de multă vreme o cale de a evita un rezultat atât de ciudat.
Conform teoriei corzilor, care înlocuiește toate particulele și forțele cu corzi subatomice, vibrante, găurile negre se pot dovedi a fi ceva și mai ciudat - o încurcătură de șiruri fundamentale, precum firele neclare. În octombrie, un studiu a arătat că, dacă atomii din stelele neutronice, un tip de rămășiță stelară care nu este suficient de densă pentru a forma o gaură neagră, ar fi de fapt un mănunchi de șiruri, atunci comprimarea acelor șiruri împreună nu ar forma de fapt o gaură neagră, ci un minge pufoasă — care ar fi similar cu mingea de fire menționată mai sus. Ideea ciudată nu a fost încă pe deplin implementată, dar este una dintre posibilele alternative la lucrul cu infinitul.
Găuri negre periculoase „goale” s-ar putea ascunde în univers
Potrivit fizicienilor, fiecare gaură neagră ar trebui să fie înconjurată de așa-numitele orizontul evenimentelor - o graniță prin care, căzut, nu vei ieși niciodată. Cu toate acestea, de când găurile negre au fost postulate pentru prima dată, cercetătorii s-au pus la îndoială dacă un orizont de evenimente este strict necesar.
Poate exista o gaură neagră fără ea, așa-zisa gaură neagră „goală”.? Acest lucru poate fi periculos deoarece legile cunoscute ale fizicii sunt încălcate în interiorul orizontului de evenimente al unei găuri negre, iar o gaură neagră goală nu poate asigura protecția acestei bariere. În timp ce majoritatea teoreticienilor cred că nuditatea este o opțiune pentru găurile negre, un ziar din noiembrie a spus că există o modalitate de a testa cu siguranță. Trucul este să cauți diferențe în discurile de acreție sau inelele de gaz și praf formate prin alimentarea găurii negre, care pot indica o diferență vizibilă între găurile negre goale și cele normale.
Comoara găurilor negre
Crăciunul a venit devreme în acest an pentru oamenii de știință despre găurile negre. În octombrie, comunitatea de observatori LIGO și omologul său european Virgo au lansat un nou catalog amplu de zeci de semnale de unde gravitaționale, descoperit în perioada aprilie-septembrie 2019.
Cele 39 de evenimente au inclus o serie de descoperiri interesante, cum ar fi o fuziune masivă a unei găuri negre care a dus la o rămășiță cu masa de 142 de sori, un eveniment extrem de unilateral cu mase de obiecte mai mari decât Soarele și un obiect misterios care a apărut. să fie fie o mică gaură neagră, fie o stea mare de neutroni. Cercetătorii au fost entuziasmați de date, care au arătat că obiectele primesc în medie un semnal nou la fiecare cinci zile și intenționează să-l folosească pentru a înțelege mai bine comportamentul și frecvența fuziunilor găurilor negre.
Citeste si: