A fekete lyukak talán a legkülönösebb és leginkább titokzatos tárgyak az ismert világegyetemben. Senki sem látta őket, de a tudósok biztosak abban, hogy léteznek. Nemcsak Einstein jósolja meg őket, jelenlétüket közvetett módon igazolja a körülöttük lévő téridőre gyakorolt hatás is. Tudunk valamit ezekről a tárgyakról, de még többet sem tudunk. A tudósok szerint a fekete lyukak jelenségének és különösen azok központjában zajló folyamatok megértése lehetővé teszi számunkra, hogy ne csak megértsük, hanem lehetőséget adjunk a természet nagyon alapvető erőinek, például ugyanazon gravitáció irányítására is.
A tudósok minden évben lépésről lépésre beszámolnak a fekete lyukakkal kapcsolatos felfedezésekről, amelyek természetük közelebbi megértéséhez vezetnek. Ma a tíz legutóbbiról fogunk beszélni.
Sok köztes tömegű fekete lyuk
A fekete lyukak családja közül talán a legszembetűnőbbek az úgynevezett közepes (vagy köztes) tömegű fekete lyukak. Ezek fekete lyukak, amelyek tömege jóval nagyobb, mint a csillag nagyságrendű fekete lyukak tömege (10-től több tíz napenergiás tömegig), de sokkal kevesebb, mint a szupermasszív fekete lyukaké (millió és százmillió napenergia-tömeg). Korábban azt feltételezték, hogy ez a fajta fekete lyuk sokkal ritkábban fordul elő, mint a másik két osztály, de egy nemrégiben felfedezés tagadta ezt a véleményt.
2018-ban a tudósok olyan helyet találtak, ahol ilyen tárgyakat találnak leggyakrabban. Eddig megmagyarázhatatlan okok miatt a közepes tömegű fekete lyukakat leggyakrabban a kis galaxisok központjában találják meg. Miután a tudósok kitalálták, a ritka fekete lyuk már nem volt ritka. Sőt, ez a felfedezés segíthet megoldani egy másik rejtélyt, amely a fekete lyukakkal kapcsolatos.
A modern csillagászat egyik legfontosabb kérdése a szupermasszív fekete lyukak jellege. A tudósok nem tudják megérteni, hogy a viszonylag kompakt galaxisokban felfedezett szupermasszív fekete lyukak miként növekedtek gyorsan a nagy robbanás óta. Ugyanaz a közepes tömegű fekete lyukak mutathatják a helyes választ. Az egyik feltevés szerint a szupermasszív fekete lyukak átlagos tömegű fekete lyukakból nőhetnek, a másik szerint - már a kezdetektől kezdve ilyen módon születtek. De hogyan? A tudósok még nem tudnak pontos választ adni, de úgy tűnik, hogy a helyes irányba haladnak.
Promóciós videó:
Titokzatos tárgyak Nyilas közelében *
Nyilas A * egy szupermasszív fekete lyuk, amely galaxisunk központjában található. A 2000-es évek elején a tudósok két titokzatos tárgyat fedeztek fel mellette. Ezeket G-osztályú objektumoknak nevezték el, és eredetileg tévedtek a gáz- és porfelhők miatt. A rejtély akkor kezdődött, amikor ezek a tárgyak megközelítették a fekete lyukat. Ahelyett, hogy szétesették a szupermasszív fekete lyuk erőteljes gravitációját, a G1 és G2 tárgyak valamilyen módon képesek voltak életben maradni.
2018-ban a tudósok további három G-osztályú tárgyat (G3, G4, G5) fedeztek fel Nyilas A * közelében. A 12 év alatt összegyűjtött adatok elemzése még nem tisztázta a csillagászok helyzetét. A tárgyak szokatlan tulajdonságaik miatt vonzzák a figyelmet. Mind az öt G-objektumnak jellemző a gázfelhők vizuális aláírása, ám hatalmas tömegű csillagokként viselkednek.
