Συμπέρασμα της θεωρίας του Αϊνστάιν
Το 1916, ο Karl Schwarzschild προέβλεψε τις μαύρες τρύπες ως θεωρητικό
Εκρήξεις ακτίνων γάμμα
Στη δεκαετία του 1930, ο Ινδός αστροφυσικός SubramanianΟ Τσαντρασεχάρ μελέτησε τι συμβαίνει σε ένα αστέρι όταν έχει εξαντλήσει όλο του το «καύσιμο». Διαπίστωσε ότι το τελικό αποτέλεσμα εξαρτάται από τη μάζα του αστεριού. Εάν αυτό το αστέρι είναι πραγματικά μεγάλο, ας πούμε, με μάζα 20 sλιων, τότε ο πυκνός πυρήνας του καταρρέει σε μια μαύρη τρύπα.
Εκρήξεις ακτίνων γάμμα ανιχνεύθηκαν από εξοπλισμό εδάφους. (Πιστωτική εικόνα: NASA / Swift / Cruz deWilde)
Όλα αυτά συμβαίνουν απίστευτα γρήγορα, μέσαμέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, και απελευθερώνει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας με τη μορφή έκρηξης ακτίνων γάμμα. Αυτή η έκλαμψη μπορεί να εκπέμψει τόση ενέργεια στο διάστημα όση εκπέμπει ένα συνηθισμένο αστέρι καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής του. Και τα τηλεσκόπια στη Γη έχουν εντοπίσει αρκετά τέτοια συμβάντα όπου γεννιούνται μαύρες τρύπες, παρά την απόσταση δισεκατομμυρίων ετών φωτός.
Βαρυτικά κύματα
Οι μαύρες τρύπες δεν υπάρχουν πάντα μεμονωμένα -μερικές φορές εμφανίζονται σε ζευγάρια, σε τροχιά μεταξύ τους. Όταν το κάνουν αυτό, η βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ τους δημιουργεί κυματισμούς στο χωροχρόνο που εξαπλώνονται ως βαρυτικά κύματα. Παρεμπιπτόντως, αυτή είναι μια άλλη πρόβλεψη της θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Εντύπωση ενός καλλιτέχνη για βαρυτικά κύματα.Οι μαύρες τρύπες που περιφέρονται μεταξύ τους δημιουργούν κυματισμούς στο χωρόχρονο που ταξιδεύουν προς τα έξω σε βαρυτικά κύματα. (Η εικόνα προσφέρθηκε από τους R. Hurt / Caltech-JPL)
Παρατηρητήρια όπως το LIGO και η Παρθένος δίνουν επιστήμονεςτην ικανότητα ανίχνευσης αυτών των κυμάτων. Οι φυσικοί ανακοίνωσαν την πρώτη ανακάλυψη που σχετίζεται με τη συγχώνευση δύο μαύρων οπών το 2016. Καθώς η ευαισθησία του ανιχνευτή αυξάνεται, οι επιστήμονες ανιχνεύουν άλλα γεγονότα που έχουν προκαλέσει βαρυτικά κύματα. Για παράδειγμα, η σύγκρουση μεταξύ μιας μαύρης τρύπας και ενός αστέρα νετρονίων, που έγινε πολύ πέρα από τον Γαλαξία μας, σε απόσταση 650 εκατομμυρίων έως 1,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.
Αόρατος δορυφόρος
Άλλη μια απόδειξη της ύπαρξης μαύρων τρυπών— η βαρυτική τους επίδραση σε άλλα αστέρια. Κατά την παρατήρηση του συνηθισμένου ζεύγους περιστρεφόμενων αστεριών HR 6819 το 2020, οι αστρονόμοι παρατήρησαν παραξενιές στην κίνησή τους.
Η εκτύπωση του καλλιτέχνη δείχνει τις τροχιές αντικειμένων στο τριπλό σύστημα HR 6819. (Η εικόνα προσφέρθηκε από τον L. Calzada / ESO)
Μπορούν να εξηγηθούν μόνο με την παρουσίατρίτο, εντελώς αόρατο αντικείμενο. Οι επιστήμονες υπολόγισαν τη μάζα του - αποδείχθηκε ότι ήταν τέσσερις φορές του theλιου - και συνειδητοποίησαν ότι δεν μπορούσε παρά να είναι μια μαύρη τρύπα. Παρεμπιπτόντως, είναι ένα από τα πιο κοντινά στη Γη, που βρίσκεται μόλις 1000 έτη φωτός από αυτήν.
Αντικείμενο ακτίνων Χ
Το πρώτο αντικείμενο που αναγνώρισαν οι επιστήμονεςτο αντικείμενο Cygnus X-1 (ή Cyg X-1) έγινε μαύρη τρύπα. Αυτή είναι μια πηγή ακτίνων Χ στον αστερισμό του Κύκνου, που ανακαλύφθηκε το 1964. Σχεδόν αμέσως, οι αστρονόμοι υπέθεσαν ότι η πηγή της ακτινοβολίας ήταν μια μαύρη τρύπα, η οποία βρίσκεται σε ένα δυαδικό σύστημα μαζί με έναν μπλε υπεργίγαντα. Ωστόσο, πολλοί ειδικοί πίστευαν ότι όλα τα στοιχεία της ύπαρξής του ήταν έμμεσα και ότι ο Cygnus X-1 θα μπορούσε να είναι, για παράδειγμα, ένα αστέρι νετρονίων. Ο Βρετανός αστρονόμος και εκλαϊκευτής της επιστήμης Στίβεν Χόκινγκ πόνταρε το 1974 ότι δεν είναι έτσι.
