Cele mai mari descoperiri despre găurile negre din 2019

Găurile negre sunt pete întunecate în țesătura spațiu-timp, singularități incredibil de dense cu o gravitație atât de puternică încât nimic nu poate scăpa din ghearele lor. Ele își petrec timpul făcând un singur lucru: înghițind materie. Dacă te apropii suficient de mult de o gaură neagră, devii spaghete cosmice, întinse în bucăți, aspirate spre interior, pentru a nu se mai întoarce niciodată. Simplu și direct, nu-i așa?

Dar după cum se pare, găurile negre sunt mai mult decât niște aspiratoare cosmice. În 2019, fizicienii au aruncat o privire în întunericul insondabil și au făcut prima fotografie de până acum a unei găuri negre. De asemenea, au aflat mai multe despre modul în care funcționează aceste bestii bizare și nesățioase. De la înclinația lor de a câștiga și de a pierde păr, la măruntaiele lor misterioase, până la unde ar putea duce, iată 14 lucruri noi pe care le-am aflat despre găurile negre în 2019.

Relaționat: 9 idei despre găurile negre care vă vor lăsa cu gura căscată

O imagine de neuitat

După ani de așteptare, a fost aici! Oamenii de știință au realizat în 2019 o imagine absolut de neuitat a găurii negre M87, aflată în inima galaxiei Virgo A, la o distanță de aproximativ 53 de milioane de ani-lumină. Primul prim-plan de aproape al singularității, surprins de o rețea de telescoape din întreaga lume cunoscută sub numele de Event Horizon Telescope, arată ca o pată granulată, minusculă, înconjurată de un inel portocaliu neclar. Dar acea imagine mică și pixelată este de fapt o gaură neagră la fel de mare ca sistemul solar și de 6,5 miliarde de ori mai mare decât masa Soarelui nostru.

Lumina portocalie aprinsă care îi înconjoară inima neagră îi delimitează orizontul evenimentelor, inelul de materie care se învârte în jurul unei găuri negre chiar înainte de a cădea înăuntru. Pe măsură ce se freacă de altă materie la viteze mari, aceasta produce energie și strălucește pentru a forma un disc de acreție – de aici și inelul portocaliu.

Găurilor negre le crește părul, apoi chelesc din nou

În acest an, am aflat că găurile negre au păr, dar, de cele mai multe ori, ele sunt chele ca niște bile de biliard. Ce înseamnă asta, mai exact? Din punct de vedere istoric, fizicienii credeau că singularitățile sunt chele, sau fără caracteristici, ceea ce înseamnă că au doar trei proprietăți: masă, moment unghiular și sarcină electrică. Tot ceea ce au consumat aceste Pac-Mans celeste pe parcursul unei vieți era închis în spatele orizontului evenimentelor și nicio informație despre obiceiurile alimentare ale unei găuri negre nu putea fi recuperată ulterior.

Dar în 2016, regretatul fizician Stephen Hawking, împreună cu alții, a publicat o lucrare în care propunea că găurile negre au „păr”, sau caracteristici distinctive. Aceste fire de păr erau schimbări subtile în orizontul evenimentelor, precum și în orizontul Cauchy – punctul în care cauza și efectul se inversează – care ar face ca găurile negre să se distingă unele de altele. Cel puțin, după cum susținea un studiu din 2018, acesta era cazul așa-numitelor găuri negre „extreme”, sau a celor cu sarcină electrică maximă. La începutul acestui an, fizicienii au descoperit că și cele care nu sunt atât de extreme – cele care se rotesc la o viteză aproape maximă, dar fără încărcătură, sau cele cu o încărcătură maximă posibilă, dar fără rotație – ar putea avea, de asemenea, păr.

Dar, după cum se pare, găurilor negre le răsar fugar câteva smocuri de „păr” șuvițe, pe care în cele din urmă le pierd cu toții, relata atunci Live Science.

În acest moment, întrebarea dacă găurile negre seamănă mai mult cu Mr. T sau cu Heather Locklear este pură speculație. Dar cel mai mare detector de unde gravitaționale din lume ar putea găsi în curând dovezi care să susțină o teorie în detrimentul alteia, spun experții.

