Nende nime järgi tekitavad mustad augud salapära. Nad on tähelepandamatud, kontrollimatud ja rohkem kui 50 aastat pärast esimest ennustust 1916. aastal - avastamata. Astronoomid on sellest ajast leidnud tõendeid mustade aukude kohta meie universumis, sealhulgas ülimageva auk meie Linnutee keskmes. Nendest kosmilistest mõistatustest jääb veel palju teadmata, sealhulgas ka seda, mis juhtub täpselt nende asjadega, mida nad oma titaanse raskusega imevad.
Seotud sisu
- Kuidas astrofüüsikud leidsid musta augu, kuhu keegi teine ei jõudnud
- Astronoomid saavad musta augu nägemisest lähemale kui kunagi varem
- Supermassiivsed mustad augud võivad olla tavalisemad kui seni arvati
Viiskümmend aastat tagasi aitas füüsik John Wheeler populariseerida terminit "must auk" kui kirjeldust supermassiivsete tähtede kokkuvarisenud jäänustest. Mitmeid teisi kuulsaid astronoomiatermineid, näiteks „ussiavasid“ loonud ja populariseerinud Wheeleri sõnul tuli soovitus ühelt astronoomiakonverentsilt, kus ta rääkis, ühe publiku liikme poolt pärast seda, kui ta oli korduvalt kasutanud fraasi „gravitatsiooniliselt kokkuvarisenud objektid kosmose kirjeldamiseks“. hiiglased.
"Noh, pärast seda, kui ma seda fraasi neli või viis korda kasutasin, ütles keegi publikust:" Miks te ei nimeta seda mustaks auguks. " Niisiis võtsin selle vastu, ”rääkis Wheeler teaduskirjanikule Marcia Bartusiakile.
Wheeler andis nime ideele, mida Albert Einstein uuris 50 aastat varem oma mõjukas üldrelatiivsusteoorias. Einsteini teooria näitas, et gravitatsioon on ruumi ja aja moonutamise tagajärg objektide massi poolt. Kui Einstein ise seisis alati vastu mustade aukude võimalikkuse tunnistamisele, kasutasid teised füüsikud tema ettevalmistustööd galaktiliste koletiste viimistlemiseks. Aatomipommi kuulsuse füüsik J. Robert Oppenheimer nimetas neid kehasid "külmunud tähtedeks", viidates füüsiku Karl Schwarzschildi põhijoonele peagi pärast seda, kui Einstein avaldas oma teooria.
See funktsioon oli "sündmuste horisont": musta auku ümbritsev joon, millest mööda pääseb võimatuks. Selline silmapiir on olemas, kuna teatud kaugusel muutub kiirus, mis on vajalik ükskõik millise aatomi eemaldamiseks musta augu gravitatsioonist, suurem valguse kiirusest - universumi kiirusepiirangust. Pärast sündmuse horisondi ületamist arvatakse, et kogu teid ümbritsev aine purustatakse intensiivsete gravitatsioonijõudude abil vägivaldselt ja purustatakse lõpuks musta augu keskpunktis lõpmatu tiheduseni, mida nimetatakse ainsuseks. Pole just meeldiv tee minna.
See musta augu kaudu saadud surma üksikasjalik selgitus on siiski teoreetiline. Mustade aukude intensiivne gravitatsioon moonutab aja möödumist niivõrd, et väljaspool musta auku asuvate vaatlejate jaoks näivad ühte langevad objektid aeglustuvat ja "külmutavad" sündmuse horisondi lähedal, enne kui nad lihtsalt hääbuvad. (Mis kõlab palju kenamalt.)
