The Biggest Black Hole Findings of 2019

Czarne dziury są ciemnymi punktami w czasoprzestrzeni, niewiarygodnie gęstymi osobliwościami o tak silnej grawitacji, że nic nie może uciec z ich szponów. Spędzają swój czas na robieniu jednej rzeczy: pochłanianiu materii. Zbliż się wystarczająco blisko czarnej dziury, a staniesz się kosmicznym spaghetti, rozciągniętym na kawałki, wessanym do środka i nigdy nie powrócisz. Proste i nieskomplikowane, prawda?

Ale jak się okazuje, czarne dziury są czymś więcej niż tylko kosmicznymi odkurzaczami. W 2019 r. fizycy zajrzeli w niezgłębioną ciemność i zrobili pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury. Dowiedzieli się również więcej o tym, jak działają te dziwaczne i nienasycone bestie. Od ich skłonności do zdobywania i tracenia włosów, do ich tajemniczych wnętrz, do tego, gdzie mogą prowadzić, oto 14 nowych rzeczy, których dowiedzieliśmy się o czarnych dziurach w 2019 roku.

Related: 9 Ideas About Black Holes That Will Blow Your Mind

Niezapomniany obraz

Po latach oczekiwań, to było tutaj! Naukowcy w 2019 roku wykonali absolutnie niezapomniane zdjęcie czarnej dziury M87, w sercu galaktyki Virgo A, oddalonej o około 53 miliony lat świetlnych. Pierwsze w historii zbliżenie osobliwości, wykonane przez sieć teleskopów na całym świecie, znaną jako Event Horizon Telescope, wygląda jak ziarnista, maleńka plamka otoczona rozmytym pomarańczowym pierścieniem. Ale ten mały, rozpikselowany obraz jest w rzeczywistości czarną dziurą tak dużą jak Układ Słoneczny i 6,5 miliarda razy masą naszego Słońca.

Płomienna pomarańczowa poświata otaczająca jej czarne serce wyznacza jej horyzont zdarzeń, pierścień materii, który wiruje wokół czarnej dziury tuż przed wpadnięciem do niej. Kiedy ociera się o inną materię z dużą prędkością, wytwarza energię i świeci tworząc dysk akrecyjny – stąd pomarańczowy pierścień.

Czarne dziury porastają włosami, a potem znów łysieją

W tym roku dowiedzieliśmy się, że czarne dziury mają włosy, ale przez większość czasu są łyse jak kule bilardowe. Co to dokładnie oznacza? Dawniej fizycy uważali, że osobliwości są łyse lub pozbawione cech charakterystycznych, co oznacza, że mają tylko trzy właściwości: masę, moment pędu i ładunek elektryczny. Wszystko, co te niebiańskie Pac-Many zjadły w ciągu życia, zostało zamknięte za horyzontem zdarzeń i żadne informacje o zwyczajach żywieniowych czarnej dziury nie mogły być później odzyskane.

Ale w 2016 roku, zmarły fizyk Stephen Hawking, wraz z innymi, opublikował pracę proponującą, że czarne dziury mają „włosy”, czyli charakterystyczne cechy. Te włosy były subtelnymi przesunięciami horyzontu zdarzeń, jak również horyzontu Cauchy’ego – punktu, w którym przyczyna i skutek przerzucają się – które sprawiłyby, że czarne dziury można by odróżnić od siebie. Przynajmniej, jak twierdzą badania z 2018 roku, tak było w przypadku tak zwanych „ekstremalnych” czarnych dziur, czyli tych o maksymalnym ładunku elektrycznym. Na początku tego roku fizycy odkryli, że nawet te nie tak ekstremalne – te wirujące z prędkością bliską maksymalnej, ale bez ładunku, lub te z maksymalnym możliwym ładunkiem, ale bez rotacji – mogą również mieć włosy.

Ale jak się okazuje, czarne dziury przelotnie kiełkuje kilka kępek wispy „włosy”, z których wszystkie one ostatecznie stracić, Live Science zgłaszane w czasie.

Prawie teraz, pytanie, czy czarne dziury są bardziej jak Mr. T lub Heather Locklear jest czysta spekulacja. Ale największy na świecie detektor fal grawitacyjnych może wkrótce znaleźć dowody na poparcie jednej teorii nad drugą, twierdzą eksperci.