Gaura neagră incredibil de mare

În noiembrie, oamenii de știință au declarat că au găsit o gaură neagră la 15.000 de ani-lumină depărtare care era atât de masivă încât nu ar trebui să existe. Ei au presupus existența acesteia după ce au detectat o stea de aproximativ 8 ori mai masivă decât soarele nostru care părea să se învârtă în jurul unei regiuni de spațiu întunecat și gol. Bazându-se pe cât de mult se mișca acea stea, ei au calculat că steaua se învârtea probabil în jurul unei găuri negre cu o masă de 70 de ori mai mare decât cea a soarelui nostru; anterior, oamenii de știință credeau că găurile negre stelare, sau cele care se formează după ce o stea masivă se prăbușește, ar putea avea mase de cel mult 30 de ori mai mari decât cea a soarelui nostru – cel puțin în galaxiile cu o compoziție chimică similară cu a noastră.

„Această descoperire ne obligă să ne reexaminăm modelele noastre privind modul în care se formează găurile negre cu masă stelară”, a declarat atunci într-o declarație David Reitze, director al Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) și profesor la Universitatea din Florida, care nu a fost implicat în acest studiu.

Despre acea gaură neagră imposibilă…

Din păcate, de cele mai multe ori, descoperirile care par să sfideze legile fizicii nu rezistă. Acea gaură neagră care a ajuns să fie imposibil de mare a fost probabil imposibilă până la urmă, potrivit câtorva lucrări publicate în baza de date arXiv în luna decembrie.

Groapa neagră imposibil de mare a fost probabil doar o gaură neagră de dimensiuni obișnuite, iar echipa de cercetători care a calculat inițial cifrele a făcut pur și simplu o greșeală în interpretarea emisiilor de lumină provenite de la sistemul binar gaură neagră/stră. Confundând lumina provenită de la steaua însoțitoare cu emisiile slabe care ar proveni de la discul de acreție al găurii negre sau de la inelul de materie care îi înconjoară gura, cercetătorii au supraestimat masa găurii negre de cel puțin două ori, conform studiilor postate pe arXiv.

Găurile negre ca dătătoare de viață galactică

Găurile negre sunt super-răufăcătorii din povestea epică a universului. Ele ucid fără discriminare. Și nimic din ceea ce le este la îndemână nu este în siguranță în fața lor.

Dar s-ar putea să fie mai mult decât atât pentru acești ucigași cosmici cu fața de piatră. Găurile negre pot fi, de fapt, motoarele vieții pentru galaxii. În freneziile lor devoratoare, găurile negre trimit, de asemenea, bule de gaz fierbinte și turbulent prin cosmos, potrivit unui studiu din noiembrie. Această plasmă fierbinte ar putea menține în viață galaxiile care, altfel, s-ar răci și ar muri, conform studiului. Un alt studiu, publicat în luna mai, a constatat că radiația emisă de găurile negre ar putea alimenta viața extraterestră – atâta timp cât aceasta există într-o zonă Goldilocks, nu prea departe și nici prea aproape de centrul galaxiei. Pe măsură ce aceste găuri negre se hrănesc, radiațiile și lumina lor ar putea alimenta fotosinteza și facilita formarea blocurilor biomoleculare de bază ale vieții, a constatat acel studiu.

Găurile negre ar putea să nu fie deloc găuri negre

Ou poate că găurile negre sunt doar prost înțelese. Adică, foarte prost înțelese. O teorie nebună, propusă de un matematician și un fizician în această vară, sugerează că găurile negre, așa cum le cunoaștem noi, ar putea să nu existe.

Potrivit lui Einstein, găurile negre sunt niște pete infinit de mici, infinit de dense, cunoscute sub numele de singularitate, unde matematica relativității generale se prăbușește. Dar, potrivit noilor cercetări, o simplificare matematică comună folosită pentru a analiza teoria relativității ar putea avea un defect. Ca urmare, este posibil ca găurile negre să nu fie deloc singularități. În schimb, ele ar putea fi niște buzunare de spațiu umplute cu energie întunecată. Iar acest lucru ar putea explica unele descoperiri surprinzătoare ale celui mai mare vânător de unde gravitaționale din lume.

