A 2019-es év legnagyobb fekete lyuk felfedezései

A fekete lyukak sötét foltok a téridő szövetében, hihetetlenül sűrű szingularitások, olyan erős gravitációval, hogy semmi sem menekülhet a karmaik közül. Egyetlen dologgal töltik az idejüket: anyagot zabálnak fel. Ha elég közel kerülsz egy fekete lyukhoz, kozmikus spagettivé válsz, darabokra feszülsz, beszippantanak, és soha többé nem térsz vissza. Egyszerű és egyszerű, igaz?

De mint kiderült, a fekete lyukak több mint kozmikus porszívók. 2019-ben fizikusok belenéztek a kifürkészhetetlen sötétségbe, és elkészítették az első képet egy fekete lyukról. Emellett többet tudtak meg arról is, hogyan működnek ezek a bizarr és telhetetlen fenevadak. A hajlamuktól kezdve a hajszálgyarapodásra és -vesztésre való hajlamuktól kezdve a rejtélyes belsejükön át egészen addig, hogy hová vezethetnek, íme 14 új dolog, amit 2019-ben megtudtunk a fekete lyukakról.

Related: 9 ötlet a fekete lyukakról, amitől eldobod az agyad

Egy felejthetetlen kép

Évekig tartó várakozás után itt volt! A tudósok 2019-ben egy teljesen felejthetetlen képet készítettek az M87-es fekete lyukról, amely a Virgo A galaxis szívében, mintegy 53 millió fényévre található. A szingularitásról készült első közeli felvétel, amelyet az Event Horizon Telescope nevű, világszerte működő távcsőhálózat készített, úgy néz ki, mint egy szemcsés, apró folt, amelyet egy homályos narancssárga gyűrű vesz körül. De ez az apró, pixeles kép valójában egy fekete lyuk, amely akkora, mint a Naprendszer és 6,5 milliárdszor nagyobb, mint a Napunk tömege.

A fekete szívet körülvevő tüzes narancssárga ragyogás jelzi az eseményhorizontot, az anyag gyűrűjét, amely a fekete lyuk körül kavarog, mielőtt beleesik. Ahogy nagy sebességgel más anyaghoz súrlódik, energiát termel és felizzik, hogy akkréciós korongot alkosson – innen a narancssárga gyűrű.

A fekete lyukak szőrösödnek, majd újra kopaszodnak

Ebben az évben megtudtuk, hogy a fekete lyukaknak van szőrük, de legtöbbször olyan kopaszok, mint a biliárdgolyók. Mit is jelent ez pontosan? Történelmileg a fizikusok azt hitték, hogy a szingularitások kopaszok, vagyis jellegtelenek, ami azt jelenti, hogy csak három tulajdonsággal rendelkeznek: tömeggel, szögimpulzussal és elektromos töltéssel. Minden, amit ezek az égi Pac-Manek egy élet során elfogyasztottak, az eseményhorizont mögött rejtőzött, és a fekete lyuk étkezési szokásairól később nem lehetett információt szerezni.

De 2016-ban a néhai fizikus Stephen Hawking másokkal együtt közzétett egy tanulmányt, amelyben azt javasolta, hogy a fekete lyukaknak “szőrük”, vagyis jellegzetes vonásaik vannak. Ezek a hajszálak az eseményhorizont, valamint a Cauchy-horizont – az a pont, ahol ok és okozat átfordul – finom elmozdulásai voltak, amelyek megkülönböztethetővé tennék a fekete lyukakat egymástól. Legalábbis egy 2018-as tanulmány szerint ez a helyzet az úgynevezett “szélsőséges”, vagyis maximális elektromos töltéssel rendelkező fekete lyukak esetében. Az év elején fizikusok megállapították, hogy még a nem annyira szélsőségeseknek – a közel maximális sebességgel forgó, de töltés nélküli, vagy a maximálisan lehetséges töltéssel rendelkező, de forgás nélküli – is lehet hajuk.

De mint kiderült, a fekete lyukak futólag hajtanak ki néhány fürtnyi foszlányos “hajat”, amit végül mind elveszítenek – számolt be akkor a Live Science.

Most az a kérdés, hogy a fekete lyukak inkább Mr. T-re vagy Heather Locklearre hasonlítanak-e, puszta spekuláció. De a világ legnagyobb gravitációs hullámdetektora a szakértők szerint hamarosan bizonyítékot találhat arra, hogy az egyik elméletet alátámasztja a másikkal szemben.