Niezwykle duża czarna dziura

W listopadzie naukowcy powiedzieli, że znaleźli czarną dziurę oddaloną o 15 000 lat świetlnych, która była tak masywna, że nie powinna istnieć. Przypuszczali jej istnienie po wykryciu gwiazdy około 8 razy masywniejszej od naszego Słońca, która zdawała się krążyć w regionie ciemnej, pustej przestrzeni. Na podstawie tego, jak bardzo gwiazda się poruszała, obliczyli, że gwiazda prawdopodobnie okrąża czarną dziurę o masie 70 razy większej od naszego Słońca; wcześniej naukowcy uważali, że gwiezdne czarne dziury, lub te, które powstają po zapadnięciu się masywnej gwiazdy, mogą mieć masę nie większą niż 30 razy większą od naszego Słońca – przynajmniej w galaktykach o składzie chemicznym podobnym do naszego.

„To odkrycie zmusza nas do ponownego zbadania naszych modeli jak tworzą się czarne dziury o masie gwiazdowej,” Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) dyrektor i profesor Uniwersytetu Florydy David Reitze, który nie był zaangażowany w badania, powiedział w oświadczeniu w tym czasie.

About that impossible black hole…

Unfortunately, most of the time, findings that seem to defy the laws of physics don’t hold up. Według kilku prac opublikowanych w bazie danych arXiv w grudniu, czarna dziura, która urosła do niewiarygodnie wielkich rozmiarów, była prawdopodobnie po prostu zwykłą czarną dziurą, a zespół badawczy, który początkowo dokonał obliczeń, po prostu popełnił błąd w interpretacji emisji światła pochodzącego z układu podwójnego czarna dziura/gwiazda. Przez pomieszanie światła pochodzącego od towarzyszącej gwiazdy ze słabą emisją pochodzącą z dysku akrecyjnego czarnej dziury, czyli pierścienia materii okrążającego jej ujście, badacze przeszacowali masę czarnej dziury co najmniej dwukrotnie, wynika z badań opublikowanych na arXiv.

Czarne dziury jako dawcy życia galaktycznego

Czarne dziury są superzłoczyńcami w epickiej historii wszechświata. Zabijają bezkrytycznie. I nic w ich zasięgu nie jest przed nimi bezpieczne.

Ale może być coś więcej w tych kosmicznych zabójcach o kamiennych twarzach. Czarne dziury mogą być w rzeczywistości motorem życia dla galaktyk. Według listopadowych badań, w swoich szaleństwach pożerania, czarne dziury wysyłają również bańki gorącego, turbulentnego gazu przez kosmos. Badanie wykazało, że ta gorąca plazma może utrzymywać przy życiu galaktyki, które w przeciwnym razie ochłodziłyby się i umarły. Inne badanie, opublikowane w maju, wykazało, że promieniowanie emitowane przez czarne dziury może zasilać obce życie – pod warunkiem, że istnieje ono w strefie Goldilocks, nie za daleko i nie za blisko centrum galaktyki. Jak te czarne dziury karmić, ich promieniowanie i światło może zasilać fotosyntezę i ułatwić tworzenie biomolekularnych elementów składowych życia, że badania znaleźć.

Czarne dziury mogą nie być czarne dziury w ogóle

A może czarne dziury są po prostu niezrozumiany. Jak, bardzo źle rozumiane. Dzika teoria, zaproponowana tego lata przez matematyka i fizyka, sugeruje, że czarne dziury, jakie znamy, mogą nie istnieć.

Małe czarne dziury istnieją

Czarne dziury z pewnością mogą być duże, ale czy mogą być malutkie? Okazuje się, że małe czarne dziury, o połowę mniejsze od tych znanych, mogą istnieć w kosmosie. Większość czarnych dziur o regularnej masie jest około 5 do 6 razy większa od masy naszego Słońca.

W listopadzie, astronomowie spoglądający na obrzeża Drogi Mlecznej, około 10 000 lat świetlnych od nas, znaleźli słaby dowód na istnienie czarnej dziury o masie około 3,3 razy większej niż masa Słońca. To o wiele za dużo, by być gwiazdą neutronową, ale mniej niż jakakolwiek znana czarna dziura. Takie czarne dziury były przewidywane, ale nigdy wcześniej nie zostały zauważone.