Teisisõnu, hoolimata selle sündmuse horisondi olulisusest, pole teadlased selle olemasolu tegelikult kunagi tõestanud. Ja kuna isegi mustade aukude leidmine on keeruline (kuna valgus neist ei pääse, on need enamiku teleskoopide jaoks nähtamatud), on neid palju vähem jälgida, ning proovimiseks pole olnud palju võimalusi. Veenvate tõendite puudumisel on mõned astrofüüsikud teatanud, et mõned objektid, mida me nimetame mustadeks aukudeks, võivad dramaatiliselt erineda sellest, mida oleme uskunud, ilma singulaarsuse ja sündmuste horisondita. Selle asemel võivad need olla külmad, tumedad, tiheda kõva pinnaga objektid.
See musta augu skeptitsism hakkas meelitama siiski omaenda skepsist, kuna teleskoobid hõivasid mustad augud lõpuks midagi eriskummalist. Viimase seitsme aasta jooksul on "inimesed hakanud nägema tähti, mis langevad mustadesse aukudesse", ütleb Austini Texase ülikooli astrofüüsik Pawan Kumar, kus Wheeler juhuslikult õpetas kümme aastat teoreetilist füüsikat. "Need on väga eredad asjad, mida saab näha miljardite valgusaasta kaugusel."
Sellest ajast alates on täheldatud rohkem selliseid eredaid, suhteliselt kiireid tähe neelamisi. Eelmisel aastal otsustas Kumar, et need valguse emissioonid on heaks prooviks sündmusehorisondi olemasolu tõestamiseks. "Enamik kogukonna inimesi eeldas, et kõva pinda pole, " ütleb Kumar. Ta rõhutab siiski, "teaduses tuleb olla ettevaatlik. Vaja on tõendusmaterjali."
Nii töötasid 2016. aastal Kumar ja tema kaastöötaja Ramesh Narayan Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskusest, et välja arvutada, milliseid efekte võiksite oodata, kui musta augu neelatud täht põrkub tõesti kõva pinnaga. Kumari sõnul oleks see sarnane objekti purustamisega kalju vastu, luues intensiivse kineetilise energia, mis eralduks kuumusena ja valguse käes kuude või isegi aastate jooksul.
Kuid kolme ja poole aasta jooksul läbi viidud teleskoobi andmete skannimisel ei leitud ühtegi juhtumit valguse allkirjadest, mida tema ja Narayan arvutasid, kui tähed lööksid kõva pinnaga musta auku. Tõenäosuse põhjal ennustasid teadlased, et nad oleks pidanud leidma selle aja jooksul vähemalt 10 näidet.
Kumar nimetab seda uurimistööd, mis avaldati sel aastal ajakirjas Monthly Notices of Royal Astronomical Society, "hea suurusega sammuks sündmusehorisondi olemasolu tõestamise suunas. Kuid see pole ikkagi päris tõend. Kõva pinnaga must auk võiks tema uurimuse arvutuste kohaselt teoreetiliselt siiski eksisteerida. Kuid selle pinna raadius peaks jääma umbes millimeetri kaugusele musta augu Schwarzschildi raadiusest ehk punktist, kus selle raskusjõust väljumiseks vajalik kiirus võrdub valguse kiirusega. (Pange tähele, Schwarzschildi raadius ei ole alati sama kui sündmuse horisont, kuna ka teistel täheobjektidel on raskusjõud).
"Piirangud, mis see paber asetab võimaliku tahke pinna raadiusele - 4 tuhandikku protsenti väljaspool Schwarzschildi raadiust supermassiivse kompaktse objekti jaoks - on muljetavaldav, " ütleb NASA astrofüüsik Bernard Kelly, kes ei olnud selle uuringuga seotud.
Kumar on juba uurimas, kuidas seda piiri veelgi kitsendada, kuni oleks peaaegu kindel, et kõva pinnaga mustad augud ei eksisteeri. See oleks tema jaoks usaldusväärne tõend selle kohta, et traditsioonilised mustad augud on meie universumis ainukesed mustad augud. "Kui see valmib, sulgeb see minu arvates põllu peaaegu, " sõnab Kumar. "Meil on kindlaid tõendeid selle kohta, et Einsteini teooria on õige."