Ennek alapján a tudósok azt a feltételezést tették, hogy nagyon ritka csillagfajtákkal találkoztak, amelyek a galaxisunkra nem jellemzőek. A tudósok ezeknek a tárgyaknak a megjelenését egy szupermasszív fekete lyuk közelében levő egyedi körülményekkel magyarázzák: itt a nagyteljesítményű gravitáció hatására a bináris csillagok összeomlhatnak, hogy egyetlen, nagy objektumot képezzenek vastag gáz- és porborítékokkal. Ennek ellenére a tudósok megjegyzik, hogy nem minden tárgynak van hasonló pályája a fekete lyuk körül, tehát még nem tudják pontosan megmagyarázni a látott jelenség természetét.
A legrégebbi fekete lyuk
A legrégebbi fekete lyuk felfedezése nem csak életkor kérdése. Ennek az idős embernek a felfedezése segíthet nekünk sok érdekes rejtély megoldásában, amelyek a korszakhoz kapcsolódnak, amikor az univerzum első csillagai csak meggyulladtak.
A tudósok szerint a 2017-ben felfedezett ULAS J1342 + 0928 fekete lyuk csak körülbelül 690 millió évvel a Nagyrobbanás után született. Amikor a kozmosz a mai kor mindössze 5% -a volt, ez a fekete lyuk már 800 millió-szorosa volt Napunk tömegének.
Az objektum körülbelül 13,1 milliárd fényévnyire van a Földtől és az univerzum korai napjaiban alakult ki. Ezt az időszakot gyakran nevezik a reionizáció korszakának, amikor a gravitációs vonzerő miatt a galaxisok első csillagai, galaxisai, klaszterei és szuperklaszterei jelentek meg. A reionizáció teljes képe még mindig nem világos a tudósok számára, így az ebben az időszakban megjelenő fekete lyukak minden bizonnyal az egyik legérdekesebb új információforrás.
Mint már fentebb megjegyeztük, a tudósok azt sem tudják megérteni, hogy ilyen rövid idő alatt a nagy robbanás után a fekete lyukak képesek voltak-e hatalmas mennyiségű tömeget felhalmozni. Az olyan tárgyak, mint az ULAS J1342 + 0928, felvilágosíthatják ezt a kérdést, de bármilyen következtetés levonása érdekében jó lenne, ha legalább néhány hasonló űr-dinoszaurusz is megtalálható. Sajnos a reionizáció korszakának fekete lyukak rendkívül ritkák.
A leggyorsabban növekvő fekete lyuk
2018-ban a tudósok felfedezték az "éhes" fekete lyukot az ismert világegyetemben. Minden nap, másodpercenként a Napunk tömegével egyenértékű tömeget fogyaszt, amelynek következtében gyorsan növekszik. Nekünk szerencsére nagyon messze van. Ha ez a szörnyeteg a Tejút közepén lenne, akkor az általa létrehozott röntgen megtisztítaná a Földet minden életétől.
Amikor a tudósok felfedezték a J2157-3602 kvazár első fényét, amely ezzel a fekete lyukkal volt kapcsolatban, annak korát 12 milliárd évre becsülték. Amint a tudósok megerősítették, hogy valóban van egy fekete lyuk a kvazár mellett, tömege már körülbelül 20 milliárd napenergiát jelentett. A csillagászok jelenleg nem tudják megmagyarázni a fekete lyuk gyors növekedésének okát.
Az egyetlen dolog, amit erről a tárgyról tudnak, az, hogy étvágya olyan hőre melegíti a környező gázt és port, hogy fényerejük könnyen elhomályosítsa az ég szinte minden csillagának fényét.
Rejtett klaszter
Egy galaxisfürt száz vagy akár több ezer galaxist is tartalmazhat. Ezeket a klasztereket a tudósok az univerzum legnagyobb tárgyainak tekintik. Gondolod, hogy egy ilyen őrzőt lehetetlen elrejteni egyetlen űrdobussal? Tévedsz. Az egyik kvazár egyébként bizonyult.
A felfedezett tárgy neve PKS1353-341 volt, eredetileg külön galaxisnak szánták, hihetetlenül fényes központi régióval. A Massachusetts Technológiai Intézet csillagászai azonban 2018-ban felfedezték az igazságot, amelyet az objektum felfedezése óta évtizedek óta rejtenek. Kiderült, hogy az objektum nem galaxis, hanem egyetlen egy kvazár (egy szupermasszív fekete lyukot körülvevő forró gáz régiója), amely egy teljes galaxiscsoportban helyezkedik el, amely 2,4 milliárd fényévnyire van a Földtől.
