Przez długi czas wydawało się, że tajemnicze czarne dziury istnieją wyłącznie w umysłach fizyków teoretycznych. Teraz, dzięki osiągnięciom współczesnej nauki, stało się jasne: one naprawdę istnieją. 14 września 2015 r. Fale grawitacyjne po raz pierwszy oscylowały w czasoprzestrzeni w amerykańskich detektorach LIGO. Dowód fal czasoprzestrzennych, przewidziany przez Alberta Einsteina (1879–1955) 100 lat wcześniej, jest jednocześnie eksperymentalnym dowodem fizycznego istnienia czarnych dziur.
Pierwszy zmierzony sygnał GW150914 powstał z dwóch czarnych dziur o masach 36 i 29 mas słonecznych, które niegdyś otaczały się w formie układu podwójnego gwiazd, aż w końcu połączyły się w obiekt o masie 62.
Kilka miesięcy później naukowcy zarejestrowali fale grawitacyjne ze źródła GW151226 z podobnego układu. Wydarzenia te ogromnie wstrząsnęły strukturą czasoprzestrzeni. I w imponujący sposób potwierdzili istnienie tego nieznanego kosmicznego potwora.
Ale co zwykły człowiek wie o czarnych dziurach? Kilka faktów zdobytych podczas szkolnych lekcji astronomii. Spróbujmy zrekompensować tę lukę w wiedzy. Przedstawiamy 10 najciekawszych faktów na temat czarnych dziur w kosmosie.
10. Może być nieskończenie duży
Wielkie czarne dziury mogą osiągnąć od 105 do 1010 mas Słońca. Nadal nie jest jasne, w jaki sposób powstały i rozwinęły się. Naukowcy sugerują, że supermasywna czarna dziura znajduje się w prawie każdym centrum galaktyki.
Czarna dziura, która znajduje się w centrum Drogi Mlecznej, również należy do tej kategorii o 3,6 miliona mas Słońca. Jeśli czarna dziura jest otoczona obracającym się dyskiem gazowo-pyłowym, materia może się rozgrzać i zacząć świecić bardzo jasno. Takie zjawiska nazywane są galaktykami Seyferta lub kwazarami.
9. Są ledwo zauważalne
Czarne dziury są trudne do znalezienia, ponieważ nie emitują światła. Przepuszczające promienie światła odchodzą od swojej orbity z powodu ogromnej siły grawitacji. Istnieją również czarne dziury, które „śpią” i stają się aktywne dopiero, gdy zbliża się materia.
Ponieważ czarne dziury pochłaniają całe światło, podobnie jak wiele błyszczących obiektów kosmicznych na niebie, astronomowie nie są w stanie określić ich bezpośrednio. Ale jest kilka kluczy, które pokazują obecność czarnej dziury.
Z jednej strony silna grawitacja czarnej dziury przyciąga otaczające ją obiekty. Astronomowie używają tych nieregularnych ruchów, aby wywnioskować obecność niewidzialnego potwora, który ukrywa się w pobliżu.
Lub obiekty mogą obracać się wokół czarnej dziury, a astronomowie mogą szukać gwiazd, które w ogóle się nie poruszają, aby znaleźć prawdopodobnego kandydata do tytułu czarnej dziury. Astronomowie pod koniec 2000 roku zidentyfikowali Strzelca A jako czarną dziurę.
8. Czarne dziury - gigantyczne odkurzacze
Niektórzy naukowcy nazywają czarne dziury gigantycznymi skupiskami materii na bardzo małej przestrzeni. Oni również to potwierdzają czarne dziury działają jak super mocny odkurzacz kosmiczny.
Przyciągają materię, a następnie bezlitośnie ją pochłaniają, jak mięsożerna roślina w głębokim otworze wentylacyjnym. Łapią także gwiazdy, gdy wpadną w strefę przyciągania takiej czarnej dziury. W tym przypadku materia gwiezdna obraca się wokół czarnej dziury, nagrzewa się i świeci jasno, zanim w nią zniknie.
W 2010 r. Naukowcy zaobserwowali za pomocą teleskopu, jak gigantyczna czarna dziura dosłownie rozerwała gwiazdę.
