Črne luknje so morda najbolj čudni in najbolj skrivnostni predmeti v znanem vesolju. Nihče jih ni videl, vendar so znanstveniki prepričani, da obstajajo. Ne napoveduje jih le Einstein, njihovo prisotnost posredno potrjuje tudi vpliv, ki ga imajo na vesolje in čas okoli njih. Nekaj vemo o teh predmetih, še več pa ne vemo. Po mnenju znanstvenikov bo razumevanje pojava črnih lukenj in zlasti tistih procesov, ki se dogajajo v njihovih središčih, omogočilo ne le razumevanje, temveč tudi možnost, da nadziramo zelo temeljne sile narave, na primer isto gravitacijo.
Znanstveniki vsako leto poročajo o odkritjih, povezanih s črnimi luknjami, korak za korakom, kar vodi k natančnejšemu razumevanju njihove narave. Danes bomo govorili o desetih najnovejših.
Veliko črnih lukenj vmesne mase
Med družino črnih lukenj so morda najbolj vidne tako imenovane srednje (ali vmesne) masne črne luknje. Gre za črne luknje, katerih masa je veliko večja od mase črnih lukenj zvezdaste jakosti (od 10 do nekaj deset sončnih mas), vendar veliko manjša od supermasivne črne luknje (od milijona do sto milijonov sončnih mas). Prej je veljalo, da se ta vrsta črne luknje pojavlja veliko redkeje kot druga dva razreda, vendar je nedavno odkritje tega mnenja ovrglo.
Leta 2018 so znanstveniki našli kraj, kjer najpogosteje najdemo takšne predmete. Zaradi nerazjasnjenih razlogov se črne luknje srednje mase najpogosteje nahajajo v središčih majhnih galaksij. Ko so znanstveniki to ugotovili, redka črna luknja ni bila več redka. Poleg tega lahko to odkritje pomaga razrešiti še eno skrivnost, povezano s črnimi luknjami.
Eno najbolj perečih vprašanj sodobne astronomije je narava supermasivne črne luknje. Znanstveniki ne morejo razumeti, kako so se nekatere velike odkrite supermasivne črne luknje v razmeroma kompaktnih galaksijah od velikega poka zelo hitro povečale. Te iste črne luknje srednje mase lahko kažejo na pravilen odgovor. Po eni izmed domnev bi lahko iz črnih lukenj povprečne mase zrasle supermasivne črne luknje, po drugi - rojene so bile tako že od samega začetka. Ampak kako? Znanstveniki še ne morejo dati natančnega odgovora, vendar se zdi, da se začnejo premikati v pravo smer.
Promocijski video:
Skrivnostni predmeti v bližini Strelca A *
Strelec A * je supermasivna črna luknja, ki se nahaja v središču naše galaksije. Znanstveniki so v začetku 2000-ih odkrili dva skrivnostna predmeta. Poimenovali so jih predmeti razreda G in so jih prvotno zmotili oblaki plina in prahu. Skrivnost se je začela, ko so se ti predmeti približali črni luknji. Namesto da bi jih raztrgala močna gravitacija supermasivne črne luknje, sta predmeta G1 in G2 nekako uspela preživeti.
Leta 2018 so znanstveniki odkrili še tri predmete razreda G (G3, G4, G5) v bližini Strelca A *. Analiza podatkov, zbranih v 12 letih, astronomom ni dokončno razjasnila slike. Predmeti pritegnejo pozornost zaradi svojih nenavadnih lastnosti. Vseh pet G-predmetov ima značilne vizualne podpise plinskih oblakov, vendar se obnašajo kot zvezde ogromne mase.
Na podlagi tega so znanstveniki domnevali, da so naleteli na zelo redek tip zvezd, ki ni značilen za našo galaksijo. Znanstveniki pojasnijo pojav teh predmetov z edinstvenimi pogoji v bližini supermasivne črne luknje: tu se lahko pod vplivom močne gravitacije binarne zvezde strnejo in tvorijo en sam, velik predmet, zavit v debele ovojnice plina in prahu. Kljub temu znanstveniki ugotavljajo, da nimajo vsi predmeti podobne orbite okoli črne luknje, zato še ne morejo natančno razložiti narave pojava, ki so ga videli.
