Fizičari trenutno doživljavaju zlatno doba novih znanja o crnim rupama. Od 2015. istraživači su mogli primati signale izravno iz crnih rupa pomoću opservatorij gravitacijskih valova s laserskim interferometrom (Ligo), dok zvjezdarnice kao npr teleskop Event Horizon (EHT), dobiti prve slike sjene crne rupe. Ova godina nije bila iznimka, sa svježim urodom uzbudljivih i jedinstvenih rezultata koji proširuju horizonte našeg znanja o crnim rupama. Ovdje ćemo pogledati neka od najimpresivnijih otkrića 2020.
Kao da potvrđuje da je 2020. bila godina istraživanja crnih rupa, glavno dostignuće znanosti jest Nobelova nagrada - dodijeljena je u listopadu trojici fizičara čiji su radovi rasvijetlili život ovih misterioznih svemirskih objekata.
Roger Penrose sa Sveučilišta Oxford u Velikoj Britaniji dobio je polovicu nagrade "za otkriće da je formiranje crne rupe robusno predviđanje opće relativnosti", dok su Andrea Guez sa Sveučilišta Kalifornija u Los Angelesu i Reinhard Hansel sa Sveučilišta Bonn i Institut za izvanzemaljsku fiziku Max Planck u Njemačkoj podijelili su drugu polovicu "za otkriće supermasivnog kompaktnog objekta u središtu naše galaksije", objavila je Kraljevska švedska akademija znanosti. Andrea Guez tek je četvrta žena koja je dobila Nobelovu nagradu za fiziku, nakon Marie Curie 1903., Marije Heppert-Mayer 1963. i Donne Strickland 2018.
Ligo i njegov europski pandan Djevica promatrati crne rupe kroz gravitacijske valove u tkivu prostor-vremena, koji nastaju kada masivni objekti osciliraju.
U objektima je već napravljeno nekoliko impresivnih otkrića. No u svibnju je kolaboracija objavila da je otkrila najveći sudar s crnom rupom u povijesti. Jedna od njih je 85 puta veća od mase Sunca, a druga 66 puta veća od mase Sunca. Kada se međusobno sudare, formiraju crnu rupu čija masa premašuje masu Sunca za 142 puta. Osim postavljanja rekorda, otkriće je bilo prvo u takozvanoj "zabranjenoj" zoni crnih rupa srednje mase. Iako su astronomi vidjeli male crne rupe veličine našeg Sunca i znaju da one kolosalne, milijunima puta veće od Sunčeve mase, postoje u središtima galaksija, nitko prije nije pronašao dokaz crnih rupa u ovom srednjem rasponu. Kako su točno nastali ostaje misterij koji znanstvenici sada pokušavaju riješiti.
Ubrzo nakon Veliki prasak Svemir je bio prožet vrućim i turbulentnim zračenjem. U nekim je regijama energija bila dovoljno gusta da se teoretski kolabira sama u sebe i formira crnu rupu.
Iako fizičari još uvijek ne znaju postoje li oni primordijalne crne rupe (PCD), u posljednje vrijeme razmišljaju o tome što bi se dogodilo da postoje. Nekoliko radova, uključujući jedan objavljen u studenom, sugeriralo je da bi te crne rupe, od kojih će neke biti manje od onih koje nastaju od umirućih zvijezda, mogle činiti tamnu tvar, nepoznatu tvar koja ima gravitacijski utjecaj na cijeli svemir. Sljedećih godina provode se eksperimenti u potrazi za PCD-om koji će ili potvrditi ili demantirati njihovo postojanje.
Što ako uzmete nevjerojatno masivne crne rupe u središtima galaksija i povećate ih za faktor 11? To je ono što su istraživači sugerirali u rujanskom radu koji raspravlja o mogućnosti "nevjerojatno velikih crnih rupa" (PLOČE).
Ti će objekti težiti najmanje 1 trilijun puta veću od mase Sunca, 10 puta više od najveće crne rupe koja je trenutno poznata, čudovišta od 66 milijardi solarne mase tzv. TON 618. Neki od SLAB-ova možda su se formirali u ranom svemiru, stvarajući drugu klasu primordijalnih crnih rupa, što znači da smo mogli vidjeti njihov otisak u kozmičkoj mikrovalnoj pozadini kada je naš svemir bio star samo 380 godina. Drugi bi se mogli otkriti promatranjem kako savijaju svjetlost dalekih zvijezda ako se SLAB nađe između nas. Ovaj koncept još uvijek ostaje hipotetski, ali privlači sve veću pozornost.
Većina parova crnih rupa koje su detektirali instrumenti LIGO i Virgo imaju približno istu masu. Ali u travnju je kolaboracija objavila da gleda najnesimetričnija katastrofa.