Impozibilis méretű fekete lyuk

Novemberben a tudósok azt mondták, hogy találtak egy 15 ezer fényévre lévő fekete lyukat, amely olyan hatalmas, hogy nem kellene léteznie. A létezését azután sejtették, hogy egy, a Napunknál körülbelül nyolcszor nagyobb tömegű csillagot észleltek, amely látszólag a sötét, üres tér egy régiója körül keringett. Az alapján, hogy a csillag mennyit imbolygott, kiszámították, hogy a csillag valószínűleg egy Napunk tömegének 70-szeresét kitevő fekete lyuk körül kering; korábban a tudósok úgy gondolták, hogy a csillagszerű fekete lyukak, vagyis azok, amelyek egy hatalmas csillag összeomlása után keletkeznek, legfeljebb 30-szor akkora tömegűek lehetnek, mint a Napunk – legalábbis a miénkhez hasonló kémiai összetételű galaxisokban.

“Ez a felfedezés arra kényszerít minket, hogy felülvizsgáljuk a csillagtömegű fekete lyukak kialakulására vonatkozó modelljeinket” – mondta egy akkori nyilatkozatában David Reitze, a LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) igazgatója és a Floridai Egyetem professzora, aki nem vett részt a tanulmányban.

A lehetetlen fekete lyukról…

A legtöbbször sajnos a fizika törvényeinek látszólag ellentmondó eredmények nem állnak meg. Az a lehetetlenül nagyra nőtt fekete lyuk valószínűleg mégiscsak lehetetlen volt, derül ki az arXiv adatbázisban decemberben közzétett néhány tanulmányból.

A lehetetlenül nagy fekete lyuk valószínűleg csak egy átlagos méretű fekete lyuk volt, és a kutatócsoport, amely eredetileg megfejtette a számokat, egyszerűen hibát követett el a fekete lyuk/csillag kettős rendszerből származó fénykibocsátás értelmezésében. Azáltal, hogy a kutatók összekeverték a kísérőcsillag fényét a fekete lyuk akkréciós korongjából, vagyis a szája körül keringő anyaggyűrűből származó halvány sugárzással, a kutatók legalább kétszeresére becsülték túl a fekete lyuk tömegét – állapították meg az arXiv-ra felkerült tanulmányok.

A fekete lyukak mint galaktikus életadó

A fekete lyukak a világegyetem epikus történetének főgonoszai. Válogatás nélkül gyilkolnak. És semmi sincs biztonságban tőlük, ami elérhető közelségben van.

De lehet, hogy többről van szó ezekben a kőarcú kozmikus gyilkosokban. A fekete lyukak valójában a galaxisok életének motorjai lehetnek. Egy novemberi tanulmány szerint a fekete lyukak falási őrületükben perzselően forró, turbulens gázbuborékokat is küldenek a kozmoszon keresztül. A tanulmány szerint ez a forró plazma életben tarthat olyan galaxisokat, amelyek egyébként kihűlnének és elpusztulnának. Egy másik, májusban közzétett tanulmány szerint a fekete lyukak által kibocsátott sugárzás táplálhatja az idegen életet – feltéve, hogy az a galaxis középpontjától nem túl messze és nem túl közel lévő Goldilocks zónában létezik. Ahogy ezek a fekete lyukak táplálkoznak, sugárzásuk és fényük táplálhatja a fotoszintézist, és elősegítheti az élet biomolekuláris építőköveinek kialakulását – állapította meg az említett tanulmány.

A fekete lyukak talán nem is fekete lyukak

Vagy talán a fekete lyukakat csak félreértik. Nagyon is félreértik őket. Egy vad elmélet, amelyet egy matematikus és egy fizikus javasolt idén nyáron, azt sugallja, hogy az általunk ismert fekete lyukak talán nem is léteznek.

A fekete lyukak Einstein szerint végtelenül kicsi, végtelenül sűrű foltok, úgynevezett szingularitás, ahol az általános relativitáselmélet matematikája összeomlik. Az új kutatás szerint azonban egy gyakori matematikai egyszerűsítés, amelyet a relativitáselmélet elemzésére használnak, hibás lehet. Ennek eredményeképpen a fekete lyukak talán nem is szingularitások. Ehelyett inkább sötét energiával teli űrzsebek lehetnek. Ez pedig magyarázatot adhat a világ legnagyobb gravitációs hullámvadászának néhány meglepő eredményére.