Najstarejša črna luknja
Odkrivanje najstarejše črne luknje ni samo vprašanje starosti. Odkritje tega starca nam lahko pomaga razrešiti številne zanimive skrivnosti, povezane z dobo, ko so se prve zvezde v vesolju ravno začele vžigati.
Po mnenju znanstvenikov se je črna luknja ULAS J1342 + 0928, odkrita leta 2017, rodila le približno 690 milijonov let po velikem udaru. Ko je bil kozmos le 5 odstotkov današnje starosti, je bila masa te črne luknje že 800 milijonov večja od mase našega Sonca.
Objekt se nahaja približno 13,1 milijarde svetlobnih let od Zemlje in je nastal v prvih dneh vesolja. To obdobje pogosto imenujemo doba reionizacije, ko so se zaradi gravitacijske privlačnosti začele pojavljati prve zvezde, galaksije, grozdi in naddrugi galaksije. Popolna slika reionizacije znanstvenikom še vedno ni jasna, zato so črne luknje, ki so se pojavile v tem obdobju, zagotovo eden najzanimivejših virov novih informacij.
Kot že omenjeno, znanstveniki tudi ne morejo razumeti, kako so v tako kratkem času po velikem udaru črne luknje nakopičile ogromno maso. Predmeti, kot je ULAS J1342 + 0928, lahko osvetlijo to vprašanje, a da bi lahko sklepali, bi bilo dobro najti vsaj še nekaj podobnih vesoljskih dinozavrov. Žal so črne luknje v času reionizacije izjemno redke.
Najhitreje rastoča črna luknja
Leta 2018 so znanstveniki odkrili "lačno" črno luknjo v znanem vesolju. Vsak dan, vsako sekundo, porabi maso, ekvivalentno masi našega Sonca, zaradi katere tudi hitro raste. Na srečo nas je zelo daleč. Če bi bila ta pošast v središču Mlečne poti, bi rentgenski žarki, ki jih ustvari, sterilizirali Zemljo iz katerega koli življenja.
Ko so znanstveniki odkrili prvo luč iz kvazarja J2157-3602, povezano s to črno luknjo, je bila njegova starost ocenjena na 12 milijard let. Takoj ko so znanstveniki potrdili, da je poleg kvazarja res črna luknja, je bila njegova masa že približno 20 milijard sončnih mas. Trenutno astronomi ne morejo razložiti, zakaj črna luknja raste tako hitro.
Edino, kar je znano o tem objektu, je, da njegovi apetiti segrevajo okoliški plin in prah do takega stanja, da bo njihova svetlost zlahka zasenčila svetlobo skoraj vseh zvezd na nebu.
Skrita kopica
En galaksijski grozd lahko vsebuje stotine ali celo tisoče galaksij. Ti grozdi znanstveniki menijo, da so nekateri največji predmeti v vesolju. Se vam zdi, da takšnega sekača ni mogoče skriti z enim samim vesoljskim objektom? Nimaš prav. En kvazar se je izkazal drugače.
Odkrit objekt so poimenovali PKS1353-341 in je bil prvotno mišljen kot ločena galaksija, z neverjetno svetlo osrednjim območjem. Vendar so astronomi s tehnološkega inštituta v Massachusettsu leta 2018 odkrili resnico, ki je bila skrivana več desetletij, odkar so objekt odkrili. Izkazalo se je, da predmet ni galaksija, temveč en sam kvazar (območje vročega plina, ki obdaja supermasivno črno luknjo), ki se nahaja v središču celotnega grozdja galaksije, ki se nahaja 2,4 milijarde svetlobnih let od Zemlje.