Mini găuri negre există

Găurile negre pot fi cu siguranță mari, dar pot fi ele mici? Se pare că găuri negre minuscule, de aproximativ jumătate din dimensiunea celor cunoscute, ar putea exista în spațiu. Cele mai multe găuri negre cu masă obișnuită au o masă de aproximativ 5 până la 6 ori mai mare decât cea a soarelui nostru.

În noiembrie, astronomii care scrutau marginile Căii Lactee, la o distanță de aproximativ 10.000 de ani lumină, au găsit dovezi slabe ale existenței unei găuri negre de aproximativ 3,3 ori mai masive decât soarele. Aceasta este mult prea mare pentru a fi o stea neutronică, dar mai mică decât orice altă gaură neagră cunoscută. Astfel de găuri negre au fost prezise, dar nu fuseseră observate niciodată până acum.

Groapa neagră din Calea Lactee are o erupție

Pe când vorbim de Calea Lactee, gaura neagră supermasivă din galaxia noastră natală pune la cale ceva foarte ciudat. În mod normal, discul de acreție al unei găuri negre strălucește mai mult atunci când aceasta este mai activă, deoarece mai multă materie se freacă între ele și creează frecare. În luna mai, totul a fost calm pentru gaura neagră centrală a Căii Lactee, Sagittarius A*.

Apoi, astronomii au observat o erupție ciudată, gaura neagră strălucind cel mai puternic pe care astronomii l-au văzut vreodată, cel puțin în spectrul infraroșu.

Nu este clar ce este acea erupție ciudată, dar oamenii de știință cred că erupția a fost cauzată atunci când un obiect prăfuit sau o stea a trecut pe lângă Sagittarius A*.

Cele mai mari găuri negre s-au format într-o clipă

Obiectele cerești masive precum Sagittarius A* par că ar fi trebuit să le ia o veșnicie să se formeze, dar se pare că cele mai mari găuri negre din univers s-au format probabil într-o clipită, din punct de vedere cosmic.

Un studiu publicat în iunie a sugerat că găurile negre supermasive s-ar fi putut forma în primii 800 de milioane de ani din istoria universului – și tot ce ar fi fost nevoie ar fi fost un nor mare de gaz. Pe măsură ce norii de gaz s-au acumulat și s-au legat gravitațional, aceștia s-ar fi prăbușit sub propria greutate, formând o gaură neagră mică, fără a fi nevoie de o stea care să devină supernovă. Aceste așa-numite „găuri negre cu colaps direct” ar fi continuat apoi să absoarbă materie într-un ritm amețitor, crescând de 10.000 de ori în decurs de doar 150 de milioane de ani.

În acel moment, ele s-au oprit pur și simplu – lăsând în urmă găurile negre supermasive care împânzesc universul nostru de astăzi.

OZN-urile zboară din găurile negre

Ce este mai ciudat decât o gaură neagră? Un OZN care zboară dintr-una. În acest caz, însă, OZN înseamnă „ultrafast outflow” și este un vânt fierbinte care pare să iasă din discul de acreție al unei găuri negre.

Un studiu publicat în august a descoperit că aceste OZN-uri pot explica de ce spațiul din apropierea inimii galaxiilor este relativ lipsit de materie. OZN-urile provenite de la găurile negre supermasive din centrele galactice pot acționa ca niște pluguri de zăpadă, împingând toată materia suplimentară din imediata vecinătate a unei găuri negre mai departe de periferia acesteia, a constatat studiul.

Planeta 9 ar putea fi de fapt o gaură neagră

Printre obiectele neidentificate, misteriosul obiect ceresc din sistemul nostru solar cunoscut sub numele de Planeta 9 ar putea fi de fapt o gaură neagră de mărimea unui grapefruit.

Există unele obiecte ciudate, mult dincolo de Neptun, care se comportă ca și cum ar fi guvernate de gravitația unui obiect din apropiere pe care nu îl putem vedea. Ele orbitează departe de celelalte opt planete și par a fi orientate într-un plan diferit.

Câțiva teoreticieni au făcut calcule și au ajuns la concluzia că există o planetă acolo – cu o orbită ciudată – care are o masă de aproximativ 10 până la 20 de ori mai mare decât cea a Pământului. Dar într-un studiu publicat în octombrie, alți oameni de știință care au făcut calcule separate au descoperit că o mică gaură neagră primordială, la fel de mare ca un grapefruit, ar putea, de asemenea, să explice comportamentul ciudat al acestor obiecte transneptuniene.