7. Wpływ na czas
Według teorii względności Einsteina czas dla różnych obserwatorów przebiega inaczej. Przy prędkościach zbliżonych do prędkości światła czas płynie wolniej dla poruszającego się ciała. Oznacza to, że prędkość światła jest wartością bezwzględną, co jest nierealne do osiągnięcia, a czas jest zawsze względny.
Pewnego razu Einstein doszedł do wniosku, że grawitacja pojawia się w wyniku krzywizny czasoprzestrzeni. Taką prawidłowość nazwał ogólną teorią względności. W zakrzywionej czasoprzestrzeni wszystkie elementy poruszają się wzdłuż najkrótszej ścieżki.
Ogólna teoria względności sugeruje, że prędkość czasu zależy bezpośrednio od pola grawitacyjnego.
Czarne dziury mają tak dużą masę, że wyginają czasoprzestrzeń w taki sposób, że dochodzi do awarii bezdennej. Dlatego powrót tam jest już nierealny.
6. Rzuć materię w przestrzeń kosmiczną
Czarne dziury to także rodzaj wszystkożernych zjadaczy, którzy często podają swoją lokalizację. Kiedy przyciągają otaczające gwiazdy, ich potężne siły grawitacyjne i magnetyczne przegrzewają gaz i pył, powodując, że promieniują one promieniowaniem. Część tej świetlistej materii obejmuje czarną dziurę w regionie wirowym zwaną dyskiem akrecyjnym.
Jednocześnie materia, która zaczyna wpadać do czarnej dziury, niekoniecznie musi tam pozostać. Czarne dziury mogą czasami rzucać spadający gwiezdny pyłzamieniając go w rodzaj potężnych beatów promieniowania.
5. Nie lejki, ale kule
W większości podręczników i instrukcji astronomicznych czarne dziury są pokazane jako ścieżki. Jest tak, ponieważ są one pokazane z punktu widzenia studni grawitacyjnej. w rzeczywistości czarne dziury przypominają kulę w swojej formie.
4. Dlaczego są czarne?
Pomimo faktu, że czarna dziura nie ma znaczenia, ma powierzchnię - „horyzont zdarzeń”. W pewnym sensie jest to ogranicznik, przez który nic nie może przeniknąć na zewnątrz - ani sygnał radiowy, ani nawet cząsteczki światła wirujące z ogromną prędkością. Stąd pochodzi słowo „czarny”.
3. Prawa fizyki nie mają zastosowania w centrum
Jeśli czarna dziura się obraca, jej horyzont zdarzeń jest lekko zdeformowany. Jednak czasoprzestrzeń jego bezpośredniego otoczenia i istniejąca tam materia obracają się wraz z nim. Ten obszar wpływu czarnej dziury nazywa się ergosferą i ma kształt elipsoidy. Materia, która raz weszła do niej z zewnątrz, niekoniecznie pogrąża się bezpośrednio w pułapce czasoprzestrzennej, ale najpierw obraca się wraz z nią.
2. Żadna czarna dziura nie jest taka jak inne
Supermasywne czarne dziury przewidywane przez ogólną teorię względności Einsteina mogą mieć masy równe miliardom słońc; te kosmiczne potwory prawdopodobnie ukrywają się w centrach większości galaktyk.
Droga Mleczna zawiera supermasywną czarną dziurę w centrum, znaną jako Strzelec A, która jest ponad cztery miliony razy masywniejsza niż nasze Słońce.
Drobni członkowie rodziny czarnej dziury są nadal teoretyczni. Te małe wiry ciemności mogły ożyć wkrótce po powstaniu Wszechświata w wyniku wielkiego wybuchu, około 13,7 miliarda lat temu, a następnie szybko wyparować.
Astronomowie podejrzewają również, że istnieje klasa obiektów we Wszechświecie zwanych średnimi czarnymi dziurami, chociaż dowody ich istnienia są nadal kontrowersyjne.
1. Otwarte przez Johna Wheelera
John Archibald Wheeler ukuł termin „czarna dziura” w 1967 r. Wcześniej „ojciec” teorii względności Albert Einstein miał już do czynienia z czarnymi dziurami. Jego zdaniem czarne dziury to miejsca tak czasoprzestrzenne, które są tak mocno wygięte, że światło nie może przejść bez wchłonięcia.
W 1982 r. Pierwsza Wielka Dziura poza naszą galaktyką została odkryta w Wielkim Obłoku Magellana w odległości około 150 000 lat świetlnych.