Kvazar je bil tako svetel, da je dobesedno zasenčil ves okoliški prostor, ki je vseboval stotine galaksij. Znanstveniki z MIT so izračunali njegovo svetlost in izkazalo se je, da je 46 milijard krat svetlejša od Sonca. Po mnenju raziskovalcev je taka izjemna svetlost povezana z absorpcijo velike količine okoliškega materiala v osrednjo supermasivno črno luknjo.
Dvojni sistemi
Druga skrivnost za znanstvenike so tako imenovane dvojne, torej seznanjene črne luknje, ki se ovijajo druga ob drugo. Primeri trkov črnih lukenj so znanstveniki opazili že v preteklosti. V letu 2015 sta bila identificirana dva, leta 2017 pa še ena. Presenetljivo je, da so znanstveniki zahvaljujoč slednjim prvič postali neposredne priče enako redkega pojava.
V prejetem signalu trka dveh črnih lukenj so bili opaženi znaki gravitacijskih valovanja v vesolju in času - spremembe v gravitacijskem polju, ki se širijo kot valovi. V tem primeru obe črni luknji nista bili uničeni, ampak sta se namesto nje združili v eno samo celoto - supermasivno črno luknjo, ki je še večje po velikosti kot njeni potomci.
Znanstveniki imajo dve predpostavki o naravi videza sistemov iz binarnih črnih lukenj. Po enem se binarne črne luknje pojavijo, ko binarni zvezdni sistemi umrejo. Po drugem se črne luknje tvorijo neodvisno ena od druge in se po tem, ko plujejo v vesolju, med seboj privlačijo pod vplivom gravitacijskih sil.
Smrtonosni mehurček
Leta 2018 so fiziki predlagali drug scenarij apokalipse: Zemljo bi lahko uničili črne luknje. Leto prej je znanstveni svet slavil potrditev odkritja gravitacijskih valov, pojava, ki razteza in krči tkanino resničnosti. Ta moč je smrtonosna.
V novi teoriji so znanstveniki z univerze Princeton napovedali enega izmed scenarijev, kaj bi se lahko zgodilo, če bi se zaradi visokoenergijskih kozmičnih kataklizm (na primer, ko se združita dve črni luknji ali dve nevtronski zvezdi), nastali gravitacijski valovi med seboj trčili.
Za ponazoritev se gravitacijski valovi pogosto primerjajo s krogi v vodi, ki nastanejo ob metanju kamna. Če pa se delček ali predmet premika s svetlobno hitrostjo, se lahko pojavijo ravninski gravitacijski valovi. Po mnenju znanstvenikov, če so valovi dovolj veliki, potem bi lahko njihov trk ustvaril velikansko črno luknjo, ki bo spremenila prostor in čas na velikem območju vesolja.
Če se to zgodi poleg Zemlje, potem ne bodo več samo vsa živa bitja, ampak tudi sam planet in celoten osončje.
Rogue Black Hole
Znanstveniki so se večkrat spraševali o možnosti "izmetov" galaksij njihovih osrednjih črnih lukenj. Vendar astronomi dolgo časa niso mogli najti dokazov o tem pojavu. Toda leta 2017 je galaksija 3C186 raziskovalcem vesolja predstavila pravo presenečenje.
Po mnenju znanstvenikov so bile prej galaksija 3C186 dve ločeni galaksiji, ki sta se v nekem trenutku v svoji zgodovini združili v eno. Nova galaksija je namesto domnevne neurejene strukture dobila povsem jasne obrise in obliko, a glavno presenečenje je prišlo iz njenega središča: znanstveniki, polni upanja, da bodo v njej našli supermasivno črno luknjo, sploh niso našli ničesar.
Pozneje so črno luknjo še odkrili, le 35.000 svetlobnih let od galaktičnega središča 3C186. Ko sta se dve zvezdni grozdi trčili, sta se trčili njuni osrednji galaktični črni luknji, kar je na koncu ustvarilo supermasivno črno luknjo. Ta dogodek je najverjetneje ustvaril zelo močne gravitacijske valove, ki so to novo nastalo črno luknjo potisnili iz galaksije, pojasnjujejo znanstveniki.