Să trimiți mesaje printr-o gaură neagră ar face ca aceasta să se evapore

Găurile negre ar putea fi găuri de vierme într-un univers alternativ. Dar nu vă obosiți să încercați să trimiteți un mesaj prin gaura de vierme către cineva din acel univers extraterestru.

În august, oamenii de știință au descoperit că trimiterea chiar și a unui mesaj minuscul printr-o gaură neagră ar altera gaura neagră, făcând-o să se evapore. Primul mesaj transmis prin gaura de vierme ar micșora gaura neagră receptoare cu 30%, iar fiecare mesaj ulterior ar micșora și mai mult gaura neagră – în timp ce ar transporta tot mai puține informații. După doar o mână de transmisii, mesajul nu ar mai purta nicio informație, iar gaura neagră receptoare ar dispărea.

Alienii ar putea trage cu lasere în găurile negre

Pew! Pew! Pew! Găurile negre ar putea nu doar să hrănească viața pe lumile extraterestre; ele ar putea, de asemenea, să le permită extratereștrilor să navigheze prin galaxie. Trăgând cu lasere spre găurile negre, extratereștrii avansați ar putea face un bumerang de fotoni, sau particule de lumină, în jurul puțurilor gravitaționale care înconjoară găurile negre. Acești fotoni s-ar învârti în cerc și s-ar întoarce la receptor, dar, în acest proces, ar absorbi o parte din impulsul găurii negre și l-ar transforma în energie. Pe măsură ce fotonul se întorcea, extratereștrii puteau converti acea energie în impuls pentru a-și alimenta mișcarea prin galaxie, iar procesul se putea repeta la nesfârșit.

Am putea fi în măsură să te salvăm dintr-o gaură neagră

Cum treci pe lângă orizontul de evenimente al unei găuri negre, timpul încetinește, te întinzi ca spaghetele și ești făcut bucăți, nu-i așa? Nu atât de repede. Ar putea exista o modalitate de a salva oamenii din aceste capcane mortale celeste, cel puțin conform unei noi teorii speculative.

Potrivit acestei teorii, ar putea exista o modalitate de a încurca două găuri negre. (Încâlcirea cuantică este efectul ciudat, observat de obicei doar la scări subatomice minuscule, în care două particule sau obiecte sunt legate inextricabil pe distanțe mari). Nimeni nu a reușit vreodată să încurce obiecte vizibile cu ochiul liber, dar presupunând că ar exista o modalitate de a încurca două obiecte atât de masive precum găurile negre, ar putea fi posibilă utilizarea lor ca modalitate de teleportare instantanee între două locații. În acest caz, dacă ați căzut din greșeală într-o gaură neagră, ar putea exista o modalitate de a vă scoate de acolo – deși într-un alt timp și într-un alt loc.

Găurile negre care se învârt ar putea permite călătorii hipersonice blânde

Puneți-vă centura, puneți-vă căștile cu anulare a zgomotului și relaxați-vă – sunteți pe cale să săriți într-o gaură neagră care se învârte. Sigur, există o șansă foarte mare să fiți sfâșiat în bucăți și să nu mai fiți văzut niciodată, dar cel puțin unii fizicieni cred că intrarea într-o gaură neagră care se rotește ar putea fi de fapt o experiență destul de diferită. De fapt, găurile negre care se rotesc ar putea fi mai mult ca niște portaluri blânde ale timpului.

Să presupunem că găurile de vierme există și că găurile negre sunt calea de intrare în ele. Anumite tipuri de găuri negre supermasive, cum ar fi gigantul blând din inima galaxiei noastre, nu se rotesc foarte mult. Iar noile calcule sugerează că o călătorie într-o astfel de gaură neagră nici măcar nu ar fi o călătorie accidentată, deoarece rotația sa lentă ar însemna o contracție și o întindere neglijabilă și s-ar afla în limitele de stres pe care o navă spațială le-ar putea suporta.

• Ce este asta? Your Physics Questions Answered
• The 12 Strangest Objects in the Universe
• Cosmic Record Holders: Cele mai mari 12 obiecte din Univers

Publicat inițial pe Live Science.

.