A kvazár annyira fényes volt, hogy szó szerint eltakarította az egész környező teret, amely galaxisok százaiból állt. Az MIT tudósai kiszámították a fényerőt, és kiderült, hogy 46 milliárdszor fényesebb, mint a Nap. A kutatók szerint egy ilyen szélsőséges fényerő nagy mennyiségű környező anyag abszorpciójával jár együtt a központi szupermasszív fekete lyuk által.
Kettős rendszerek
Egy másik rejtély a tudósok számára az úgynevezett kettős, vagyis párosított fekete lyukak, amelyek körülölelnek. A tudósok a múltban már észrevették a fekete lyukak ütközésének eseteit. Kettőt 2015-ben, egy pedig 2017-ben azonosítottak. Meglepő módon az utóbbinak köszönhetően a tudósok első ízben váltak közvetlen tanúi egy ugyanolyan ritka jelenségnek.
A két fekete lyuk ütközésének kapott jelében a téridő gravitációs hullámainak jeleit figyelték meg - a gravitációs mező változása, amely hullámként terjedt. Ebben az esetben mindkét fekete lyukat nem pusztították el, hanem ehelyett egyetlen egészbe olvadtak - egy szupermasszív fekete lyukba, amelynek mérete még nagyobb, mint elődeinek.
A tudósoknak két feltételezésük van a rendszerek bináris fekete lyukakról való megjelenésének természetére vonatkozóan. Az egyik szerint bináris fekete lyukak jelennek meg, amikor a bináris csillagrendszerek meghalnak. A második szerint a fekete lyukak egymástól függetlenül alakulnak ki, majd az űrben sodródva egymáshoz vonzódnak gravitációs erők hatására.
Halálos buborék
2018-ban a fizikusok az apokalipszis újabb forgatókönyvét javasolták: a Földet fekete lyukak pusztíthatják el. Egy évvel korábban a tudományos világ ünnepelte a gravitációs hullámok felfedezésének megerősítését - ez a jelenség meghosszabbítja és összehúzza a valóság szövetét. Ez az erő halálos.
Az új elméletben a Princetoni Egyetem tudósai előre jelezték annak egyik forgatókönyvét, hogy mi történhet, ha nagy energiájú kozmikus kataklizmusok eredményeként (például amikor két fekete lyuk vagy két neutroncsillag összeolvad) a kapott gravitációs hullámok ütköznek egymással.
Illusztráció céljából a gravitációs hullámokat gyakran hasonlítják a vízben lévő körökhöz, amelyek egy kő dobásakor fordulnak elő. Ha azonban egy részecske vagy tárgy a fénysebességgel mozog, sík gravitációs hullámok léphetnek fel. A tudósok szerint, ha a hullámok elég nagyok, akkor az ütközésük óriási fekete lyukat képezhet, amely megváltoztatja a tér és az idő egy nagy világűr területén.
Ha ez történik a Föld mellett, akkor nemcsak minden élőlény, hanem maga a bolygó és az egész Naprendszer is véget ér.
Gazember fekete lyuk
A tudósok már többször elgondolkodtak azon a lehetőségen, hogy a galaxisok „kiüríthetik” központi fekete lyukaikat. A csillagászok azonban hosszú ideig nem találtak bizonyítékot erre a jelenségre. De 2017-ben a 3C186 galaxis valódi meglepetéssel mutatta be az űrkutatókat.
A tudósok szerint a 3C186 galaxis korábban két különálló galaxis volt, amelyek történelemük valamikor egybeolvadtak. Az új galaxis az állítólag rendezetlen szerkezet helyett teljesen világos körvonalakat és formákat vett fel, ám a legfontosabb meglepetés a központból származott: a tudósok, tele annak reményével, hogy szupermasszív fekete lyukat találnak benne, egyáltalán semmit sem találtak.
Később a fekete lyukat még mindig felfedezték, mindössze 35 000 fényévre a 3C186 galaktikus központjától. Amikor a két csillagfürt összeesett, a galaktikus középső fekete lyuk összeütközött, végül egy szupermasszív fekete lyuk kialakulásával. Ez az esemény valószínűleg nagyon erőteljes gravitációs hullámokat hozott létre, amelyek ezt az újonnan kialakult fekete lyukat kiszorították a galaxisból - magyarázza a tudósok.