Mini fekete lyukak léteznek

A fekete lyukak biztosan lehetnek nagyok, de lehetnek aprók is? Kiderült, hogy aprócska, az ismert fekete lyukaknál körülbelül fele akkora fekete lyukak létezhetnek odakint az űrben. A legtöbb szabályos tömegű fekete lyuk körülbelül 5-6-szor akkora, mint a Napunk tömege.

Novemberben a Tejútrendszer peremén, mintegy 10 000 fényévnyire lévő csillagászok halvány bizonyítékot találtak egy, a Napnál körülbelül 3,3-szor nagyobb tömegű fekete lyukra. Ez túl nagy ahhoz, hogy neutroncsillag legyen, de kisebb, mint bármelyik ismert fekete lyuk. Az ilyen fekete lyukakat megjósolták, de eddig még soha nem észlelték.

A Tejútrendszer fekete lyukának kitörése

A Tejútrendszerről szólva, a szupermasszív fekete lyuk hazánk galaxisában valami nagyon furcsa dologra készül. Normális esetben egy fekete lyuk akkréciós korongja jobban világít, amikor aktívabb, mert több anyag dörzsölődik egymáshoz és súrlódást okoz. Májusban minden nyugodt volt a Tejútrendszer központi fekete lyukánál, a Sagittarius A*-nál.

Akkor a csillagászok különös kitörést észleltek, a fekete lyuk a csillagászok által valaha látott legfényesebben izzott, legalábbis az infravörös spektrumban.

Nem világos, hogy mi ez a furcsa fáklya, de a tudósok szerint a fáklya akkor keletkezett, amikor egy poros objektum vagy csillag közel került a Sagittarius A*-hoz.

A legnagyobb fekete lyukak egy pillanat alatt keletkeztek

A Sagittarius A*-hoz hasonló nagy tömegű égitestek úgy tűnnek, mintha örökkévalóságig tartana a kialakulásuk, de kiderült, hogy a világegyetem legnagyobb fekete lyukai kozmikus értelemben valószínűleg egy szempillantás alatt keletkeztek.

A júniusban megjelent tanulmány szerint a szupermasszív fekete lyukak a világegyetem történetének első 800 millió évében keletkezhettek – és ehhez csak egy nagy gázfelhőre lett volna szükség. Ahogy a gázfelhők felhalmozódtak és gravitációsan összekapcsolódtak, saját súlyuk alatt összeomlottak volna, és egy kis fekete lyukat alkottak volna, anélkül, hogy egy szupernóvává váló csillagra lett volna szükség. Ezek az úgynevezett “közvetlen összeomlásos fekete lyukak” aztán továbbra is rohamos ütemben szívták volna magukba az anyagot, és mindössze 150 millió év alatt tízezerszeresére nőttek volna.

Akkor egyszerűen leálltak – hátrahagyva a mai világegyetemünket tarkító szupermasszív fekete lyukakat.

UFO-k repülnek ki fekete lyukakból

Mi lehet furcsább egy fekete lyuknál? Egy UFO, amelyik kirepül belőle. Ebben az esetben azonban az UFO az ultrarövid kiáramlást jelenti, és ez egy forró szél, amely látszólag egy fekete lyuk akkréciós korongjából áramlik ki.

Az augusztusban megjelent tanulmány szerint ezek az UFO-k magyarázatot adhatnak arra, hogy a galaxisok szívéhez közeli tér miért viszonylag anyagszegény. A galaktikus központokban lévő szupermasszív fekete lyukakból származó UFO-k úgy viselkedhetnek, mint a hókotrók, amelyek a fekete lyuk közvetlen környezetében lévő összes extra anyagot messzebb tolják a perifériájától – állapította meg a tanulmány.

A 9-es bolygó valójában egy fekete lyuk lehet

Apropó azonosítatlan objektumok: a Naprendszerünkben a 9-es bolygó néven ismert rejtélyes égitest valójában egy grapefruit méretű fekete lyuk lehet.

Van néhány furcsa objektum, messze a Neptunuszon túl, amelyek úgy viselkednek, mintha valami közeli, általunk nem látható objektum gravitációja irányítaná őket. A másik nyolc bolygótól távolabb keringenek, és úgy tűnik, hogy más síkban tájolódnak.

Néhány elméletíró számításokat végzett, és arra a következtetésre jutott, hogy van odakint egy bolygó – furcsa pályával -, amely körülbelül 10-20-szor nagyobb tömegű, mint a Föld. Egy októberben megjelent tanulmányban azonban más tudósok, akik külön számításokat végeztek, azt találták, hogy egy apró, nagyjából grapefruit nagyságú ősfekete lyuk is magyarázatot adhat ezeknek a transz-Neptunuszi objektumoknak a furcsa viselkedésére.