Objekti koji su se sudarili na udaljenosti od oko 2,4 milijarde svjetlosnih godina od nas imali su masu oko 8 odnosno 30 puta veću od mase našeg Sunca. Takav neočekivani događaj smatrao se dovoljno rijetkim da ga instalacije s gravitacijskim valovima ne bi primijetile nakon samo nekoliko godina. Ovo otkriće dovodi u pitanje ove pretpostavke i potiče istraživače da razmotre mogućnost hijerarhijskih spajanja, u kojima se jedna crna rupa sudara s drugom, a zatim se dobiveni ostatak spaja s drugom crnom rupom.
Kada se masivni objekt približi crnoj rupi na određenu udaljenost, tamo prisutne ekstremne gravitacijske sile mogu rastrgati objekt na dugačke niti materijala koje se rasprše posvuda.
Ovaj proces, kolokvijalno nazvan spagetiranje, rijetko je promatrana jer je većina crnih rupa okružena zatamnjenim oblakom plina i prašine. Ali u listopadu su astronomi iz Europskog južnog opservatorija uspjeli snimiti sliku Špagetizacija zvijezde do neviđenih detalja koristeći i vrlo veliki teleskop i teleskop nove tehnologije. Ovaj događaj, poznat kao U 2019. qiz, dat će istraživačima uvid u takve fenomene i pomoći im da bolje razumiju gravitaciju u ekstremnim uvjetima.
Nitko se ne želi previše približiti crnoj rupi. Srećom, kozmički Pac-Man primijećen je u svibnju kako kruži oko par zvijezda pratilaca poznatih kao 6819 HR, nalazi se na astronomski sigurnoj udaljenosti od svojih partnera.
Nova crna rupa vreba 1000 svjetlosnih godina od Zemlje u južnom zviježđu Teleskopija, tri puta bliže od prethodnog rekordera. Astronomi ne mogu izravno promatrati samu crnu rupu, ali su mogli zaključiti o njezinoj prisutnosti na temelju toga kako gravitacijski utječe na druga dva objekta u sustavu. Promatrači na južnoj hemisferi mogu vidjeti zvijezde u sustavu HR 6819 golim okom gledajući zvjezdanu kartu i gledajući u zviježđe Teleskopij, blizu granice sa zviježđem Pavo.
Da bi nastala crna rupa, materija i energija moraju kolabirati do sićušne točke beskonačne gustoće. Budući da bi takve beskonačnosti trebale biti fizički nemoguće, teoretičari su dugo tražili način da zaobiđu tako čudan rezultat.
Prema teoriji struna, koja zamjenjuje sve čestice i sile subatomskim, vibrirajućim strunama, crne rupe bi se mogle pokazati kao nešto još čudnije – splet fundamentalnih struna, poput mutne niti. U listopadu je studija pokazala da ako su atomi u neutronskim zvijezdama, vrsti zvjezdanog ostatka koji nije dovoljno gust da formira crnu rupu, zapravo snop žica, tada kompresijom tih žica zapravo ne bi nastala crna rupa, već pahuljasto klupko—to bi bilo slično gore spomenutom klupku pređe. Čudna ideja još nije u potpunosti implementirana, ali je jedna od mogućih alternativa radu s beskonačnošću.
Prema fizičarima, svaka bi crna rupa trebala biti okružena tzv horizont događaja - granica kroz koju, pavši, nikada nećete izaći. Međutim, otkako su crne rupe prvi put postulirane, istraživači su se pitali je li horizont događaja strogo neophodan.
Može li bez toga postojati crna rupa, tzv „gola“ crna rupa? To može biti opasno jer se poznati zakoni fizike krše unutar horizonta događaja crne rupe, a gola crna rupa ne može pružiti zaštitu ove barijere. Dok većina teoretičara vjeruje da je golotinja zabranjena pojava za crne rupe, novine iz studenog kažu da postoji način za sigurno testiranje. Trik je u traženju razlika u akrecijskim diskovima ili prstenovima plina i prašine nastalim hranjenjem crne rupe, što može ukazivati na vidljivu razliku između golih i normalnih crnih rupa.
Božić je ove godine došao ranije za znanstvenike crnih rupa. U listopadu su promatračka zajednica LIGO i njezin europski pandan Virgo objavili veliki novi katalog deseci signala gravitacijskih valova, otkrivena u razdoblju od travnja do rujna 2019. godine.
39 događaja uključivalo je mnoštvo intrigantnih otkrića, poput masivnog spajanja crne rupe koje je rezultiralo ostatkom s masom od 142 Sunca, izuzetno jednostranog događaja s masama objekata većih od Sunca i misteriozni objekt koji se pojavio biti ili mala crna rupa ili velika neutronska zvijezda. Istraživači su bili uzbuđeni podacima koji su pokazali da objekti u prosjeku primaju jedan novi signal svakih pet dana i planiraju ga koristiti za bolje razumijevanje ponašanja i učestalosti spajanja crnih rupa.
Pročitajte također:
Ostavi odgovor