Το κύριο εμπόδιο για την αναγνώριση του Cygnus X-1 ως μαύρης τρύπας είναι η αβεβαιότητα της απόστασης από το αντικείμενο. Ωστόσο, το 2011, οι αστρονόμοι το υπολόγισαν.
Η μαύρη τρύπα Cygnus X-1 τραβά υλικό από ένα τεράστιο μπλε αστέρι σύντροφο. (Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά της NASA / CXC)
Οι συγγραφείς του νέου έργου ανέλυσαν τα δεδομένασυλλέγονται από τα ραδιοτηλεσκόπια Very Long Baseline Array. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η απόσταση από το Cygnus X-1 είναι 6050 έτη φωτός ±400 έτη φωτός. Επιπλέον, η μάζα του μπλε υπεργίγαντα είναι 19 φορές η μάζα του Ήλιου και η ίδια η πηγή ακτίνων Χ είναι 14,8 φορές η ηλιακή μάζα.
Η νέα τιμή μάζας είναι πολύ μεγαλύτερη από την κρίσιμη τιμήτο όριο που χωρίζει ένα αστέρι νετρονίων και μια μαύρη τρύπα (μετά τον «θάνατο» ένα μεγάλο αστέρι μπορεί να μετατραπεί σε ένα από αυτά τα αντικείμενα). Έτσι, η νέα εργασία παρέχει στοιχεία ότι η πρώτη μαύρη τρύπα είναι πράγματι μία.
Υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες
Τα δεδομένα των επιστημόνων δείχνουν ότι εκτός απόΥπάρχουν συνηθισμένες μαύρες τρύπες και υπερμεγέθεις. Κάθε ένα από αυτά έχει εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες και κρύβεται στα κέντρα των γαλαξιών από την αρχή της ιστορίας του Σύμπαντος.
Στο κέντρο του γαλαξία μας βρίσκεται μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα σε μια περιοχή γνωστή ως Τοξότης Α.
(Πιστωτική εικόνα: ESA - C. Carreau)
Σύμφωνα με τη NASA, υπάρχουν κεντρικές μαύρες τρύπεςΟι γαλαξίες περιστοιχίζονται από δίσκους συσσώρευσης που εκπέμπουν έντονη ακτινοβολία σε όλα τα μήκη κύματος φωτός. Οι επιστήμονες έχουν στοιχεία ότι ένα από αυτά - το τεράστιο και συμπαγές αντικείμενο Sgr A * (Τοξότης Α *) - βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία. Όσο πιο κοντά είναι τα αστέρια, τόσο περισσότερο περιστρέφονται - έως και 8% της ταχύτητας του φωτός. Η κεντρική μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας εκτιμάται σήμερα ότι είναι περίπου 4 εκατομμύρια ηλιακές μάζες.
Μακαρονισμός
Περισσότερα στοιχεία για την ύπαρξη μαύρων τρυπών -αυτό είναι μακαρονισμός. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η τεράστια βαρυτική δύναμη της μαύρης τρύπας τραβά το αντικείμενο σε λεπτά νήματα. Αυτό συμβαίνει συνήθως με ένα αστέρι που έχει πλησιάσει μια μαύρη τρύπα. Τον Οκτώβριο του 2020, οι αστρονόμοι έγιναν μάρτυρες μακαρονισμού. Είδαν μια λάμψη φωτός από ένα αστέρι καθώς μια μαύρη τρύπα το σχίζει. Συνέβη σε έναν γαλαξία 215 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.
Και τέλος - μια άμεση εικόνα
Τον Απρίλιο του 2019, οι επιστήμονες έλαβαν την πρώτη άμεση εικόνα της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στο κέντρο του ενεργού γαλαξία Messier 87.
Δίσκος προσαύξησης
Αυτή η φωτογραφία τραβήχτηκε από αστρονόμους χρησιμοποιώνταςτο τηλεσκόπιο Event Horizon. Στην πραγματικότητα, αυτό δεν είναι ένα όργανο, αλλά ένα μεγάλο δίκτυο τηλεσκοπίων διάσπαρτα σε όλο τον κόσμο. Η φωτογραφία δείχνει καθαρά τη σκοτεινή σκιά μιας ηλιακής μαύρης τρύπας 6,5 δισεκατομμυρίων ενάντια στην πορτοκαλί λάμψη του γύρω δίσκου συσσώρευσης.
Να διαβασω Περαιτέρω
Δείτε τα ενημερωμένα μαχητικά F-15: φέρουν 24 πυραύλους αέρος-επιφάνειας
Ένα διαστημόπλοιο αρκετά χιλιόμετρα μακριά: όλα όσα είναι γνωστά για το νέο έργο της Κίνας
Μέχρι το 2100, το 95% των ωκεανών θα είναι ακατοίκητο
Το LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) είναι ένα παρατηρητήριο λέιζερ-παρεμβολής με βαρυτικά κύματα.
Η Παρθένος είναι γαλλο-ιταλικός ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων που βρίσκεται στο EGO (Ευρωπαϊκό Παρατηρητήριο Βαρύτητας).