Vendar pa se izkazalo, da to ni tako enostavno, nadaljujejo raziskovalci. Izmet črne luknje iz galaktičnega središča je potreboval energijo, ki je enakovredna eksploziji 100 milijonov supernov. Znanstveniki še vedno niso ugotovili, kaj se je pravzaprav tam zgodilo, toda že postaja jasno, da obstajajo sile, ki zdržijo celo moč črnih lukenj.
Zanimivo je, da se lopovska črna luknja še naprej premika proti robom svoje galaksije. Pri sedanji hitrosti se bo zunaj nje v približno 20 milijonih let popolnoma izvrgel.
Povratni čas
Črne luknje nastanejo, ko pride do gravitacijskega kolapsa (stiskanja) dovolj masivne zvezde ali kolapije osrednjega dela galaksije ali protogalaktičnega plina. V tem trenutku se v vesolje vrže kolosalna količina gama sevanja. Slednji pa je najsvetlejši elektromagnetni dogodek v vesolju in ga znanstveniki še vedno ne razumejo v celoti.
V letu 2018 so bili v ujetih signalih gama-žarkov najdeni zelo čudni znaki, ki jih po mnenju raziskovalcev iz NASA lahko razlagamo kot "preobrat časa". Običajno vsak dogodek gama-žarkov oddaja podpisno valovno obliko, ki se nikoli ne ponovi. Zaznani signali so vsebovali anomalije, ki jih, kot se je izkazalo, ni mogoče razložiti s stališča nobenega teoretičnega modela. Ti signali so bili posebne valove podobne strukture, ki so se vrtele v času, kot da je bil njihov začetek na koncu rafala, konec pa - v prvih trenutkih porušenja.
Za nekatere fizike je bilo takšno opazovanje dovolj, da so zahtevali dokaze o preobratu časa. Po drugi in najverjetneje bolj realistični razlagi bi se lahko žarki emisije gama žarkov na poti trčili v neko zadevo, ki je valove obdarila s podpisom, ki so ga znanstveniki sprejeli v obratnem toku časa. Povsem mogoče je, da žarki zadenejo nekakšno kopičenje snovi, ki je na njih delovalo kot odsevna površina. Kljub temu ni izključena možnost, da govorimo o povsem novem zakonu fizike, katerega prvi primer so bili znanstveniki leta 2018.
Duhovi izgubljenih vesoljev
Britanski fizik z univerze v Oxfordu Roger Penrose je avgusta letos podal zelo glasno izjavo. On in njegova ekipa trdijo, da je bilo pred prihodom našega vesolja, to je pred velikim praskom, še eno vesolje. Ta sklep je spodbudila vrsta opaženih anomalij svetlobe v sevanju mikrovalovnega ozadja, ki so po Penroseu svetlobne spirale, ki so ostale od črnih lukenj iz prejšnjega vesolja, ki so obstajale pred velikim praskom.
V eni od njegovih teorij je še bolj znani britanski fizik Stephen Hawking predlagal, da črne luknje, potem ko izgubijo večji del svojih delcev, izginejo. Te hipotetične delce imenujemo gravitoni. Nimajo ne mase, ne električnega ali drugega naboja, hkrati pa imajo energijo in zato sodelujejo v gravitacijski interakciji.
Ko eno vesolje umre in se pojavi novo, ti gravitoni po Penroseu postanejo del novega vesolja. Znanstvenik in njegovi sodelavci so prepričani, da so te preživele "ostanke" našli v sevanju mikrovalovnega ozadja. Zaznane anomalije svetlobe so poimenovali "točke Stephena Hawkinga." Če bodo ugotovitve znanstvenikov potrjene, se bomo soočili z resno revizijo teorije velikega poka.
Nikolaj Hizhnyak