Czarna dziura w Drodze Mlecznej ma rozbłysk

Mówiąc o Drodze Mlecznej, supermasywna czarna dziura w naszej rodzimej galaktyce robi coś bardzo dziwnego. Zazwyczaj dysk akrecyjny czarnej dziury świeci bardziej, gdy jest bardziej aktywny, ponieważ więcej materii ociera się o siebie i wytwarza tarcie. W maju wszystko było spokojne w przypadku centralnej czarnej dziury Drogi Mlecznej, Sagittarius A*.

Wtedy astronomowie zauważyli dziwne rozbłyski, a czarna dziura świeciła najjaśniejszym światłem, jakie astronomowie kiedykolwiek widzieli, przynajmniej w zakresie podczerwieni.

Nie jest jasne, czym jest ta dziwna flara, ale naukowcy uważają, że została ona spowodowana, gdy pyłowy obiekt lub gwiazda miały bliskie spotkanie z Sagittariusem A*.

Największe czarne dziury uformowały się w mgnieniu oka

Masywne obiekty niebieskie, takie jak Sagittarius A*, wydają się być wieczne, ale okazuje się, że największe czarne dziury we wszechświecie prawdopodobnie uformowały się w mgnieniu oka, kosmicznie rzecz ujmując.

Badania opublikowane w czerwcu sugerują, że supermasywne czarne dziury mogły uformować się w ciągu pierwszych 800 milionów lat historii wszechświata – a wszystko, czego by to wymagało, to duży obłok gazu. W miarę jak chmury gazu gromadziły się i wiązały grawitacyjnie, zapadały się pod własnym ciężarem, formując małą czarną dziurę bez konieczności wybuchu supernowej gwiazdy. Te tak zwane „bezpośrednio zapadające się czarne dziury” kontynuowałyby pochłanianie materii w zawrotnym tempie, rosnąc 10 000 razy w ciągu zaledwie 150 milionów lat.

W tym momencie po prostu się zatrzymały – pozostawiając za sobą supermasywne czarne dziury usiane dziś naszym wszechświatem.

UFO wylatujące z czarnych dziur

Co jest dziwniejsze od czarnej dziury? UFO wylatujące z takiej dziury. W tym przypadku jednak UFO oznacza ultraszybki wypływ, a jest to gorący wiatr, który wydaje się wylatywać z dysku akrecyjnego czarnej dziury.

Z badań opublikowanych w sierpniu wynika, że te UFO mogą wyjaśniać, dlaczego przestrzeń w pobliżu serca galaktyk jest stosunkowo pozbawiona materii. UFO z supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk mogą działać jak pługi śnieżne, wyrzucając całą dodatkową materię w bezpośrednim sąsiedztwie czarnej dziury dalej od jej peryferii, stwierdzono w badaniu.

Planeta 9 może być w rzeczywistości czarną dziurą

Mówiąc o niezidentyfikowanych obiektach, tajemniczy obiekt niebieski w naszym układzie słonecznym znany jako Planeta 9 może być w rzeczywistości czarną dziurą wielkości grejpfruta.

Istnieją pewne dziwne obiekty, daleko za Neptunem, które zachowują się tak, jakby były rządzone przez grawitację jakiegoś pobliskiego obiektu, którego nie możemy zobaczyć. Orbitują one z dala od pozostałych ośmiu planet i wydają się być zorientowane w innej płaszczyźnie.

Niektórzy teoretycy przeprowadzili obliczenia i doszli do wniosku, że jest tam planeta – z dziwną orbitą – która jest około 10 do 20 razy większa od masy Ziemi. Ale w badaniu opublikowanym w październiku inni naukowcy, którzy przeprowadzili oddzielne obliczenia liczbowe, stwierdzili, że maleńka pierwotna czarna dziura, mniej więcej tak duża jak grejpfrut, mogłaby również wyjaśnić dziwne zachowanie tych trans-Neptunicznych obiektów.