Üzenetek küldése egy fekete lyukon keresztül elpárologtatná azt

A fekete lyukak féregjáratok lehetnek egy alternatív univerzumba. De ne fáradj azzal, hogy megpróbálj üzenetet küldeni a féreglyukon keresztül valakinek abban az idegen univerzumban.

Augusztusban tudósok megállapították, hogy ha egy aprócska üzenetet is átküldenek egy fekete lyukon, az megváltoztatja a fekete lyukat, és elpárologtatja azt. Az első féreglyukon keresztül továbbított üzenet 30%-kal zsugorítaná a fogadó fekete lyukat, és minden további üzenet tovább zsugorítaná a fekete lyukat – miközben egyre kevesebb információt hordoz. Már egy maroknyi átvitel után az üzenet nem hordozna információt, és a fogadó fekete lyuk eltűnne.

Az űrlények lézerrel lőhetnének fekete lyukakra

Pew! Pew! Pew! A fekete lyukak nemcsak az idegen világok életét táplálhatják, hanem azt is lehetővé tehetik, hogy az idegenek navigáljanak a galaxisban. A fekete lyukakra lézerrel lövöldözve a fejlett földönkívüliek fotonokat, vagyis fényrészecskéket bumerángozhatnak a fekete lyukakat körülvevő gravitációs kutak körül. Ezek a fotonok körbeérnének és visszatérnének a vevőhöz, de eközben elszívnák a fekete lyuk lendületének egy részét, és energiává alakítanák azt. Ahogy a foton visszatér, az idegenek ezt az energiát lendületre tudnák váltani, hogy energiát adjanak a galaxisban való mozgásukhoz, és a folyamatot újra és újra meg lehetne ismételni.

Egy fekete lyukból talán ki tudunk menteni

Amint egy fekete lyuk eseményhorizontja mellett elrobogsz, az idő lelassul, kinyúlsz, mint a spagetti, és darabokra szakadsz, igaz? Nem olyan gyorsan. Lehet, hogy van mód arra, hogy kimenekítsük az embereket ezekből az égi halálcsapdákból, legalábbis egy spekulatív új elmélet szerint.

Az elmélet szerint lehet, hogy van mód arra, hogy két fekete lyukat összefonjunk. (A kvantum összefonódás az a furcsa, jellemzően csak apró szubatomi léptékekben megfigyelhető hatás, amelyben két részecske vagy tárgy hatalmas távolságokon keresztül elválaszthatatlanul összekapcsolódik.) Soha senkinek nem sikerült még szabad szemmel látható tárgyakat összekötni, de ha feltételeznénk, hogy lenne mód két olyan nagy tömegű tárgy összekötésére, mint a fekete lyukak, akkor talán lehetséges lenne két hely között azonnali teleportálásra használni őket. Ebben az esetben, ha véletlenül beleesnénk egy fekete lyukba, talán lenne mód arra, hogy kijussunk onnan – bár más időben és más helyen.

Pörgő fekete lyukak lehetővé tennék a kíméletes hiperszonikus utazást

Készülj fel, vedd fel a zajszűrő fejhallgatót és lazíts – mindjárt beugrasz egy forgó fekete lyukba. Persze, nagy az esélye, hogy darabokra szakadsz, és soha többé nem látlak, de legalábbis néhány fizikus szerint a forgó fekete lyukba való belépés egészen más élmény lehet. Valójában a forgó fekete lyukak inkább olyanok lehetnek, mint a szelíd időkapuk.

Tegyük fel, hogy léteznek féreglyukak, és a fekete lyukak a bejáratuk. A szupermasszív fekete lyukak bizonyos típusai, mint például a galaxisunk szívében lévő szelíd óriás, nem nagyon forognak. És az új számítások szerint egy ilyen fekete lyukba való utazás még csak nem is lenne rázós, mert a lassú forgása elhanyagolható zsugorodást és nyúlást jelentene, és bőven az űrhajó által elviselhető stressztartományon belül lenne.

• Mi az? Fizikai kérdéseid megválaszolva
• A világegyetem 12 legfurcsább objektuma
• Kozmikus rekordok: A 12 legnagyobb objektum az Univerzumban

Eredetileg a Live Science-en jelent meg.