Ez azonban kiderült, hogy nem olyan könnyű, folytatják a kutatók. Egy fekete lyuk kiengedése a galaktikus központból 100 millió szupernóva robbanásának megfelelő energiát igényelt. A tudósok még mindig nem tudták kitalálni, mi történt ott, de már egyértelművé válik, hogy vannak olyan erők, amelyek még a fekete lyukak erejét is képesek ellenállni.
Érdekes, hogy a gazember fekete lyuk galaxisának szélei felé halad tovább. A jelenlegi ütemben kb. 20 millió év alatt teljesen kiürül.
Fordított idő
Fekete lyukak alakulnak ki, amikor egy elég masszív csillag gravitációs összeomlása (összenyomása), vagy a galaxis középső része vagy a protogalaktikus gáz összeomlik. Ebben a pillanatban egy óriási mennyiségű gamma-sugárzás kerül az űrbe. Ez utóbbi viszont a legfényesebb elektromágneses esemény, amely az univerzumban fordul elő, és amelyet a tudósok még mindig nem értenek teljesen.
2018-ban nagyon furcsa jeleket találtak a rögzített gamma-sugárzó jelekben, amelyeket a NASA kutatói szerint "időfordulásnak" lehet értelmezni. Általában minden gamma-sugár esemény olyan aláírási hullámformát bocsát ki, amely soha nem ismétlődik. A felismert jelek olyan rendellenességeket tartalmaztak, amelyeket - mint kiderült - egyetlen elméleti modell szempontjából sem lehetett megmagyarázni. Ezek a jelek speciális hullámszerű struktúrák voltak, amelyek időben elforogtak, mintha kezdete a sorozat vége lett volna, a vége pedig a sorozat első pillanataiban.
Egyes fizikusok számára ez a megfigyelés elegendő volt az idő megfordításának bizonyításához. Egy másik és valószínűleg reálisabb magyarázat szerint az úton lévő gamma-sugárzás sugarai ütközhetnek valamilyen anyaggal, amely a hullámokat olyan aláírással látta el, amelyet a tudósok elfogadtak az idő másik irányára. Valószínű, hogy a sugarak valamilyen anyaggyűjtést sújtanak, amely úgy viselkedett rájuk, mint egy visszaverő felület. Mindazonáltal nem zárható ki, hogy egy teljesen új fizikai törvényről beszélünk, amelynek első példája a tudósok volt 2018-ban.
Az elveszett univerzumok szellemei
Roger Penrose, az Oxfordi Egyetem brit fizikusa ez év augusztusában nagyon hangos nyilatkozatot tett. Ő és csapata azzal érvelnek, hogy világegyetemünk megjelenése előtt, azaz a Nagyrobbanás előtt volt egy másik világegyetem. Ezt a következtetést a mikrohullámú háttér sugárzásban megfigyelt fény-rendellenességek sorozata ösztönözte, amelyek Penrose szerint könnyű spirálok, amelyek a nagy robbanás előtt az előző univerzumhoz tartozó fekete lyukakból maradtak.
Az egyik elméletében a még híres brit fizikus, Stephen Hawking azt javasolta, hogy a fekete lyukak, miután elveszítették részecskék nagy részét, eltűnjenek. Ezeket a feltételezett részecskéket gravitonoknak nevezzük. Nincs tömegük, nincs elektromos vagy más töltésük, ugyanakkor energiájuk van, és ezért részt vesznek a gravitációs kölcsönhatásban.
Amikor egy univerzum meghal, és egy új megjelenik, ezek a gravitonok, Penrose szerint, az új univerzum részévé válnak. A tudós és kollégái abban vannak meggyőződve, hogy ezeket a túlélő „maradványokat” a mikrohullámú háttér sugárzásban találták meg. A felfedezett könnyű rendellenességeket "Stephen Hawking pontjai" -nak hívták. Ha a tudósok megfigyelései megerősítést nyernek, akkor a Big Bang elméletének komoly felülvizsgálatával kell szembenéznünk.
Nikolay Khizhnyak