Wysyłanie wiadomości przez czarną dziurę spowodowałoby jej wyparowanie

Czarne dziury mogłyby być tunelami czasoprzestrzennymi do alternatywnego wszechświata. Ale nie zawracaj sobie głowy próbą wysłania wiadomości przez tunel do kogoś w tym obcym wszechświecie.

W sierpniu naukowcy odkryli, że wysłanie nawet niewielkiej wiadomości przez czarną dziurę zmieniłoby ją, sprawiając, że wyparowałaby. Pierwsza wiadomość przesłana przez wormhole skurczyłaby odbierającą czarną dziurę o 30%, a każda następna wiadomość skurczyłaby czarną dziurę jeszcze bardziej – jednocześnie niosąc coraz mniej informacji. Po zaledwie kilku transmisjach wiadomość nie niosłaby żadnej informacji, a odbierająca ją czarna dziura zniknęłaby.

Kosmici mogliby strzelać laserami w czarne dziury

Pew! Pew! Pew! Czarne dziury mogą być nie tylko pożywką dla życia na obcych światach; mogą również umożliwiać kosmitom nawigację po galaktyce. Strzelając laserami w czarne dziury, zaawansowane istoty pozaziemskie mogłyby bumerangować fotony, czyli cząsteczki światła, wokół studni grawitacyjnych otaczających czarne dziury. Fotony te krążyłyby wokół i wracałyby do odbiorcy, ale w trakcie tego procesu pochłaniałyby część pędu czarnej dziury i zamieniałyby go w energię. Gdy foton powracał, kosmici mogli przekształcić tę energię w pęd, aby zasilić swój ruch przez galaktykę, a proces ten mógł być powtarzany w kółko.

Możemy uratować cię z czarnej dziury

Jak zbliżasz się do horyzontu zdarzeń czarnej dziury, czas zwalnia, rozciągasz się jak spaghetti i zostajesz rozerwany na strzępy, prawda? Nie tak szybko. Może istnieć sposób na uratowanie ludzi z tych niebiańskich pułapek śmierci, przynajmniej według jednej spekulatywnej nowej teorii.

Zgodnie z tą teorią, może istnieć sposób na splątanie dwóch czarnych dziur. (Splątanie kwantowe to dziwny efekt, zwykle obserwowany tylko w maleńkich skalach subatomowych, w którym dwie cząstki lub obiekty są nierozerwalnie połączone na ogromnych odległościach). Nikomu nigdy nie udało się splątać obiektów widocznych gołym okiem, ale zakładając, że istnieje sposób na splątanie dwóch obiektów tak masywnych jak czarne dziury, możliwe byłoby użycie ich jako sposobu na natychmiastową teleportację pomiędzy dwoma lokalizacjami. W takim przypadku, jeśli przypadkowo wpadłeś do czarnej dziury, może istnieć sposób na wydostanie Cię z niej – aczkolwiek w innym czasie i miejscu.

Obracające się czarne dziury mogłyby stworzyć łagodne podróże hipersoniczne

Zapnij pasy, załóż słuchawki z redukcją szumów i zrelaksuj się – zaraz wskoczysz do obracającej się czarnej dziury. Oczywiście, istnieje bardzo duża szansa, że zostaniesz rozerwany na strzępy i już nigdy więcej Cię nie zobaczymy, ale przynajmniej niektórzy fizycy uważają, że wejście do wirującej czarnej dziury może być zupełnie innym doświadczeniem. W rzeczywistości, wirujące czarne dziury mogą być bardziej jak łagodne portale czasowe.

Załóżmy, że tunele czasoprzestrzenne istnieją, i że czarne dziury są drogą do nich. Niektóre typy supermasywnych czarnych dziur, takie jak łagodny olbrzym w sercu naszej galaktyki, nie obracają się zbytnio. Nowe obliczenia sugerują, że podróż do takiej czarnej dziury nie byłaby nawet wyboista, ponieważ jej powolna rotacja oznaczałaby znikome kurczenie się i rozciąganie, a więc mieściłaby się w zakresie naprężeń, z jakimi może sobie poradzić statek kosmiczny.

• What’s That? Your Physics Questions Answered
• The 12 Strangest Objects in the Universe
• Cosmic Record Holders: The 12 Biggest Objects in the Universe

Originally published on Live Science.

.